壳聚糖稳定纳米零价铁对土壤中Cr(Ⅵ)的去除

研究了壳聚糖稳定纳米零价铁对土壤中Cr(Ⅵ) 的去除效果. 实验结果表明: 去除效率随零价铁投加量的增加而增大, 最大去除效率达95.9%, 是100目铁屑去除效率的6倍; 土壤pH值和土壤中Cr(Ⅵ)的初始含量与去除效率成反比; 零价铁对土壤中Cr(Ⅵ)的去除是吸附作用与还原作用共同发生的结果; 纳米零价铁对Cr(Ⅵ)的还原过程符合伪一级反应动力学,其表观速率常数kobs为0.016/min.     

凹凸棒土负载硫化纳米零价铁对水中Cu(Ⅱ)的去除机理研究

针对纳米零价铁易团聚及表面形成钝化层的缺点,本文以凹凸棒土为载体、以硫代硫酸钠为硫化试剂,制备了凹凸棒土负载硫化纳米零价铁(S-nZVI@ATP)复合材料,并考察了复合材料对水中Cu(Ⅱ)的去除效果。由SEM可观察到,经过凹凸棒土负载及硫化改性后的纳米零价铁串珠状结构变短,且被分散为单个的球形颗粒;比表面积测定结果表明,S-nZVI@ATP复合材料的BET比表面积为46.04m~2/g,与纳米零价铁相比提高了约1.35倍;由TEM观察到,经硫化的纳米零价铁颗粒界面处包裹了一层FeS,粒径由57.6nm增至118.5nm。S-nZVI@ATP复合材料去除水中Cu(Ⅱ)的机理主要是硫化纳米铁界面处的Fe~0将Cu~(2+)还原为Cu~0以及FeS转化为溶度积更小的CuS,该过程符合Langmuir-Hinshelwood吸附/还原模型和Langmuir等温吸附模型。本实验条件下,复合材料对Cu(Ⅱ)的最大吸附-还原量可达9.25mmol/g(587.8mg/g)。     

凹土负载零价铁去除水中Cr(Ⅵ)的研究

以FeC12·4H2O和NaBH4为原料,凹土为载体,采用液相还原法制备凹土负载零价铁,并用扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射(XRD)进行表征.考察了Cr(VI)溶液初始浓度,pH,凹土负载零价铁投加量及反应时间等条件对Cr(VI)去除效果的影响.结果表明,Cr(VI)的去除率随反应时间和凹土负载零价铁投加量增加而升高,而随pH和Cr(VI)溶液初始浓度升高而降低;凹土负载零价铁对Cr(VI)的还原去除基本符合伪一级反应动力学模型.凹土负载零价纳米铁Cr(VI)的良好去除效果表明其在地表水原位修复领域具有较好的应用前景.     

芒果皮绿色合成贝壳基纳米零价铁及对甲基橙的去除

为合理利用芒果皮和贝壳类废弃物资源并有效缓解水体中甲基橙的污染问题,利用废弃芒果皮和贝壳绿色合成贝壳基纳米零价铁复合材料.利用Folin-Ciocalteu法、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DDPH)自由基清除能力和铁还原能力以及紫外-可见光谱(UV-Vis)测试结果优化材料制备工艺,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱(FTIR)表征材料结构,同时研究了材料对水中甲基橙的去除效果.结果表明:利用芒果皮提取液成功制备了纳米零价铁,其大多为球形和椭圆形颗粒;负载贝壳后有效地分散并稳定了纳米粒子,降低了纳米零价铁的聚集程度;当反应温度为45℃,投加量4 g/L,甲基橙初始质量浓度为800 mg/L时,贝壳基纳米零价铁对于甲基橙的去除率达到93.66%.     

活性炭负载纳米零价铁去除溴酸盐的研究

实验采用液相还原法制备活性炭负载纳米零价铁材料(nZVI/AC),并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等对其结构进行表征.考察了不同反应条件下nZVI/AC对BrO3-的去除效率,并研究其去除机理.结果表明nZVI/AC具有很高的表面反应活性,且nZVI和活性炭(AC)之间存在协同作用. BrO3-的去除效率随 pH 值的减小而增大, 共存离子NO3-和SO42-对其去除率影响不大但降低了去除速率.机理分析表明BrO3-被nZVI/AC吸附而使局部BrO3-浓度升高,并被nZVI迅速还原为无毒的Br-.     

二步法制备纳米级零价铁

以高炉瓦斯泥为原料,采用气相-湿化学法二步法制备纳米级零价铁,研究了气相还原和湿法化学还原两步过程的影响因素。为了讨论制备纳米级零价铁的最佳工艺条件,结合X衍射、扫描电镜等检测手段对不同制备工艺条件下的制品进行分析,最终得到二步法制备纳米级零价铁的最佳工艺条件:气相还原条件下,在平铺料密闭容器中1000℃煅烧保温2小时;湿化学法中,KBH44溶液的加入速度为1~2 mL/s,搅拌速度小于1000 r/min时,搅拌速度越大,溶液的分散性越好。     

二步法制备纳米级零价铁

以高炉瓦斯泥为原料,采用气相-湿化学法二步法制备纳米级零价铁,研究了气相还原和湿法化学还原两步过程的影响因素.为了讨论制备纳米级零价铁的最佳工艺条件,结合X衍射、扫描电镜等检测手段对不同制备工艺条件下的制品进行分析,最终得到二步法制备纳米级零价铁的最佳工艺条件:气相还原条件下,在平铺料密闭容器中1000℃煅烧保温2小时;湿化学法中,KBH44溶液的加入速度为1～2 mL/s,搅拌速度小于1000 r/min时,搅拌速度越大,溶液的分散性越好.     

零价纳米铁对水中Cr(VI)的吸附动力学研究

 为开发新型环境材料,改进治理技术以控制或修复污染水体中Cr(Ⅵ),采用NaBH₄还原Fe³⁺制备纳米级零价铁(NZVI).X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)测试表明,制备的纳米铁颗粒纯度高、粒径小、粒度均匀.以Cr(VI)为研究对象,批试验考查了溶液初始浓度、NZVI投加量、温度等条件对去除效果的影响,研究了NZVI对Cr(VI)的吸附动力学.结果表明,室温、pH值为6-7时,NZVI加入量为0.15g/L,水体中Cr(VI)浓度为30.0mg/L时,Cr(VI)最大吸附量为198.02mg/g,Cr(VI)在NZVI上的吸附符合准二级动力学方程.实验结果显示,纳米零价铁能快速去除水体中Cr(VI);溶液初始浓度、NZVI投加量等是影响Cr(VI)脱除的主要因素,Cr(VI)去除率随反应温度和NZVI投加量升高而升高,随初始浓度升高而降低.实验表明,该纳米铁在废水除铬领域具有较好的应用前景.     

碳纤维负载零价铁的制备及其去除水溶液中的六价铬

以碳纤维作为载体,采用电沉积法制备碳纤维负载零价铁( PCF-ZVI),利用扫描电镜、能谱仪及X射线衍射仪对其进行了表征,并考察了其对水溶液中Cr(VI)的去除效果.实验结果表明：碳纤维负载零价铁对水溶液中的Cr(VI)具有很好的去除效果.当铁碳质量比为2：1,投加量(以Fe0计)为2 g·L-1,Cr(VI)初始质量浓度为20 mg·L-1,pH值为5,反应时间40 min后,Cr(VI)的去除率可达99.96%,碳纤维上负载的零价铁对Cr(VI)的还原过程为准一级动力学,并且还原速率与反应温度的关系符合Arrhenius定律,反应活化能为20.683 kJ·mol-1.     

纳米零价铁－双氧水协同提升甲硝唑矿化率的研究

尽管纳米零价铁（nZVI）能够有效地去除甲硝唑(MNZ),但是仍然存在矿化率低的问题. 本文,合成了纳米零价铁,研究了H2O2投加量对甲硝唑及其总有机碳（TOC）去除的影响. 结果表明,在nZVI和H2O2的共同作用下不仅可以进一步加速甲硝唑的去除速率,而且其TOC的去除率也明显提高.当双氧水投加量为0.55g/L,TOC的去除率为45.87%,约为单独纳米零价铁的18倍. 相同反应条件下,与传统芬顿法相比,nZVI/H2O2体系下甲硝唑及其TOC去除率,分别约为Fe2+/H2O2芬顿体系的1.5倍和7.1倍. 因而,双氧水与纳米零价铁协同作用,不仅进一步加速了纳米零价铁对甲硝唑去除速率,而且还有效地提高了有机物的矿化率.     

原位还原MIL-100(Fe)制备多孔碳-铁复合物及其移除甲基橙性能

纳米零价铁(nZVI)颗粒具有易团聚、不稳定和流动性较差的特点,限制了其在环境中的应用,将纳米零价铁负载于多孔介质上可以提高其反应活性。采用一种新的制备方法,以铁基金属有机骨架(MOFs)的莱瓦希尔骨架材料MIL-100(Fe)为前驱体,通过一步法高温碳热还原制备负载量高、粒径可控和分布均匀的纳米零价铁功能化的多孔碳-铁复合物(nZVI/C),并将其用于水溶性偶氮染料甲基橙(MO)的降解和移除,结果显示nZVI/C对MO的最大吸附容量达到78.4mg/g。进一步考察和优化了时间和pH对nZVI/C吸附能力的影响。     

纳米零价铁对酸性品红的脱除行为

采用液相还原法制备零价纳米铁粒子：用X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）表征该样品的晶体结构、颗粒形貌与尺寸：研究温度、酸性品红初始浓度、纳米零价铁加入量及溶液pH值对零价纳米铁粒子脱除酸性品红的影响,并对酸性品红的脱除机理进行讨论。研究结果表明：纳米零价铁颗粒为球形,单个颗粒粒径小于100nm;纳米零价铁对酸性品红有很好的脱除作用,酸性品红的脱除率随温度的升高、纳米零价铁用量的增加以及酸性品红初始浓度的降低而逐渐增大;纳米零价铁对酸性品红有吸附和降解的双重作用,而以降解作用为主。     

凹凸棒土负载纳米Fe/Ni的制备及其去除水中Zn(Ⅱ)性能研究

采用液相还原法制备以凹凸棒土为载体的纳米双金属Fe/Ni复合材料,通过Zn(Ⅱ)静态吸附试验,确定了除Zn(Ⅱ)效果最佳的Fe/Ni@ATP复合材料,即纳米铁与凹凸棒土的负载比为1∶2、Fe/Ni双金属中Ni掺杂比为2%,并考察了Zn(Ⅱ)初始浓度、pH及环境温度对该复合材料去除水中Zn(Ⅱ)效果的影响。结果表明,经过凹凸棒土负载和掺杂Ni改性以后,Fe/Ni@ATP复合材料的Zn(Ⅱ)去除率显著提高,颗粒团聚状况得到改善,比表面积明显增加。在实验条件范围内,较高的溶液pH值、环境温度以及较低的Zn(Ⅱ)初始浓度均有利于Fe/Ni@ATP复合材料对Zn(Ⅱ)的去除。该过程符合Langmuir吸附等温模型,吸附机理为零价铁表面氧化物与Zn(Ⅱ)的配合作用,此外,水中Zn(Ⅱ)也可以通过生成Zn(OH)_2沉淀的形式去除。     

负载型零价铁对水体中2,4,6-三氯苯酚的去除

以壳聚糖接枝杨梅单宁(CS-T)为载体,硼氢化钠为还原剂,制备负载型零价铁催化剂(Fe0/CS-T);通过傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、热重分析仪(TGA)对负载型零价铁催化剂的物理性质与结构进行了表征,零价铁分散于壳聚糖接枝杨梅单宁载体上,直径200~500nm.研究其对水环境中2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP)的去除,结果表明:2,4,6-TCP在Fe0/CS-T的作用下发生了脱氯反应,脱氯率为60%左右,反应动力学符合Langmuir-Hinshelwood动力学模型,为表面反应;当材料投加量为0.2g、初始pH值为7、反应温度为25℃、反应时间为2h、2,4,6-TCP的初始质量浓度为20mg·L-1时,去除率为88.94%;在重复使用6次材料后,去除率从88.94%降到57.19%.     

纳米硫化零价铁转化有机污染物机制得以揭示

正中科院广州地化所的科学家深入研究了纳米硫化零价铁对六溴环十二烷(HBCD)的还原转化效率和机制,在纳米硫化零价铁还原转化新型持久性有机污染物方面取得进展。相关成果日前发表于《水研究》杂志。HBCD是目前应用最广的添加型环烷烃类溴代阻燃剂,而纳米硫化零价铁是一种硫化物包裹零价铁的新型纳米复合材料。随着HBCD的大量生产和广泛应用,     

钝化剂铁粉对Cd(Ⅱ)的吸附特性

以铁粉为稳定化剂,通过吸附试验,系统分析了多种因素影响下Cd(Ⅱ)在铁粉中的吸附特性;利用吸附等温线、吸附动力学对铁粉吸附Cd(Ⅱ)进行研究,并通过反应前后SEM电镜图和XRD衍射谱图分析吸附反应机理.试验结果表明:铁粉对Cd(Ⅱ)的单位吸附量随初始溶液质量浓度和反应时间的增加呈上升趋势,随铁粉掺量的增加呈下降趋势;初始溶液酸碱度对铁粉吸附Cd(Ⅱ)影响并不大;在Cd(Ⅱ)初始质量浓度为100 mg·L~(-1),铁粉掺量为20 g·L~(-1),反应时间为48 h的条件下,Cd(Ⅱ)去除率达到94%,平衡吸附量为4.69 mg·g~(-1);Langmuir等温线、Freundlich等温线、R-P等温线和颗粒内扩散模型较为符合本反应;谱图分析得出铁粉去除Cd(Ⅱ)主要通过物理吸附和化学吸附,并以化学吸附为主,具体作用形式包括Cd(Ⅱ)被铁粉还原固定,含铁胶体吸附Cd(Ⅱ)共沉淀,以及静电作用等.     

亲水铁碳缓释材料制备及其强化地下水生物还原脱氯效果

通过二步球磨法制备了以木质素磺酸钠（SL）为表面修饰剂的纳米零价铁（nZVI）-聚乳酸（PLA）-生物炭（BC）复合材料,表征了其亲水和缓释碳的特性,明确了其强化地下水中氯代烃（CHCs）生物还原脱氯的效果和最佳组分配比.结果表明：所制备的铁碳材料具有良好的亲水性和缓释碳性,72 h后材料释碳量趋于稳定.材料能够有效协同异化铁还原菌脱氯降解1,1,1-三氯乙烷（1,1,1-TCA）,168 h内体系中污染物去除率最高达到85.00%,最大降解速率为6.74 mg·L^-1·h^-1,且降解效果随nZVI和PLA含量的增加而提高.综合考虑释碳性能、降解效果和制备成本,得到BC,PLA和nZVI的最佳质量配比为3∶1∶1.该铁碳复合材料去除1,1,1-TCA的主要途径为零价铁（ZVI）介导的快速化学还原脱氯和异化铁还原菌介导的长期生物还原脱氯.本研究成果有望为CHCs污染地下水修复提供创新技术支持.     

以纳米零价铁材料性质研究为媒介推动水化学课程学习

纳米零价铁具备零价铁的特性,由于其纳米级尺寸,具有量子尺寸小于及更高的反应活性.该论文通过设计系列实验,包括纳米零价铁的合成、表面化学性质测定（X-射线光电子能谱）、晶体结构测定（x-射线电子衍射）和材料粒径及表面结构测定等（透射电子显微镜）,存在于水环境中后水质参数（pH和ORP）的变化来学习有关水化学的基本概念.使得研究生同学通过一种材料的表征研究、掌握环境化学研究基本知识,务实科研基础.     

零价铁-厌氧活性污泥耦合降解三氯乙烷和二恶烷复合污染

针对地下水中常见的三氯乙烷(TCA)和二恶烷复合污染的去除问题,在升流式厌氧反应器中构建零价铁-厌氧活性污泥耦合体系,深入研究了耦合体系对TCA和二恶烷的降解特性,并对降解动力学及菌群多样性进行了分析,探究了耦合降解机制。研究表明,耦合体系极大地提高了TCA和二恶烷的降解率,使之分别达到97.5%和92.0%,且降解过程符合准一级反应动力学。TCA通过零价铁还原脱氯生成氯乙烷。最后通过研究零价铁腐蚀产物与微生物菌群结构得到了耦合降解机制。     

Ni在纳米Fe/Ni还原水中Cr(Ⅵ)过程中的促进机制

采用液相还原法制备了纳米Fe/Ni(nZVI/Ni)及纳米零价铁(nZVI),借助TEM、EDS、高效液相色谱仪等探究了Ni对nZVI/Ni还原水体中Cr(Ⅵ)的促进机制。结果表明,Ni的加入可降低Cr(Ⅵ)还原反应的活化能,有效地提高了纳米Fe/Ni对水体中Cr(Ⅵ)的去除率;在改善nZVI/Ni材料还原水体中Cr(Ⅵ)能力方面,Ni阻止Fe~0氧化以及形成Fe-Ni原电池发挥了作用,但其将nZVI腐蚀产物H_2转化为活性氢原子并未能促进Cr(Ⅵ)的还原。