凹凸棒土负载硫化纳米零价铁的制备及其去除水中As(III)性能研究

以凹凸棒土为载体,结合硫化改性方法制备了凹凸棒土负载硫化纳米零价铁(S-nZVI@ATP)复合材料,通过As(III)静态吸附试验,确定了去除As(III)效果最佳的S-nZVI@ATP复合材料制备条件:nZVI/ATP质量比为2∶1、以Na2S2O3为硫化剂、S/Fe摩尔比为1∶4,并考察了As(III)溶液初始pH、溶解氧浓度及环境温度对该复合材料去除水中As(III)效果的影响。结果表明,经过凹凸棒土负载及硫化改性后,nZVI的颗粒团聚状况明显得到改善。在实验条件范围内,适中的溶液pH值、溶解氧浓度以及较高的环境温度均有利于S-nZVI@ATP复合材料对As(III)的去除,该吸附过程为吸热反应,符合拟二级动力学模型,外扩散阶段主要受环境温度影响,吸附过程由颗粒内扩散和膜扩散共同控制。     

凹凸棒土负载硫化纳米零价铁的制备及其去除水中As(Ⅲ)性能研究

以凹凸棒土为载体,结合硫化改性方法制备了凹凸棒土负载硫化纳米零价铁(S-nZVI@ATP)复合材料,通过As(Ⅲ)静态吸附试验,确定了去除As(Ⅲ)效果最佳的S-nZVI@ATP复合材料制备条件:nZVI/ATP质量比为2∶1、以Na_2S_2O_3为硫化剂、S/Fe摩尔比为1∶4,并考察了As(Ⅲ)溶液初始pH、溶解氧浓度及环境温度对该复合材料去除水中As(Ⅲ)效果的影响。结果表明,经过凹凸棒土负载及硫化改性后,nZVI的颗粒团聚状况明显得到改善。在实验条件范围内,适中的溶液pH值、溶解氧浓度以及较高的环境温度均有利于S-nZVI@ATP复合材料对As(Ⅲ)的去除,该吸附过程为吸热反应,符合拟二级动力学模型,外扩散阶段主要受环境温度影响,吸附过程由颗粒内扩散和膜扩散共同控制。     

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。     

壳聚糖-纳米零价铁球去除水中二价镉的研究

为了更好地利用纳米零价铁修复水体镉污染,以壳聚糖为载体,制备出壳聚糖-纳米零价铁球用以去除水中的镉(Cd(Ⅱ)).利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对壳聚糖-纳米零价铁球进行表征分析,通过对比与Cd(Ⅱ)溶液反应前后的样品的X线光电子能谱探讨壳聚糖-纳米零价铁球对Cd(Ⅱ)的去除机理,并进行批实验研究环境因素对去除效果的影响.研究结果表明:制备出的壳聚糖-纳米零价铁球为规则均一的黑色球体,粒径约为3.1 mm;所有壳聚糖-纳米零价铁球均具有多孔结构,平均孔径约为40.6μm,且纳米零价铁均匀分布在球内;壳聚糖-纳米零价铁球对Cd(Ⅱ)的去除机理包括物理吸附过程和化学还原过程,且化学还原过程起主要作用;批实验结果显示壳聚糖-纳米零价铁球对Cd(Ⅱ)的去除率随pH值、反应温度和纳米零价铁投加量的增加而增大,随Cd(Ⅱ)初始质量浓度的升高而减小.     

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%.     

沸石—纳米零价铁复合材料对铀的吸附性能研究

通过液相还原法制备出纳米零价铁,将它负载于沸石表面制成负载型纳米零价铁复合材料(Z-n ZVI).采用扫描电镜法(SEM)和BET法对材料进行了表征,考察了不同的温度、反应时间、U(VI)初始浓度、样品投加量对该材料对U(VI)去除效果的影响.结果表明:纳米零价铁颗粒均匀的分布在沸石的表面上,其粒径在40~80 nm左右;在p H为4.5,温度为30℃,接触时间为60 min,样品投加量为0.5 g/L条件下,U(VI)的去除率和吸附容量达到96.7%和48.5 mg/g.该复合材料对水溶液中的U(VI)有较好的去除效果,有望在实际应用中解决含铀废水难以处理的问题.     

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,     

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.     

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。     

高浓度全氟辛酸污染地下水原位修复材料研究

采用有机玻璃柱模拟可渗透反应墙(Permeable Reactive Barrier,PRB),制备球状吸附材料作为PRB填充材料,模拟地下水环境连续进水,探究对高浓度全氟辛酸的去除效果.结果表明:由活性炭、生物炭、沸石和零价铁等制备的复合材料对高浓度全氟辛酸去除效果较好,其中活性炭∶凹凸棒土∶零价铁粉为2∶4∶0.4的材料和其他配比的材料相比,吸附效果更好,比表面积测试结果显示其具有更大的比表面积.当全氟辛酸浓度为50 mg·L^-1时,其去除效果达到95%以上;运行75 d后进水全氟辛酸浓度增加至100 mg·L^-1,连续运行至190 d,去除率为83.4%～96.6%;且pH越低,材料吸附效果越好;吸附4 h左右可达到吸附平衡.该复合材料的试验效果表明该技术可应用于处理高浓度全氟辛酸污染的地下水,实现地下水污染的原位修复.     

硫化纳米零价铁对五氯苯酚的脱氯及其增强反应

硫化作用可以提高纳米零价铁(nZVI)的催化活性.利用硼氢化物还原法合成了硫化钠米零价铁(S-nZVI),采用比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(TEM)、傅立叶变换-红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)等方法对材料进行了物理化学性质的表征,应用高效液相色谱仪和离子色谱仪研究了S-nZVI对五氯苯酚(PCP)的脱氯性能.结果表明:与nZVI相比,S-nZVI在聚集体形态和孔隙率上发生明显改变;不同n(Fe2+)/n(S2-)、溶液pH、S-nZVI的老化以及S-nZVI的重新硫化活化对S-nZVI催化PCP的脱氯均有重要的影响;PCP脱氯效率在n(Fe2+)/n(S2-)=60时达到最大;S-nZVI对PCP的还原转化率随溶液pH(5~8)的升高而显著增加;老化的S-nZVI对PCP的降解性能降低,归因于该老化材料的结构发生了变化;而重新硫化活化产生的FeS层可以减小S-nZVI表面的钝化,从而延长S-nZVI的寿命.文中研究对拓展纳米零价铁的应用和环境污染物治理方面具有一定的参考价值.     

纳米零价铁富集水体中的铀

应用纳米零价铁(nZVI)富集水体中的铀不但能够回收珍贵的铀资源,同时还可以避免放射性物质对环境的污染.研究结果表明纳米零价铁可快速高效地分离水体中的铀.nZVI对铀的最大富集负荷达到920.16 mg/g,溶液中铀离子的质量浓度可降低至0.03 mg/L以下.弱酸性的水质条件促进nZVI对铀的分离,且分离和还原效率随着nZVI投加量的增加、HCO-₃浓度的降低而升高.高浓度的铀离子可水解形成UO₃·2H₂O沉淀,但Fe⁰和Fe²⁺的还原作用是nZVI分离铀离子的主要反应机理.nZVI富集尾矿水中铀资源的过程中可同步去除多种共存重金属污染物.     

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.     

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.     

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-.     

基于纳米铁的类Fenton法降解水中的三氯生

 作为一种广泛存在的典型药品及个人护理品,三氯生（TCS）给生态环境和人体健康带来了潜在的威胁。以三氯生为目标污染物,采用实验室自行设计合成的零价纳米铁作为类Fenton试剂,研究了类Fenton法对三氯生的降解过程。单因素实验结果表明,三氯生的去除率随着纳米铁投加量和双氧水浓度的增加而增加;在溶液pH值为3时去除率最高;三氯生的初始浓度对去除率的影响不太明显。动力学分析表明三氯生的降解反应符合二级反应。在相同实验条件下,类Fenton试剂对三氯生的去除率明显优于传统Fenton试剂和单独投加纳米铁的体系。     

Solid FeS lubricant:a possible alternative to MoS2 for Cu-Fe-based friction materials

Molybdenum disulfide (MoS₂) is one of the most commonly used solid lubricants for Cu-Fe-based friction materials. Nevertheless, MoS₂ reacts with metal matrices to produce metal sulfides (e.g., FeS) and Mo during sintering, and the lubricity of the composite may be related to the generation of FeS. Herein, the use of FeS as an alternative to MoS₂ for producing Cu-Fe-based friction materials was investigated. According to the reaction principle of thermodynamics, two composites-one with MoS₂ (Fe-Cu-MoS₂ sample) and the other with FeS (FeS-Cu₂S-Cu-Fe-Mo sample), were prepared and their friction behaviors and mechanical properties were compared. The results showed that MoS₂ reacted with the Cu-Fe matrix to produce FeS, metallic ternary sulfides, and Mo when sintered at 1050℃. The MoS₂-Cu-Fe and FeS-Cu₂S-Cu-Fe-Mo samples thereby exhibited similar characteristics with respect to phase composition, density, hardness, and tribological behaviors. Micrographs of the worn surfaces revealed that the stable friction regime for both composites stemmed from the iron sulfides friction layers rather than from the molybdenum sulfides layers.     

Rapid point-of-use water purification using nanoscale zero valent iron (nZVI) particles

Nanoscale zero-valent iron (nZVI) particles are increasingly being investigated in removing aqueous contaminants. Here, we have demonstrated its inactivation and magnetic removal of bacteria and endotoxins from environmental wastewater samples. Varying dosages (10–1,000 μL) of 0–6 days aged nZVI with a concentration of 5 mg/mL for 2 mL wastewater samples were tested, and relevant removal efficiencies were determined using culturing method for bacteria and limulus amebocyte lysate (LAL) for endotoxins. The supernatants of wastewater samples after reacting with nZVI and subsequent magnetic separations were subjected to spectroscopic, qPCR and DGGE analysis. Overall, high magnetic bacterial removal efficiencies were observed up to 3–4 logs for 1 mL nZVI, while the removal efficiencies decreased sharply down to 0.5 log for 10 μL nZVI. qPCR and DGGE results revealed that higher dosages of nZVI caused severe bacterial cell membrane ruptures, releasing significant amounts of DNA up to 10⁷–10⁸ gene copies/mL when 1 mL nZVI was used. Richer DGGE patterns were observed for higher nZVI dosages. In addition, regardless of the dosages (10–1,000 μL) we have observed more than 90 % removal of endotoxins from the wastewater samples. The described technology has great promise to be used as a point-of-use water purification solution for various purposes.     

固定化纳米铁修复水环境的研究进展

纳米铁用于修复水环境近年来得到了广泛研究。由于纳米铁粒子小、易团聚而导致工程应用的困难,提高纳米铁的分散度而固定在载体上是一种有效的方法,并且是纳米铁在水环境修复技术应用领域的前沿研究亮点。对近几年铁纳米固定化材料在环境修复领域的研究概况进行了综述。主要探讨了无机矿物（黏土、硅石、活性炭和石墨）以及有机高分子材料（淀粉、纤维素、树脂、壳聚糖、瓜尔胶等）为载体固定纳米铁,以及这些材料在水环境修复中的应用,并展望了固定化纳米铁修复材料的发展前景。     

Characterization of nanoscale iron and its degradation of 2,4-dichlorophenol

Nanoscale iron was detected by TEM, X-ray diffraction and X-ray photoelectron spectroscopy. It was found that the size of the nanoscale iron particles is in the range of 30–40 nm according to TEM image, and it contains abundant Fe₃O₄ as passivating layers on the surface of the core-shell structure. To improve its performance, dilute HCl was used for the removal of the passivating layers, and the degradation of 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP) was measured for the nanoscale iron samples treated and untreated. Experimental results demonstrated that the removal of 2,4-DCP by untreated nanoscale iron is mainly due to the adsorption of 2, 4-DCP by nanoscale iron, and there are no degradation products detected by HPLC in the process. However, excellent dechlorination of 2,4-DCP was gained by HCl-treated nanoscale iron, and 2-chlorophenol, 4-chlorophenol and phenol were detected during the process. It was concluded that dechlorination is the key reaction pathway for the degradation of 2,4-DCP by activated nanoscale iron, and phenol is found to be the main product.