羧甲基纤维素改性纳米钯铁双金属去除水中2,4-二氯苯酚的影响因素及机理

利用液相还原法制备了纳米零价铁(nZVI)、纳米钯铁双金属(Pd/Fe)、羧甲基纤维素(CMC)改性nZVI(CMC-Fe)和CMC改性钯铁双金属(CMC-Pd/Fe)4种铁基纳米材料,并用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对其进行了表征。研究了这4种材料对水中2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的表观去除率,考察了铁基纳米材料投加量、Pd负载量、溶液初始pH及污染物浓度等因素对CMC-Pd/Fe去除2,4-DCP的影响,并探讨了可能的作用机理。结果表明,在4种材料中,CMC修饰的CMC-Pd/Fe的分散性最好,粒径明显小于未用CMC修饰的nZVI和Pd/Fe。4种材料对2,4-DCP的表观去除率为CMC-Pd/Fe>CMC-Fe>Pd/Fe>nZVI。随着CMC-Pd/Fe投加量和Pd负载量的增加,CMC-Pd/Fe对2,4-DCP的表观去除率增大,而随着2,4-DCP浓度的升高,CMC-Pd/Fe对2,4-DCP的表观去除率下降。当溶液初始pH=3、5和7时,CMC-Pd/Fe对2,4-DCP的表观去除率分别为94.34%、99.50%和96.62%;但当溶液初始pH=11时,其表观去除率仅为51.28%,这主要是由于在碱性条件下,带负电的2,4-DCP与CMC的静电排斥作用远大于π-π共轭吸附作用,阻碍了CMC-Pd/Fe的电子向污染物传递,导致2,4-DCP表观去除率下降。

玉米秸秆生物炭对铜的吸附及其影响因素

为研究Cu(Ⅱ)在生物炭上的吸附特性及影响因素,以玉米秸秆为原材料,在300℃和600℃条件下,采用限氧法制备2种生物炭(BC300和BC600),并用吸附动力学、吸附等温线及热力学相关模型对试验数据进行拟合,探讨热解温度、吸附时间、初始浓度和p H值等因素对生物炭吸附铜的影响,分析其吸附机理。结果表明:两种生物炭对铜的吸附动力学均符合Elovich方程(R2=0.98),表明生物炭对Cu(Ⅱ)吸附过程是非均相的,且升高生物炭制备温度有利于对铜的吸附,即BC600比BC300对铜有更大的吸附能力;Freundlich等温方程能够较好地描述生物炭对Cu(Ⅱ)的吸附过程(R2=0.98),可见玉米秸秆生物炭对Cu(Ⅱ)的吸附为非线性多层吸附,且BC300和BC600对Cu(Ⅱ)的吸附由多种机制共同作用;通过热力学分析发现生物炭对铜的吸附过程是一个吸热熵增的自发过程;BC300和BC600对铜的吸附量随p H值的增加而增加(p H=2~6)。

Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton法降解水中磺胺甲恶唑

采用共沉淀和液相还原两步法制得四氧化三铁负载纳米零价铁(Fe_(3)O_(4)-nZVI),将其作为类Fenton反应的催化剂用于水中磺胺甲恶唑(SMX)的降解.通过批实验法研究了H_(2)O_(2)浓度、Fe_(3)O_(4)-nZVI投加量、pH值、SMX初始浓度、反应温度等因素对SMX降解的影响.SEM、EDS、XRD和XPS表征结果表明,制备的Fe_(3)O_(4)-nZVI为纳米级磁性复合材料.批实验结果表明,在一定实验条件范围内,提高H_(2)O_(2)浓度、Fe_(3)O_(4)-nZVI投加量和反应温度,以及降低体系pH值,均可提高SMX的降解率.动力学拟合参数表明,SMX的类Fenton催化降解符合拟一级动力学模型.在25℃时,当H_(2)O_(2)浓度为10mmol/L、Fe_(3)O_(4)-nZVI投加量为0.8g/L、pH=3、SMX初始浓度为10mg/L,SMX在180min时的降解率为99.61%.用VSM测得Fe_(3)O_(4)-nZVI的饱和磁化强度为105.52emu/g,表明其易于磁回收.重复利用实验表明,Fe_(3)O_(4)-nZVI具有较好的反应活性和稳定性.自由基淬灭实验表明,·OH的氧化作用是SMX降解的主要机理.

Fe_(3)O_(4)负载纳米零价铁类Fenton法去除水中2,4-二氯苯酚

2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)广泛用于工农业和医药等生产过程中,其泄漏和排放对水体、土壤及人类环境造成严重危害.文中首先用共沉淀法和液相还原法制成Fe_(3)O_(4)负载纳米零价铁(nZVI)复合材料(Fe_(3)O_(4)@nZVI),然后将其用作类Fenton技术的催化剂,用于水中2,4-DCP的去除.考察了Fe_(3)O_(4)负载量、溶液pH值、H_(2)O_(2)浓度、Fe_(3)O_(4)@nZVI投加量、污染物浓度、温度等因素对2,4-DCP去除率的影响,并进行了动力学拟合分析;另外,还研究了Fe_(3)O_(4)@nZVI的可回收利用性能.结果表明,在Fe_(3)O_(4)与nZVI摩尔比为1∶1时,降低反应体系pH值、提高H_(2)O_(2)浓度、增加Fe_(3)O_(4)@nZVI投加量、减少污染物浓度等均可提高2,4-DCP的去除率.然而,当反应体系pH<2或碱性,H_(2)O_(2)的浓度<5 mmol·L^(-1)或>15 mmol·L^(-1),都不利于废水中2,4-DCP的去除.在25℃,Fe_(3)O_(4)负载量为1∶1,pH=3,H_(2)O_(2)浓度15 mmol·L^(-1),2,4-DCP浓度40 mg·L^(-1),Fe_(3)O_(4)@nZVI投加量为0.8 g·L^(-1)等条件下,Fe_(3)O_(4)@nZVI类Fenton体系对2,4-DCP的去除率达到94.42%;Fe_(3)O_(4)@nZVI经10次重复利用后,对2,4-DCP的去除率仍保持在66%以上.Fe_(3)O_(4)@nZVI类Fenton技术可以作为处理2,4-DCP及其他含氯酚废水的有效方法.

高级氧化法处理氯酚类污染物的研究进展

氯酚类污染物(CPs)具有污染范围广、生物难降解等特点。传统的处理方法(生物、物理、化学)存在处理效率低、有二次污染等缺点。高级氧化技术因其具有氧化性强、无二次污染等特点,能够高效处理CPs而得到广泛关注。文章综述了湿式氧化技术、臭氧氧化技术、电催化氧化技术、光催化氧化技术、Fenton/类Fenton氧化技术等,并对以上技术的优缺点进行了阐述,结合近年来高级氧化技术在氯酚类污染物处理中的应用进展,对它们的原理进行了分析。最后对高级氧化技术处理氯酚类污染物的未来前景做出展望。

四氧化三铁负载纳米零价铁类Fenton法去除水中对氯苯酚

首先用共沉淀法和液相还原法制成Fe_(3)O_(4)负载纳米零价铁(nZVI)复合材料(Fe_(3)O_(4)-nZVI),并利用扫描电镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)及振动样品磁强计(VSM)对Fe_(3)O_(4)-nZVI的形貌和磁性特征进行了表征,然后将Fe_(3)O_(4)-nZVI用作催化剂,与H_(2)O_(2)耦合构建类Fenton体系用于去除废水中的对氯苯酚(4-CP).重点考察了溶液pH、反应温度、4-CP初始浓度、Fe_(3)O_(4)-nZVI投加量、nFe^(0)∶nFe_(3)O_(4)、H_(2)O_(2)浓度、离子强度等因素对4-CP去除效果的影响.结果表明,Fe_(3)O_(4)-nZVI为纳米级磁性复合材料,其饱和磁化强度为105.52emu/g.当nFe^(0)∶nFe_(3)O_(4)为1∶1时,降低反应体系pH值,提高H_(2)O_(2)浓度和反应温度,增加Fe_(3)O_(4)-nZVI投加量,减少污染物浓度均可提高Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton体系对4-CP的去除率.然而,当反应体系pH<2或碱性,H_(2)O_(2)的浓度<5mmol/L或>15mmol/L,都不利于废水中4-CP的去除.在25℃,pH=3,4-CP初始浓度为40mg/L,Fe_(3)O_(4)-nZVI投加量为0.6g/L,H_(2)O_(2)为10mmol/L等优化条件下,Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton体系对4-CP的去除率达97.24%.同时,离子强度也是一个重要的影响因素,随着离子(如,Ca^(2+)和Mg^(2+))强度的增加,Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton体系对4-CP的去除率逐渐减小.由上可知,Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton法可有效去除水中4-CP及其它氯酚污染物.