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.

天然斜发沸石基纳米零价铁复合材料的制备及应用研究

为了克服传统芬顿反应过程中催化剂活性低,产生大量铁泥沉淀,影响芬顿反应效率等问题,以天然斜发沸石和氯化亚铁为原料,通过液相还原法制备得到天然斜发沸石基纳米零价铁复合材料(NCZM),采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等技术表征NCZM的结构及其特性。研究结果表明:纳米零价铁成功负载在天然斜发沸石的表面和层间,能够克服纳米零价铁的团聚现象,提高其活性位点。将NCZM作为类芬顿反应的催化剂,考察其对对氯苯酚的降解效果,结果表明:在反应温度为25℃,对氯苯酚初始质量浓度为100 mg/L,H_(2)O_(2)投加量为6 mL/L,pH值为3,NCZM投加量为20 mg/L,类芬顿反应时间为190 min的条件下,对氯苯酚的降解率为100%,矿化率为79.29%,铁离子溶出量为0.67 mg/L,吸附联合类芬顿反应是NCZM降解对氯苯酚的主要降解机理。

纳米零价铁-微纤化纤维素复合材料的制备及在造纸废水深度处理中的应用

以微纤化纤维素作为天然高分子载体,通过原位液相化学还原反应负载零价铁制备得到了纳米零价铁-微纤化纤维素(NZVI-MFC)复合材料。通过红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和热重分析仪(TGA)来表征NZVI-MFC复合材料并研究其耐热性能,同时,将NZVI-MFC复合材料应用于造纸废水深度处理,探讨了NZVI-MFC复合材料添加量和废水初始p H值对废水处理效果的影响。结果表明,NZVI通过原位化学反应均匀负载到MFC基材上,在废水深度处理最佳条件下,造纸废水的CODCr和色度总去除率分别达到78.4%和90.7%。

碳基纳米零价铁-铜复合材料去除水中三氯硝基甲烷

卤代硝基甲烷(HNMs)是一类典型的含氮消毒副产物(N-DBPs),具有较强的毒性,在饮用水、污水和泳池水中频繁检出.以葡萄糖、氯化铁和氯化铜为原料,通过碳化和煅烧,制备得到纳米零价铁、铜均匀负载的碳基复合材料,材料中的铁为体心立方的α-Fe0,铜为面心立方体铜,颗粒呈球形且未发生明显的团聚,其平均粒径为18 nm,复合材料比表面积为417 m2·g^-1.铜的添加能显著加快复合材料去除三氯硝基甲烷(TCNM)的效率,当Fe与Cu的质量比为10∶1时,复合材料对水中的TCNM具有最高的去除效率和最快的去除速率.在材料投加量为10 mg·L^-1(以铁计),TCNM初始浓度为10μg·L^-1,初始pH值为6.0,温度为25℃,且体系无氧、无余氯的条件下,60 min内可以去除99.7%的TCNM,去除TCNM的反应符合准一级反应动力学方程(R2> 0.9).复合材料在降解TCNM过程中会发生铁的流失,多次使用后的复合材料表面出现了铁的氧化产物,主要为Fe3O4和Fe2O3,经过二次煅烧,可以恢复复合材料的活性.

制备斜发沸石和零价铁复合材料处理水中的六价铬污染

为了更好地降低我国地下水中六价铬污染给公众的健康带来的危害,本研究以渗透反应墙为处理地下水六价铬污染的主要方法,沸石和零价铁为反应材料,结合沸石虽价格低廉,但经长时间运行后吸附的六价铬有可能发生解吸,零价铁虽能完全去除六价铬但成本很高的特点,研发出了斜发沸石和零价铁的复合材料,以作为渗透反应墙的填充材料.研发主要分三个步骤:1)遴选出吸附效果较好的斜发沸石;2)确定最优表面活性剂及最优施用浓度;3)确定沸石与零价铁的复合工艺方法.最终方案为斜发沸石、六烷基三甲基溴化铵、还原铁粉、斜发沸石粉和超纯水按比例均匀混合后加热至90℃.由此制得的复合材料,具有良好的反应性能和便于装填的形状,生产成本也比较低廉,可以作为修复六价铬污染的反应墙填充材料.

纳米零价铁基双金属复合材料降解水体污染物的研究进展

复杂多样的水体污染物日益破坏生态环境同时威胁人类健康。纳米零价铁基双金属复合材料可用于高效还原降解多种水体污染物。着重从纳米双金属材料的分类、制备、应用进展和反应机理等方面进行综述,针对研究中存在的不足和今后的研究方向提出建议。

纳米零价铁/过硫酸盐去除2,4-二氯酚的动力学研究

为更好地理解纳米零价铁(nZVI)激活过硫酸盐(PS)的机制和动力学,基于Langmuir-Hinshelwood机理,结合nZVI/PS体系中主要的反应步骤对2,4-二氯酚(2,4-DCP)的降解过程建立动力学模型。使用不同影响因素下(包括nZVI投加量、初始PS浓度和初始2,4-DCP浓度)PS,2,4-DCP浓度变化数据拟合动力学模型并确定速率常数,通过对速率常数的敏感性分析得到:2,4-DCP降解的整体反应动力学是由前体表面复合物内部发生电子转移反应形成硫酸根自由基SO_(4)^(·-)以及2,4-DCP被羟基自由基OH·降解这两个过程来控制的。

沸石负载纳米零价铁去除水中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的研究

锑矿开采和含锑化合物的应用在一定程度上会造成环境锑污染的加重,对人体健康和生态系统带来风险,为缓解这一现象,采用液相还原负载的方式制备沸石负载纳米零价铁(Z-ZVI)复合材料,探究其对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的去除效果;采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对反应前后复合材料进行表征,并探究不同材料配比、溶液初始pH及无机阴离子对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)吸附效率的影响.结果表明:(1)沸石负载后的纳米零价铁(Z-ZVI)具有较高的比表面积(54.54 m2/g)和反应活性,能够有效吸附、还原高价锑.(2)在pH=7、1.0 g/L Z-ZVI的条件下,反应4 h对20 mg/L Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附率分别达到88%和62%,吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型.(3)Sb(Ⅲ)的去除率受pH变化的影响不大,但Sb(Ⅴ)的去除率随初始pH的升高而下降,溶液反应终点pH相比初始pH均有所上升.(4)XRD和XPS表征发现,Sb的去除过程中同时存在吸附和还原作用,Fe0氧化过程中伴随着高价锑的还原,最终生成含锑铁氧化物固定锑.(5)在较低锑污染模拟地下水吸附和脱附试验中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的去除率可达到96%,吸附后锑浓度可降至0.01 mg/L,且脱附量远小于吸附量.研究显示,Z-ZVI材料能够有效去除污染水体中的Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ),对实际地下水修复应用具有一定参考价值.

改性纳米零价铁材料制备的研究进展

纳米零价铁(nZVI)是一种具有发展潜力的材料,但是过高的活性导致其易在空气、水中腐蚀,形成的钝化层覆盖在颗粒表面使得活性位点减少。研究表明,对nZVI进行改性可减少其氧化、钝化、团聚等问题。本文主要介绍了包覆、负载、双金属、硫化四种改性方式,探讨改性后n ZVI性能强化机制,分析在应用中存在的问题,并提出相关建议。通过多种改性方式制备的nZVI复合材料,不仅能够减缓nZVI的团聚,提高对目标污染物的处理效果,而且能减弱nZVI的生物毒性。纳米颗粒的尺寸、改性材料的稳定性等问题是未来研究的重点内容之一。

沸石-纳米零价铁的制备及其对溶液中Cu^(2+)的吸附研究

采用液相还原法制备沸石-纳米零价铁复合材料,并通过添加不同质量的沸石得到不同铁与沸石比例的沸石-纳米零价铁复合材料(Z-nZVI),考查了不同比例复合材料对Cu^(2+)的吸附效果,确定最佳铁与沸石比例为1∶6,并对该比例材料、纳米零价铁与沸石进行了性状表征(包括:TEM、XRD及BET)。该比例复合材料对Cu^(2+)的吸附动力学实验结果表明,其吸附平衡时间约为1 h;动力学方程拟合结果表明,该材料的动力学过程更符合准二级动力学方程,且平衡吸附量达到515.46 mg·g^(-1)Fe0;对等温吸附实验数据进行Langmuir和Freundlich拟合结果表明,Langmuir方程更适用于描述沸石-纳米零价铁对Cu^(2+)的吸附。比较而言,沸石-纳米零价铁(1∶6)对于Cu^(2+)的吸附效果要优于纳米零价铁并远高于沸石。三因素三水平正交试验(溶液温度:25、35、45℃;pH:3、4、5;ZnZVI添加量:0.1、0.14、0.21 g·40 m L^(-1))结果表明,铁沸石比为1∶6的沸石-纳米零价铁对Cu^(2+)的最优吸附条件为:温度45℃,pH 3,Z-nZVI添加量0.21 g·40 m L^(-1)。上述结果表明沸石-纳米零价铁可应用于水体中Cu^(2+)的去除。

石墨基复合材料负载零价纳米铁吸附重金属离子的研究进展

工业废水中重金属的存在威胁着环境和人类健康,有效去除环境中的重金属离子具有重要意义。论文简要介绍了近年来石墨基复合材料负载纳米零价铁(nZVI)去除废水中重金属离子的研究,探讨了多种石墨基负载nZVI复合材料对重金属离子的吸附特性和环境条件对吸附性能的影响因素,并对其未来的研究和应用进行了总结和展望。

纳米零价铁复合材料的制备及其在环境污染治理中的应用综述

纳米零价铁(nZVI)及其复合材料是环境污染控制技术中应用的一种高效修复材料,由于其特有的壳核结构(零价铁内核-铁氧化物表面),表现出独特的吸附性或还原性,因此在土壤和地下水有机污染物和重金属修复领域有着广泛的应用优势。文章在对纳米铁的理化性质全面了解的基础上,重点对改性纳米零价铁复合材料的制备以及在环境污染治理中的应用进行了全面综述,并对其去污机理进行了分析。相较于在污水治理中的广泛应用,改性后nZVI复合材料在土壤有机和重金属污染修复方面的应用性能非常优良,效果好,迁移性佳。但是,评估改性nZVI复合材料及携带污染的迁移和生态环境安全性方面的研究还有待加强。

探究人造沸石负载纳米零价铁吸附PO43-盐

以人造沸石作为载体,使用液相化学还原法制备了人造沸石负载纳米零价铁新型材料,并探讨了其对废水中PO4^3-吸附的最佳工艺条件。利用扫描电镜对新材料结构进行了表征,探究了吸附时间、pH、投料量对5mL50mg/LPO3-4盐去除效果的影响。结果表明,确定最优吸附条件为:25℃,pH=3.5,吸附时间为80min,纳米零价铁投料量为1500mg/L的情况下,新型材料的吸附力最强,此时的吸附率为98.18%。同时,人造沸石作为负载材料吸附效果优于常见吸附材料氧化钙和活性炭。

新疆理化所粘土负载型纳米零价铁复合材料研究取得新进展

近年来，有关纳米零价铁技术的研究颇受关注。与毫米级或微米级的零价铁相比，纳米零价铁具有更大的比表面积和更高的反应活性，可以快速去除地下水体和土壤中硝基芳香化合物、氯代芳烃和重金属离子等多种高毒、持久、易富集性污染物。

中科院合肥研究院成功制备纳米零价铁/石墨烯复合材料

近期，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所应用等离子体研究室科研人员采用H2／Ar混合气体等离子体成功制备了纳米零价铁／石墨烯复合材料（NzVI／rGOs），并应用于变价态易溶性放射性元素和金属离子的吸附与还原。

生物炭负载零价铁复合材料对土壤中石油污染物的去除作用

为了解决土壤中石油污染物去除效率低、费用高等问题,采用液相还原的方法,将零价铁负载于由菌糠制备的生物炭上,得到铁/碳复合材料;通过FTIR、SEM和电化学工作站等手段表征铁/碳复合材料的形貌结构及性质;将铁/碳复合材料用于土壤中石油污染物的去除,利用GC-MS方法考察其去除污染物的性能。结果表明:零价铁负载于菌糠生物碳上能明显抑制团聚,提高反应活性;铁/碳复合材料对土壤中石油污染物的吸附符合准二级动力学模型;铁/碳复合材料对土壤石油污染物的去除,除吸附作用外还有对污染物还原降解作用。

生物炭负载纳米零价铁材料的制备及还原降解性能

选取花生壳、稻草秸秆和玉米秸秆为原料制备不同种类生物炭,合成不同生物炭负载纳米零价铁复合材料(BC/n ZVI)。采用比表面积分析、扫描电镜等多种表征方法获得不同BC/n ZVI的物理化学和结构性质,测试BC/n ZVI对水溶液中典型有机氯农药γ-六六六的还原降解效果。结果表明,花生壳、稻草秸秆和玉米秸秆均在300℃制备条件下有较高的产率和较好的吸附效果;制备的BC/n ZVI颗粒呈球状结构,以花生壳BC/n ZVI分散性为最好;在水相实验中,添加BC/n ZVI对γ-六六六的去除效果优于单独添加生物炭或者纳米零价铁的效果;3种生物炭基材料中,花生壳BC/n ZVI对水相γ-六六六6 h的去除率为87.53%,反应体系中污染物总降解率达82.33%。

纳米零价铁活化过硫酸钠降解2,4-二氯苯酚

采用纳米零价铁(nZVI)活化过硫酸钠产生强氧化性的硫酸根自由基(SO-4·)去除目标污染物2,4-二氯苯酚(2,4-DCP).通过比较nZVI与Fe2+催化S2O2-8对2,4-DCP的降解,结合SEM、EDS对nZVI反应前后表面结构变化分析发现,nZVI在过硫酸盐氧化降解2,4-DCP中主要起到Fe2+离子源的作用,也具有还原和吸附作用.深入研究不同因素(初始pH值、nZVI投加量、S2O2-8初始浓度、2,4-DCP初始浓度)对2,4-DCP降解的影响,结果表明降低溶液初始pH值能提高nZVI/S2O2-8对2,4-DCP的降解率.在2,4-DCP初始浓度为30 mg·L-1,S2O2-8浓度为12.5 mmol·L-1,nZVI为2.0 g·L-1,pH值为3.0,温度为30℃下,2,4-DCP的去除率能达到92.1%,其降解过程符合准一级动力学,表观活化能为91.48 kJ·mol-1,是表面控制过程.

二氧化硅包覆型纳米零价铁/厌氧污泥协同降解2,4,6-三氯苯酚

利用二氧化硅包覆型纳米零价铁/厌氧污泥体系实现制浆造纸废水中的大量氯代芳香族难降解毒性物质的脱氯降解。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)对二氧化硅包覆型纳米零价铁性能表征可知,制备的二氧化硅包覆型纳米零价铁呈球形,平均粒径在50 nm左右,为核壳结构;将二氧化硅包覆型纳米零价铁与厌氧污泥相结合,进行了两者之间相互影响研究,结果表明,体系pH值与氧化还原电位(ORP)呈现先下降后逐渐趋于平缓的趋势,并最终稳定在7.0和-400 mV左右,同时体系的电子传递体系(ETS)活性呈现先下降后稳定一段时间后再上升的趋势;2,4,6-三氯苯酚的降解效率从高到低依次为:二氧化硅包覆型纳米零价铁/厌氧污泥>厌氧污泥>二氧化硅包覆型纳米零价铁,最终降解率依次分别为96.7%、93.7%、73.2%。二氧化硅包覆型纳米零价铁与厌氧污泥之间存在明显的协同降解作用。

纳米零价铁磁性生物炭对水中2,4,6-三氯酚吸附机理及动力学研究

利用黄豆壳合成纳米零价铁磁性生物炭（n ZVI-MBC）材料,运用X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）对其理化性质进行表征,探讨其对2,4,6-三氯苯酚（2,4,6-TCP）吸附机制,并考察溶液p H和n ZVI-MBC投加量等因素对吸附效果的影响。表征结果显示：n ZVI-MBC成功负载了α-Fe,且颗粒近似球形,呈团聚状。实验结果表明：n ZVI-MBC在p H为5～8出现阶段性吸附,吸附效果较好。n ZVI-MBC对2,4,6-TCP的吸附与二级动力学模型拟合度较好,且符合Langmuir吸附等温线方程,吸附过程主要受快速反应控制,降低反应温度有利于生物炭对水中2,4,6-TCP的吸附。