改性活性炭负载纳米零价铁吸附Cr(Ⅵ)的机理研究

以Fe_(2)O_(3)和活性炭(AC)为原料,经行星球磨机混合后,在850℃、氢气气氛下进行气相还原,制备nZVIAC复合材料。对nZVI-AC进行SEM、EDS、XRD表征分析,并对水中Cr(Ⅵ)进行吸附实验,探究不同吸附材料、吸附剂投加量、pH值、反应时间和Cr(Ⅵ)初始浓度对Cr(Ⅵ)吸附能力的影响,并进行吸附动力学分析。实验结果表明,球磨混合方式和气相还原法能够使部分Fe~0达到纳米尺度,并负载到AC上,成功制备出nZVI-AC材料。球磨混合方式显著提高Fe~0对Cr(Ⅵ)的吸附作用。Cr(Ⅵ)浓度为20 mg/L、反应温度25℃时,nZVI-AC最佳投加量为0.4 g/L,最佳pH值为3,反应在50 min达到吸附平衡,去除率为99.5%。动力学分析表明,nZVI-AC对Cr(Ⅵ)吸附遵循准二级动力学模型和Elovich动力学模型,是发生在非均匀表面的化学吸附。对反应后nZVI-AC的XPS分析表明,吸附机制主要是化学还原和共沉淀作用以及少量的直接吸附作用。

地下水中阴离子对球磨零价铁除砷影响

研究了不同浓度下几种阴离子(NO_3^-、SO_4^(2-)、H_2PO_4^-、SiO_3^(2-))对球磨零价铁(BZVI)除砷规律的影响,探讨了上述阴离子对BZVI氧化As(Ⅲ)能力的影响,三价砷及五价砷的转化机制,及BZVI腐蚀产物.研究证实,不同浓度的NO_3^-和SO_4^(2-)对砷去除效率影响不显著,但是随着H_2PO_4^-和SiO_3^(2-)浓度升高,溶液中As(Ⅴ)分别由25.1%上升到83.6%和下降到3.8%;通过SEM和拉曼光谱分析发现,H_2PO_4^-促进BZVI的腐蚀,导致As(Ⅲ)氧化能力增强;而铁表面形成二氧化硅聚合物或非晶固相则是SiO_3^(2-)降低BZVI对砷氧化和吸附能力的主要机制.

球磨法制备纳米零价铁的研究进展

纳米零价铁作为一种新型的环境修复材料,兼备纳米材料巨大的表面能与零价铁的还原特性,在环境修复方面已展现出巨大的潜力.然而由于常规方法制备的纳米零价铁的产量较少,无法满足其大范围的实地推广应用.而球磨法作为一种超细纳米材料制备方法,在纳米零价铁的制备方面具有明显优势,除了可以实现纳米零价铁的工业量产,还可以通过构成一种铁基复合体系,增强体系活性,进而提高其对污染物的选择性.本文综述了球磨法制备纳米零价铁及其复合体系,主要从以下三方面进行概述:(1)球磨法的作用机理和主要影响因素;(2)纳米零价铁及其复合体系的制备;(3)球磨法目前存在的问题以及未来的研究方向.

机械球磨制备Fe0/ZSM-5复合材料及其对Pb2+的去除研究

利用机械球磨法将零价铁(Fe^0)颗粒负载到疏水性、高硅比的ZSM-5分子筛上,成功制备出Fe^0/ZSM-5复合材料,研究了此复合材料对水溶液中Pb^(2+)的去除性能。XRD结果表明,Fe^0/ZSM-5复合材料保持了ZSM-5分子筛的晶体结构,元素点映射表明零价铁颗粒均匀地负载在ZSM-5分子筛上。实验结果表明,在30℃,初始Pb^(2+)浓度为1~100mg·L^(-1),pH值为3.0,Fe^0/ZSM-5复合材料投加量为0.2 g·L^(-1),反应时间为60 min条件下,Pb^(2+)的最大去除率和最高吸附量分别为78.05%和102 mg·g^(-1)。研究发现在去除Pb^(2+)的过程中伴随着Fe^(2+)的释放以及pH值的升高,且反应过程中释放出Fe^(2+)会加速Fe^0表面的给电子过程,增加其表面活性位点,进而进一步提升对Pb^(2+)的还原去除。研究表明,反应过程符合一级反应动力学。

超声波辅助球磨法降解偶氮染料废水

采用超声波辅助球磨工艺降解刚果红.在超声波的空化作用以及零价铁的化学作用和机械力化学的作用下,溶液中的羟基自由基浓度明显提高;在羟基自由基的强氧化作用以及反应过程中剥落的纳米级的零价铁的还原作用下,反应速度明显加快,并应对反映起促进作用.在2 min时刚果红去除率达99%,10 min时大部分有机物被矿化,总碳含量(TOC)的去除率达到80%.在高浓度的条件下,降解效率明显并且降解的效果更加彻底,而且成本较低,操作简便环保.结果表明超声波辅助球磨工艺在降解偶氮染料废水中有巨大的应用价值.

超细铁粉降解水样的COD

以高能球磨法制备了纳米尺度的单质铁粒子,并用原子力显微镜对其进行了表征.以所制备的纳米铁为处理剂,进行了去除模拟水样和地表水COD的实验,主要研究了COD去除效果与纳米铁加入量的关系.结果表明:此超细铁粉对多数水样的COD均有较好的降低效果.

球磨微米硫化零价铁活化双氧水降解有机污染物的研究

报道了机械球磨方法制备的微米硫化零价铁(S-ZVI)可以快速活化H_2O_2降解各类有机污染物.S-ZVI/H_2O_2降解苯酚的单位比表面积反应速率常数是ZVI/H_2O_2的5倍以上,且苯酚的降解不存在初始抑制阶段.探针化合物乙醇的淬灭反应结合电子顺磁共振(EPR)实验证明S-ZVI/H_2O_2体系产生的氧化活性物质为·OH.反应前后S-ZVI颗粒的扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)表征结合电化学测试和苯酚降解结果表明S-ZVI中FeS取代ZVI表面的钝化膜(铁氧化物),加速了电子从Fe0传递到H_2O_2,更快地释放Fe^(2+),引发Fenton反应.在这过程中FeS主要作为电子的导体而非Fe^(2+)的释放源.