铁碳材料制备及在烟气脱硫脱硝中的应用

针对钢铁行业中的高煤耗、高污染问题,提出了通过含碳球团碳热还原法制备铁碳材料,并耦合H2O2溶液,用于氧化法烟气脱硫脱硝的方法。对比研究发现,将赤铁矿和木炭粉按Fe:C=1:1(质量比)进行混合,并加入占比20%的玉米淀粉作为粘结剂,在N2氛围下,经700℃焙烧30min后得到的铁碳材料,在用于Fe/C-H2O2复合体系氧化法脱硫脱硝中表现出较高的性能;此外,选取铁碳材料用量为18g/L,H2O2浓度为1.0mol/L且液体温度为50℃时,上述铁碳材料与H2O2形成的复合体系的脱硫脱硝效率分别达到99.85%和78.63%的较高水平。

铁碳材料处理亚甲基蓝溶液效果及其机理研究

对某种市面上购得的铁碳材料进行研究,以阳离子染料亚甲基蓝(MB)为污染物,探讨材料的成分和作用机制。实验考察了pH值、铁碳材料投加量、亚甲基蓝浓度对处理效果的影响。当初始MB浓度为100 mg/L,pH为5.92时,投加50 g/L材料,在200 r/min的转速下反应180 min后,MB去除率能达到96%。发现铁碳材料在较广泛pH范围(2.33~11.06)内都能很好地去除亚甲基蓝,但作用机理有所不同。酸性条件下,铁碳微电解作用和吸附作用同时奏效,会加快MB的去除,而在中性及碱性条件下,则以吸附作用为主。在pH=5.92时,吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,最大吸附容量为32.16 mg/g。

赤铁矿渣—煤泥铁碳基复合材料的制备及除Cr(Ⅵ)性能研究

为探究赤铁矿渣和煤泥的高附加值利用途径,通过高温还原法制备铁碳基复合材料并将其用于Cr(Ⅵ)的吸附研究,利用SEM-EDS、XRD及XPS进行吸附机理研究。结果表明,所制材料主要含Fe、C、S 3种元素,其摩尔比为24∶62∶14。Fe、C元素构成铁碳基复合材料的基本结构,FeO、FeS和Al_(2)O_(3)·SiO_(2)不均匀地镶嵌在复合材料的结构中。这种材料对水中Cr(Ⅵ)具有较好的去除性能。在Cr(Ⅵ)初始浓度100 mg/L、初始pH=2的溶液中,投加3 g/L铁碳基复合材料,25℃振荡反应60 min,水中Cr(Ⅵ)的去除率可达99.87%,材料的最大吸附量可达86.88 mg/g。水中Cr(Ⅵ)的去除,是因为Cr(Ⅵ)能与铁碳基材料表面的Fe发生还原反应生成Fe^(2+)和Cr(Ⅲ),再进一步与材料表面OH^(-)、S^(2-)结合生成稳定的FeCr_(2)O_(4)和FeCr_(2)S_(4),沉积在铁碳基材料表面。以上研究为赤铁矿渣和煤泥制备铁碳基复合材料及其应用提供了理论和技术指导。

炭化与焙烧温度对植物基铁碳微电解材料去除As(Ⅲ)性能的影响

以美人蕉、还原铁粉和膨润土为原材料制备植物基铁碳微电解材料,先通过单因素实验确定Fe/C物质的量比、炭化温度和焙烧温度3个影响因素,后采用Box-Behnken响应面法对“均质化-炭化-焙烧”制备工艺进行优化,以确定最优制备条件。并结合X射线衍射(XRD)、电子顺磁共振波谱仪(EPR)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)等表征方法,探究烧制温度对植物基铁碳微电解材料固有性质及其去除As(Ⅲ)性能的影响。结果表明,最优制备条件为Fe/C=1.05、炭化温度502.87℃、焙烧温度760.92℃。烧制温度的升高,有利于增强碳基组分得电子能力,加速As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ),降低水体生物毒性的同时提高对As(Ⅲ)的去除率;当焙烧温度高于700℃时,膨润土晶体结构层瓦解,渗透性提高的同时加速Ca^(2+)、Mg^(2+)离子释放,并促进Fe^(3+)的水解沉积物互斥作用减弱,提高对As(Ⅲ)的吸附容量;还原铁粉过量5%,在保证反应时微原电池数量的同时,表面氧化产生的Fe_(3)O_(4)、Fe_(2)O_(3)在酸性条件下易反应形成Fe^(2+)、Fe^(3+),对As(Ⅲ)的吸附去除作用加强。

铁碳微电解材料处理含酚废水的研究

以生物质碳为造孔剂,以铸铁粉和碳粉为主要原料高温烧结制得多孔铁碳微电解材料,并应用于2-萘酚模拟废水的处理。最佳制备条件为铸铁粉∶活性碳粉末∶膨润土∶花生壳∶硅酸钠的质量比为35∶35∶10∶8.5∶11.5,800℃高温无氧焙烧2 h。实验结果表明废水初始pH为3,反应时间4 h,持续曝气,材料对模拟含酚废水的去除效果最佳,2-萘酚的每克去除量为7.76 mg,去除率达到81.3%,COD的每克去除量为7.38 mg,去除率达到53.74%,该工艺对含酚废水取得了良好的处理效果。造孔剂选用花生壳、秸秆、木屑等,原料易得,价格低廉,制备简单,实现以废治废的目的,在废物利用和绿色环保方面具有一定的意义。

铁碳复合材料去除氯代有机物的研究进展

铁碳(Fe-C)复合材料可应用于污染场地中COCs的去除。综述了近年来Fe-C复合材料的制备方法(包括液相还原法、碳热还原法、水热碳化法、球磨法和绿色合成法),总结了几种常见碳材料载体(包括活性炭、生物炭、碳纳米管和石墨烯)的优缺点,梳理了Fe-C复合材料与COCs的相互作用机制(包括吸附、还原脱氯和刺激微生物脱氯),并对该领域未来的发展方向进行了展望,为Fe-C复合材料用于实际COCs污染场地的修复提供参考。

基于复合铁碳材料的好氧颗粒污泥培养及脱氮研究

通过投加复合铁碳材料,经过70 d,在序批式活性污泥反应器(SBR)内培养出粒径为0. 5～4 mm、具有良好脱氮效果的成熟好氧颗粒污泥。在此过程中复合铁碳材料在提高污泥沉降性、加快颗粒化进程、提高脱氮效率等方面发挥了积极的作用。成熟好氧颗粒污泥的脱氮性能会受到pH值、DO浓度、C/N值的影响,最佳pH值为7. 0、DO为(2. 0±0. 1) mg/L、C/N值为8,相应的NH_4^+-N去除率分别为95. 60%、95. 78%、97. 87%,TN去除率分别为93. 64%、94. 28%、96. 28%。

新型铁碳微电解材料对水体磷的净化效果

传统铁碳微电解填料在除磷过程中出现的填料板结、沟流等问题不但会导致水体除磷效果降低,而且填料上脱落的碳颗粒导致产泥量增大还会增加后续处理成本。为此,采用铁基材料和碳纤维组成的新型铁碳微电解材料为除磷材料,以碳纤维、铁基材料等除磷材料为对照,考察了新型铁碳微电解材料对武汉市某湖泊水体总磷的去除效果及不同处理时间对水体总铁浓度和浊度的影响。结果表明:间歇曝气处理10 h,新型铁碳微电解材料、铁基材料和碳纤维对水体磷的去除率分别为80.00%、76.73%、2.86%;铁碳微电解处理72 h后静置96 h,水体总磷浓度从静置前的0.052 mg/L降至0.012 mg/L,水体总磷达《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅱ类标准,水体浊度和水体总铁浓度均变化不明显,最终分别为4.14 NTU和0.089 mg/L;悬挂于水体中的新型铁碳微电解材料未出现填料板结、沟流等现象,且水处理过程中仅产生铁絮凝物,克服了传统铁碳填料中因碳颗粒脱落导致产泥量增大等问题,提高了水体磷的去除率,而且水体浊度和总铁浓度增加不明显。研究成果有助于探寻水体富营养化治理的新途径。

正极材料磷酸铁锂复合碳中锂的测定

采用空气-乙炔火焰原子吸收法测定了LiFePO4/C复合正极材料中的锂含量,选用了硝酸作为测定介质,考察了共存离子Ni2+、Co2+、Mn2+、Fe2+、PO43-的干扰情况,并进行了方法的精密度与回收率实验。结果表明:该方法操作简单,准确度高,能用于实际样品分析。

免浸渍碳热法制备纳米零价铁/多孔碳复合材料

以机械化学研磨法制备的Fe-EDTA聚合物为前驱体,开发了一种免液相浸渍的碳热法,来实现对多孔碳材料固载纳米零价铁.考察了Fe-EDTA聚合物碳化温度、与多孔碳的混合方式及质量比等因素对零价铁负载的影响.相比于传统液相浸渍+碳热法制备的零价铁/多孔碳复合材料,免浸渍碳热法所得复合材料的表面积大、吸附位点多、零价铁粒径小且均匀.以所制备的零价铁/多孔碳复合材料为催化剂/吸附剂,用于水样中甲基橙、Cr(Ⅵ)及污水中COD的去除.结果表明,与液相浸渍+碳热法制备的复合材料相比,免浸渍碳热法制备的零价铁/多孔碳复合材料的零价铁具有纳米级粒径,因此拥有超高的活性,可更有效地吸附、还原及氧化降解污染物,且表现出良好的重复利用性.动态装柱实验表明,该复合材料在较长时间内可以稳定去除污水中的COD.

利用市政污泥制备铁碳复合材料的研究与应用

试验研究了以市政污泥为碳源,将其与FeSO_4·7H_2O相结合,通过浸渍-低温炭化-高温活化工艺制备出新型铁碳复合材料,并将该材料进行XRD和SEM表征,同时应用于印刷线路板有机废水的预处理,发现该新型铁碳复合材料对含重金属的高浓度有机废水具有很好的处理效果。

磁场下铁/碳复合材料的制备及吸波性能研究

利用化学气相沉积（CVD）技术,在外加磁场（0.6T）和零磁场下,以二茂铁为原料,在高温下裂解获得铁/碳复合材料,在外加磁场（0.6T）下热解获得的铁/碳复合材料具有管状形貌,外径为50-60nm,内径为30-40nm,管状铁/碳复合吸波材料在2-18GHz的范围内,吸收峰的位置在25GHz之间,最大吸收为18dB,随着材料厚度的增加,吸收峰向低频移动.

铁碳复合材料催化电Fenton处理抗生素废水的效果和机理研究

针对Fenton反应中Fe^(2+)和H_(2)O_(2)生成量不匹配的问题,以活性炭和硫酸亚铁为原料,采用浸泡烧结法制备了铁碳复合材料。该复合材料能够在溶液中缓释Fe^(2+),与H_(2)O_(2)的生成形成较好的匹配关系。使用SEM和XRD对材料进行表征,并探究了其在以掺硼金刚石膜电极为阳极,碳毡电极为阴极的的电Fenton系统中催化降解抗生素磺胺二甲基嘧啶(sulfamethazine,SMT)的效果,同时对体系中不同形态铁离子含量进行测定。结果表明,当材料投加量为0.02~0.2 g时,SMT降解效率均优于未投加材料的系统,随着投加量增加,反应效果逐步提升。利用量子化学计算推测了SMT反应的活性位点,结合LC-MS测试结果,推测SMT可能的降解机理,结果显示SMT通过苯胺氧化、磺胺键裂解和嘧啶环氧化等方式被逐步降解。

基于高级氧化技术的铁碳复合物在环境修复中的研究进展

近年来,铁碳复合材料被广泛应用在水、土壤等环境污染修复中,这主要是因其强氧化还原能力和高效性引起的。首先综述了铁碳复合材料的主要制备方法;其次阐明了复合材料在不同的高级氧化体系中进行环境修复的原理;并回顾了近年来铁碳复合材料通过高级氧化技术进行环境修复的研究进展与应用;最后指出该种技术存在的问题,并提出可行的发展方向。

铁碳复合纳米材料活化过硫酸盐降解土壤中对羟基联苯的机制研究

本文发展了一种高效、低成本的有机污染土壤修复技术,其以生物质炭和工业铁粉作为原料,采用工业球磨技术制备出了铁碳复合纳米材料,能够高效活化过硫酸盐降解对羟基联苯。通过高分辨透射电子显微镜和元素扫描分析发现,球磨法制备的铁碳复合材料粒径为5~30 nm,平均粒径为15 nm,铁纳米颗粒均匀分布于碳材料中。铁碳复合纳米材料的投加量为0.10 g/L、过硫酸钠的投加浓度为0.50 mmol/L时,120 min内对水中对羟基联苯的去除率可达100%,而对土壤中的对羟基联苯的降解率也可达85%。利用电子顺磁共振技术发现,铁碳材料活化过硫酸盐的主要机制是铁碳材料催化分解过硫酸盐产生具有强氧化能力的羟基自由基(·OH)和硫酸根自由基(SO^(-)_(4)),从而快速降解有机污染物。该反应体系作用pH范围广、不受氯离子和硝酸盐干扰,将为有机污染土壤的修复提供新的技术。

铁-氮掺杂碳复合材料活化过硫酸盐降解双酚S

非均相铁基材料活化过硫酸盐(PS)是高级氧化工艺中高效活化过硫酸盐的重要手段,如何有效提高铁基催化剂的催化性能一直是研究重点。碳基材料因其丰富而稳定的多孔结构常被用于负载铁活性组分。以一种氨基修饰的铁基金属有机框架化合物NH_(2)-MIL-101(Fe)为模板,采用一步碳化法制备了铁-氮掺杂碳复合材料(Fe-CNs),通过X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等表征手段对Fe-CNs的形貌特征和化学组成进行了分析,并进一步研究了Fe-CNs活化过硫酸盐降解双酚S(BPS)的性能。结果表明,在900℃下制备的Fe-CNs-900通过活化PS在70 min内可降解99.3%的BPS,Fe-CNs-900/PS体系具有良好的抵抗共存阴离子和腐殖酸(HA)影响的能力。自由基捕获实验和EPR分析表明,SO_(4)^(·-)、·OH、O_(2)^(·-)和^(1)O_(2)均存在于Fe-CNs-900/PS体系中,但SO_(4)^(·-)和^(1)O_(2)对BPS的降解起主要作用。

碳修饰的铁基催化剂催化降解膜生物反应器出水中有机污染物

采用水热法合成碳修饰的铁基催化剂,并利用非均相类Fenton反应对膜生物反应器(MBR)出水进行处理。研究表明,对催化剂进行碳修饰可以大幅提高类Fenton反应的催化活性,反应60 min对MBR出水COD的去除率可超过91%,且经过6次循环降解性能几乎保持不变。X射线光电子能谱(XPS)表明,反应后催化剂中高活性Fe^(2+)占比并未减少。循环伏安曲线表明,通过水热法进行碳修饰能有效提高催化剂电子传输效率并促进Fe^(2+)/Fe^(3+)循环。电子顺磁共振(EPR)测试表明,·OH和·O^(-)_(2)均是该体系中的活性氧物种。

铁碳复合材料活化过氧化氢吸附-氧化萘的机理

为探讨不同铁源对铁碳复合材料结构及其吸附-氧化萘污染的影响,分别以硫酸亚铁、氯化铁、硝酸铁、纳米零价铁和纳米四氧化三铁为铁源,葡萄糖为碳源,采用水热-碳热法合成了铁碳复合材料。采用比表面积测试、红外光谱仪、X射线衍射仪和电化学工作站分别测定材料的比表面积和孔结构、表面官能团、晶体结构和氧化还原能力,同时通过动力学实验研究不同复合材料吸附和活化过氧化氢氧化萘的效果。结果表明:Fe_(2)SO_(4)@C、FeCl_(3)@C和Fe(NO_(3))_(3)@C因较小的孔体积或较高的表面含氧官能团含量,而对萘的吸附去除率较低,且无法对萘的氧化起到活化作用。而nFe^(0)@C和nFe_(3)O_(4)@C的孔体积较大,且生成结构态亚铁[Fe(Ⅱ)]和碳化三铁(Fe_(3)C)活性物质,可通过吸附和活化过氧化氢氧化去除萘,其中nFe_(3)O_(4)@C对萘的去除效果最好,去除率达到63.7%。研究表明,使用固态铁源制备的铁碳复合材料,具有较低的极性、较大的孔体积以及结晶较好的铁活性物质,在萘污染水体修复中具有较大应用潜力。

铁碳锰复合材料活化过一硫酸盐降解对氯苯酚

采用铁碳锰复合材料(MnO_(2)-Fe_(2)O_(3)/C)活化过一硫酸盐(PMS)降解对氯苯酚,探究了材料投加量、PMS投加量及初始pH对对氯苯酚降解效果的影响。结果表明,最优的对氯苯酚降解条件为:材料投加量0.25 g/L,PMS 0.4 g/L,最优条件下反应体系在150 min内可以将25 mg/L的对氯苯酚完全去除,并且在pH=5~9的范围内均具有良好的降解效果。与传统二氧化锰相比,铁碳锰复合材料具有更好的吸附性,更好的降解效果以及更好的循环使用性能,是一种环境友好、具有理想应用前景的催化剂。

FCM-Ⅳ铁碳微电解材料在陶化废水预处理中的应用

陶化废水中硅基有机物的可生化性较差,难以处理。为了更好的改善陶化废水的处理效果。广州桑尼环保科技有限公司将FCM-Ⅳ铁碳微电解材料应用到陶化废水预处理中,有效地改善了陶化废水的处理效果。在文中主要就FCM-Ⅳ铁碳微电解材料在陶化废水预处理中的应用进行介绍。