木质垃圾与废铁泥制备Fe^(0)-BC材料及其对水中Cr(Ⅵ)的去除行为

含铬废水的直接排放会对自然环境造成严重危害.为探究零价铁-生物炭材料(Fe^(0)-BC)与Cr(Ⅵ)的反应效能,以木质垃圾与印染行业废铁泥两种亟需处理的固体废物作为原料,在不同温度下通过碳热还原制备Fe^(0)-BC,并将其应用于水中Cr(Ⅵ)的去除.材料表征结果表明,1200℃下制备的Fe^(0)-BC材料(Fe^(0)-BC-1200)性能最佳,其比表面积为105.6 m^(3)/g,孔径为6.23 nm,物相主要由Fe^(0)、Cu^(0)、C以及少量杂质构成,其中Fe^(0)以球状的颗粒形式分散附着在碳的孔结构中,且大小均匀,粒度基本达到纳米级.通过静态试验考察了Fe^(0)-BC材料对Cr(Ⅵ)的去除过程,发现Fe^(0)-BC-1200对Cr(Ⅵ)的去除效果最好,在初始浓度为20 mg/L、初始pH为3.5、投加量为2.5 g/L的条件下,Cr(Ⅵ)的去除率达到95.2%.Cr(Ⅵ)的去除过程符合准二级反应动力学过程和Langmuir等温吸附模型(R2>0.99),最大吸附量为10.71 mg/g.Cr(Ⅵ)的去除是包含吸附、还原以及络合沉淀等共同作用的结果,此外,Cu^(0)的存在有利于催化Fe^(0)的氧化,从而促进Cr(Ⅵ)的去除.研究显示,利用固体废物制备的Fe^(0)-BC材料成本低且对于含Cr(Ⅵ)废水的解毒效果显著,是实现“以废治废”的环境治理新思路.