活性炭负载纳米零价铁/银复合材料对水中铅的吸附性能研究

通过液相还原法,将纳米零价铁(nZVI)和纳米银(nAg)负载到活性炭(AC)上,制备出一种新型复合材料(nAg/nZVI/AC),用于处理含铅废水。结果表明,在pH=7条件下,nAg/nZVI/AC对Pb(Ⅱ)的去除率达到99.7%,比原AC提高了74.28%。同时,银的加入提高了nZVI的反应活性,使吸附更快达到平衡。吸附过程与Langmuir模型(R2为0.972)和准二级动力学模型(R2为0.9219)更吻合。结合热力学分析结果,Pb(Ⅱ)的去除是一个以化学吸附为主的自发过程。

磁性介孔碳负载纳米零价铁的制备及其去除高盐废水中Cr(Ⅲ)有机配合物

采用液相还原法制备了磁性介孔碳(Fe_(3)O_(4)@C)负载纳米零价铁(nano zero-valent iron,nZVI)复合材料(Fe_(3)O_(4)@C-nZVI),并将其用于高盐水中Cr(Ⅲ)-EDTA(EDTA:乙二胺四乙酸)的去除。扫描电镜、透射电镜、X射线衍射等表征表明nZVI成功负载且分散良好,可磁性分离,在碳层保护下nZVI稳定性强,有利于材料的重复利用。nZVI的加人大大提高了Fe_(3)O_(4)@C-nZVI对Cr(Ⅲ)-EDTA的吸附能力,在pH=4.0、反应温度为25℃时,Fe_(3)O_(4)@C-nZVI对Cr(Ⅲ)-EDTA的最大吸附量为10.24 mg·g^(-1),显著高于Fe_(3)O_(4)@C(4.31 mg·g^(-1))。吸附Cr(Ⅲ)-EDTA的过程更符合Langmuir模型和准二级动力学模型。Fe_(3)O_(4)@C-nZVI对Cr(Ⅲ)-EDTA的吸附能力随着溶液pH值的增加先增加后减小;低浓度络合剂(EDTA、柠檬酸)会促进Cr(Ⅲ)-EDTA的吸附,而络合剂浓度增加时则表现为抑制;高浓度阳离子(Na^(+)、K^(+)、Ca^(2+))会促进Cr(Ⅲ)-EDTA的吸附。Fe_(3)O_(4)@C-nZVI在盐和络合剂环境中对Cr(Ⅲ)-EDTA仍表现出显著的吸附效果。经过3次再生循环后,Fe_(3)O_(4)@C-nZVI对Cr(Ⅲ)-EDTA的吸附量达6.90 mg·g^(-1)。X射线光电子能谱分析表明,Fe_(3)O_(4)@C-nZVI通过表面Fe(Ⅲ)与Cr(Ⅲ)-EDTA之间的配位作用形成FedO-EDTA-Cr(Ⅲ)配合物从而将Cr(Ⅲ)-EDTA去除,随后通过离子置换作用将Cr(Ⅲ)置换出来,置换出的Cr(Ⅲ)会与表面氧化铁共沉淀为Cr_(x)Fe_(1-x)(OH)_(3),进而沉积在nZVI表面被去除。

碳球负载纳米零价铁活化过硫酸盐降解水中恩诺沙星的性能研究

恩诺沙星(ENR)属于氟喹诺酮类抗生素,具有稳定性强、难分解、易富集等特性,常用于水产养殖、畜禽养殖等,其在环境中总体浓度较低,但长期低剂量暴露可能对人体健康和生态环境带来极大风险。采用碳球(CS)负载纳米零价铁(nZVI)活化过硫酸盐(PS)去除水体中的ENR。应用两步碳热还原法制备了碳球负载纳米零价铁(Fe@C),采用单因素实验研究了Fe@C投加量、PS浓度、ENR初始浓度和pH值对ENR降解的影响及降解动力学,通过自由基及降解产物分析推测了Fe@C活化PS降解ENR的反应机制与降解路径。结果表明,ENR的降解符合准一级动力学,在温度为25℃、Fe@C投加量为0.3 g∙L^(-1)、PS浓度为1 mmol∙L^(-1)、ENR初始质量浓度为10 mg∙L^(-1)、pH值为3的条件下,ENR降解率最高达98.6%。ENR降解率随着腐植酸(HA)、氨氮(NH3-N)、碳酸氢根离子(HCO3-)浓度的升高而降低。氯离子(Cl-)在低浓度时对ENR的降解有微弱的促进作用,高浓度时有抑制作用。自由基淬灭实验表明SO4-∙是ENR降解的主要自由基。根据ENR的降解产物,推测哌嗪环的裂解、喹诺酮环的分解及脱氟为ENR主要降解途径。碳球负载纳米零价铁活化PS高级氧化工艺可作为一种高效去除水中ENR的工艺。

碳包覆棒状纳米氧化铁非等温还原动力学

纳米氧化铁作为一种兼具优良光学属性、磁响应特性等多种功能优势的纳米材料,结合碳包覆工艺,极大地促进了新功能材料的开发与应用。为确定碳包覆棒状纳米氧化铁还原过程中的动力学参数,试验通过水热炭化法制备碳包覆棒状纳米氧化铁,在氮气气氛条件下,对样品的失重曲线分析,结合FWO法与CR法进行交叉验证。结果显示:碳包覆棒状纳米氧化铁反应活化能约为102.06 kJ/mol,反应机理为三级化学反应模型。

纳米零价铁基复合材料的绿色制备与应用研究

以硫酸亚铁为铁源,葡萄籽提取液为还原剂,活性炭为载体和分散剂,采用原位还原绿色制备了活性炭负载纳米零价铁复合材料(AC/nZVI)。利用SEM、EDS、XRD、FT-IR对制备的材料进行表征分析。最后,研究AC/nZVI对水中硝酸盐污染物的去除效率。结果表明,实验成功制备了平均直径为100nm的纳米零价铁,并且均匀分散在活性炭的表面及内部。AC/nZVI对硝酸盐去除结果显示,硝酸盐的去除符合准一级动力学,在pH为2,浴比为1∶50,硝酸盐初始浓度为100mg/L,反应30min后,对硝酸根的去除率可达99.98%。同时,对降解后的AC/nZVI进行回收再利用,重复降解10次后,在最优参数下对硝酸盐的去除率仍达到97.85%。以上结果表明,以葡萄籽提取液绿色制备的AC/nZVI在去除硝酸盐废水处理中具有充分的可行性和良好的应用前景。

萘和二茂铁共炭化制备纳米Fe/C材料的研究

介绍了一种 Fe/ C纳米复合材料的制备方法。二茂铁与萘的混合物在惰性气体 (N2 )保护下于 42 0℃进行自升压共热解反应 ,反应在 42 0℃停留 2 h～ 6 h。可获得一类纳米级 (2 0 nm～ 5 0 nm)单质铁粒子均匀分散于炭基体中的特殊复合材料。延长反应时间 ,炭中的金属粒子的直径略有增加。作为对其性能的评价 ,对该纳米复合材料的磁性能进行了测试 ,结果表明它在常温下表现出典型的软磁性能。

微电解技术处理难降解工业废水的研究进展

介绍了铁碳微电解技术处理工业废水的作用机理。综述了铁碳微电解技术的研究进展。针对该技术在处理不同工业废水时普遍存在的堵塞、短路、死角、铁屑结块等问题,介绍了研发的新型纳米铁碳微电解复合材料及新工艺,并对铁碳微电解技术今后的研究方向进行了展望。

改性纳米铁/炭填充PRB去除地下水硝态氮研究

采用鼠李糖脂对纳米铁进行改性后负载在活性炭上制备出改性纳米铁/炭,将其作为PRB填充材料,并采用有机玻璃柱模拟连续墙式PRB来进行水中硝态氮地去除研究.结果表明:经过改性后的纳米铁能够有效负载在活性炭上,悬浮稳定性得到明显提高;改性纳米铁/炭粒径远大于纳米铁,将其作为填充材料可有效缓解PRB堵塞问题;当纳米铁与活性炭质量比为5:2时,PRB运行效果最佳;pH值越小,污染液硝态氮浓度越低,水流速度越小均有利于硝态氮地去除.

纳米铁碳微电解材料研究进展

从不同铁纳米粒子制备方法特点及活性影响因素,碳材料的选择、自身特性与性能之间的关系,铁碳颗粒的组织形式及其电场作用影响等3个方面的研究现状出发,就纳米铁碳微电解材料的组成部分对污染物去除性能的影响进行了分类综述和总结,并在此基础上展望了未来纳米微电解材料的发展方向,旨在为最大限度发挥纳米铁碳微电解技术应用潜力、进一步推动纳米铁碳微电解技术的工业化应用提供参考。

Fe^(3+)掺杂纳米TiO_2催化剂光催化还原CO_2的性能

采用改良的溶胶-凝胶法制备了Fe3+掺杂纳米TiO2(简写为Fe-TiO2)催化剂,并用X射线衍射、高分辨透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、热重-差热分析等方法对其进行了表征。表征结果显示,Fe-TiO2催化剂的分散性好,平均粒径为9.37nm,比表面积为85.46m2/g;掺杂Fe3+不仅使TiO2的平均粒径减小,且有效抑制了TiO2的晶相转变,该催化剂保持单一的锐钛矿相结构。考察了Fe-TiO2催化剂光催化还原CO2的性能,实验结果表明,当Fe3+掺杂量为4.0%(相对于TiO2的质量分数)的Fe-TiO2催化剂用量1.0g/L、反应时间8h、CO2流量200mL/min、反应温度90℃、反应液中NaOH和Na2SO3的浓度均为0.10mol/L时,甲醇的产率高达308.76μmol/g(以每克催化剂上生成甲醇的物质的量计)。此外,对Fe-TiO2催化剂光催化还原CO2的机理进行了探讨。

纳米铁/活性炭新型材料的制备及其对铜离子的吸附性能研究

以活性炭为载体,采用沉淀法制备纳米铁/活性炭新型材料,对活性炭的结构变化进行BET和TEM表征分析,研究纳米铁负载前后活性炭对水中铜离子的吸附能力以及p H值、起始浓度、吸附时间等因素对吸附性能的影响,同时考察其再生性能。结果表明:纳米铁成功负载于活性炭上,随着p H值的增加,吸附容量逐渐增大,当p H=6时,纳米铁/活性炭的最大吸附量为18.73 mg/g,与活性炭相比提高了150%。新型材料对铜离子的吸附过程符合Langmuir和Freundlich吸附模型,对铜离子的吸附量随时间变化的规律符合准二级动力学模型,由于负载的纳米铁阻碍了铜离子向材料表面扩散,其吸附速率仅为0.002 g/(mg·min),与活性炭相比下降了60%左右。新型材料再生效率高,具有较好的应用前景。

Fe-C纳米微粒的透射电镜观察与选区电子衍射分析

利用透射电镜观察和选区电子衍射分析研究了在18kPa的Ar气氛中通过交流电弧法制备的Fe -C纳米微粒。结果表明微粒主要为两种类型 :一类是FeC合金微粒 ,另一类是具有氧化层结构的Fe微粒 ,不同粒径的微粒类呈现不同聚集特性。

纳米铁/凹土/PVA复合材料在硝基苯废水处理中的应用

硝基苯废水是一种典型的高盐、高毒、难生物降解有机废水,处理难度大。为了解决硝基苯废水目前通用的铁碳微电解工艺中存在的问题,设计研发了纳米铁/凹土/PVA功能复合材料,对硝基苯废水的处理效果进行实验验证,同时与铁碳微电解工艺进行了实验效果的比较。实验结果表明:复合材料处理效果优于铁碳微电解,硝基苯的去除率高达99%以上,出水满足国家标准要求,更好地协同了凹土的吸附性和纳米铁的还原性,为硝基苯的废水处理提供了一种新材料和新方法。

液相还原和碳热法制备纳米零价铁/活性炭复合材料的比较研究

采用液相还原法和碳热法制备纳米零价铁/活性炭复合材料,目的是为了比较不同合成方法对材料的物化性质和脱氯能力的影响。随着铁的加载,合成材料的比表面积和孔容与未改性活性炭相比均有所减小。经还原沉淀法和碳热法合成后的纳米零价铁/活性炭复合材料的含铁量分别为12.85和16.73 mg/g。从扫描电镜图像可以看出碳热法还原产生的纳米零价铁颗粒尺寸要比还原沉淀法略大且分散度也更好。两种方法合成的纳米零价铁/活性炭对六氯苯均有良好去除效果。经8 h接触后,去除率达到90%以上。动力学研究表明:六氯苯的去除符合二级动力学。另外六氯苯的去除是由于活性炭的吸附和零价铁的脱氯,近一半六氯苯被脱氯形成毒性较低的三氯苯或四氯苯。碳热法合成的材料总的六氯苯的去除能力,反应速率和脱氯能力均要略高于液相还原。

纳米零价铁/活性炭复合材料去除水中六氯苯的影响因素研究

本文主要研究纳米零价铁/活性炭材料对水中六氯苯(HCB)的去除能力和影响因素。吸附等温研究结果表明该材料对六氯苯的去除符合Langmuir吸附即化学吸附机理。对水中六氯苯和脱氯产物的分析证明纳米零价铁/活性炭对六氯苯的去除包括吸附和脱氯。溶液p H,水中常见阴阳离子的存在等因素都会影响六氯苯去除。低p H对去除有利,这主要是由于低p H对纳米零价铁的氧化过程有利,导致脱氯反应加快。低浓度的HCO-3、Cl-和SO42-能促进六氯苯的去除。这些离子在低浓度时能加快零价铁的腐蚀,对六氯苯的去除有利。而高浓度时则由于铁氧化物沉积会产生抑制作用。NO-3则与六氯苯发生竞争反应,导致六氯苯的去除随硝酸盐的浓度增加而降低。常见的阳离子如Mg2+对六氯苯的去除没有影响。Cu2+和Fe2+的存在不仅改变了溶液的p H,还对纳米零价铁的氧化还原特性有影响。但总体而言,Cu2+和Fe2+的存在对六氯苯的去除是有利的。

纳米氧化铁上尿素与甲醇高选择性合成碳酸二甲酯

制备了单一相组成的赤铁矿型纳米α-Fe2O3,并用XRD、SEM、FT-IR与UV-vis光谱对其进行了表征。结果表明,所制备的铁氧化物主要是以纳米氧化铁簇和分散的氧化铁的形式存在。这两种形式的氧化铁材料对由尿素与甲醇高选择性合成碳酸二甲酯反应表现了很好的催化性能,获得了接近100%的目标产物的选择性。探讨了合成反应的热力学与反应机理,提出了甲醇与尿素在催化剂表面共同被活化的反应机理,并由此解释了形成高选择性反应的原因。

活性炭负载纳米零价铁去除矿山废水中的Cu^(2+)

将纳米零价铁颗粒负载到颗粒活性炭上,能有效地解决纳米零价铁易氧化易团聚的问题,而且还能增大其比表面积和稳定性.采用SEM、比表面积与孔径分析和XPS对材料进行表征.纳米零价铁填充于活性炭的孔隙中,其粒径在50~100 nm之间.使用该材料对50 mg/L的Cu^(2+)溶液进行去除试验研究,在铁含量为10.99%,投加量为15 mg/L,反应p H=5,反应时间为24 h时,对Cu^(2+)的去除率达到85.06%.实验室的初步试验结果表明该材料对水相中的Cu^(2+)具有较好的去除效果.

纳米SiC的合成及其作为载体在CO氧化反应中的应用

采用蔗糖为碳源、正硅酸乙酯（TEOS）为硅源,以硝酸镍为催化剂,用溶胶-凝胶法制备碳化硅前驱体,在1 000℃的动态真空条件下,将前驱体进行碳热还原,合成出比表面积为104 m2/g的SiC纳米小球（粒径为40~60 nm）。用其作为催化剂载体,通过浸渍法制备Pt/SiC催化剂,将其应用于CO氧化的模型反应中。研究结果表明,Pt/SiC催化剂具有较好的催化活性,引入铁助剂的Pt-Fe/SiC催化剂能明显地提高CO催化氧化反应的活性。催化剂Pt-Fe/SiC-2的CO最低完全转化温度为195℃,与Pt/SiC催化剂相比降低了45℃。

Fe_3O_4/CNTs催化苯羟基化制苯酚反应性能

为实现苯一步羟基化直接合成苯酚的绿色工艺路线,基于高温热分解法制备了Fe3O4/碳纳米管(CNTs)复合催化剂应用于H2O2为氧化剂的苯羟基化制苯酚反应。采用单因素法考察了H2O2及催化剂用量对反应的影响,并评估了催化剂的重复使用性能。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和振动样品磁强计(VSM)对催化剂的微观结构、磁性能进行了研究和分析。结果表明,负载于CNTs表面上的Fe3O4粒子是H2O2为氧化剂的苯羟基化制苯酚反应的主要活性组分;在Fe3O4/CNTs用量30 mg,H2O2 1.5 m L的条件下,反应90 min时苯转化率为26%,苯酚选择性为91%。

活性炭-纳米铁复合材料处理含镍废水研究

为拓展活性炭的资源化利用,以过50目的活性炭作为载体,硫酸亚铁为铁源,采用液相还原法制备活性炭-纳米铁复合材料。用XRD对其进行结构表征,并就其对模拟的含镍废水进行还原去除研究。实验结果表明:m(活性炭)∶m(硫酸亚铁)为1∶2所制备的活性炭-纳米铁复合材料负载的粒子主要是α-Fe,具有较强的还原性,对含镍废水具有较好的去除作用,可在重金属废水处理中推广使用。