零价铁、铜改性生物炭及其对Cr(Ⅵ)吸附性能的影响

针对纳米零价铁（nanoscale zero valent iron，nZVI）易团聚的特性，本文用鸡骨生物炭（BC）作载体，制备出生物炭-零价铁（Fe-BC）去除Cr(Ⅵ)，并与铜改性的生物炭-零价铁（Fe-Cu-BC）和BC对Cr(Ⅵ)的吸附性能进行了对比。通过扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）、X射线衍射（XRD）、N₂吸脱附等温线和傅里叶红外光谱（FTIR）对材料表面形貌及结构性质进行分析，同时考察了溶液pH、接触时间等条件对吸附剂吸附容量的影响，通过吸附动力学和吸附等温线分析了吸附特性。结果表明，在pH=2的条件下去除Cr(Ⅵ)效果较好；吸附平衡遵从Langmuir吸附等温式；吸附动力学符合准二级动力学方程。Fe-BC材料吸附水体污染物后可用磁分离技术加以回收。Fe-Cu-BC缩短了对Cr(Ⅵ)的吸附平衡时间。制备出的吸附剂对Cr(Ⅵ)的理论最大吸附量顺序为 Fe-BC>Fe-Cu-BC>BC；同时， Fe-BC吸附量为153.60mg/g，对比于先前报道的nZVI对Cr(Ⅵ)的吸附容量85mg/g左右，有了很大的提升，说明BC作载体成功解决了nZVI易团聚的缺点，拓展了实际应用。     

nZVI/BC与(Cu-Pd)/BC协同提高硝酸盐的去除和氮气的选择性

为探明纳米零价铁（nZVI）/BC与(Cu-Pd)/BC联合作用对水中硝酸盐的去除机理,分别负载纳米金属于小麦秸秆生物炭上,制得nZVI/BC与(Cu-Pd)/BC两种复合材料,并通过SEM、TEM、EDS、XRD对材料进行表征分析,从nZVI/BC的SEM中可以看出,纳米零价铁较好地分散在生物炭（BC）上面;从(Cu-Pd)/BC的TEM图中看出,纳米铜钯均有效地负载于BC上且分布均匀。结果表明,nZVI/BC:(Cu-Pd)/BC体系中硝酸盐的去除率可达100%,氮气转化率达到42%。当pH为4.05时硝酸盐去除效果最佳;硝酸盐去除率随着初始浓度的升高而降低;溶解氧的存在会降低硝酸盐去除率;存在PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}对去除效率的影响最大,去除率降低至15.8%,而CO{}_{\mathrm{3}}^{\mathrm{2}-}和SO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-}的存在对去除氮的影响不大,去除率接近100%。动力学研究表明：在最佳条件下,nZVI/BC与(Cu-Pd)/BC联合作用对NO{}_{\mathrm{3}}^{-}-N、NO{}_{\mathrm{2}}^{-}-N的去除均符合准二级吸附动力学模型,反应过程以还原反应为主。     

生物炭负载纳米零价铁对水体典型污染物去除效果的研究进展

生物炭负载纳米零价铁(n ZVI@BC)作为一种绿色环保的新型纳米零价铁改性材料,因其对水体污染物具有良好的修复效果而被广泛应用。本文总结了近年来生物炭负载纳米零价铁在水体环境中的应用研究进展,综述了其制备过程和吸附机理,重点阐述了生物炭负载纳米零价铁对水体中的重金属污染、有机污染以及氮、磷污染的修复效果,并对该领域今后的研究前景进行了展望。     

多孔材料负载型纳米零价铁的制备及其在环境中的应用进展

纳米零价铁(nZVI)因其比表面积大,还原电势高、反应活性优异等特点被广泛应用于地下水和废水污染物的去除,展现出良好的去除效果。但易团聚、易氧化等问题使nZVI的应用受到局限。近年来,通过将nZVI负载在多孔材料上来改善其局限、提高其应用潜能的理论和研究受到广泛关注。本文从制备方法,对污染物的去除能效,增效机制等方面对负载型纳米零价铁的相关研究做出总结。提出了目前纳米零价铁系材料应用过程中存在的问题,对负载型纳米零价铁的应用前景进行了展望。     

nZVI/PANI/ATP纳米纤维复合材料制备及对Cr(VI)的去除性能

采用原位聚合法合成了硝酸掺杂的纳米零价铁/聚苯胺/凹凸棒黏土(nZVI/PANI/ATP)纳米纤维复合材料,用于去除废水中的Cr(VI)。考察了投料质量、吸附时间和p H值对其吸附性能的影响,对吸附过程进行了动力学和热力学分析。结果表明,PANI/ATP表面负载纳米零价铁(nZVI),解决了nZVI颗粒的团聚及在处理Cr(Ⅵ)时容易被腐蚀和钝化的问题。复合材料制备过程中Fe、An和ATP的质量比为0.74∶1∶4时,所制备的材料吸附容量达到87.95 mg/g,nZVI/PANI/ATP复合材料对Cr(Ⅵ)的吸附符合准二级动力学模型,吸附为化学吸附。     

nZVI/PANI/ATP纳米纤维复合材料制备及对Cr(VI)的去除性能

采用原位聚合法合成了硝酸掺杂的纳米零价铁/聚苯胺/凹凸棒黏土(nZVI/PANI/ATP)纳米纤维复合材料,用于去除废水中的Cr(VI)。考察了投料质量、吸附时间和p H值对其吸附性能的影响,对吸附过程进行了动力学和热力学分析。结果表明,PANI/ATP表面负载纳米零价铁(nZVI),解决了nZVI颗粒的团聚及在处理Cr(Ⅵ)时容易被腐蚀和钝化的问题。复合材料制备过程中Fe、An和ATP的质量比为0.74∶1∶4时,所制备的材料吸附容量达到87.95 mg/g,nZVI/PANI/ATP复合材料对Cr(Ⅵ)的吸附符合准二级动力学模型,吸附为化学吸附。     

多孔炭材料改性纳米零价铁的研究进展

多孔炭材料因其特殊的孔隙结构、较好的化学稳定性及较强的导电性等特性,近年来通过多孔炭材料改性纳米零价铁（nZVI）解决易团聚、迁移距离小、反应性低等问题,成为提高nZVI原位修复污染场地作用效果的研究热点。本文阐述了介孔炭、石墨烯、碳纳米管3种碳材料的特性,分析了多孔炭材料负载对nZVI迁移率、反应活性、选择性和电催化性的影响机理,并结合目前实验室研究到实际污染测试场地的应用实例对改性nZVI未来方向进行展望,指出碳材料载体今后的研究热点是优化多孔炭材料的形貌、表面基团、掺杂其他原子等。     

nZVI@BC活化PMS氧化高硫酸盐废水中亚甲基蓝的研究

采用由小麦秸秆制备的生物炭（Biochar,BC）作为纳米零价铁（Nanoscale zero-valent iron,n ZVI）载体,制备出一种高效非均相催化剂-生物炭负载纳米零价铁（n ZVI@BC）,用于活化过一硫酸盐（Peroxymonosulfate,PMS）降解高硫酸盐印染废水中的典型染料亚甲基蓝（Methylene Blue,MB）。n ZVI@BC 表征结果表明,BC 具有优良的稳定性且富含活性官能团,负载于 BC 上的 n ZVI 分散性好。通过批次实验探究了初始 p H、n ZVI@BC 投加量、PMS 浓度和硫酸钠浓度对 n ZVI@BC/PMS 体系降解 MB 的影响。结果表明,在 MB 初始质量浓度为 40 mg/L,p H 为 3,n ZVI@BC 投加量为 0.2 g/L,PMS 质量浓度为 0.4 g/L,Na₂SO₄浓度为 0.2 mol/L 的条件下,反应 30 min 后 n ZVI@BC/PMS 体系对 MB 的降解率达到 90.36%。Na₂SO₄浓度超过...     

探究人造沸石负载纳米零价铁吸附PO_4~(3-)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PO■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5 mL 50 mg/L PO■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80 min,纳米零价铁投料量为1 500 mg/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。     

探究人造沸石负载纳米零价铁吸附PO_4~(3-)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PO■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5 mL 50 mg/L PO■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80 min,纳米零价铁投料量为1 500 mg/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。     

改性纳米零价铁及其在水体修复中的应用研究进展

纳米零价铁(nZVI)及其复合材料特有的物理和化学性质使之能够通过吸附、还原、沉淀等多种作用实现对污染物的去除,作为一种高效修复材料在污染修复领域有着广泛的应用前景.对纳米零价铁复合材料的制备、改性以及在水体环境污染治理中的应用进行了全面论述.最后,就目前有关改性材料与nZVI的研究重点和发展方向进行展望,以期为nZV...     

改性纳米零价铁去除地下水硝酸盐的研究

采用提纯凹凸棒土(ATP)负载纳米零价铁(nZVI)制备得到改性材料ATP-nZVI,将其用于对地下水硝酸盐的去除研究。通过静水实验考察了溶液中共存阴离子和反应温度对ATP-nZVI去除NO₃^--N的影响,通过模拟可渗透反应墙(PRB)考察了溶液初始pH、初始NO₃^--N浓度、材料装填方式、流速对ATP-nZVI去除NO₃^--N的影响,并通过更换PRB装填材料将ATP-nZVI与石英砂、ATP、铁粉、nZVI等材料对NO₃^--N的去除效果进行了比较。结果表明：共存阴离子对ATP-nZVI去除NO₃^--N具有抑制作用,其抑制作用的顺序为PO₄^3->CO₃^2->SO₄^2->Cl^-;ATP-nZVI对NO<...     

纳米零价铁对水溶液中钒离子的吸附性能

采用液相还原法制备纳米零价铁(nZVI),采用PXRD, SEM, TEM, BET(N2吸脱附)和XPS等表征材料性能,考察了纳米零价铁用量、初始钒(V)浓度和初始pH对纳米零价铁吸附钒(V)性能的影响,测定了纳米零价铁对钒(V)的吸附等温线和吸附动力学曲线. 结果表明,制备的纳米零价铁具有典型的核?壳结构,粒径为10~30 nm,BET比表面积为53 m2/g. 纳米零价铁对钒(V)的吸附容量随纳米零价铁用量和初始pH增大而减小. 25℃时的平衡吸附容量为227.8 mg/g. Langmuir等温线方程可很好拟合纳米零价铁对钒(V)的吸附,纳米零价铁对钒(V)的吸附动力学曲线符合准二级动力学模型.     

生物炭负载纳米零价铁活化过硫酸盐降解地下水盐酸金霉素的性能研究

制备不同质量比的水稻秸秆生物炭负载纳米零价铁(RS-nZVI)复合材料,利用XRD及SEM对其进行表征,并对复合材料吸附降解盐酸金霉素(CTC)过程进行吸附动力学、等温吸附及降解动力学分析。采用Central-Composite方法(CCD)并结合响应面分析方法(RSM)对降解过程中CTC初始质量浓度、RS-nZVI投加量、pH以及过硫酸钠(PS)投加量的影响进行讨论,对反应条件进行优化。结果表明,nZVI与RS质量比为1∶1时RS-nZVI吸附降解效果最佳;响应面优化参数为CTC初始质量浓度为220.965 mg/L、RS-nZVI质量浓度为0.62 g/L、pH为5、PS浓度为0.655 mmol/L,该条件下CTC降解率为99.672%。     

生物炭负载铁纳米颗粒的制备及其反应活性评估

本文利用污泥生物炭作为载体负载铁纳米颗粒(Fe NPs)成功制备功能性复合材料Fe NPs/生物炭。通过FTIR、SEM-EDS和XRD表征技术对生物炭、Fe NPs和Fe NPs/生物炭的化学成分和结构进行分析。结果表明,负载在生物炭上的铁纳米颗粒呈现出网状结构,并且Fe NPs/生物炭是一种表面有丰富的官能团的介孔材料。材料的吸附性能的结果表明,在反应2h内,生物炭对亚甲基蓝的去除效率为30%,而FeNPs对亚甲基蓝的去除效率为68%,Fe NPs/生物炭对亚甲基蓝的去除效率为100%。此外,材料的催化性能评估结果表明,FeNPs/生物炭对H₂O₂和Na₂S₂O₈(PS)具有良好的催化性能,对亚甲基蓝的去除率达到100%。     

纳米零价铁的制备、改性及对废水中重金属和 有机污染物的去除

纳米零价铁（nZVI）结合了零价铁还原性强和纳米材料比表面积大的特点,能够高效去除水体中的重金属和有机污染物,是当前环境科学领域研究的热点之一。研究表明单一nZVI颗粒存在易团聚及表面易被氧化等问题,影响nZVI颗粒形态和对污染物去除效果,限制了其在环境修复中的应用。针对目前的研究现状,本文分析并总结了以下内容：①nZVI常用的制备方法;②提高nZVI活性与稳定性的改性方法,如合成时添加表面活性剂和负载材料;③nZVI去除废水中Cr、Cd、Cu和As等重金属和硝基苯、氯代芳烃、氯代脂肪烃等有机污染物的主要机理及影响因素;④应用于自然环境中的nZVI可能对环境产生的毒理学效应和在环境修复过程中存在的潜在风险及其评估;⑤对nZVI今后的研究重点和方向进行分析和展望。     

生物炭负载铁氧化物复合材料的制备及在水处理中的应用

纳米铁氧化物能够更高效地去除水中多种有机和无机污染物质,但易团聚失活、易流失等问题限制了其在水处理中的实际应用。生物炭（biochar,BC）作为一种新型的多孔材料具有比表面积大、碳结构稳定、原料来源广、成本低等优点,是负载纳米铁氧化物的理想载体。近年来,BC负载铁氧化物复合材料（铁氧化物/BC）在水处理领域表现出巨大的应用潜力而备受关注。本文重点介绍和总结了铁氧化物/BC的制备方法,及其吸附、催化氧化去除水中磷、有机污染物、重金属及砷的应用、机理和影响因素;并介绍了其在污泥脱水、光催化消毒等水处理环节的应用。在此基础上,从进一步提高去除污染物性能、实际应用经济和技术可行性、扩展材料应用范围等方面提出了今后研究的方向。     

柠檬皮渣负载纳米零价铁去除搬迁厂厂区土壤中铬污染

通过制备柠檬皮渣生物活性炭,利用液相还原法,负载上纳米零价铁(nZVl),有效解决nZVl在土壤中铬污染处理中自身团聚问题,提高Cr(Vl)的去除率.研究发现,当碳铁质量比为1.25︰1,生物活性炭携载纳米零价铁(nZVl/AC)对土壤Cr(Vl)去除率达60.3％.SEM和能谱分析表明,nZVl/AC比纯纳米零价铁更好的分散性,nZVl均匀分布活性炭表面,有效减少铁的团聚.当pH在3～9,随着pH的降低,去除率升高.在pH小于3时,观察到最高的去除效率.反应温度的升高对于提高nZVl/AC去除溶液中Cr(Vl)反应速率贡献有限.吸附动力学符合准二级动力学模型,说明nZVl/AC对于Cr(Vl)的去除主要受化学吸附过程控制.     

棉花秸秆负载纳米铁对水中磷的吸附性能研究

以棉花秸秆为前体材料,采用浸渍法负载纳米铁制备载铁棉花秸秆吸附材料,通过动力学和热力学吸附过程考察棉花秸秆负载纳米铁材料对磷的吸附。结果表明:棉花秸秆负载纳米铁以后吸附性能显著优于原始材料,pH为4.00～7.00均可用于含磷废水的去除。棉花秸秆负载纳米铁材料对磷的吸附为吸热过程,吸附在12 h后逐渐达到平衡,其对磷的动力学吸附更符合准二级动力学模型。棉花秸秆负载纳米铁材料对磷的吸附再生在3个循环以后趋于稳定,具有良好的应用前景。     

生物炭负载纳米羟基磷灰石复合材料的制备及对铅离子的吸附特性

以玉米秸秆为前体,在高温限氧条件下,将纳米羟基磷灰石（nano-HAP）负载于生物炭（BC）表面制备出了生物炭负载纳米羟基磷灰石（nHAP/BC）复合材料,并利用SEM、XRD和FTIR对其进行表征。批量吸附实验考察其对Pb²⁺的吸附特性,研究pH、投加量、吸附时间、初始浓度及吸附温度等因素对吸附的影响。通过吸附动力学、吸附等温线和吸附热力学分析了吸附特性,通过解吸实验考察了解吸再生效应,并对吸附机制进行了探讨。结果表明：与BC相比,nHAP/BC复合材料具备更好的吸附效果,25℃时理论最大吸附量为383.75mg/g。nHAP/BC对Pb²⁺的吸附符合拟二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型,表明nHAP/BC对Pb²⁺的吸附为单分子层化学吸附。热力学参数ΔG < 0、ΔH > 0,表明吸附是一个自发的吸热过程。nHAP/BC对Pb²⁺的吸附机制主要包括nano-HAP的溶解-沉淀作用以及生物炭表面-OH和-COOH等含氧官能团的络合作用。nHAP/BC具有良好的循环利用能力,是一种潜在的Pb²⁺高效吸附材料。