纳米零价铁的制备及其对废水中铬的去除作用研究

采用液相还原法制备了纳米零价铁材料,借助扫描电镜对制备材料进行了微观形貌分析。利用制备的纳米零价铁对配制含铬废水的处理效果进行了考查,探究了纳米零价铁投加量、废水中Cr(Ⅵ)初始浓度、废水初始pH值及反应时间对Cr(Ⅵ)去除率的影响。实验结果表明使用该纳米零价铁处理含铬废水的最佳工艺条件为:废水中Cr(Ⅵ)初始浓度为20 mg/L、纳米零价铁投加量为500 mg/L、废水初始pH值为3、反应处理时间为4.5 h。在最佳工艺条件下Cr(Ⅵ)的去除率可达99.45%。     

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。     

纳米零价铁去除水中六价铬的研究

以聚乙二醇(PEG)为分散剂,在乙醇-水混合溶剂中合成改性纳米级零价铁颗粒(nZⅥ)。利用透射电子显微镜(TEM),X射线衍射仪(XRD)对其结构、组成和物理性质进行表征,讨论了n ZVI去除Cr(Ⅵ)的影响因素,并对反应产物进行XPS检测。结果表明,乙醇比例为50%时制备出的纳米零价铁直径在30~60 nm,对Cr(Ⅵ)的去除率最高,为95.30%。nZⅥ投加量越大,Cr(Ⅵ)初始浓度越小,p H越小,温度越高,均有利于水中Cr(Ⅵ)的去除。纳米零价铁将Cr(Ⅵ)吸附后将其还原为Cr(Ⅲ),反应过程主要以还原作用为主。并且对Cr(Ⅵ)的去除能用准一级反应动力学方程描述。     

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(nZVI),有效解决nZVI在土壤中铬污染处理中自身团聚问题,提高Cr(VI)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(nZVI/AC)对土壤Cr(VI)去除率达60.3%。SEM和能谱分析表明,nZVI/AC比纯纳米零价铁更好的分散性,nZVI均匀分布活性炭表面,有效减少铁的团聚。当p H在3～9,随着p H的降低,去除率升高。在p H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n ZVI/AC去除溶液中Cr(VI)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n ZVI/AC对于Cr(VI)的去除主要受化学吸附过程控制。[关键词柠檬皮渣;生物活性炭;纳米零价铁;Cr(VI);吸附动力学     

纳米零价铁去除水中六价铬的研究

以聚乙二醇(PEG)为分散剂,在乙醇-水混合溶剂中合成改性纳米级零价铁颗粒(nZⅥ)。利用透射电子显微镜(TEM),X射线衍射仪(XRD)对其结构、组成和物理性质进行表征,讨论了n ZVI去除Cr(Ⅵ)的影响因素,并对反应产物进行XPS检测。结果表明,乙醇比例为50%时制备出的纳米零价铁直径在30⁶0 nm,对Cr(Ⅵ)的去除率最高,为95.30%。nZⅥ投加量越大,Cr(Ⅵ)初始浓度越小,p H越小,温度越高,均有利于水中Cr(Ⅵ)的去除。纳米零价铁将Cr(Ⅵ)吸附后将其还原为Cr(Ⅲ),反应过程主要以还原作用为主。并且对Cr(Ⅵ)的去除能用准一级反应动力学方程描述。     

海藻酸钠负载纳米零价铁材料的制备及其对Cr（Ⅵ）的去除

纳米零价铁（Nano zero-valent iron,nZVI）易团聚、难以分离的特性影响了其在Cr（Ⅵ）修复中的广泛应用。为此，合成了海藻酸钠负载纳米零价铁的复合材料SA@nZVI，并对SA@nZVI材料的性能进行了研究。结果表明，SA@nZVI对Cr（Ⅵ）的具有良好的去除效果，而且反应过程中不易团聚，易分离；陈化时间的增加会降低SA@nZVI对Cr（Ⅵ）的去除率；SA@nZVI的重复利用次数为2次。最后探讨了各反应参数对SA@nZVI去除Cr（Ⅵ）的影响，提出了在实际应用SA@nZVI时的一些建议。     

硅酸钙负载零价纳米铁吸附去除水中六价铬

利用液相还原法制备硅酸钙负载零价纳米铁(CS-nZⅥ)进行去除水中Cr(Ⅵ)的实验研究.结果表明,CS-nZⅥ对Cr(Ⅵ)的去除效果明显优于还原铁粉和硅酸钙,略差于零价纳米铁;低pH值、越低初始Cr(Ⅵ)浓度及较大投加量均有利于Cr(Ⅵ)去除,最大去除率可达98.9％;反应后CS-nZⅥ颗粒扫描电镜及X射线能谱分析结果表明Cr占3.06wt％;等温吸附实验结果表明较好拟合Langmuir和Freundlich等温吸附模型,CS-nZⅥ对Cr(Ⅵ)的最大吸附容量达253.8 mg/g.     

壳聚糖负载纳米零价铁去除水中六价铬的研究

本论文对比了壳聚糖稳定纳米零价铁、普通纳米零价铁和普通铁粉对水中Cr(Ⅵ)的去除效果,并通过单因素批量实验,考察了Cr(Ⅵ)初始浓度、体系温度、体系pH值对Cr(Ⅵ)去除效率的影响。     

生物炭负载纳米零价铁去除硝酸盐作用的研究

为探究生物炭负载纳米零价铁（nZVI/BC）去除水中硝酸盐的机制及其影响因素,采用小麦秸秆为载体制备吸附材料。通过XRD和SEM的表征分析知：铁被成功的负载在生物炭表面,生物炭作为载体分散了纳米零价铁颗粒,并减少了它们的团聚。吸附材料对硝酸盐去除效果的实验研究表明：负载纳米零价铁的小麦秸秆生物炭对硝酸盐的去除效果可达到100%,nZVI/BC氮气选择性为21%;铁炭比（w）为1:2时硝酸盐的去除效果最佳;在偏酸性条件下,氨氮选择性更高,对硝酸盐的去除效果更好;硝酸盐和氨氮去除率会随着硝酸盐初始浓度的升高而逐渐下降。     

纳米级零价铁处理含铀废水初步实验研究

研究了纳米级零价铁对废水中铀(Ⅵ)的去除效果,考察了纳米级零价铁投加量、pH及竞争离子等因素对处理效果的影响.结果表明,当模拟含铀(Ⅵ)废水的pH=5时,铀去除率达到99％.常见的阳离子对铀去除率没有明显影响,但二价阴离子SO42-、CO32-对铀去除率的影响显著.在相同条件下,纳米铁对铀(Ⅵ)的去除效果明显优于普通铁粉,还原速率比普通铁粉提高了15倍.     

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(nZVI@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...     

腐殖酸对生物炭去除水中Cr（VI）的影响机制研究

以污泥生物炭作吸附剂处理水中Cr(Ⅵ),研究了共存腐殖酸对生物炭吸附性能影响。结果表明,腐殖酸能显著促进生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附,大幅提高吸附量以及缩短吸附平衡时间,生物炭吸附过程符合准二级动力学模型。在溶液初始pH 4.0,生物炭浓度20 g/L,Cr(Ⅵ)初始浓度在50～800 mg/L范围下,Langmuir模型比Freundlich模型更好地描述等温吸附行为。加入腐殖酸(20 mg/L)后,拟合得到的理论饱和吸附量达10.10 mg/g,较未加入腐殖酸的吸附量5.56 mg/g提高近1倍。在pH 2.0～8.0范围内,吸附量随溶液初始pH值升高而减小。腐殖酸浓度上升,生物炭吸附能力进一步提高。红外光谱显示,生物炭表面的羟基、羧基、酯基、芳香环上C-H和环状结构上的C-C等化学活性官能团与Cr(Ⅵ)的吸附有关。结合XPS分析结果,推断腐殖酸共存促进生物炭吸附的机制是：腐殖酸提高了Cr(Ⅵ)在生物炭表面聚集浓度,有利于生物炭对Cr(Ⅵ)的直接吸附和还原,而腐殖酸本身具有的吸附能力增加了对溶液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的去除。     

污泥基生物炭处理酸性含U(Ⅵ)废水的效能与机理

通过城市污泥（SS）慢速热解制备污泥基生物炭（SSB）,并研究初始pH、投加量、共存离子、吸附时间和温度等因素对SSB去除U(Ⅵ)的影响,探讨吸附动力学和吸附等温线特征。通过元素分析、扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）分析U(Ⅵ)吸附去除的机理。结果表明SSB去除U(Ⅵ)的适宜条件为：pH=3、投加量1 g/L、吸附时间240 min;在此条件下,在温度30℃时最大吸附量为34.51 mg/g。吸附动力学符合拟二级动力学模型;Langmuir吸附等温模型能更好描述生物炭对U(Ⅵ)的吸附行为。U(Ⅵ)吸附去除机理主要包括静电作用,与Si—O—Si的n-π相互作用,与羟基（—OH）、羧基（—COOH）的配位络合。通过5次吸附-解吸试验发现,U(Ⅵ)去除率和SSB再生率均在80%以上。本研究表明污泥基生物炭具备处理与修复酸性含U(Ⅵ)废水污染的潜力。     

硫酸盐还原剩余污泥-生物炭制备及对 Cr(VI)去除性能

以硫酸盐还原剩余污泥(sulfate reducing sludge, SRS)作为生物质原料，在500 ℃限氧条件下制备生物炭材料（SBC-500）。并以某污水处理厂污泥浓缩池中的厌氧污泥制备的生物炭（BC-500）作为对照，通过SEM、XRD、FTIR及BET对两种生物炭进行表征分析，并对比不同材料对Cr(Ⅵ)的去除能力。结果表明：相较于BC-500，SBC-500在产率、灰分及孔容方面具有优势，其BET比表面积为17.90 m2/g，明显大于BC-500（10.24 m2/g）。以SRS制备的SBC-500，其表面孔道结构明显，生物炭内部镶嵌有不规则边缘晶型结构，XRD观测到石墨烯碳、非晶型碳及FeS晶型结构存在，FTIR图谱出现O═S═O的反对称伸缩振动峰、S═O双键的特征吸收峰。在pH为3，投加量为0.2 g，Cr(Ⅵ)初始质量浓度为10 mg/L，吸附48 h后，SBC-500对Cr(Ⅵ)去除率达到100%，初始质量浓度增至200 mg/L时，SBC-500对Cr(Ⅵ)的吸附量为8.22 mg Cr(Ⅵ)/g，与BC-500相比，SBC-500对Cr(Ⅵ)具有更好的去除能力。该研究为剩余污泥实现资源化处置与受重金属污染水体修复提供新的理念与思路。     

铜渣基化学键合陶瓷材料吸附Cr(VI)的性能及机理

以富含铁的铜渣（CS）为原料,在碱激发条件下制备了铜渣基化学键合陶瓷材料（CSCBC）,对废水中的Cr(Ⅵ)进行吸附处理。考察了吸附剂添加量、Cr(Ⅵ)初始浓度及pH等因素对Cr(Ⅵ)吸附效果的影响,并通过吸附动力学和热力学分析,结合吸附前后吸附材料结构表征,对其吸附机理进行了探讨。结果表明,当Cr(Ⅵ)初始质量浓度为200 mg/L、pH=1、吸附剂投加量为0.4 g时,在240 min内达吸附平衡,Cr(Ⅵ)去除率可达93%以上,最大理论吸附容量25.3 mg/g。与生物炭基铁氧化物复合材料、FeS复合材料、铁掺杂吸附剂等同类型吸附剂相比,Cr(Ⅵ)吸附容量明显提高。CSCBC对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合准一级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。其吸附机制主要是还原、吸附等双重作用的结果。 6次吸附-解吸实验后,其吸附容量保持初次吸附容量的75%以上 。     

添加零价铁的反硝化系统中发生的主要反应

分别采用零价铁、反硝化污泥及零价铁+反硝化污泥的系统处理含NO_3~--N的废水,探讨零价铁的添加对反硝化系统脱氮效果的影响及系统中发生的主要反应。结果表明,零价铁系统对废水中的NO_3~--N无去除效果;当零价铁+反硝化污泥系统对废水中NO_3~--N的去除率达到100%时,反硝化污泥系统对废水中的NO_3~--N去除率仅为60.1%。零价铁+反硝化污泥系统中主要发生零价铁参与的氧化还原反应及微生物参与的生物反硝化反应。     

铜渣基化学键合陶瓷材料吸附Cr(VI)的性能及机理

以富含铁的铜渣（CS）为原料，在碱激发条件下制备了铜渣基化学键合陶瓷材料（CSCBC），对废水中的Cr(Ⅵ)进行吸附处理。考察了吸附剂添加量、Cr(Ⅵ)初始浓度及pH等因素对Cr(Ⅵ)吸附效果的影响，并通过吸附动力学和热力学分析，结合吸附前后吸附材料结构表征，对其吸附机理进行了探讨。结果表明，当Cr(Ⅵ)初始质量浓度为200 mg/L、pH=1、吸附剂投加量为0.4 g时，在240 min内达吸附平衡，Cr(Ⅵ)去除率可达93%以上，最大理论吸附容量25.3 mg/g。与生物炭基铁氧化物复合材料、FeS复合材料、铁掺杂吸附剂等同类型吸附剂相比，Cr(Ⅵ)吸附容量明显提高。CSCBC对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合准一级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。其吸附机制主要是还原、吸附等双重作用的结果。 6次吸附-解吸实验后，其吸附容量保持初次吸附容量的75%以上 。     

颗粒活性炭载纳米零价铁去除水中的Cr(Ⅵ)

以Fe~(2+)溶液为原料、NaBH_4为还原剂,采用传统液相还原技术合成了颗粒活性炭(GAC)载纳米零价铁(n ZⅥ)复合材料GAC-n ZⅥ,用扫描电镜对GAC-n ZⅥ进行表征,通过间歇实验考察了其对去除Cr(Ⅵ)的影响。结果表明,GAC能阻止n ZⅥ颗粒聚集,合成的GAC-nZⅥ能有效去除水中的Cr(Ⅵ)。在Cr(Ⅵ)初始浓度50 mg/L、温度40℃和pH=2.0、投加GAC-nZⅥ3.0g/L的条件下反应5min,Cr(Ⅵ)去除率为99.4%。pH=2.0～4.0时,处理后水中总铬浓度均低于1mg/L,表明残留少量Cr(Ⅲ)。随pH值和Cr(Ⅵ)浓度增加,Cr(Ⅵ)去除率降低;随反应温度和GAC-nZⅥ投加量增加,Cr(Ⅵ)去除率增加。准一级动力学模型可用于描述Cr(Ⅵ)的去除过程。相同条件下,GAC-n ZⅥ去除Cr(Ⅵ)的反应速率常数达0.19797min~(-1),为原颗粒活性炭反应速率常数0.0023min~(-1)的86倍。随pH值降低或反应温度和GAC-n ZⅥ投加量增加,反应速率常数增加。     

粘土负载纳米零价铁去除水中的Cr(Ⅵ)

采用NaBH_4还原FeCl_3制备纳米铁(nZVI),利用标准粘土为载体制备了负载纳米铁(C-nZVI),用于去除水体中的重金属Cr(Ⅵ),考察起始pH、Cr(Ⅵ)初始浓度、C-nZVI的量对Cr(Ⅵ)去除率的影响。结果表明,Cr(Ⅵ)的去除随着起始pH和Cr(Ⅵ)初始浓度的降低及纳米铁剂量的增加而增加,当起始pH为4.14,Cr(Ⅵ)初始浓度为10mg/L,纳米铁投加量为30g/L时,Cr(Ⅵ)的去除率达到95%。并对C-nZVI去除Cr(Ⅵ)的机理进行了推测,表明其涉及还原和共沉淀历程。     

污泥水热炭的制备及吸附废水中Cr(Ⅵ)特性

以城镇污水处理厂剩余污泥为原料,采用水热碳化法在不同温度和停留时间的条件下制备水热炭并用于吸附废水中的Cr(Ⅵ)。通过比表面积和孔径分析、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪、ζ电位对水热炭进行了表征分析。结果表明,水热碳化反应温度240℃和停留时间4 h为污泥水热炭吸附剂的优化制备条件;污泥水热炭是表面含有多种官能团的介孔材料;对于初始质量浓度50 mg/L的含Cr(Ⅵ)废水,当温度为25℃、pH为2.5,水热炭投加量为10 g/L时,对Cr(Ⅵ)的去除率可达99.81%;Langmuir等温吸附模型和准2级动力学方程能较好地反应污泥水热炭对Cr(Ⅵ)的吸附过程。