不同钙源纳米零价铁-羟基磷灰石复合材料的制备及其对Mn(II)的吸附性能

通过液相还原法制备了两种不同钙源的纳米零价铁-羟基磷灰石复合材料（N-FH和C-FH）。通过静态批试验,研究了溶液pH、反应时间、初始锰浓度、反应温度等因素对N-FH和C-FH吸附水中Mn(Ⅱ)的影响,对复合材料吸附前后的微观形貌进行表征,并借助动力学模型分析其吸附机理。结果表明,在复合材料投加量0.125 g/L、初始锰浓度10 mg/L、溶液pH为5.0、反应时间720 min的条件下,N-FH和C-FH吸附水中Mn(Ⅱ)的最大吸附量分别为59.679 2、59.290 4 mg/g。N-FH和C-FH对Mn(Ⅱ)吸附过程更符合准二级动力学模型（R2>0.99）和Langmuir模型（R2>0.98）,吸附机理皆为单层化学吸附。     

钢渣负载纳米零价铁-羟基磷灰石(S-FH)的制备及其对锰的吸附性能

通过液相还原法制备钢渣负载纳米零价铁-羟基磷灰石（S-FH）。分析Fe0-HAP被负载前后的微观形貌,研究了pH、S-FH投加量、反应时间和锰的初始浓度对S-FH吸附锰的影响,并借助吸附动力学模型和吸附等温模型对吸附机理作进一步分析。结果表明,在锰溶液初始浓度5 mg/L、pH=5,S-FH用量0.1 g和反应时间300 min条件下,吸附效果最佳。S-FH对锰的吸附过程更符合Freundlich吸附等温线模型（R2>0.98）和准二级动力学模型（R2>0.99）。吸附机理为离子交换、表面络合和溶解-沉淀。     

纳米零价铁的制备及其从废水中吸附Cr(Ⅵ)的机制研究

研究了以绿色廉价的保险粉(H₂Na₂S₂O₄)为还原剂、FeSO₄为铁源,制备纳米零价铁(nZVI)并用于吸附废水中Cr(Ⅵ),考察了nZVI投加量、初始Cr(Ⅵ)质量浓度、模拟废水初始pH、反应时间和反应温度对Cr(Ⅵ)去除率的影响,并通过XRD、SEM对nZVI进行表征,结合吸附动力学、吸附等温线和颗粒内扩散模型试验探究去除机制。结果表明：所制得nZVI物相主要为α-Fe;在初始Cr(Ⅵ)质量浓度20 mg/L、nZVI投加量300 mg、吸附时间15 min、不调节pH条件下,用nZVI吸附1 L含Cr(Ⅵ)模拟废水,Cr(Ⅵ)吸附量为98.52 mg/g,去除率可达99.8%;吸附效果良好,且Cr(Ⅵ)的去除速率随温度升高而加快;nZVI对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合Langmuir模型和准二级动力学模型。     

羟基磷灰石的优化制备及其对Mn2+的吸附性能

使用共沉淀法,在不同pH、Ca/P摩尔比、陈化时间条件下制备羟基磷灰石（HAP）,并根据其对Mn2+的吸附性能获得制备HAP的优化条件。在此基础上,通过静态试验,研究了优化制备的HAP在溶液pH、投加量、反应时间以及Mn2+初始浓度的影响下对Mn2+的吸附性能,并结合吸附动力学模型和吸附等温模型分析其吸附机理。结果表明,HAP的最佳制备条件为pH=10、摩尔比Ca/P=1.67、陈化时间24 h。当锰初始浓度5 mg/L、pH=7、HAP投加量1 g/L、反应时间360 min时,HAP对Mn2+的吸附效果最好,其吸附量与去除率分别为4.97 mg/g和98.4%。HAP对Mn2+的吸附更符合Freundlich等温线模型和准二级动力学模型,为单层化学吸附。     

大蒜渣负载型纳米零价铁处理含Cu(II)废水研究

利用大蒜渣负载型纳米零价铁对脱除水中Cu~(2+)的反应行为和效果进行了探索,并对其脱除机理做了探讨。试验发现,在初始Cu~(2+)浓度20mg/L、pH=4,固液比为25mg/15mL的条件下,用负载纳米零价铁的大蒜皮对废水进行吸附,废水中Cu~(2+)的去除效率最高可达94.15%。     

冬凌草负载纳米零价铁吸附废水中的Pb2+

针对冶金行业产生的含铅废水导致的环境污染问题,以太行山脉盛产的野生冬凌草为载体,采用液相化学还原法制备了冬凌草负载纳米零价铁（RR-nZVI）,并用于去除水中的Pb2+,详细考察了酸度、温度、RR-nZVI投加量、Pb2+初始浓度和反应时间对Pb2+去除率的影响。通过FTIR、XRD、SEM等手段对RR-nZVI去除Pb2+的机理进行分析。结果表明,RR-nZVI投加量0.6 g/L、pH=5.0、Pb2+初始浓度200 mg/L、室温下反应60 min时,Pb2+的去除率达到了99.9%,吸附量达到394.7 mg/g。动力学试验表明,RR-nZVI对溶液中Pb2+的吸附符合Lagergren准二级动力学模型,吸附过程主要受化学吸附控制。Langmuir模型能较好地描述RR-nZVI对Pb2+的吸附过程,吸附以单层吸附为主。当Pb2+的初始浓度小于10 mg/L时,滤液中的Fe2+浓度低于国家《铅、锌工业污染物排放标准（GB 25466—2010）》中规定的限量要求,不会对环境造成二次污染,为含Pb2+废水的处理提供了一种有效的可供选择的材料。     

活性炭负载纳米零价铁去除矿山废水中的Cu2+

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Cu2+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pH=5,反应时间为24 h时,对Cu2+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Cu2+具有较好的去除效果.     

D113离子交换树脂对Mn(Ⅱ)的吸附性能

在常温条件下研究D113树脂吸附Mn(Ⅱ)的过程。结果表明,当溶液pH为6.5～7.0、吸附时间120min时,废水中Mn(Ⅱ)离子去除率可以达到99%,吸附容量为136.98mg/g。盐酸浓度为3～4mol/L时,一次解吸率均达100%。该树脂对Mn(Ⅱ)的吸附曲线符合Langmuir和Freundlich吸附等温线,吸附交换过程符合HO准二级动力学方程式。内扩散系数随溶液pH、溶液中Mn(Ⅱ)浓度的增大而增大。     

糯米粉包覆纳米零价铁去除溶液中U(Ⅵ)的试验研究

研究了以糯米粉为载体、采用液相还原法制备包覆型复合材料糯米粉-纳米零价铁(nZVI),并用于去除溶液中以UO_2~(2+)形式存在的U(Ⅵ)。采用扫描电镜(SEM)表征材料的微结构,并考察溶液pH、糯米粉-nZVI用量、温度、反应时间及U(Ⅵ)初始质量浓度等因素对铀去除效果的影响。结果表明:在溶液U(Ⅵ)初始质量浓度为10mg/L、溶液pH=6、温度30℃、材料投加量0.4g/L、反应120min条件下,U(Ⅵ)去除率达96.4%,吸附量为18.73mg/g;U(Ⅵ)初始浓度越高,U(Ⅵ)去除效果越好,糯米粉-nZVI可用于从溶液中吸附去除U(Ⅵ)。     

玉米淀粉负载型纳米零价铁去除溶液中U(VI)研究

通过液相还原法制备玉米淀粉负载型纳米零价铁(CS-NZVI),利用SEM和XRD对材料进行了表征,并且探究了不同溶液pH、U(Ⅵ)初始浓度、CS-NZVI浓度、温度、反应时间对U(Ⅵ)去除效果的影响。结果表明,CS-NZVI整体分散性较好,相较于NZVI团聚情况明显改善。在溶液pH=6.0、U(Ⅵ)初始浓度10.0 mg/L、CS-NZVI浓度0.4 g/L、温度30 ℃、反应时间140 min时,CS-NZVI材料对溶液中U(Ⅵ)的去除率为95.05%,去除量为24.86 mg/g。     

纳米零价铁对溶液中铅镉铬砷的去除性能研究

通过液相还原法,采用KBH4还原Fe2+成功制备了平均粒径40~80nm、比表面积19.713 4m2/g、有较好表面活性的纳米零价铁(NZVI),NZVI在含铅、砷、铬、镉初始浓度为100mg/L的pH分别为2、7、12的溶液中进行去除试验。结果表明,在pH=2与pH=7的条件下NZVI对铅、砷、铬的去除效果较好,去除速率在前30min较快;在pH=12条件下对镉的去除效果明显,去除速率在前40min较快;不同pH条件下各离子的去除率差异较大,这主要与各离子在不同pH条件下的存在形态有关。NVZI去除溶液中的铅、砷、铬、镉,不仅效率高,而且绿色环保,不会对环境造成二次污染。     

用改性纳米零价铁去除废水中U(Ⅵ)的性能及机制

为了绿色高效处理含铀废水,研究了用液相还原法制备多硫化钙改性纳米零价铁(CPS@nZVI)材料并用于去除溶液中U(Ⅵ),考察了CPS@nZVI对溶液中U(Ⅵ)的去除效果。并通过SEM-EDS、XPS和XRD对材料的形貌和表面物质组成进行表征。结果表明：在溶液pH=3.5、U(Ⅵ)初始质量浓度10.0 mg/L、固液质量体积比0.5 g/1 L、反应温度25℃、反应时间120 min条件下,CPS@nZVI材料对溶液中U(Ⅵ)去除率为98.13%,去除量为19.53 mg/g; SEM-EDS、XPS、XRD表征结果表明,样品主要由Fe⁰、FeS组成;反应过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,该吸附过程受化学吸附控制,为单分子层吸附;还原过程符合伪一级还原动力学,溶液中的U(Ⅵ)以吸附和还原沉淀2种方式去除。     

钢渣负载羟基磷灰石复合材料对水溶液中铀的去除性能

采用溶胶—凝胶法制备出钢渣负载羟基磷灰石复合材料,并通过静态试验方法探讨pH、复合材料投加量、反应时间及铀初始浓度对复合材料吸附水溶液中U(Ⅵ)的影响。结果表明,复合材料对U(Ⅵ)具有较好的去除性能,在pH=4、投加量0.4g、反应时间120min的条件下,对初始浓度5mg/L的水溶液中U(Ⅵ)的去除接近完全,对应吸附量为1.25mg/g。复合材料对U(Ⅵ)的吸附过程为化学吸附,符合准二级动力学模型(R~2=0.996 9);Langmuir吸附等温线模型拟合(R~2=0.999 1)表明,吸附过程为吸附剂表面上的单层吸附;且通过R_L(R_L 0.063)的计算表明,复合材料对U(Ⅵ)的吸附极其接近不可逆吸附。     

纳米羟基磷灰石晶体的制备及表征

采用化学沉淀法合成纳米羟基磷灰石(HA),并采用X-射线衍射和透射电镜(TEM)对其结构和晶粒尺寸进行了分析。制备的纳米HA主要为柱状晶体,平均尺寸为70 nm。这说明在常温常压水-乙醇反应体系下,可获得纯度、结晶度较好的纳米HA晶体材料,且晶体完整,具有与人体骨羟基磷灰石晶体相似的结构特征。     

纳米零价铁在重金属污水高标准排放的应用

通过对某涉重工业园区污水处理厂重金属污水处理工艺的选择、试验验证及工程应用的论述,介绍纳米零价铁在重金属污水高标准排放的适用性及可行性,为类似污水处理厂的工艺选择、工程设计提供参考。     

Fe(Ⅱ)-H_2O_2不同温度浸润改性活性炭吸附去除水中砷(Ⅴ)

Fe(Ⅱ)-H2O2不同温度浸润改性活性炭是采用FeSO4·7H2O添加H2O2在温度100℃下纯浸润24 h(Fe(Ⅱ)-24 h)和高温蒸发15 min(Fe(Ⅱ)-15 min)制备.对2类材料进行SEM表征并对其吸附1.1 mg/L砷(Ⅴ)的性能进行比较.SEM显示Fe(Ⅱ)(0.485%)-24 h(0.485%为Fe(Ⅱ)-24 h的铁含量,下同)表面覆盖厚的棒状纳米羟基铁,Fe(Ⅱ)(1.35%)-15 min表面覆盖薄而烧结扭曲羟基铁;高温蒸发15 min有利于铁负载;Fe(Ⅱ)-24 h(108~142 mg/gFe)对砷(Ⅴ)吸附的铁效率是Fe(Ⅱ)-15 min(57~63 mg/gFe)的2倍;Fe(Ⅱ)(0.485%)-24 h在2pH3.5或9pH12时对砷(Ⅴ)的吸附平衡容量高于Fe(Ⅱ)(1.35%)-15 min,同时Fe(Ⅱ)(0.485%)-24 h在不同pH值的条件下铁的溶出量低于Fe(Ⅱ)(1.35%)-15 min;SO42-、NO3-、ClO4-、PO43-抑制Fe(Ⅱ)(0.485%)-24 h对砷(Ⅴ)的去除,PO43-抑制效果更为明显,Cl-(100 mg/L)和BrO3-促进其对砷(Ⅴ)的去除.     

纺锤形纳米羟基磷灰石的制备及其对重金属离子的脱除性能

以立方纳米碳酸钙为模板,通过离子交换法,制备得到了纺锤形纳米羟基磷灰石(HAP)。考察了反应温度、pH值等因素对颗粒制备的影响,得到的较优工艺条件为:在pH=10,反应温度60℃,反应4h的条件下,可制备出纺锤形纳米HAP。所制备的样品由HAP晶须排列构成,粒径在150～200 nm,形貌良好且分散均一。纺锤形纳米HAP的重金属Pb2+脱除实验结果表明,随着pH值的降低和脱除温度的升高,Pb2+的脱除率增加,较优的脱除条件为pH<2.5、脱除温度40℃、搅拌时间60 min。在此条件下,Pb2+脱除率大于99.7%。     

氧化铟-聚丙烯酰胺复合材料的合成及其对铜(Ⅱ)的吸附性能

高浓度Cu(Ⅱ)的摄入严重威胁着人类的生命安全,因此去除环境中过量的Cu(Ⅱ)具有重要意义。以丙烯酰胺和亚甲基双丙烯酰胺为单体,纳米氧化铟为改性材料,合成了氧化铟-聚丙烯酰胺复合材料,通过扫描电镜、N₂吸附-脱附仪和红外光谱仪对复合材料进行了表征,将其作为吸附材料,结合火焰原子吸收光谱法(FAAS),研究了其对Cu(Ⅱ)的吸附性能。优化了溶液pH值和吸附时间对吸附率的影响,并研究了复合材料对Cu(Ⅱ)的吸附动力学、等温线和热力学。结果表明:当pH值为6.0时,吸附时间为90 min,Cu(Ⅱ)可达到吸附平衡;吸附行为符合拟二级动力学方程和Freundlich模型,实验饱和吸附量为45.83 mg/g;通过对热力学方程进行计算,证明了该吸附材料对Cu(Ⅱ)的吸附是自发吸热过程;考察了复合材料的再生能力,吸附解吸循环3次后,解吸效率仍保持在86%以上,表明该材料可以重复利用。由此可知,氧化铟-聚丙烯酰胺复合材料在去除重金属方面具有较大应用前景。     

氧化铟-聚丙烯酰胺复合材料的合成及其对铜(Ⅱ)的吸附性能

高浓度Cu(Ⅱ)的摄入严重威胁着人类的生命安全,因此去除环境中过量的Cu(Ⅱ)具有重要意义。以丙烯酰胺和亚甲基双丙烯酰胺为单体,纳米氧化铟为改性材料,合成了氧化铟-聚丙烯酰胺复合材料,通过扫描电镜、N₂吸附-脱附仪和红外光谱仪对复合材料进行了表征,将其作为吸附材料,结合火焰原子吸收光谱法(FAAS),研究了其对Cu(Ⅱ)的吸附性能。优化了溶液pH值和吸附时间对吸附率的影响,并研究了复合材料对Cu(Ⅱ)的吸附动力学、等温线和热力学。结果表明:当pH值为6.0时,吸附时间为90 min,Cu(Ⅱ)可达到吸附平衡;吸附行为符合拟二级动力学方程和Freundlich模型,实验饱和吸附量为45.83 mg/g;通过对热力学方程进行计算,证明了该吸附材料对Cu(Ⅱ)的吸附是自发吸热过程;考察了复合材料的再生能力,吸附解吸循环3次后,解吸效率仍保持在86%以上,表明该材料可以重复利用。由此可知,氧化铟-聚丙烯酰胺复合材料在去除重金属方面具有较大应用前景。     

碳纤维负载零价铁的制备及其去除水溶液中的六价铬

以碳纤维作为载体,采用电沉积法制备碳纤维负载零价铁(PCF^-ZVI),利用扫描电镜、能谱仪及X射线衍射仪对其进行了表征,并考察了其对水溶液中Cr(VI)的去除效果.实验结果表明:碳纤维负载零价铁对水溶液中的Cr(VI)具有很好的去除效果.当铁碳质量比为2∶1,投加量(以Fe⁰计)为2 g·L^-1,Cr(VI)初始质量浓度为20 mg·L^-1,pH值为5,反应时间40min后,Cr(VI)的去除率可达99.96%,碳纤维上负载的零价铁对Cr(VI)的还原过程为准一级动力学,并且还原速率与反应温度的关系符合Arrhenius定律,反应活化能为20.683 k J·mol^-1.