纳米零价铁强化高岭石去除水中Cr(VI)及机制研究

纳米零价铁(nZVI)作为一种治理重金属、核素污染物的环保材料而被广泛关注,而黏土矿物作为常见的重金属吸附材料虽成本低廉、来源广泛,但去除性能又普遍有限。通过液相还原法制备nZVI/高岭石复合材料来强化高岭石去除水中Cr(VI)的性能,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)技术对其结构进行表征,考察了Cr(VI)初始浓度、nZVI/高岭石投加量、温度等条件对Cr(VI)去除率的影响,并探讨了其对水中Cr(VI)的去除能力及机制。结果表明,nZVI/高岭石中的nZVI结晶度低,粒径在50~100 nm,nZVI/高岭石在60 min时对Cr(VI)的去除率达91.7%,分别比nZVI和高岭石提高了2.7倍和18.5倍。nZVI/高岭石对Cr(VI)的去除动力学符合准二级动力学模型,表观反应活化能为27.97 kJ/mol,去除是吸附、还原和共沉淀共同作用的结果。通过nZVI强化可提升高岭土在水处理和环境修复中的应用前景。     

颗粒活性炭载纳米零价铁去除水中的Cr(Ⅵ)

以Fe2+溶液为原料、NaBH4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(nZVI)复合材料GAC-nZVI,用扫描电镜对GAC-nZVI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nZVI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-nZVI 3.0 g/L的条件下反应5 min,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1 mg/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-nZVI去除Cr(VI)的反应速率常数达0.19797 min?1,为原颗粒活性炭反应速率常数0.0023 min?1的86倍。随pH值降低或反应温度和GAC-nZVI投加量增加,反应速率常数增加。     

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。     

羧甲基淀粉钠改性零价纳米铁在饱和多孔介质中的迁移

利用羧甲基淀粉钠(CMS-Na)对纳米零价铁(nZVI)进行改性。通过沉降实验,探讨改性剂添加量对纳米零价铁的分散性能的影响。利用柱实验多层位取样,来刻画饱和多孔介质中nZVI悬浮液迁移的过程,并分析其在改性剂添加量(nZVI、nZVI/200%CMS-Na、nZVI/400%CMS-Na)、初始流速(0.023 6,0.047 2,0.070 8 cm/s)、nZVI浓度(0.5,0.75,1 g/L)的条件下的迁移规律。结果表明,分散效果完全不与CMS-Na与nZVI的质量比成正比,nZVI/400%CMS-Na的分散效果最好,nZVI/500%CMS-Na的分散效果反而变差;随着时间的增加,nZVI由下端往上端迁移,nZVI出流浓度也随着时间增加,然后趋于稳定不变。nZVI的迁移能力与分散性能、流速、浓度呈正相关关系。     

羧甲基淀粉钠改性零价纳米铁在饱和多孔介质中的迁移

利用羧甲基淀粉钠(CMS-Na)对纳米零价铁(nZVI)进行改性。通过沉降实验,探讨改性剂添加量对纳米零价铁的分散性能的影响。利用柱实验多层位取样,来刻画饱和多孔介质中nZVI悬浮液迁移的过程,并分析其在改性剂添加量(nZVI、nZVI/200%CMS-Na、nZVI/400%CMS-Na)、初始流速(0.023 6,0.047 2,0.070 8 cm/s)、nZVI浓度(0.5,0.75,1 g/L)的条件下的迁移规律。结果表明,分散效果完全不与CMS-Na与nZVI的质量比成正比,nZVI/400%CMS-Na的分散效果最好,nZVI/500%CMS-Na的分散效果反而变差;随着时间的增加,nZVI由下端往上端迁移,nZVI出流浓度也随着时间增加,然后趋于稳定不变。nZVI的迁移能力与分散性能、流速、浓度呈正相关关系。     

有机阴离子和溶解氧对稳定纳米铁去除水中铬(Ⅵ)的影响

以硼氢化钾为还原剂,壳聚糖为稳定剂制备纳米零价铁,研究有机阴离子(柠檬酸根、草酸根和乙二胺四乙酸根)和溶解氧对壳聚糖稳定纳米铁去除Cr(Ⅵ)的影响,并探讨其影响机理.结果表明,5.357 mmol·L-1的铁与0.769mmol·L-1的Cr(Ⅵ)反应80 min后,在有机阴离子浓度为4mmol·L-1时,柠檬酸根和草...     

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...     

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%。