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。     

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。     

纳米零价铁去除水中重金属铅、铬离子的研究

纳米零价铁(nanoscale zero-valent iron,nZVI)因其在重金属修复领域的潜在应用而备受关注。nZVI通常由零价铁(Fe~0)核和铁氧化壳结构组成,核壳结构不可避免地影响nZVI对重金属离子的去除性能。文章介绍了提高nZVI稳定性和分散性的新型绿色合成技术和nZVI的改性方法,重点综述了nZVI去除重金属铅、铬离子的反应机理以及去除过程的影响因素(nZVI投加量、pH值、反应温度和共存离子)。最后提出了nZVI合成过程中存在的科学问题并展望了nZVI在环境修复中的应用前景。     

US/nZVI/H2O2系统协同降解对羟基苯甲酸乙酯

以对羟基苯甲酸乙酯(EP)为目标污染物,考察了US/nZVI/H_2O_2系统中有机物污染物的降解特性。以US(超声波)、H_2O_2、nZVI(纳米零价铁)分别或联合对EP进行试验,使用控制变量法,检测不同操作参数和不同的H_2O_2、nZVI的量对EP降解的影响。结果表明,US/nZVI/H_2O_2联合系统对EP的降解存在协同作用,说明在US/nZVI/H_2O_2体系中,同时存在超声波的空化作用和nZVI的还原作用,nZVI和H_2O_2的存在大大提高了体系中羟基自由基的生成效率。     

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...     

细菌和颗粒浓度对纳米零价铁材料的柱迁移性影响

通过填充柱实验研究了氢自养反硝化细菌(HB)和不同颗粒浓度对纳米零价铁(nZVI)和壳聚糖包覆纳米零价铁(CS-nZVI)在多孔介质中迁移的影响。利用穿透曲线考察了纳米零价铁材料的迁移性能。结果表明,颗粒浓度(0.2,0.5,1 g/L)对nZVI在多孔介质中的迁移性没有显著影响;CS-nZVI在低浓度(0.2 g/L)下有较好的迁移性。CS-nZVI在不同颗粒浓度下的穿透率均高于nZVI,显示出较好的迁移性能。纳米零价铁悬浮液中加入细菌,颗粒迁移性增强,其中1/3 HB条件下对nZVI和CS-nZVI迁移的促进作用更明显;细菌存在条件下,nZVI迁移性能随颗粒浓度增加而增强,而CS-nZVI的迁移性与颗粒浓度不呈正相关关系。     

纳米零价铁修复土壤重金属污染研究进展

关于nZVI修复环境污染在工业废水、地下水等水处理领域的研究较多,对其修复土壤重金属污染的研究报道较少。梳理了nZVI常用的制备与改性方法以及不同方法制备nZVI的优缺点;阐述了nZVI与污染物的作用机理主要为还原、吸附和共沉淀;总结了近年来国内外关于nZVI在土壤重金属污染修复中的研究报道,发现nZVI对土壤中铅、镉、汞、砷都有很好的去除效果,但可能会一定程度上改变土壤本底菌群结构和微生物多样性。强调了生物炭负载的纳米铁改性基碳材料是一种修复效果显著、环境友好,具有良好应用前景的材料;指出了纳米铁基材料在土壤重金属修复中存在的不足,并对其在土壤重金属修复领域中应用研究进行了展望,以期为该领域的应用推广提供思路。     

零价纳米铁在水污染修复中的研究现状及讨论

详细介绍了零价纳米铁在水污染修复中的研究现状,包括可以修复的污染物种类、作用机理和影响因素等.纳米铁可以去除水体中有机污染物、无机污染物和重金属等,影响因素主要包括溶解氧、pH、污染物初始浓度、纳米铁的投加量、粒径、超声波的协同作用和纳米铁的修饰作用等.还探讨了目前纳米铁在地下水污染修复研究和实际应用中存在的问题     

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。     

地下水修复中纳米零价铁材料制备及应用综述

纳米零价铁（nZVI）具有较强的还原和吸附能力,能有效去除多种类型的污染物质,在地下水环境修复领域一直备受关注。但由于其易团聚和易钝化等缺陷,在实际应用过程中还存在着许多问题。本文综述了nZVI的常用制备方法,并对nZVI的常用改性方法进行归纳,分析各种改性方法起到的具体作用,指出改性过后的复合材料依然存在着的问题。在此基础上,阐述了改性nZVI在去除地下水中有机污染物和无机污染物的应用进展,总结了改性nZVI材料在去除过程中起到的具体作用和反应机制,并进一步归纳现阶段nZVI在地下水修复中的传输手段。根据已有研究成果,指出应改进现有制备方法实现nZVI的量产,在考虑nZVI生物毒性和材料再回收的前提下,合理使用多种改性方式实现nZVI的材料制备,选择符合污染场地实际情况的传输手段,从而提高nZVI在地下水污染修复中的使用寿命和对目标污染物的处理效果。     

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。     

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。     

高分散性纳米铁的制备及其表征

以可生物降解的聚苯乙烯磺酸钠(PSS)为分散剂,制备了能稳定分散于水中的零价纳米铁(nZⅥ).未改性的零价纳米铁呈规则的球形或椭球形,平均粒径为60～80 nm,经PPS分散后的纳米铁nZVI/PSS则呈现微小的粒状分散在PSS中.pH=8时,与nZVI相比,nZVI/PSS的ζ电位由+9.4 mV降至-36.7 mV,同时等电点也由8.7变为小于5.XPS分析结果显示,nZVI和nZVI/PSS表面元素构成相同,但nZVI/PSS表面有零价铁存在,而nZVI表面则主要由铁的氧化物组成.实验结果表明,两种纳米铁对Cr(VI)的去除率非常接近,在纳米铁投加量为1.0g·L-1,Cr(VI)初始浓度为100 mg·L-1的条件下,Cr(VI)的去除率在10 min内均能达到95％,在30 min内能达99％,表明nZVI/PSS具有较高活性.     

蒙脱石搭载纳米Ni-Fe超声降解十溴二苯醚

为解决传统纳米零价铁（nZVI）降解污染物时易氧化团聚、反应活性低的问题,通过改性手段制备并表征了蒙脱石搭载纳米Ni-Fe（Ni-Fe/蒙脱石）等复合材料,考察污染物和纳米材料质量浓度、温度、溶液初始pH、超声辅助等对其降解十溴二苯醚（BDE-209）的影响,比较nZVI改性前后的降解效果,分析其机理并建立了反应动力学方程。结果表明：最佳反应条件为5mg/L的BDE-209、2g/L的nZVI、温度35℃、pH=3。超声处理10min时BDE-209基本降解完,其表观速率常数（k_obs,0.519min^-1）是震荡处理（0.013min^-1）的40倍、静置处理（0.004min^-1）的130倍。几种材料在10min时对BDE-209的降解率为：Ni-Fe/蒙脱石（99.5%） > nZVI/蒙脱石（85.1%） > 纳米Ni-Fe（64.8%） > nZVI（48.1%） > 蒙脱石（4.1%） > 纳米Ni（1.1%）,120min时k_obs为：Ni-Fe/蒙脱石（0.519min^-1） > nZVI/蒙脱石（0.209min^-1） > 纳米Ni-Fe（0.050min^-1） > nZVI（0.024min^-1）。蒙脱石、纳米Ni及超声本身基本不降解BDE-209。     

纳米零价铁对化工污染土壤修复研究现状

纳米零价铁（nZVI）作为一种新型的环境修复材料,被广泛应用于环境污染物的去除。介绍了n ZVI的结构和特性,并重点综述了n ZVI修复化工污染土壤中涉及的重金属和有机物污染的研究现状。最后展望了应用n ZVI进行土壤修复的发展趋势。     

纳米0价铁催化双介质阻挡放电降解活性艳蓝X-BR的研究

为了证明纳米0价铁(nZVI)对于双介质阻挡放电降解染料废水的过程中具有较好的催化作用,本文以活性艳蓝X-BR为目标污染物,研究了在电压65V、电流0.92 A、反应时间为10 min时,nZVI对其在色度和TOC这2个方面的催化效果,并与Fe2+催化相比较。结果表明,nZVI的优化投加量为0.5g/L,在此投加量下活性艳蓝X-BR的去除率由88%提高到92%,TOC的去除率从16%提高到20%,并通过测定Fe2+和H2O2的含量变化来验证其作用机理。继而将nZVI和Fe2+的催化效果作比较,nZVI的催化效果要高于Fe2+,证明了nZVI耦合双介质阻挡放电对于活性艳蓝X-BR的去除有较好的的效果。     

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。     

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。