纳米零价铁在水处理中的应用研究_王静波
【CN110015742A】一种水葫芦生物炭负载纳米零价铁复合材料及制备与应用【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910360067.9 (22)申请日 2019.04.30 (71)申请人 生态环境部华南环境科学研究所 地址 510530 广东省广州市萝岗区瑞和路 18号华南环科所综合楼317 (72)发明人 王振兴 叶田田 陈志良 张建强 刘立 刘丽红 (74)专利代理机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 44245 代理人 罗啸秋 (51)Int.Cl. C02F 1/70(2006.01) C02F 101/20(2006.01) (54)发明名称 一种水葫芦生物炭负载纳米零价铁复合材 料及制备与应用 (57)摘要 本发明属于环境功能材料领域，公开了一种 水葫芦生物炭负载纳米零价铁复合材料及制备 与应用。将水葫芦经洗净干燥后切碎，在惰性气 氛及300～600℃温度下炭化处理，研磨过筛后置 于酸溶液中浸泡处理，水洗至中性后烘干，得到 水葫芦生物炭；将含铁化合物溶于水，然后加入 无水乙醇，再加入水葫芦生物炭搅拌混合均匀， 滴加还原剂溶液搅拌反应，滴加完毕后陈化反 应，分离去除上层液体，所得沉淀经洗涤干燥，得 到水葫芦生物炭负载纳米零价铁复合材料。本发 明的制备方法简便易操作，原料易得，制备得到 的水葫芦生物炭负载纳米铁分散均匀，有效解决 了水葫芦污染与纳米颗粒易团聚钝化等问题，提 高了材料对重金属污染物锑的去除效果。权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 110015742 A 2019.07.16 C N 110015742 A
权 利 要 求 书1/1页CN 110015742 A 1.一种水葫芦生物炭负载纳米零价铁复合材料的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤： (1)将新鲜水葫芦经洗净干燥后切碎，在惰性气氛及300～600℃温度下炭化处理1～4h，冷却后取出，研磨过筛，然后置于酸溶液中浸泡处理，水洗至中性后烘干，得到水葫芦生物炭； (2)将含铁化合物溶于去离子水，然后加入无水乙醇作为分散剂，向所得混合溶液中加入步骤(1)的水葫芦生物炭，搅拌混合均匀，然后滴加还原剂溶液搅拌反应，滴加完毕后陈化反应，分离去除上层液体，所得沉淀经洗涤干燥，得到水葫芦生物炭负载纳米零价铁复合材料。 2.根据权利要求1所述的一种水葫芦生物炭负载纳米零价铁复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述切碎程度为0.3～0.6cm。 3.根据权利要求1所述的一种水葫芦生物炭负载纳米零价铁复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述过筛是指过2mm筛。 4.根据权利要求1所述的一种水葫芦生物炭负载纳米零价铁复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述酸溶液是指浓度为0.5～2mol/L的盐酸溶液，所述浸泡处理的时间为6～12h。 5.根据权利要求1所述的一种水葫芦生物炭负载纳米零价铁复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述含铁化合物为氯化铁、氯化亚铁、硫酸铁、硫酸亚铁中的至少一种。 6.根据权利要求1所述的一种水葫芦生物炭负载纳米零价铁复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述还原剂为硼氢化钾；所述还原剂与含铁化合物的摩尔比为(2～ 6):1。 7.根据权利要求1所述的一种水葫芦生物炭负载纳米零价铁复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)在氮气条件下进行。 8.根据权利要求1所述的一种水葫芦生物炭负载纳米零价铁复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中陈化反应完成后，利用磁性条件助沉；所述洗涤是指用无水乙醇洗涤3～5次。 9.一种水葫芦生物炭负载纳米零价铁复合材料，其特征在于：通过权利要求1～8任一项所述的方法制备得到。 10.权利要求9所述的一种水葫芦生物炭负载纳米零价铁复合材料在含锑废水处理中的应用。 2
纳米零价铁调研资料
纳米零价铁（NZVI）制备技术 一、拟开发关键技术简介 纳米零价铁具有优良的表面吸附和化学反应活性，可通过还原、沉淀、吸附和絮凝等作用处理含铬废水和其他有毒重金属废水。另外，基于纳米零价铁的高级Fenton氧化反应对于络合态重金属，特别是化学镍，具有很好的破络预处理功能，不仅可以大大提高反应效率，而且降低了药剂成本，减少了污泥产生量及其后续的处理处置费用。但是，由于纳米零价铁的活性较高，其表面易氧化，使反应性降低，并且纳米零价铁颗粒会快速团聚为微粒尺度甚至更大的颗粒，导致反应活性和流动性降低。因此，通过不同的修饰方法制备高效、廉价、性能稳定的纳米零价铁，解决纳米零价铁易失活易团聚的问题是开发基于纳米零价铁高效破络预处理技术的关键。 二、终极目标 1、纳米零价铁的制备方法简单、成本低、性能高效稳定。 2、纳米零价铁制备出来后不易失活。不易团聚。 三、文献资料 1、《活性炭纳米零价铁复合吸附剂的制备及对砷的去除应用》： 为了大批量低成本地制备纳米零价铁，采用电化学还原法在粒状活性炭表面电沉积纳米零价铁。通过电沉积法，在活性炭上直接电沉积纳米零价铁40分钟，可制备铁含量为5.3%的活性炭/纳米零价铁复合吸附剂，电流效率达79%。纳米零价铁具有粒径小，比表面积大，反应活性高，能有效去除多种重金属和难降解有机污染物，在环境工程领域有着巨大的应用潜力。 纳米零价铁主要是用NaBH4还原铁离子的溶液，原位还原生成纳米零价铁
胶体颗粒。该方法虽然较简便，但成本很高，反应过程产生大量氢气副产物，产物储存运输不便，仅适用于实验室少量制备这些问题限制了纳米零价铁的大规模工程应用另外，纳米零价铁在使用过程中，可能进入环境水体，和吸附的污染物一起进入生物体内，产生生物毒性，威胁生态环境安全。 本文尝试运用电沉积方法在活性炭颗粒表面沉积纳米零价铁，以降低纳米零价铁的制备成本，同时将纳米零价铁负载在活性炭颗粒表面，方便其工程应用，同时，利用铁碳腐蚀原电池提高纳米零价铁去除污染物的性能。 2、《纳米零价铁颗粒去除水中重金属的研究进展》：综述了纳米零价铁颗粒去除水中重金属的研究进展，包括纳米零价铁的常用制备方法及特性去除效能对不同重金属的去除机理以及发展前景和今后的研究方向。 （1）物理法包括物理气相沉积法、高能球磨法和深度塑性变形法溅射法等；其中的最常用的是高能球磨法：是在无外部热能供给条件下将大晶粒变成小晶粒的过程利用超声机械球磨机的转动或振动使硬球对金属铁粉末进行强烈的撞击研磨和搅拌，使之进一步粉碎为纳米级微粒。工艺简单，产量高，晶粒粒度随球磨时间的延长而降低。 （2）化学法包括化学还原法、热解羰基铁法、微乳液法、电化学法和活性氢-熔融金属反应法等；其中最常用的是液相化学还原法：在液相体系中利用强还原剂如KBH4、NaBH4和N2H4等还原金属离子为纳米零价铁微粒。反应中应保证BH4-过量以促进合成反应并确保铁晶粒的均衡生长反应完成后，用真空泵过滤并用去离子水和乙醇或异丙醇各清洗3次除去残留的H2BO3-和H+等，合成的纳米零价铁一般保存在充满N2的棕色瓶中，或者加入乙醇密封保存。 （3）目前将纳米零价铁大规模应用于实际工程修复还存在一些限制性条件：
纳米零价铁可研
纳米零价铁修复土壤项目 可 行 性 研 究 报 告 二0一三年四月十九日
一、国立中山大学环境工程研究所简介 国立中山大学环境工程研究所位于我国工业重镇之高雄巿，目前本所有六位专任教师、三位兼任教师、二位专任技术人员、二位行政助理、十位专任研究助理以及95位研究生，其中包括50位博士班研究生。本所目前所通过的研究计划金额超过捌千万台币，而平均每年的研究经费亦超过贰千万台币。 1.教育方面： 本所提供博士与硕士学位之课程及研究训练，以培训具独立研究、技术开发、决策及领导能力的高级环工人才为目的。 2. 研究方面： 研究领域涵盖空气污染控制技术、燃烧与焚化技术、除臭技术、固液废弃物处理、资源化技术及土壤及地下水污染整治技术。学术及基础性的研究与应用技术的开发及问题的解决均为研究的核心。 3. 服务方面： 本研究所接受政府、研究机构、公民营事业单位的委托，从事研发、管理、调查及评估等建教合作案。同时，并为校外及社会人士提供数种短期的在职或推广教育培训工作。 本所对于学术性与应用性的研究均极为重视，当前研究重点： 焚烧理论及技术 燃烧、裂解及热氧化分解。 有机污染物之焚化处理。 废弃物焚化处理。 二次污染物(有机气体、底灰、飞灰) 之监测及处理技术。 空气污染防治 空气质量监测及大气扩散。 排烟脱硫及脱硝处理。 气胶工程与除尘技术。 臭气鉴定与处理程序评估。 室内空气质量调查分析。
固体废弃物处理术 废弃物处理与处置。 资源回收及再利用。 土壤污染整治。 毒性物质管理及处理。 净水及水污染处理术 净水高级处理技术。 废水中生物难分解有机物之物化及生物处理。 二、睿元奈米环境科技股份有限公司简介 睿元奈米环境科技成立于2006年，以技术研发、生产制造、及顾问服务为主要的营运方向，是国内目前在土水领域唯一具有自主知识与技术的公司。 我们不但与全球同步，并具有奈米零价铁产品的领先质量及其他创新的环境奈米技术产品。奈米零价铁（Nanoscale Zero-Valent Iron, NZVI）整治药剂是目前清除土壤及地下水含氯有机污染物的最有效武器，这项新技术自1996年于美国宾州理海大学(Lehigh University)提出后，目前在欧美国外地区使用NZVI的实绩非常多，足见NZVI受到政府部门、私人企业、及技术业者的认同相当高。 睿元奈米环境科技已在国内外多处场址建立实绩，成效非常显著，并开发出客制化奈米铁(CNP)制程、微奈米释氢释氧控制器(H2R,O2R)、高效能吸附整治墙、及奈米铁处理序列技术等，将奈米铁的应用延伸至加油站/储槽污染场址，期许能以领先技术的品牌深入全球市场，为国内外之污染整治工作注入一股活力，使我们的地球环境得以永续经营，民众的健康受到应有的保护！ 三、土壤污染及修复现状 近年来，随着工业化进程的不断加快，矿产资源的不合理开采及其冶炼排放、长期对土壤进行污水灌溉和污泥施用、人为活动引起的大气沉降、化肥和农药的施用等原因，造成了土壤污染严重。2006年7月，国家环保总局局长周生贤在全国土壤污染状况调查及污染防治专项工作视频会议中表示，全国土壤污染的总体形势相当严峻。据不完全调查，全国受污染的耕地约有1.5亿亩，污水灌溉污
凹凸棒土负载硫化纳米零价铁对水中Cu(II)的去除机理研究
第42卷第3期武汉科技大学学报 V o l .42,N o .3 2019年6月 J o u r n a l o fW u h a nU n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ???????????????????????????????????????????????? J u n .2019 收稿日期:2019-01-23 基金项目:国家自然科学基金资助项目(41230638);湖北省环保厅科研资助项目(2017H B 08). 作者简介:刘 红(1964-),女,武汉科技大学教授,博士生导师.E -m a i l :l i u h o n g 64@126.c o m D O I :10.3969/j .i s s n .1674-3644.2019.03.005凹凸棒土负载硫化纳米零价铁对水中C u (I I )的去除机理研究 刘 红1,2,李春侠1,范先媛1,2,孙泽伟1,2,张家源1 (1.武汉科技大学资源与环境工程学院,湖北武汉,430081; 2.武汉科技大学冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室,湖北武汉,430081 )摘要:针对纳米零价铁易团聚及表面形成钝化层的缺点,本文以凹凸棒土为载体二以硫代硫酸钠为硫化试剂,制备了凹凸棒土负载硫化纳米零价铁(S -n Z V I @A T P )复合材料,并考察了复合材料对水中C u (I I )的去除效果三由S E M 可观察到,经过凹凸棒土负载及硫化改性后的纳米零价铁串珠状结构变短,且被分散为单个的球形颗粒;比表面积测定结果表明,S -n Z V I @A T P 复合材料的B E T 比表面积为46.04m 2 /g ,与纳米零价铁相比提高了约1.35倍;由T E M 观察到,经硫化的纳米零价铁颗粒界面处包裹了一层F e S ,粒径由57.6n m 增至 118.5n m 三S -n Z V I @A T P 复合材料去除水中C u (I I )的机理主要是硫化纳米铁界面处的F e 0将C u 2+ 还原为C u 0 以及F e S 转化为溶度积更小的C u S ,该过程符合L a n g m u i r - H i n s h e l w o o d 吸附/还原模型和L a n g m u i r 等温吸附模型三本实验条件下,复合材料对C u (I I )的最大吸附-还原量可达9.25mm o l /g (587.8m g /g )三关键词:纳米零价铁;凹凸棒土;硫化作用;C u (I I );界面反应;去除机理中图分类号:X 703.1 文献标志码:A 文章编号:1674-3644(2019)03-0187-07 铜是一种常见的工业废水排放物, 印染二化工二有色冶炼二电镀及金属加工等行业均会产生大 量的含铜废水[1 ]三然而,环境中的重金属铜难以 直接被生物降解,仅能发生迁移和形态转化,并且会参与到食物链的循环中,最终在生物体内富集,对动植物及人类健康造成了严重危害 [2] 三传统的 含铜废水处理方法包括化学沉淀法二吸附法及电化学法等,但这些方法仍存在易引起二次污染二效 率低及能耗高等不足[ 3 ]三近年来,零价铁(Z V I )凭借其强还原性及良好的环境相容性,在重金属及氯代有机物处理等方面的研究上取得了一定的进展,其中纳米级零价铁(n Z V I )的比表面积相较于毫米二微米级零价铁更大,因而具有更高的反应活性[4-6 ],但其在实 际应用中,仍存在易团聚二表面易被氧化形成钝化 层及电子选择性差等不足[ 7] 三而将纳米零价铁负载于多孔固体材料(如碳纳米管二膨润土二活性炭等)上,利用载体的分散效应,即负载后n Z V I 分散于载体表面及孔隙内,这在很大程度上改善了 其团聚问题[8-10 ]三另一方面,有研究者采用对纳 米零价铁进行硫化改性的方式来解决其表面易钝 化的问题,研究发现,硫的掺杂使得纳米零价铁表面形成了硫铁化物,这样避免了零价铁与氧气的直接接触,减缓了材料表面钝化,从而降低了其活 性损失[ 11-12] 三本文将上述多孔材料负载和硫化改性相结 合,以一种比表面积大且吸附能力强的天然纳米 材料 凹凸棒土(长0.5~5μm ,直径20~70n m ) 为载体[13-14] ,并利用硫代硫酸钠对纳米零价铁进行硫化改性,制得凹凸棒土负载硫化纳米零价铁复合材料(S -n Z V I @A T P ),对比研究了负载及硫化改性前后材料的微观形貌二比表面积与孔结构差异,考察了S -n Z V I @A T P 对水中C u (I I )的去除能力,并且探讨了负载型硫化纳米零价铁去除C u (I I )过程中的界面反应三1 材料与方法 1.1 原料与试剂 本实验所用试剂为N a B H 4二F e S O 4四7H 2O 二N a 2S 2O 3和C u (N O 3)2,均为分析纯三凹凸棒土(A t t a p u l g i t e ,A T P )购自安徽省明光市明美矿物
纳米零价铁土壤修复可行性分析报告
纳米零价铁修复土壤项目 口 r 行 性 研 究 报 告 二0一三年四月十九日
一、国立中山大学环境工程研究所简介 国立中山大学环境工程研究所位于我国工业重镇之高雄市，目前本所有六位专任教师、三位兼任教师、二位专任技术人员、二位行政助理、十位专任研究助理以及95位研究生，其中包括50位博士班研究生。本所目前所通过的研究计划金额超过捌千万台币，而平均每年的研究经费亦超过贰千万台币。 1.教育方面： 本所提供博士与硕士学位之课程及研究训练，以培训具独立研究、技术开发、决策及领导能力的高级环工人才为目的。 2.研究方面： 研究领域涵盖空气污染控制技术、燃烧与焚化技术、除臭技术、固液废弃物处理、资源化技术及土壤及地下水污染整治技术。学术及基础性的研究与应用技术的开发及问题的解决均为研究的核心。 3.服务方面： 本研究所接受政府、研究机构、公民营事业单位的委托，从事研发、管理、调查及评估等建教合作案。同时，并为校外及社会人士提供数种短期的在职或推广教育培训工作。 本所对于学术性与应用性的研究均极为重视，当前研究重点： 焚烧理论及技术 燃烧、裂解及热氧化分解。 有机污染物之焚化处理。 废弃物焚化处理。 二次污染物（有机气体、底灰、飞灰）之监测及处理技术。 空气污染防治 空气质量监测及大气扩散。 排烟脱硫及脱硝处理。 气胶工程与除尘技术。 臭气鉴定与处理程序评估。 室内空气质量调查分析。 固体废弃物处理术 废弃物处理与处置。资源回收及再利用。
土壤污染整治。 毒性物质管理及处理。 净水及水污染处理术 净水高级处理技术。 废水中生物难分解有机物之物化及生物处理。 二、睿元奈米环境科技股份有限公司简介 睿元奈米环境科技成立于2006年，以技术研发、生产制造、及顾问服务为主要的营运方向，是国内目前在土水领域唯一具有自主知识与技术的公司。 我们不但与全球同步，并具有奈米零价铁产品的领先质量及其他创新的环境奈米技术产品。奈米零价铁(Nan oscale Zero-Vale nt Iron, NZVI)整治药剂是目前清除土壤及地下水含氯有机污染物的最有效武器，这项新技术自1996年于美国 宾州理海大学(Lehigh University)提出后，目前在欧美国外地区使用NZVI的实绩非常多，足见NZVI受到政府部门、私人企业、及技术业者的认同相当高。 睿元奈米环境科技已在国内外多处场址建立实绩，成效非常显著，并开发出 客制化奈米铁(CNP)制程、微奈米释氢释氧控制器(H2R,O2R)、高效能吸附整治墙、及奈米铁处理序列技术等，将奈米铁的应用延伸至加油站/储槽污染场址， 期许能以领先技术的品牌深入全球市场，为国内外之污染整治工作注入一股活力，使我们的地球环境得以永续经营，民众的健康受到应有的保护！ 三、土壤污染及修复现状 近年来，随着工业化进程的不断加快，矿产资源的不合理开采及其冶炼排放、长期对土壤进行污水灌溉和污泥施用、人为活动引起的大气沉降、化肥和农药的施用等原因，造成了土壤污染严重。2006年7月，国家环保总局局长周生贤在全国土壤污染状况调查及污染防治专项工作视频会议中表示，全国土壤污染的总 体形势相当严峻。据不完全调查，全国受污染的耕地约有 1.5亿亩，污水灌溉污 染耕地3250万亩，固体废弃物堆存占地和毁田200万亩，合计约占耕地总面积的1/10以上，其中多数集中在经济较发达的地区。严重的土壤污染造成巨大危害。据估算，全国每年因重金属污染的粮食达1200万吨，造成的直接经济损失
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
山 东 化 工 收稿日期：２０１８－１１－１３ 基金项目：国家自然科学基金青年项目（２１７０７１０４）；中央高校基本科研业务费专项资金（０４００２１９３７６）作者简介：王世林（１９９３—），男，河南郑州人，硕士研究生，主要从事纳米零价铁复合材料的合成及污染物去除机理的研究。 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 王世林，滕 玮 （同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海 ２０００９２） 摘要：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。关键词：多孔材料；纳米零价铁；负载；污染物；废水处理中图分类号：ＴＱ１３８．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１９）０３－００２４－０３ ＡｄｖａｎｃｅｉｎＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｎＺＶＩＬｏａｄｅｄｏｎＰｏｒｏｕｓＭａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＦｉｅｌｄ ＷａｎｇＳｈｉｌｉｎ，ＴｅｎｇＷｅｉ （ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｏｌｌｕｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈａｌａｒｇｅｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａ，ｓｔｒｏｎｇｒｅｄｕｃｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ，Ｎａｎｏｓｃａｌｅｚｅｒｏ－ｖａｌｅｎｔｉｒｏｎ（ｎＺＶＩ）ｈａｓ ｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｏｆｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒａｎｄｗａｓｔｅｗａｔｅｒｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ ，ｔｈｅｔｅｎｄｅｎｃｙｏｆａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎａｎｄｅａｓｙｏｘｉｄａｔｉｏｎｈａｓｌｉｍｉｔｅｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｎＺＶＩ．Ｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓａｂｏｕｔｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｃａｐａｃｉｔｉｅｓｏｆｎＺＶＩｂｙｌｏａｄｉｎｇｔｈｅｍｏｎ ｐｏｒｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｓｈａｖｅｒｅｃｅｉｖｅｄｅｘｔｅｎｓｉｖｅａｔｔｅｎｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓｒｅｖｉｅｗｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｒｅｌａｔｅｄｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ ，ｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｒｅｍｏｖａｌ，ａｎｄｔｈｅｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｎＺＶＩｌｏａｄｅｄｏｎｐｏｒｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｉｔｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｎａｎｏ－ｚｅｒｏ－ｖａｌｅｎｔｉｒｏｎ－ｂａｓｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｆｕｔｕｒｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｓｏｆｎＺＶＩｌｏａｄｅｄｏｎｐｏｒｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｒｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｎＺＶＩ；ｌｏａｄ；ｐｏｌｌｕｔｉｏｎｓ；ｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ 随着人类社会的不断发展，大量的工业和生活废水进入自然水体，造成严重污染，常见的污染物包括重金属离子、无机阴离子、卤代有机物、酚类化合物、染料等，对污染水体的治理迫在眉睫。在相关的治理技术中，ｎＺＶＩ技术受到广泛关注。 １９９７年，Ｚｈａｎｇ［１］ 等使用液相还原法制备出ｎＺＶＩ和铁－钯双金属材料，用于有机氯化物的降解，开启了ｎＺＶＩ用于水体污染物去除之先河。ｎＺＶＩ较小的粒径使其具有独特的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和显著的反应活性。但是，ｎＺＶＩ在工程应用当中也存在着易团聚、易氧化钝化以及电子选择性差等局限。对ｎＺＶＩ材料的改善方法研究是相关领域的热点。 目前，改善ｎＺＶＩ的途径主要有三种：（１）负载，将ｎＺＶＩ负载在多孔介质上，使ｎＺＶＩ在载体表面均匀分布，增加ｎＺＶＩ的分散性和比表面积，提高与污染物的接触效率；（２）表面改性［２］，通过添加表面活性剂或稳定剂的方法，增加ｎＺＶＩ的空间 位阻和颗粒间静电排斥力，减少团聚；（３）多金属掺杂［３］ ，在ｎＺＶＩ表面负载其他高还原电位的金属单质（如Ｐｄ、Ｃｕ等），形 成双／ 多金属纳米材料，增加ｎＺＶＩ的活性吸附位点。负载作为一种有效的改善途径，常用的载体为多孔材料。多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成的具有网络结构的物质，按孔道大小不同可分为微孔（＜２ｎｍ）、介孔（２～５０ｎｍ）和大孔材料（＞５０ｎｍ）。多孔材料比表面积大，含有丰富的排列规则、大小可控的孔道结构，对ｎＺＶＩ起到良好的分散作用，同时为客体反应分子提供扩散和传输的通道，协同去除水体污染物。 本文围绕多孔材料用于ｎＺＶＩ负载的优点，对负载型纳米零价铁的制备、常用多孔材料的种类、对污染物的去除效果和 增效机制等进行了简要总结，为负载型纳米零价铁有关的研究 提供参考。 １ 多孔材料负载零价铁的制备方法１．１ 纳米零价铁的制备方法 不同制备方法得到的ｎＺＶＩ的粒径和均一程度也有所不同，依据反应的不同可分为物理法和化学法。１．１．１ 物理方法 常见的物理制备方法有以下几种： １）球磨法。将零价铁粉末投入球磨机中反复研磨得到ｎＺＶＩ的细小颗粒。 ２）冷冻干燥法。用冷冻剂将零价铁溶液冷冻并在真空中低温干燥，溶剂升华后即可得到ｎＺＶＩ颗粒。 ３）气相沉积法［４］ 。包括雾化法、惰性气体蒸发冷凝法、光刻法等。产物纯度高、粒径均匀，制备成本较高。１．１．２ 化学方法 １）液相还原法［１］ 。使用硼氢化钠在液相条件下对铁盐进行还原得到ｎＺＶＩ。液相还原法制备的ｎＺＶＩ粒径大小易于控制，颗粒分布均匀。 ２）电化学法。以Ｆｅ３＋或Ｆｅ２＋ 的盐溶液作为电解质，通电还原溶液中的铁离子／亚铁离子，在阴极表面得到还原沉积的ｎＺＶＩ。 ３）碳热还原法［５］ 。在高温条件下，以无机碳作为还原剂， 通过与纳米级的铁氧化物或亚铁盐发生吸热反应得到ｎ ＺＶＩ。１．２ 多孔材料负载纳米零价铁的制备方法与材料 多孔介质负载纳米零价铁复合材料的合成方法主要有三 · ４２·ＳＨＡＮＤＯＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０１９年第４８卷
纳米零价铁对污染物去除作用的机理研究
Advances in Environmental Protection 环境保护前沿, 2019, 9(2), 220-224 Published Online April 2019 in Hans. https://www.360docs.net/doc/2c6347264.html,/journal/aep https://https://www.360docs.net/doc/2c6347264.html,/10.12677/aep.2019.92032 Study on Mechanism of Nano-Zero-Valent Iron Removal of Pollutants Huichao Guo, Jiabin Chen, Xuefei Zhou* State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse, Tongji University, Shanghai Received: Apr. 2nd, 2019; accepted: Apr. 17th, 2019; published: Apr. 24th, 2019 Abstract Nano-zero-valent iron has a lower standard electromotive force and nano-size, which greatly in-creases the active reaction sites and active adsorption sites on the surface, and the rate of reduc-tion and degradation of pollutants is much higher than that of ordinary zero-valent iron materials. This paper reviews the removal mechanism of organic zero pollution and heavy metals by na-no-zero-valent iron particles. The purpose is to provide reference and ideas for in-depth research in this field. Keywords Nano-Zero-Valent Iron, Pollutants, Mechanism 纳米零价铁对污染物去除作用的机理研究 郭慧超，陈家斌，周雪飞* 同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海 收稿日期：2019年4月2日；录用日期：2019年4月17日；发布日期：2019年4月24日 摘要 纳米零价铁具有较低的标准电动势、纳米尺寸，使得其表面的活性反应点位和活性吸附点位大大增加，还原降解和吸附污染物的速率远高于普通零价铁材料。本文综述了纳米零价铁颗粒去除有机污染、重金属的去除机理，旨在为该领域的深入研究提供借鉴和思路。 *通讯作者。