纳米零价铁的合成负载膨胀石墨去除硝酸盐
纳米级零价铁去除水中硝酸盐的应用
由于农 业生 产过程 中农 药 、 的大量使 用 ， 化肥 生活污水 、 医药污水 以及 工业废水 的排放 ， 大量 的硝 酸盐进 入地 下 使得 及地 表水体 。饮用 水 中硝 酸盐 浓 度过 高会 引 起高 铁 血红 蛋 白血症 ， “ 或 蓝色婴儿 ” 症状 以及 导致癌症 。硝酸盐在 人体 内
发生氧化还 原反应 。根据不 同的反应 条件 ， 还原 的最终产 其 物不 同 ， 主要有亚 硝酸盐 、 氮气 以及 氨氮 。到 目前 为止 ， 就纳 米铁 还原硝 酸盐 的最 终产物还 没有统一 的认 识 （ １ 。 表 ）
表 １ 零 价 铁 还原 硝 酸 盐 的可 行 途径
Ｔａ ｌ Ｆ ａ ｉ ｌ ｙ ｆ ｒ ｎ ｔａ ｅ ｒ ｄ ｃ ｉ ｎ ｂ ｅ ｏ ｖ ｌ ｎ ｒ ｎ ｂｅ１ ｅ ｓ ｂ ｅ ｗａ ｏ ｉｒ ｔ ｅ ｕ ｔｏ ｙ ｚ ｒ － ａ ｅ ｔｉ ｏ
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化和异氧反 硝化 。异 氧反 硝 化要 求水 源 中含 有 一定 的碳 源
Ｓ ａ ｔｒｅ ｌ ｉ ｎａ ｔ ａ
１ ９ ｌ Ｆ ＋６ Ｏ３ ＋３ ０ ９５ Ｏ ｅ Ｎ 一 Ｈ２ — Ｆ 。＋ＮＯ ｅ ＋２ Ｈ
２ Ｏ３＋６ ＯＨ ～ ＋３ ２ Ｎｆ
一
作为细菌 的营养源 及 电子供 体 。异养 反 硝化 的优 点 是反 硝 化速度 快 ， 单位 体积 反应 器 的处理 量大 ； 点是 若投 加 的基 缺
Ａｐ ｉａ ｉｎ ｏ ｎｏ ｃ ｌ ｒ ｖ ｌｎｔＩｏ ｏ ｔａ ｅＲｅ ｏ ａ ｎ Ｗ ａ ｅ ｐｌ ｔｏ ｆＮａ ｓａ ｅ Ｚｅ ｏ ａ ｅ ｒ ｎ ｎ Ｎｉｒ ｔ ｍ ｖ ｌｉ ｃ ｔｒ
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生物炭负载纳米零价铁去除硝酸盐作用的研究
生物炭负载纳米零价铁去除硝酸盐作用的研究本文主要研究了生物炭基纳米零价铁对硝酸盐的去除作用。
硝酸盐是水中比较常见的污染物，其不良作用及其对人类健康的危害让人们开始关注它。
因此，对于硝酸盐的去除成为一个研究热点。
在研究中，科学家们开发出了一种以生物炭基纳米零价铁为媒介的新型水处理技术来加速硝酸盐的去除。
为了研究生物炭基纳米零价铁去除硝酸盐的效果，实验中使用的装置是一个带有滤器的水处理环境，研究者使用的是生物炭基纳米零价铁，其含量为0.5 g/L。
实验过程中，研究者采用了不同去除时间、不同浓度的硝酸盐溶液，以及不同pH值等参数来对实验效果进行测试。
实验结果表明，生物炭基纳米零价铁能够显著增加硝酸盐沉淀于滤器上的速率，最大沉淀速率可达590.66 mg/L毫秒（> 5倍于控制实验），浓度为25 mg/L，去除时间为15 min， pH值为7时。
实验结果表明，生物炭基纳米零价铁可以显著提高硝酸盐去除率，在较短时间内，能够显著改善水质。
综上所述，生物炭基纳米零价铁能够有效去除硝酸盐，是一种有效的水处理技术。
未来，研究者应继续研究以生物炭纳米零价铁为媒介的水处理技术，以提高水质。
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纳米零价铁负载生物炭去除水中硝酸盐和磷酸盐的性能及机制
纳米零价铁负载生物炭去除水中硝酸盐和磷酸盐的性能及机制纳米零价铁负载生物炭去除水中硝酸盐和磷酸盐的性能及机制引言水资源的污染日益严重，水体中的硝酸盐和磷酸盐成为主要污染物之一。
硝酸盐和磷酸盐的高浓度会导致水体富营养化，引发藻类过度繁殖，对水生态环境造成严重破坏。
因此，寻找一种高效、环境友好的方法去除硝酸盐和磷酸盐成为迫切的需求。
近年来，纳米零价铁负载生物炭作为一种新型吸附剂广泛应用于水处理领域。
纳米零价铁负载生物炭的制备与性能纳米零价铁负载生物炭是将纳米零价铁颗粒负载在生物炭表面，形成复合材料。
生物炭作为载体具有较大的比表面积和丰富的孔隙结构，能够提高纳米零价铁的分散度和稳定性。
同时，纳米零价铁具有良好的还原能力和吸附性能，能够有效去除水中的硝酸盐和磷酸盐。
纳米零价铁负载生物炭材料具有以下几个优点：首先，纳米零价铁颗粒的尺寸小，比表面积大，能够提高有效还原面积，增加与水中污染物的接触面积。
其次，生物炭作为载体材料，具有较高的孔隙度和孔隙结构，有利于污染物的吸附和固定。
此外，纳米零价铁还具有良好的长期稳定性和再生性能。
硝酸盐和磷酸盐的去除机制硝酸盐和磷酸盐的去除机制包括吸附和还原。
纳米零价铁负载生物炭具有优越的吸附能力，能够吸附硝酸盐和磷酸盐分子表面的活性位点。
同时，纳米零价铁还具有良好的还原能力，能够将硝酸盐和磷酸盐还原为相对无毒的氮气和氧化物，实现氮磷的有效去除。
吸附过程是纳米零价铁负载生物炭去除硝酸盐和磷酸盐的主要机制。
研究表明，纳米零价铁颗粒和生物炭之间存在强烈的吸附作用，纳米颗粒能够通过吸附作用将硝酸盐和磷酸盐物种吸附在生物炭的表面。
同时，生物炭具有良好的亲水性和亲硝酸盐物种的能力，能够与硝酸盐和磷酸盐之间形成强烈的吸附作用。
还原过程是纳米零价铁负载生物炭去除硝酸盐和磷酸盐的另一个重要机制。
纳米零价铁颗粒具有良好的还原能力，能够将硝酸盐和磷酸盐还原为相对无毒的氮气和氧化物。
还原过程中，纳米零价铁的电子转移能力起到关键的作用，通过电子转移作用，硝酸盐和磷酸盐被还原为无害物质。
纳米铁炭复合材料的制备及硝酸盐去除效果的研究
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基于此"本实验拟选择应用最广泛’最成熟’最安 全的环境材 料+++活 性 炭 作 为 纳 米 铁 改 性 稳 定 辅 助 材料"掺杂于纳米 铁 中 得 到 纳 米 铁 炭 复 合 材 料" 考 察 活性炭对于团聚问题是否能够起到解决或者减缓的 作用& 采用液相还原法制备纳米铁炭复
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《2024年负载型零价铁复合纳米材料的制备及其去除Cr(Ⅵ)研究》范文
《负载型零价铁复合纳米材料的制备及其去除Cr（Ⅵ）研究》篇一一、引言随着工业化的快速发展，重金属污染问题日益严重，尤其是铬（Cr）的污染已经成为全球环境问题的一部分。
其中，Cr（Ⅵ）因毒性大、迁移性强等特点，对环境和生物体具有极大的危害。
因此，开发高效、环保的Cr（Ⅵ）去除技术，对保护环境和维护人类健康具有重要意义。
负载型零价铁复合纳米材料因其具有较高的反应活性、较大的比表面积和良好的可重复利用性，成为近年来Cr（Ⅵ）去除研究的热点。
本文旨在探讨负载型零价铁复合纳米材料的制备方法及其在去除Cr（Ⅵ）中的应用。
二、负载型零价铁复合纳米材料的制备负载型零价铁复合纳米材料的制备主要包括以下几个步骤：1. 原料选择与预处理：选择适当的载体（如活性炭、硅藻土等）和零价铁粉，进行清洗和干燥处理。
2. 制备过程：采用浸渍法、沉淀法或溶胶-凝胶法等将零价铁负载到载体上，形成复合纳米材料。
其中，浸渍法操作简便，但需要控制浸渍时间和温度；沉淀法可通过调节pH值实现铁离子的沉淀；溶胶-凝胶法则可制备出均匀分散的纳米级复合材料。
3. 后处理：制备完成后，对负载型零价铁复合纳米材料进行清洗、干燥和热处理等后处理过程，以提高其稳定性和反应活性。
三、负载型零价铁复合纳米材料去除Cr（Ⅵ）的研究负载型零价铁复合纳米材料在去除Cr（Ⅵ）方面具有显著的优势。
其反应机理主要涉及零价铁与Cr（Ⅵ）之间的还原反应。
具体研究内容如下：1. 实验设计与条件优化：设计不同负载量、不同粒径的负载型零价铁复合纳米材料，探究其对Cr（Ⅵ）去除效果的影响。
同时，优化反应条件，如pH值、温度、反应时间等。
2. 实验过程与结果分析：将负载型零价铁复合纳米材料与含Cr（Ⅵ）废水进行反应，通过测定反应前后Cr（Ⅵ）浓度的变化，评估材料的去除效果。
同时，利用扫描电镜、透射电镜等手段观察材料的形貌和结构变化，分析其反应机理。
3. 结果与讨论：分析实验结果，探讨负载型零价铁复合纳米材料去除Cr（Ⅵ）的机理和影响因素。
三氧化二铝球负载纳米零价铁去除硝基苯研究
三氧化二铝球负载纳米零价铁去除硝基苯研究
三氧化二铝球负载纳米零价铁去除硝基苯研究
段骆华亚妮宋诚
【摘要】本文以三氧化二铝小球为载体，成功制备出负载型纳米零价铁（Fe@Al2O3）。
利用复合材料还原水相中的硝基苯，研究了铁投加量和硝基苯初始浓度对硝基苯去除率的影响，并借助GC-MS分析硝基苯可能的降解途径。
结果表明：负载后零价铁颗粒平均粒径在100nm左右，均匀分散在Al2O3表面及内部孔道上；Fe@Al2O3在空气/水条件保存后，硝基苯去除率仍达到90.44%，抗氧化能力明显优于未负载的NZVI；零价铁还原硝基苯生成苯胺是主要反应，伴随着氧化副反应生成微量的无机氮。
【期刊名称】资源节约与环保
【年(卷),期】2018(000)004
【总页数】3
【关键词】三氧化二铝球；负载；纳米零价铁；硝基苯
引言
硝基苯（Nitrobenzene，NB）属于氧化型污染物，是重要的化工原料。
因具有毒性强，难于生物降解的特点，已被列为优先污染物之一。
纳米零价铁尺寸小，有较大比表面积，较好的高还原性，被广泛应用于氧化性污染物质的治理。
但纳米零价铁存在团聚和氧化的两大缺点。
将纳米零价铁固定在载体上从而提高其分散度是解决这一问题的有效方法。
近几年，国内外常用的零价铁负载材料包括活性炭[1]、氧化石墨烯[2]、伊利石[3]、CMK-3[4]、氧化硅[5]等。
其中，氧化铝常作催化剂和吸附剂，具有良好的空间结构和机械性能，在载体领域也受到越来越多的关注。
现有主要作为载体为氧化铝粉末，在实际应用依旧存在。
210975036_改性纳米零价铁去除地下水硝酸盐的研究
第 43 卷第 3 期2023年 3 月Vol.43 No.3Mar.，2023工业水处理Industrial Water Treatment DOI ：10.19965/ki.iwt.2022-0337改性纳米零价铁去除地下水硝酸盐的研究张笑天1，张阳阳1，祖波1，张云霞1，陈克军2（1.重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心，重庆 400074；2.招商局生态环保科技有限公司，重庆 400067）[ 摘要 ] 采用提纯凹凸棒土（ATP ）负载纳米零价铁（nZVI ）制备得到改性材料ATP -nZVI ，将其用于对地下水硝酸盐的去除研究。
通过静水实验考察了溶液中共存阴离子和反应温度对ATP -nZVI 去除NO 3--N 的影响，通过模拟可渗透反应墙（PRB ）考察了溶液初始pH 、初始NO 3--N 浓度、材料装填方式、流速对ATP -nZVI 去除NO 3--N 的影响，并通过更换PRB 装填材料将ATP -nZVI 与石英砂、ATP 、铁粉、nZVI 等材料对NO 3--N 的去除效果进行了比较。
结果表明：共存阴离子对ATP -nZVI 去除NO 3--N 具有抑制作用，其抑制作用的顺序为PO 43->CO 32->SO 42->Cl -；ATP -nZVI 对NO 3--N 去除率与反应温度呈正相关，但总体来讲其受温度变化的影响并不明显；同一pH 条件下，ATP -nZVI 对NO 3--N 去除率随着硝酸盐溶液质量浓度的增大而减小；对于相同质量浓度的硝酸盐溶液，相比在中性和碱性环境，其在酸性条件下NO 3--N 去除率较高；ATP -nZVI 的装填层数越多，对NO 3--N 的去除率越高，长效性也越好；流速越大，ATP -nZVI 对于NO 3--N 的去除率越小，效果越差；PRB 柱填充不同材料时的去除效果为ATP -nZVI ＞nZVI ＞铁粉（200目，即74 μm ）>ATP >石英砂，ATP -nZVI 作为PRB 的填充材料时，系统对NO 3--N 的去除稳定性与去除率得到有效提升，具有良好的实用性。
纳米铁系双金属复合材料还原水中硝酸盐氮
纳米铁系双金属复合材料还原水中硝酸盐氮摘要:利用液相还原法分别制备了纳米Fe0 、纳米Fe/ Ni 及Fe/ Cu 粒子,并在无氧条件下将其应用于水中硝酸盐污染物的去除研究,分别考察了负载量、硝酸盐初始浓度等条件对硝酸盐去除速率的影响,并对三种纳米材料还原硝酸盐的产物及反应机理进行了分析和讨论。
实验结果表明,铜负载量为5. 0 %的纳米Fe/ Cu 粒子(投加量为1. 5 g/ L) 在20 min 内对硝酸盐的去除率接近100 % ,反应过程中有大量亚硝酸盐产生,但随着反应的进行又逐渐消失,反应的最终产物主要为氨氮,占体系总氮的75 % ,另有25 %的氮损失;在纳米Fe0 与Fe/ Ni 粒子还原硝酸盐产物中,氨氮的转化率均为95 %以上。
纳米Fe/ Cu 粒子对产物的选择性优于Fe0 和Fe/ Ni 粒子。
关键词:复合材料;硝酸盐;纳米Fe0 ;纳米Fe/ Cu ;纳米Fe/ Ni ;脱硝Key words : composite material ; nit rate ; nano2scale Fe0 ; nano2scale Fe/ Ni ; nano2scale Fe/ Cu ;denit rification随着工农业的迅速发展,地下水中硝酸盐的污染已成为一个突出的环境问题,水中的硝酸盐在人和动物体内被转化为亚硝酸盐,从而导致高铁血红蛋白症,严重的可致死亡[122 ] 。
因此,开展地下水中硝酸盐氮修复技术的研究越来越受到关注。
目前,国内外用纳米铁来去除水体中的硝酸盐氮已成为环境修复研究中的一个热点,但是,对于脱硝的机理和产物选择性问题的研究还比较薄弱[ 324 ] ;同时纳米零价铁可快速还原地下水中的硝酸盐,但其产物主要为氨氮,只有很小部分硝酸盐可能被转化为氮气。
而大量文献研究表明[527 ] ,应用催化还原的方法可将大部分硝酸盐还原为氮气,为进一步提高纳米零价铁还原硝酸盐过程中对氮气的选择性,作者采用液相还原法在纳米铁制备的基础上制备了纳米Fe/ Ni 粒子及Fe/ Cu粒子,探讨NO-3 - N 转化为N2 的可能性,并比较了3 种纳米铁系粒子对硝酸盐氮的去除机理。
纳米零价铁复合材料对硝酸盐的去除研究
第53卷第2期 辽 宁 化 工 Vol.53，No. 2 2024年2月 Liaoning Chemical Industry February，2024收稿日期： 2023-05-18纳米零价铁复合材料对硝酸盐的去除研究李冰璇（大连理工大学盘锦产业技术研究院， 辽宁 盘锦 124221）摘 要： 纳米零价铁可通过化学还原作用快速去除水中硝酸盐，反应过程中，由于纳米零价铁颗粒具有强烈的团聚倾向，会使得表面吸附位点减少，缩小了与污染物的接触面积，从而影响去除效率。
该文采用一种新的制备方法用碳微球对纳米零价铁进行负载不仅提高了其稳定性，有效提升了比表面积和分散性能，减少了聚合现象的发生，同时加入贵金属镍起到了一定的催化作用，能显著提升对硝酸盐的还原效率。
研究证明，这种负载型纳米零价铁镍双金属复合材料对水中硝酸盐具有很好的去除效率，在相同条件下，反应90 min，Fe-Ni 和Fe-Ni/AC 对硝酸盐的去除效率分别为78.68%和86.78%，而Fe-Ni/C 对硝酸盐的去除率为99.29%。
关 键 词：纳米零价铁； 硝酸盐； 改性； 负载； 去除效率中图分类号：TB331 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2024）02-0238-04由于农业施肥、污水灌溉及生活污水的排放等，使得硝酸盐（NO 3-）成为地下水中的主要污染物之一，硝酸盐作为有氧环境中最稳定的含氮化合物形式，在全球范围乃至我国已成为最普遍存在的环境问题[1-2]。
硝酸盐常用的修复技术有物理修复技术、生物修复技术、化学修复技术及多种方法组合应用技术。
物理修复技术是采用电渗析法、离子交换法、反渗透膜分离法和蒸馏法等物理过程将硝酸盐从地下水中分离和去除；异养反硝化、自养反硝化和混养反硝化技术是目前常用的生物修复技术；化学修复技术包括活泼金属还原法和催化还原法，因修复时间短、去除速率高得到了广泛应用[3-6]。
目前最常用的金属还原剂有铁、镁、铝、锌等，铁因生物毒性更小、价格更低廉、反应更迅速、操作更简便，纳米零价铁由于具有微小的粒径和较高的比表面积，使得其在地下水中有良好的分散性和迁移性，因而在硝酸盐修复领域受到了更深入的研究[7-8]。
负载型纳米铁还原硝酸盐氮的反应机理探讨
第三届全国环境化学学术大会论文集IV －8图1 不同类型纳米铁去除NO 3-—N 的效果 图2负载型纳米铁还原NO 3--N 中各组分变化 Figure 1 Effect of different types of nano-iron Figure2 Different compands of supportedon nitrate removal nano-iron on nitrate3.2 负载型纳米铁还原硝酸盐氮的反应机理本实验制备的零价纳米铁负载于石墨上，零价铁作为阳极石墨作为负极构成原电池。
实验测定还原反应中体系存在NO- 和NH 4+ 。
由实验测定各组分含量推断，反应可能的途径：实验证明，纳米Fe 0具有较高的还原性在中性条件下能够快速还原NO 3—N ，具有较强给电子能力。
同时，Fe 0也会发生多种途径的转化生成Fe 2+、Fe(OH)2、铁的羟基氧化物。
具有较高活性的纳米铁在溶液与水发生了反应，生成Fe 2+ 和H 2。
这些物质也具有一定还原作用。
石墨型负载纳米Fe 0在原电池反应中被腐蚀的产物为Fe 2+，但实验发现，只有溶液初始pH<2的情况下，反应最初的15min 之内溶液中才有少量Fe 2+，其它条件下溶液中没有Fe 2+检出。
在反应的初始铁迅速被腐蚀，体系pH 升高较快，Fe 2+转化为Fe(OH)2或者铁的氧化物而沉积在铁的表面形成一种氧化膜。
这种氧化膜对NO 3-有吸附作用，同时吸附在氧化膜中的Fe 2+对电子的传递起到促进作用[3]，使得NO 3-在铁表面得电子被还原。
在对反应后的负载型纳米铁进行XRD 衍射分析中发现在35.4°及62.5°出现了Fe 3O 4的衍射峰，如图3。
图3负载型纳米铁XRD 衍射图Fiugre 3 XRD spectroscopy of supported nano zero-valent iron由文献资料和实验结果，NO 3--N 的被还原的反应中，Fe 0是主要的电子供体，中性条件下Fe 2+有可能提供少量电子并在还原反应中起到一定作用，反应中Fe 0被氧化为Fe 3O 4或者其他羟基氧化物。
探究人造沸石负载纳米零价铁吸附PO4^3-盐
摘 要：以人造沸石作为载体，使用液相化学还原法制备了人造沸石负载纳米零价铁新型材料，并探讨了其对废水 中 ＰＯ３４－ 吸附的最佳工艺条件。利用扫描电镜对新材料结构进行了表征，探究了吸附时间、ｐＨ、投料量对 ５ｍＬ ５０ｍｇ／ＬＰＯ３ ４－ 盐去除效果的影响。结果表明，确定最优吸附条件为：２５℃，ｐＨ＝３．５，吸附时间为 ８０ｍｉｎ，纳米零价 铁投料量为 １５００ｍｇ／Ｌ的情况下，新型材料的吸附力最强，此时的吸附率为 ９８．１８％。同时，人造沸石作为负载材 料吸附效果优于常见吸附材料氧化钙和活性炭。 关键词：人造沸石；纳米零价铁；液相化学还原法；除磷 中图分类号：ＴＱ０２；Ｘ７０３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－３２０６（２０１９）１０－２３７４－０４
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＢｉｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｉｘｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，ＨｕｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ４３００１４，Ｃｈｉｎａ； ２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ４３００６１，Ｃｈｉｎａ）
第 ４８卷第 １０期 ２０１９年 １０月
应 用 化 工 ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏｌ．４８Ｎｏ．１０ Ｏｃｔ．２０１９
探究人造沸石负载纳米零价铁吸附 ＰＯ３ ４－盐
祝媛媛１，刘艺１，柴东东１，黄明辉１，曾卫娣１，杨世芳２
（１．湖北大学知行学院 生物与化学工程学院，湖北 武汉 ４３００１４；２．湖北大学 化学与化工学院，湖北 武汉 ４３００６１）
１３４７７００１９８９，Ｅ－ｍａｉｌ：３７０１２８２４３＠ｑｑ．ｃｏｍ 通讯联系人：杨世芳（１９６２－），男，湖北武汉人，副教授，硕士，主要从事化工技术研究。Ｅ－ｍａｉｌ：１５３８９８０９８９＠ｑｑ．ｃｏｍ
负载零价铁膨胀石墨的合成及对水中NO-3去除的效果与机制
负载零价铁膨胀石墨的合成及对水中NO-3去除的效果与机制徐从斌;张丽;杨文杰;孙宏亮;刘伟江;焦振寰;焦春磊;林爱军【期刊名称】《高等学校化学学报》【年(卷),期】2017(038)008【摘要】Zero-valent iron(ZVI) loaded onto expanded graphite(EG) as a composite material(EG-ZVI) was prepared through chemical deposition method to remove nitrate.The EG/ZVI was characterized by X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS).It is observed that the EG was successfully loaded with sub-micron scale zero-valent iron.Batch experiments with variable theoretical ZVI mass loading, pH values and temperature were conducted to evaluate the removal performance of EG-ZVI.The results showed that the removal rate of nitrate was 2.3 times higher than that for EG.Furthermore, the removal of nitrate by EG-ZVI shows little dependence on solution pH.Even at pH=9, the nitrate removal efficiency could attain 65% after reaction for 90 min.Galvanic cell effect and high specific surface area are the main reasons for the enhanced removal of nitrate by EG-ZVI with chemical reduction and physical adsorption.And third-order kinetic model is well fitted.XPS were used to analyze the mechanisms of nitrate removal, which indicated that ZVI loaded on the surface was oxidized, and the removed nitrate was reducedto NH+4-N and NO-2-N.In addition, EG-ZVI could overcome the shortcomings of ZVI which formed undesirable precipitation of ferrous hydroxide on the surface during reaction frequently.High removal capability, excellent stability and broad applicability make EG-ZVI ideal candidates for nitrate removal in practical application.%以网络状孔型结构发达的膨胀石墨(EG)为载体, 采用化学沉积法制备了负载零价铁(ZVI)的膨胀石墨(EG-ZVI).利用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射(XRD) 仪及X射线光电子能谱仪(XPS)等对负载及反应前后的EG-ZVI进行表征, 探究了EG-ZVI对硝酸根(NO-3)的去除效果并对其反应产物及机理进行了分析.结果表明, 亚微米级零价铁已负载到EG石墨表面, 且分布均匀;与EG相比, EG-ZVI对NO-3的去除能力显著提升, 其去除率是EG的2.3倍.得益于铁碳原电池效应, EG-ZVI对pH依赖性比零价铁低, 即使在pH=9的条件下, NO-3去除率依然能达到65%以上, 是单独用零价铁处理时的1.83倍;EG-ZVI去除 NO-3是吸附和还原过程共同作用的结果, 符合三级动力学模型, 其还原过程由负载在EG表面的零价铁发生腐蚀提供电子, 从而还原NO-3产生以NH+4-N为主的含氮化合物;EG-ZVI对NO-3具有较强的还原吸附作用, 并能解决零价铁在反应过程中生成惰性层或金属氢氧化物导致去除效率低的缺陷, 使其在含NO-3废水的处理中具有较高的应用潜力.【总页数】8页(P1415-1422)【作者】徐从斌;张丽;杨文杰;孙宏亮;刘伟江;焦振寰;焦春磊;林爱军【作者单位】北京化工大学环境科学与工程系, 北京 100029;中国科学院生态环境研究中心, 北京 100085;北京化工大学环境科学与工程系, 北京 100029;环境保护部环境规划院, 北京 100012;环境保护部环境规划院, 北京 100012;环境保护部环境规划院, 北京 100012;北京市昌平区水务局, 北京 102200;北京化工大学环境科学与工程系, 北京 100029;北京化工大学环境科学与工程系, 北京 100029【正文语种】中文【中图分类】O647.3;X523【相关文献】1.氧化石墨烯负载纳米零价铁（rGO-nZⅥ）去除地下水中Cr（Ⅵ）的XPS谱学表征 [J], 董军;任黎明;迟子芳;胡文华2.膨胀石墨负载零价铁的合成及其对水中rPb(II)去除效果与机制 [J], 徐从斌;杨文杰;孙宏亮;刘伟江;杨苑钰;林爱军3.石墨烯负载零价纳米铁材料的合成及去除水中Cr(VI)的研究 [J], 袁永海;尹昌慧;施意华;杨仲平4.有机凹凸棒石负载纳米零价铁去除水中六价铬 [J], 徐海玉; 张明青; 陈翌昱5.果胶负载纳米零价铁与纳米零价铁去除水中硝酸盐效果比较 [J], 王德帅;杨开因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
改性硅藻土负载纳米零价铁去除水中硝酸盐氮
改性硅藻土负载纳米零价铁去除水中硝酸盐氮修瑞瑞;何世颖;宋海亮;杨林章;张婉【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2016(067)009【摘要】以改性硅藻土为载体，采用硼氢化钠液相还原法制备了硅藻土负载的纳米铁（ NZVI-CDt ， nanoscale zero-valent iron supported on modified diatomite）复合材料。
结果表明，所制得的纳米零价铁颗粒呈球形，粒径小于100 nm，均匀分散在改性硅藻土表面，部分纳米铁颗粒镶嵌在硅藻土孔隙内。
NZVI-CDt能高效去除水体中3NO−-N，当pH=7，温度为25℃，3NO−-N初始浓度为20 mg·L−1，NZVI-CDt复合材料投加量为0.5141 g，反应60 min时，NZVI-CDt对3NO−-N的去除率达到90.1%。
NZVI-CDt去除3NO−-N的反应符合准一级反应动力学方程，反应速率常数kobs随着3NO−-N初始浓度的增加而呈现下降的趋势。
%With modified diatomite as support, the composite materials of nanoscale zero-valent iron and modified diatomite (NZVI-CDt) were prepared by using sodium borohydride as reducing agentvia the liquid phase reduction method. The NZVI-CDt was characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The influences of initial concentrationsof nitrate nitrogen (5—30 mg·L−1) and pH (3, 5, 7 and 9) on removal of nitrate nitrogen were investigated, and the final degradation products were detected. The results showed that the iron nanoparticles were highly dispersed on the surface of diatomite and several iron nanoparticles wereembedded within the diatomite porous. Iron nanoparticles had a nearly spherical shape with the range of 100 nm. The NZVI-CDt showed efficient removal of nitrate nitrogen. The removal efficiency could reach 90.1% after 60 min at proper conditions: pH 7, initial 20 mg·L−1 concentration of nitrate nitrogen and 0.5141 g NZVI-CDt at the room temperature. Kinetic studies showed that the reduction of nitrate nitrogen by NZVI-CDt followed the pseudo-first-order kinetics. In addition,kobsdecreased with increasing nitrate nitrogen concentration.【总页数】7页(P3888-3894)【作者】修瑞瑞;何世颖;宋海亮;杨林章;张婉【作者单位】东南大学能源与环境学院，江苏南京 210096; 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所，江苏南京 210014;江苏省农业科学院农业资源与环境研究所，江苏南京 210014;东南大学能源与环境学院，江苏南京 210096;江苏省农业科学院农业资源与环境研究所，江苏南京 210014;江苏省农业科学院农业资源与环境研究所，江苏南京 210014【正文语种】中文【中图分类】X52【相关文献】1.改性硅藻土/纳米零价铁复合材料去除水中Cu2+的研究 [J], 修瑞瑞;何世颖;宋海亮;杨林章2.凹凸棒土负载硫化纳米零价铁的制备及其去除水中As(III)性能研究 [J], 刘红; 程顺; 李春侠; 范先媛3.锰砂滤料负载纳米零价铁去除水与废水中Sb(V)的试验 [J], 李丛宇; 方月英; 薛璐璐; 关永年; 刘洪波4.改性硅藻土负载纳米零价铁去除六价铬 [J], 陈园园; 井琦; 任仲宇; 李晓宇5.果胶负载纳米零价铁与纳米零价铁去除水中硝酸盐效果比较 [J], 王德帅;杨开因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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纳米零价铁合成负载在膨胀石墨上去除硝酸盐摘要：负载在微观尺度膨胀石墨上的纳米零价铁颗粒是通过在水-乙醇系统下使用硼氢化钾作为还原剂而制备的。
负载型零价铁材料一般在环境修复方面有有较高的活性和更大的灵活性。
该膨胀石墨作为载体要预先处理为亲水性材料。
纳米铁颗粒沉积在粗糙的石墨表面，而被硼氢化钾还原而形成。
提出了可能的硝酸盐还原途径。
TEM 图像表明，铁粒子高度分散在石墨的表面上和一些铁颗粒被嵌入在支撑表面上的凹坑里。
在此合成中，铁颗粒具有接近晶粒尺寸为50-100纳米的球形形状。
由BET 比表面积分析仪分析具有3.5%, 7.0%, 10.0%, 15.0% and 20.0%的不同铁负荷的材料表面积是2.89, 9.55, 8.45, 23.8 and 6.18g m /2。
硝酸盐的化学还原是由负载型纳米零价铁在水溶液中进行一系列实验测试的。
实验结果表明，在中性pH 和厌氧条件由负载型纳米零价铁比不负载纳米零价铁或零价铁碎片下，-3NO 可以更迅速地还原为+4NH 。
与其他铁颗粒负荷比较15％的纳米铁/石墨显示出最佳的还原效率。
关键词：负载型纳米零价铁，膨胀石墨，硼氢化钾，硝酸1. 引言目前零价铁纳米颗粒或零价铁的双金属组合在环境修复的利用方面最为关注。
纳米零价铁是一种有效的还原剂和催化剂可用于还原多种污染物，包括有机氯化合物，重金属离子（例如，+6r C 、+2g H 、+2d C ）和氧阴离子（例如-3NO ）的。
该硝酸盐具有较高的化学稳定性，尤其是在低浓度下，它可以转化为有害的亚硝酸根离子，并导致一些人类健康问题，包括癌症和高铁血红蛋白血症[1]。
因为硝酸的高标准还原电位，它可以用多种还原剂被还原成氮气或氨的形式。
虽然众所周知，纳米铁是一个功能强大的修复物质，但很容易在使用过程中结块。
负载型零价铁材料一般对环境修复的应用有较高的活性和更大的灵活性比其他形式的零价铁。
因为铁是高度分散的，所以修复更快和更有效。
负载型材料也可以用作预浓缩反应物，介导的电子转移反应和成核阶段产物的生长。
负载型零价纳米铁材料是土壤渗透性修复物，它可能通过土壤和沙子填充柱便于运输和尽量减少开挖。
它直接注射进入现场应用的土壤或地下水，可以更有效地目标修复。
在这项研究中，提出了合成负载型纳米铁颗粒的一种有效的方法。
在实验中对合成的纳米铁颗粒特性进行了研究。
通过负载零价铁在溶液中化学还原硝酸盐进行了一系列批次实验研究。
通过负载零价铁还原硝酸盐的机制根据实验结果进行讨论。
2. 实验2.1合成材料铁石墨粒子使用膨胀石墨（平均26m μ）作为负载体。
1.2g O H FeSO 247∙溶于50毫升40％（体积分数）的乙醇，60％的脱氧去离子水中。
聚乙二醇与分子质量为4000的表面活性剂被加入到上面的溶解中。
然后，边搅拌边加入膨胀石墨。
20mL0.5g 硼氢化钾碱性溶液缓慢加入到该混合物中，同时搅拌。
添加所有的硼氢化钾后, 混合物要强烈搅拌30分钟。
然后将得到黑色固体用150毫升去离子水清洗三次,乙醇清洗两次。
该黑色固体要真空干燥一夜。
()142222220242+--++++=++H H BO Fe O H BH Fe3.5%, 7.0%, 10.0%, 15.0% 和20.0%（质量分数）不同铁负荷的材料被制备通过添加不同的质量负载。
不负载型的纳米零价铁粒子仅在石墨不存在于上述过程时而制备。
为了测定污染物去除自身负载的效果，石墨通过省略了铁盐在同一程序中被处理[2]。
负载零价铁纳米颗粒的表面积（比表面积）使用NOV A2000表面分析仪氮吸附法测定。
用Phillips EM 400ST 透射电子显微镜（TEM ）观察粒子的形态来表征铁颗粒的颗粒和分布。
材料结构是通过用DMAX-2500全自动粉末与在40 kV 和100毫安下铜αK 辐射的X 射线衍射仪（XRD ）进行了检查。
2.2通过负载零价铁纳米颗粒硝酸盐化学还原的批次实验个人反硝化实验在厌氧（密封）的血清瓶制备的批处理系统中进行。
除非特别说明，在铁浓度为1.67g/L 的条件下新鲜制备的负载零价铁和不负载零价铁，加入加入到150mL 的硝酸溶液中。
该溶液在室温条件下（25℃）用150转/分的旋转摇动器混合。
样品用玻璃注射器和0.45pm 膜滤器过滤定时抽出为了去除固体颗粒和其他产品。
将滤液用于测定-3NO ,-2NO ,+4NH ,+3Fe 和+2Fe 的浓度。
在该反应过程中，pH 值也被测量。
-3NO ,和-2NO 通过使用电导检测仪（Dionex DX-120）的离子色谱系统测定。
+4NH 是通过使用UV-751N 分光光度计（Lingguang ，中国）的纳氏试剂比色法测定。
+3Fe 和+2Fe 是通过使用UV-751N 分光光度计的10–邻菲咯啉的方法测定。
pH 值是使用Delat-320 pH 计测定。
3.结果与讨论3.1 负载型零价纳米铁粒子的表征在被硼氢化钾处理后（但在不存在铁），石墨本身的表面面积是3.3g m /2。
3.5%,7.0%,10.0%,15.0%和20.0%（质量分数）的不同铁负荷材料的表面积分别是2.89,9.55,8.45,23.80 and 6.18g m /2。
从这些结果可以得出,材料的表面积主要由所负载的铁纳米颗粒而得。
图1表示用透射电子显微镜观察负载零价铁纳米颗粒的图像。
图1 负载零价铁纳米粒子的TEM照片它表明铁颗粒主要分散在石墨表面上。
纳米铁颗粒沉积在粗糙表面的石墨上，而那些纳米铁颗粒由硼氢化物还原和一些嵌入在载体表面的坑里形成。
在此合成中，铁颗粒具有接近球形的形状，其粒径范围约为50 - 100纳米。
图2表示负载的零价铁纳米颗粒的XRD谱图。
主反射在44.7°对应0Fe和反射在26.4°和在54.5°对应于石墨在光谱里被提出如图2所示。
弱衍射的0Fe峰表明，通过硼氢化钾的水溶液合成的纳米零价铁结晶较差。
图2 负载的零价铁纳米颗粒的XRD谱图3.2负载零价铁纳米粒子对去除硝酸盐的影响图3显示了纳米零价铁和负载零价铁纳米粒子对硝酸盐去除批次实验的影响。
在封闭实验系统里硝酸溶液的初始pH值为6.7，不被负载和负载型纳米铁的用量都为1.67g/L。
基于图3中所示的实验结果，不负载纳米铁。
图3.用负载型纳米铁还原硝酸盐的比较 通过负载型纳米铁去除硝酸盐的速率比不负载纳米铁的高。
在中性pH 值条件下通过纳米铁80 mg/L 的硝酸盐在30分钟内被完全去除。
在实验中，对通过硼氢化钾处理的石墨颗粒也进行了测试，并显示超过2小时没有去除硝酸盐。
在这个实验里通过负载铁硝酸盐还原迅速完成，因为纳米铁具有高表面积，高的表面能和高的反应活性。
负载纳米粒子有效地分散在它的表面，以便防止铁纳米颗粒的聚集。
石墨是一种优异的电碳且通常用于阴极的材料。
因此，石墨颗粒是一个聚集体，其中包括大量由0Fe /石墨组成的原电池。
在反应体系中，有一些电极反应[3]:阳极：阴极：在0Fe /石墨/-3NO /O H 2的反应体系里，零价铁颗粒作为阳极材料被迅速腐蚀，并释放电子。
-3NO 是电子受体由于它强大的氧化作用。
石墨作为金属载体还提供了用于电子传递的导电通路。
3.3 不同0Fe 负荷对去除硝酸盐的影响为了测试不同0Fe负荷，即Fe负荷材料对去除硝酸盐的影响，五种不同的03.5，7，10，15，20%（质量分数）在石墨的情况下制备了。
在每个反应器中，有1.67g/L的0Fe在不同质量的石墨上负载。
溶液的初始pH值控制在6.7。
图4显示出了硝酸盐降解率与0Fe的负荷低时Fe负荷的变化是不同的。
当0（3.5％），硝酸盐降解速率较慢并且80 mg/L的硝酸盐在120分钟内不能完全除去。
随着0Fe负荷的增加，硝酸盐的还原速率变得更快，尤其是硝酸盐还原初始速率的提高。
反应30分钟后，当0Fe负荷时7%时约70%的硝酸盐被除去，当0Fe负荷时10%时硝酸盐的去除率约为80%。
30分钟后，通过15％的铁负荷材料得到了硝酸盐的完全去除。
然而，当0Fe负荷为20％时，硝酸盐除去率降低。
当0Fe负荷为15％时，铁和石墨的体积比是适当的，铁可以平均地分散在石墨的表面上。
而0Fe负荷超过20％时，铁和石墨的体积比增加，并且当纳米铁沉积在石墨的表面层时可能聚集。
Fe负荷的负载零价纳米铁粒子对硝酸盐去除的影响图4. 不同03.4 PH值的影响为了研究由负载纳米零价铁还原硝酸盐溶液的初始pH 值的影响，批次进行了实验。
溶液的pH 值是根据1 mo1/LHCl 实验调节至所需的值。
图5显示了在不同pH 值下由负载型纳米零价铁还原硝酸盐的时程。
从图3和图4中，显示出在中性pH 下通过负载纳米铁硝酸迅速除去。
在酸性条件下还原率提高了，因为H +离子的加速效果。
在初始pH 值是2或3的溶液中，反应15或30分钟后没有-3NO 被检测。
图5.pH 值对由负载型纳米零价铁硝酸盐还原率的影响 在通过0Fe 硝酸盐的还原过程中，溶液的pH 值是影响反应速率和动力学的重要参数。
CHENG[4]等发现了325目零价铁在酸性溶液中降低了硝酸盐氨，但在高pH 值溶液中硝酸根没有损失。
Huang 等[5]报道，在pH <4时硝酸盐可通过零价铁迅速的减少。
CHOE 等[6,7]也得到同样的结论，即硝酸还原的反应速率不仅取决于pH 值，而且取决于在他们的实验中控制pH 值的酸。
由纳米零价铁还原硝酸盐的过程是酸性驱动下的反应过程。
3.5 提出的机理和反应途径图6.显示了三种氮，即-3NO ,-2NO ,+4NO ，在150mL80mg/L -3NO 的测试下，通过1.67g/L7%的负载型纳米零价铁三种氮的总氮量减少了。
从结果来看，+4NO 是-3NO 还原的主要产物。
在反应结束后，大约87%的硝酸盐转变为+4NO 。
-2NO 在每一个测试中也被检测，尽管在整个还原中它的质量很低（硝酸盐质量分数低于4％）。
在每一个实验中，亚硝酸盐质量逐渐下降，直到在还原期间随着时间的流逝而消失。
提出了-2NO 是在硝酸盐还原的中间产物，最后它可以不断还原为+4NO 。
氮气可以根据总的氮元素平衡来形成还原产物之一。
图6. 由负载型纳米零价铁还原硝酸盐的氮种类 在这些实验中，根据反应式（4）高反应性的纳米ZVI 可以迅速被-3NO 和O H 2腐蚀。
+2Fe 是在腐蚀中0Fe 释放两个电子的主要产品。
在高pH 值溶液中，+2Fe 将转化为氢氧化亚铁。
氢氧化亚铁在热力学上是不稳定的，且当PH 值高于6-7时根据反应式(5)可以进一步氧化为磁铁矿(43O Fe )[8,9]。
这个观点与在本实验中XRD 谱图上出现的43O Fe 峰这一事实一致。
在图7所示的XRD 谱图显示了几个新的宽峰，如30.0°，35.4°，62.5°分配给磁铁矿(43O Fe )。