沸石-纳米零价铁的制备及其对溶液中Cu2+的吸附研究
纳米级零价铁的制备及其用于污水处理的机理研究

纳米级零价铁的制备及其用于污水处理的机理研究纳米级零价铁的制备及其用于污水处理的机理研究近年来,随着城市化进程的加快和工业发展的提速,水环境污染日益严重。
传统的水处理方法如沉淀、过滤和氧化等存在着效率低下、操作复杂以及处理成本高等问题,迫切需要寻找一种高效、经济、环境友好的水处理技术。
纳米级零价铁(nanoscale zero-valent iron,NZVI)因具有较大比表面积、高反应活性和强氧化能力,在水处理领域中备受关注。
本文将介绍纳米级零价铁的制备方法以及其在污水处理中的应用,并探讨其机理研究。
首先,纳米级零价铁的制备方法主要有物理法、化学法和生物法等。
其中物理法包括电弧放电法、溅射法等,化学法包括还原法、共沉淀法等,生物法则利用微生物的还原机制。
这些方法能够制备出不同形状(如颗粒、纤维和薄膜)和粒径的纳米级零价铁,以适应不同类型污水的处理需求。
其次,纳米级零价铁在污水处理中的应用主要表现在去除重金属和有机污染物方面。
纳米级零价铁通过还原机制,去除重金属离子,如铜、铅、铬等,并能将其还原为较难溶解的金属沉淀,从而实现重金属的去除。
同时,纳米级零价铁通过氧化还原反应、吸附、解氧和直接还原等方式,能够有效去除有机污染物,如苯系物质、氯代烷烃和农药等。
相比传统方法,纳米级零价铁具有高效、快速、无二次污染等优点。
进一步研究表明,纳米级零价铁在污水处理中的机理主要包括表面吸附、溶解和催化反应等过程。
首先,纳米级零价铁的大比表面积提供了更多的活性位点,使得其具有较强的吸附能力,能够吸附水中的污染物。
其次,随着纳米级零价铁的溶解,铁离子与水中的污染物发生反应,形成不溶的沉淀而被去除。
此外,纳米级零价铁还能催化水中的化学反应,如还原和氧化等,进一步降解有机污染物。
需要注意的是,纳米级零价铁在实际应用中还存在一些挑战。
首先,纳米级零价铁在制备过程中需要控制粒度和分散度,以保证高活性和稳定性。
其次,纳米级零价铁的使用量和工程应用需要进一步优化,以提高处理效果并减少成本。
纳米零价铁的制备方法

纳米零价铁的制备方法一、引言纳米零价铁(Nanoscale Zero-Valent Iron,NZVI)具有高比表面积、强还原性和良好的可操作性等特点,因此在环境修复、废水处理、土壤修复等领域得到广泛应用。
本文将介绍几种常见的纳米零价铁制备方法,并详细讨论各种方法的优缺点。
二、化学沉淀法制备纳米零价铁2.1 原理化学沉淀法是利用沉淀反应形成纳米零价铁颗粒。
一般来说,Fe(II)或Fe(III)盐溶液与还原剂反应,生成Fe(0)沉淀颗粒。
2.2 制备过程1.配制Fe(II)或Fe(III)溶液;2.加入适量的还原剂;3.搅拌均匀,反应进行一段时间;4.过滤固体产物,并进行洗涤和干燥。
2.3 优缺点优点: - 制备简单,成本较低; - 可以制备出纳米级别的零价铁颗粒;缺点: - 产物易聚集,容易形成大颗粒团块; - 需要反应时间较长才能获得理想的颗粒尺寸; - 还原剂对环境有潜在的污染风险。
三、溶胶凝胶法制备纳米零价铁3.1 原理溶胶凝胶法通过溶胶的凝胶化过程,生成纳米零价铁颗粒。
3.2 制备过程1.选取合适的铁源和还原剂;2.将铁源溶于适当的溶剂中,并加入催化剂;3.调节pH值,促使凝胶的形成;4.凝胶干燥后进行焙烧。
3.3 优缺点优点: - 制备过程可控性好,可以调节合适的颗粒尺寸和形貌; - 产物颗粒分散性好,不易聚集;缺点: - 制备过程复杂,需要较长时间; - 成本较高。
四、电化学制备纳米零价铁4.1 原理电化学法利用电解的原理,在电极表面生成纳米零价铁颗粒。
4.2 制备过程1.准备合适的电极材料,如铁丝、铁片等;2.准备合适的电解质溶液,如氯化铁溶液;3.将电极浸入电解质溶液中,进行电解反应;4.控制电流密度和反应时间,获得纳米零价铁颗粒。
4.3 优缺点优点: - 制备过程简单,操作便捷; - 可以获得高纯度的纳米零价铁颗粒;缺点: - 需要特定的电极材料和电解质,成本较高; - 电解反应中需要消耗大量的能量。
改性纳米零价铁材料制备的研究进展

2023年6月杨竞莹等:改性纳米零价铁材料制备的研究进展中,CMC 改性的nZVI 相较于淀粉改性的nZVI 具有更强的稳定性、更大的反应速率和活性;并且CMC 价格低廉、易获取、无毒害,可深入研究其与铁颗粒之间的作用机理,为工业化生产提供保障。
但表面包覆的方法很难在循环中保持可重复使用性和可分离性,仍需基于生产成本、功能及环境兼容性研发性能更加优异的新材料。
2 负载型nZVI负载型改性通过将nZVI 分散到具有孔隙结构的支撑载体上,为nZVI 提供更多的活性位点。
本身具有吸附性能的载体材料也可加速污染物跟nZVI 的反应,从而促进污染物的降解。
负载材料一般包括碳基材料、黏土矿物、膜材料等。
2.1 碳基材料负载型nZVI活性炭、生物炭、有序介孔碳、氧化石墨烯等碳基材料具有丰富的基团和较大的比表面积,常用作nZVI 的支撑材料[31],且厌氧系统中添加Fe-C 颗粒可减少酸性物质的积累,提高产甲烷菌的活性。
生物炭(BC )不仅为nZVI 的负载或微生物的黏附提供潜在的位点(图6),还可促进直接种间电子转移(DIET ),加速产甲烷菌对乙酸盐的转化,也可通过氢营养型产甲烷菌的作用促进甲烷的生成[32]。
Lim 等[33]发现添加松木屑生物炭负载的nZVI 可以缓解高负荷食物垃圾厌氧消化过程中挥发性脂肪酸和氨的抑制作用,甲烷产量比对照组提高105.55%。
石墨烯(GNS )是sp 2杂化的二维碳,具有比表面积大、机械强度高等特点,是一种很有前途的新型二维载体,可用于支撑金属纳米颗粒,有效抑制金属纳米颗粒的聚集[34]。
陈砚田等[35]利用还原氧化石墨烯负载零价铁可将废水中三硝基甲苯(TNT )处理到检出限0.1mg/L 以下,且处理后的杂化材料活性可通过煅烧恢复。
碳基材料作为nZVI 的载体不仅可以提高nZVI 的比表面积,减少其团聚,还可以加快电子传递效率(表5)。
但在合成Fe-C复合材料的过程中,铁图6 稻壳衍生生物炭负载nZVI 的SEM 图像[38]及负载改性效果图图5 胞外聚合物改性nZVI 的TEM 图像及元素扫描图像[29]··2979化工进展, 2023, 42(6)芯被大量腐蚀,其合成方法还有待提高。
纳米零价铁的制备及其对废水中铬的去除作用研究

纳米零价铁的制备及其对废水中铬的去除作用研究辛梓弘;凡小梅;倪海晨;曹广霞【摘要】Nano zero-valent iron was prepared by liquid phase reduction method,and the morphology of the prepared materials was analyzed by SEM.The nano zero-valent iron was used to treat the wastewater containing Cr.The effects of nano zero-valent iron dosage,initial concentration of Cr(Ⅵ) in wastewater,initial pH value of wastewater and reaction time on the removal rate of Cr(Ⅵ) were investigated.The optimum experimental conditions were as follows: the initial concentrat ion of Cr(Ⅵ) in wastewater was 20 mg/L,the dosage of nano zero-valent iron was 500 mg/L,the initial pH value of wastewater was about 3,and the reaction time was 4.5 h.Under the optimum conditions,the removal rate of Cr(Ⅵ) can reach 99.45%.%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%.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2017(045)011【总页数】3页(P74-76)【关键词】纳米零价铁;Cr(Ⅵ);影响因素;吸附;还原【作者】辛梓弘;凡小梅;倪海晨;曹广霞【作者单位】钦覃(上海)环境工程有限公司,上海 202232;钦覃(上海)环境工程有限公司,上海 202232;钦覃(上海)环境工程有限公司,上海 202232;钦覃(上海)环境工程有限公司,上海 202232【正文语种】中文【中图分类】X703.1随着工业的发展,铬(Cr)及其化合物作为冶金、电镀、制革、印染、制药等行业的重要原料,得到了广泛应用。
纳米级零价铁的制备及其用于污水处理的机理研究

纳米级零价铁的制备及其用于污水处理的机理研究纳米级零价铁的制备及其用于污水处理的机理研究摘要:纳米级零价铁是一种具有很高活性的材料,广泛应用于环境领域中的污水处理。
本文通过综述文献,探讨纳米级零价铁的制备方法,包括物理法制备和化学法制备,并对其用于污水处理的机理进行研究。
引言近年来,人们对环境污染和水资源保护的关注日益增加。
水污染对人类健康和生态系统造成的危害越来越大,因此寻找高效、低成本的水污染治理技术显得尤为重要。
纳米级零价铁因其独特的物化性质和较高的活性而成为一种广受关注的水处理剂。
本文将着重讨论纳米级零价铁的制备方法以及其用于污水处理的机理。
一、纳米级零价铁的制备方法目前,纳米级零价铁的制备方法主要有物理法制备和化学法制备两种。
1. 物理法制备物理法制备纳米级零价铁主要利用物理力学原理,包括溶剂热法、溶剂热还原法、气相法等。
其中,溶剂热法是一种较为常见的制备方法。
该方法通过在高温下,在有机溶剂中将适量的金属铁与还原剂反应,生成纳米级零价铁。
物理法制备的纳米级零价铁具有较高的比表面积和反应活性。
2. 化学法制备化学法制备纳米级零价铁包括还原法、酵素法、共沉淀法等多种方法。
其中,还原法是应用较为广泛的制备方法。
该方法采用还原剂将铁盐溶液中的金属铁还原成纳米级零价铁,得到具有较高活性的纳米材料。
二、纳米级零价铁在污水处理中的应用纳米级零价铁在污水处理中的应用主要涉及废水中重金属离子的去除和有机污染物的降解。
1. 重金属离子去除纳米级零价铁对废水中重金属离子的去除主要通过吸附和还原反应实现。
纳米级零价铁的高比表面积和丰富的可还原位点使其具有很强的吸附能力,可以有效去除废水中的重金属离子。
同时,纳米级零价铁与重金属离子发生还原反应,将溶解态的重金属离子还原为难溶态的金属沉淀,从而实现浊度的升高和重金属的去除。
2. 有机污染物降解纳米级零价铁对有机污染物的降解主要通过催化还原反应实现。
纳米级零价铁具有很高的还原能力,可将有机污染物还原为无害的物质。
零价纳米铁吸附去除水中六价铬的研究

零价纳米铁吸附去除水中六价铬的研究
随着工业化进程的不断加速,水环境受到了越来越大的污染,其中六
价铬的污染是比较严重的问题。
六价铬是强致癌物质,长期接触会对
人体健康造成不良影响。
为了解决水中六价铬的污染问题,科学家们
开发出了一种零价纳米铁吸附去除六价铬的方法。
零价纳米铁是指铁的粒子尺寸在10nm以下的微小颗粒物,它具有较
大的比表面积和较高的反应活性,因此具有很强的吸附去除能力。
在
零价纳米铁吸附去除六价铬的过程中,首先需要将六价铬还原成三价铬,然后零价纳米铁与三价铬发生氧化还原反应,最终生成不易被吸
附的沉淀物,从而实现六价铬的高效去除。
为了探究零价纳米铁吸附去除六价铬的效果,科学家进行了一系列的
实验研究。
他们利用不同浓度的六价铬溶液进行实验,结果表明,当
六价铬初始浓度为50mg/L时,零价纳米铁的吸附率超过了90%,可见零价纳米铁在吸附去除六价铬方面具有很好的效果。
除了零价纳米铁吸附去除六价铬外,科学家还研究了其它的去除方法,例如生物还原法、化学沉淀法等。
相比之下,零价纳米铁吸附去除六
价铬在去除效率和部分厂家方法的稳定性上都具有一定的优势。
虽然零价纳米铁吸附去除六价铬在处理水中六价铬污染方面效果明显,但是也存在一定的问题,例如反应速率慢、操作难度大等。
因此,科
学家们还需要进一步改进和优化这一技术,以更好地为水环境治理提
供支持。
总之,零价纳米铁吸附去除六价铬是一种高效、环保的新型去除方法,具有很大的应用前景。
相信在科学家们的不断努力下,将会有更多的
技术被开发出来,以解决水环境面临的各种挑战。
纳米零价铁的制备及其去除水中重金属离子的研究

2 实验内容
本课题以实验探究为主,实验基本思路分为两大部分:
(1) 纳米零价铁的制备。 (2) 纳米零价铁与重金属离子Cr6+ 反应的探究。
4将烧杯放入超声清洗器中超声清洗1实验的背景与意义随着社会工业发展大量工业重金属混入水源威胁了我们日常饮用水的安全饮用水必须经过过滤而传统的净水方法一般会除去水中几乎所有的离子包括重金属外还有一些对人体有益的离子和矿物质使水变成纯净水而过于纯净的水对人体无益
技术与信息
纳米零价铁的制备及其去除水中重金属离子 的研究
2.1.3 纳米级零价铁对六价铬离子去除的测定步骤
2.1.3.1 实验环境(pH) 的确定 查 阅 文 献 得 知,对 于 六 价 铬 离 子 的 去 除,比 较 适 宜 的 是
2.1.1.2 催化剂制备
催 化 剂 的 具 体 制 备 步 骤:(1) 将 绿 茶 研 磨 成 直 径 为 0.30~0.45mm 的粉末。向200mL 的烧杯中加入50mL 水,加 热至80℃,并不断用磁力搅拌器搅拌,加入3g 粉末,恒温搅拌3 小时。(2) 加入三聚氰胺,恒温搅拌15min。(3) 冷却至室温,加入 5mL 聚乙二醇400,缓慢滴加25mL 的三价铁溶液。(4) 将烧杯 放入超声清洗器中,超声清洗10min。(5) 与此同时,加热200mL 以上的水以用于后续水浴蒸发,加热温度为98℃。(6) 水浴加热 蒸发完成后的混合物,直至无水。在快要无水时用小铁匙搅拌 并去除用于磁力搅拌的磁石,加快蒸发速度,直至最后无水。(7) 待反应完全后,产物为浓绿色的粉末状固体,放置冷却。(8) 将 粉状产品放于石英舟之上,再平缓地放入管式炉中,在充满氮 气的情况下,600℃焙烧5 h,氮气流量为0.28 L/min,烧完后冷 却3 h,再通钝化气1 h。(9) 将所得板结固体取出,置于干净无水 的样品管中,并用氮气密封。
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。
纳米零价铁的制备技术及其应用研究进展

( 1. Institute of Coal Chemical Industry Technology of Ningxia Coal Industry Co. , Ltd, China National Energy Group,
Yinchuan 750001, China; 2. College of Chemistry and Chemical Engineering, Ningxia University, Yinchuan 750001, China)
下,加入螯合 配 体 EDTA,用 NaBH 4 还 原 FeSO 4 合 成
了 nZVI 颗粒,用于焦炉含酚废水降解,发现在 1 h 内
可有效降解苯酚 70% ~ 75% ,化学需氧量 ( COD) 降低
了近 33% 。 Jia 等 [ 14] 采用液相还原法制备了 nZVI,并
研究 35 ℃ 厌氧消化 过 程 中 不 同 浓 度 的 nZVI 对 沼 气
prospects in environmental remediation. However, the large-scale application of nZVI is limited by its easy oxidation,
agglomeration and low mechanical strength. This paper systematically compared the characteristics of mechanical method, gas
60 ~ 80 nm 均匀分布,但 因 nZVI 极 易 被 氧 气 氧 化,制
氯乙烯的去除率 均 高 于 工 业 可 用 的 nZVI 颗 粒,分 析
本 [ 15-20] 。
《褐煤催化热解制备纳米零价铁(NZVI)@AC用于重金属离子吸附性能研究》范文

《褐煤催化热解制备纳米零价铁(NZVI)@AC用于重金属离子吸附性能研究》篇一一、引言随着工业化的快速发展,环境污染问题日益突出,尤其是重金属离子污染已成为亟待解决的难题。
纳米零价铁(NZVI)因其良好的还原性和高比表面积,在重金属离子吸附领域具有广泛应用前景。
活性炭(AC)作为一种高效的吸附材料,其与NZVI的结合有望进一步提高对重金属离子的吸附性能。
本文旨在研究通过褐煤催化热解制备NZVI@AC复合材料的方法,并探讨其用于重金属离子吸附的性能。
二、材料与方法1. 材料准备本实验选用褐煤作为原料,通过化学浸渍法引入催化剂,并采用催化热解法制备NZVI@AC复合材料。
2. 制备方法(1)催化剂的制备:将催化剂溶液与褐煤混合,搅拌均匀后进行干燥。
(2)热解过程:将负载催化剂的褐煤置于管式炉中,进行催化热解,控制热解温度和时间。
(3)NZVI@AC的制备:将热解产物进行后续处理,得到NZVI@AC复合材料。
3. 实验方法采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段对制备的NZVI@AC进行表征。
同时,通过吸附实验研究其对重金属离子的吸附性能。
三、结果与讨论1. NZVI@AC的表征通过XRD、SEM、TEM等手段对制备的NZVI@AC进行表征,结果显示NZVI成功负载在AC上,且颗粒大小均匀,分散性良好。
2. 吸附性能研究(1)吸附动力学研究:在不同时间点测定吸附剂对重金属离子的吸附量,绘制吸附动力学曲线。
结果表明,NZVI@AC对重金属离子的吸附过程符合准二级动力学模型。
(2)吸附等温线研究:通过改变初始浓度,测定NZVI@AC 对重金属离子的最大吸附量。
结果表明,随着初始浓度的增加,吸附量逐渐增加,符合Langmuir吸附等温线模型。
(3)影响因素研究:考察pH值、温度、共存离子等因素对NZVI@AC吸附重金属离子的影响。
结果表明,在适宜的pH值和温度条件下,NZVI@AC对重金属离子的吸附性能较好。
纳米零价铁去除水中重金属离子的研究进展

纳米零价铁去除水中重金属离子的研究进展纳米零价铁去除水中重金属离子的研究进展摘要:水污染是影响人类健康和生态环境的重要问题之一。
重金属离子是常见的水污染物之一,其具有毒性和蓄积性,对人体和生态系统造成潜在危害。
纳米零价铁(nZVI)因其卓越的还原性能和高效的去除能力,成为一种重要的去除重金属离子的材料。
本文综述了纳米零价铁在去除水中重金属离子方面的研究进展,包括合成方法、去除机理、影响因素以及应用前景。
1. 引言水是维持生命和支持人类社会发展的基本资源,但随着工业化和城市化的快速发展,水污染问题日益严重。
重金属离子是水污染中的重要成分,常见的包括铅、铬、镉、汞等。
这些重金属离子在水体中经过生物积累,会对人体健康和生态系统造成潜在危害,因此寻找一种高效可行的去除方法变得迫切。
2. 纳米零价铁的合成方法纳米零价铁是一种由纳米级铁粒子组成的材料,其具有很高的比表面积和活性。
目前,常见的合成方法包括还原法、凝胶法、气相法等。
还原法将铁盐与还原剂反应生成纳米零价铁,可通过调控反应条件(温度、pH值等)和添加助剂来控制纳米零价铁的尺寸和形貌。
3. 纳米零价铁的去除机理纳米零价铁能够与重金属离子发生还原反应,将其转化为可沉淀的金属颗粒或生成难溶的金属化合物,从而实现重金属离子的去除。
此外,纳米零价铁还具有表面吸附能力,可以通过静电作用或络合反应吸附重金属离子。
4. 影响因素纳米零价铁去除重金属离子的效果受多种因素影响,如纳米零价铁的粒径、溶液pH值、溶液温度、重金属离子浓度等。
这些因素的改变会影响重金属离子与纳米零价铁的接触面积、还原速率和吸附能力,从而影响去除效果。
5. 应用前景纳米零价铁作为一种高效的去除重金属离子的材料,具有广阔的应用前景。
目前,纳米零价铁已被广泛应用于地下水、饮用水和废水处理领域。
未来,随着合成方法和性能的不断改进,纳米零价铁在水污染治理中的应用前景将更加广阔。
6. 结论纳米零价铁是一种有效去除水中重金属离子的材料,具有良好的应用前景。
纳米零价铁在水处理中的应用研究综述

纳米零价铁在水处理中的应用研究综述一、引言在当今世界,水资源的污染和紧缺已经成为一个严重的问题。
纳米材料作为一种新型材料,在水处理领域展现出了巨大的潜力。
其中,纳米零价铁因其独特的性质和优越的性能,在水处理中获得了广泛的应用。
本文将对纳米零价铁在水处理领域的应用研究进行综述,从深度和广度上全面评估其在水处理中的作用和影响。
二、纳米零价铁的制备方法纳米零价铁是一种具有极小颗粒大小的零价铁材料,其制备方法多种多样。
目前常见的制备方法包括溶液法、还原法、冷冻干燥法等。
这些不同的制备方法会对纳米零价铁的性质和结构产生影响,进而影响其在水处理中的效果。
三、纳米零价铁在水处理中的应用1. 污染物去除纳米零价铁以其高活性和大比表面积,可以有效去除水中的重金属、有机物和氯化物等污染物。
其作用机制主要包括吸附、还原、沉淀等多种方式,对水中污染物具有良好的去除效果。
2. 水资源修复纳米零价铁在地下水修复和土壤修复中也有着重要的应用。
其可以有效地修复受到重金属、有机物等污染的地下水和土壤,恢复水资源的清洁和健康。
3. 水质改善除了污染物去除和水资源修复外,纳米零价铁还可以用于改善水质。
其可以去除水中的余氯,改善水的口感和气味,保障饮用水的品质。
四、纳米零价铁在水处理中的影响1. 环境影响纳米零价铁在水处理中的使用可能会产生一定的环境影响。
其残留和转化产物对水体的影响,以及对生态系统的潜在风险,需要进行深入的研究和评估。
2. 技术挑战纳米零价铁在水处理中的应用还面临着一些技术挑战,如纳米材料的稳定性、再生利用等方面需要进一步改进和完善。
五、总结与展望纳米零价铁作为一种重要的纳米材料,在水处理中具有广泛的应用前景。
但是,其在环境影响和技术挑战上仍然需要进一步的研究和改进。
相信在不久的将来,随着纳米技术的发展和水处理领域的需求,纳米零价铁将发挥更加重要的作用,为水资源的保护和治理贡献更多的力量。
在文章中我们对纳米零价铁在水处理中的应用进行了深度和广度兼具的探讨,从制备方法、应用领域、影响因素等多个方面进行了全面评估。
《纳米零价铁体系对土壤中Cr(Ⅵ)的去除和滤出特性影响及转化机理研究》范文

《纳米零价铁体系对土壤中Cr(Ⅵ)的去除和滤出特性影响及转化机理研究》篇一摘要:本文针对纳米零价铁体系在土壤中去除和滤出Cr(Ⅵ)的特性及其转化机理进行了深入研究。
通过实验分析,探讨了纳米零价铁与Cr(Ⅵ)之间的相互作用,以及这一过程对土壤环境的影响。
研究结果表明,纳米零价铁体系在去除土壤中Cr(Ⅵ)方面具有显著效果,并揭示了其转化机理。
一、引言随着工业化的快速发展,重金属污染问题日益严重,其中铬(Cr)的污染尤为突出。
铬在自然界中主要以Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)两种形态存在,而Cr(Ⅵ)因其高毒性和高迁移性成为土壤污染的主要来源之一。
纳米零价铁作为一种新型的环境修复材料,因其高反应活性和低成本在重金属污染治理中受到广泛关注。
本研究旨在探讨纳米零价铁体系对土壤中Cr(Ⅵ)的去除和滤出特性的影响及其转化机理。
二、研究方法本研究采用纳米零价铁与土壤中Cr(Ⅵ)进行反应实验,通过分析反应前后土壤中Cr(Ⅵ)的含量变化,研究纳米零价铁的去除效果。
同时,利用扫描电镜、X射线衍射等手段对反应过程中产生的物质进行表征,以揭示其转化机理。
三、实验结果与分析1. 去除效果分析实验结果显示,纳米零价铁体系对土壤中Cr(Ⅵ)的去除效果显著。
随着反应时间的延长和纳米零价铁用量的增加,土壤中Cr(Ⅵ)的含量逐渐降低。
这一结果表明纳米零价铁能够有效地与土壤中的Cr(Ⅵ)发生反应,并将其转化为低毒性的物质。
2. 滤出特性分析纳米零价铁在反应过程中能够有效地将土壤中的Cr(Ⅵ)滤出。
通过分析滤出液中的Cr含量,发现随着反应的进行,滤出液中的Cr含量逐渐增加。
这一结果表明纳米零价铁体系不仅能够去除土壤中的Cr(Ⅵ),还能够将其从土壤中滤出,从而降低土壤中Cr的总量。
3. 转化机理研究通过扫描电镜和X射线衍射等手段对反应过程中产生的物质进行表征,发现纳米零价铁与Cr(Ⅵ)发生还原反应,生成了低毒性的Cr(Ⅲ)以及铁的氧化物等物质。
这一转化过程主要涉及电子转移和氧化还原反应等化学过程。
一种纳米零价铁及其制备方法及应用[发明专利]
![一种纳米零价铁及其制备方法及应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/d45d1ffa52d380eb63946d1a.png)
专利名称:一种纳米零价铁及其制备方法及应用
专利类型:发明专利
发明人:马振雄,丁邦东,陈涛,陈业科,施堃,陆遥,蒲晨,唐瑶嘉申请号:CN201811159844.5
申请日:20180930
公开号:CN109202100A
公开日:
20190115
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明属于金属纳米颗粒技术领域,提供了一种纳米零价铁及其制备方法及应用。
制备方法包括:向铁盐溶液或亚铁盐溶液中加入分散剂并快速搅拌,同时加入还原剂及茶叶提取液;待还原剂滴加完毕后继续搅拌直至不产生气泡为止,即得到纳米零价铁悬浮液;以磁选法从所述纳米零价铁悬浮液中获得黑色固体,经蒸馏水、乙醇充分洗涤,离心后倾倒上清液,将离心后得到的固体在抽真空条件下,冷冻干燥,获得纳米零价铁颗粒。
本发明提供的纳米零价铁的制备方法,选用茶叶提取液作为抗氧化剂,保持纳米粒子高活性的同时还大大提高了纳米零价铁的抗氧化性能,不仅降低了环境污染,还实现了废弃茶叶的再利用,增加了茶叶行业的附加值。
申请人:扬州工业职业技术学院
地址:225000 江苏省扬州市华扬西路199号
国籍:CN
代理机构:北京轻创知识产权代理有限公司
代理人:谈杰
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探究人造沸石负载纳米零价铁吸附PO4^3-盐
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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,水体重金属污染问题日益突出,尤其是Cr(Ⅵ)等重金属的排放和处理已成为环境治理的重要任务。
零价铁(ZVI)作为一种有效的还原剂,其复合纳米材料在处理重金属污染方面显示出良好的应用前景。
本文将详细介绍负载型零价铁复合纳米材料的制备方法,并研究其去除Cr(Ⅵ)的效果。
二、负载型零价铁复合纳米材料的制备1. 材料选择与准备本实验选用铁粉、活性炭等为主要原料,经过清洗、干燥等预处理后备用。
2. 制备方法采用化学还原法,将铁盐溶液与还原剂混合,同时加入活性炭等载体,在一定的温度和pH值条件下进行反应,得到负载型零价铁复合纳米材料。
三、负载型零价铁复合纳米材料去除Cr(Ⅵ)的研究1. 实验方法将制备的负载型零价铁复合纳米材料与含Cr(Ⅵ)的废水混合,在一定温度、pH值和反应时间下进行实验,通过测定反应前后废水中Cr(Ⅵ)的浓度变化,评估材料的去除效果。
2. 结果与讨论实验结果表明,负载型零价铁复合纳米材料对Cr(Ⅵ)具有较好的去除效果。
在一定的实验条件下,材料的去除效率随时间增加而提高,且在较宽的pH值范围内均能保持较高的去除效果。
此外,负载型零价铁复合纳米材料具有良好的重复使用性能,可降低处理成本。
四、材料性能分析1. 表征方法采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段对负载型零价铁复合纳米材料进行表征,分析其晶体结构、形貌和粒径等性能。
2. 结果与讨论表征结果表明,负载型零价铁复合纳米材料具有较高的结晶度和良好的分散性。
此外,材料中的铁与载体之间形成了良好的相互作用,有助于提高材料的稳定性和去除效果。
五、结论本文成功制备了负载型零价铁复合纳米材料,并研究了其去除Cr(Ⅵ)的效果。
实验结果表明,该材料对Cr(Ⅵ)具有较好的去除效果,且在较宽的pH值范围内均能保持较高的去除效率。
纳米零价铁的制备及应用研究进展
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CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2017年第36卷第6期·2208·化 工 进展纳米零价铁的制备及应用研究进展谢青青,姚楠(浙江工业大学化学工程学院,工业催化研究所,绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地,浙江 杭州 310032)摘要:纳米零价铁催化材料具有价格低廉、比表面积大、还原性强、吸附性和反应活性优异等优点,可通过不同机制降解各类环境污染物(如重金属、无机阴离子、放射性元素、卤代有机化合物、硝基芳香化合物、环境内分泌干扰物等),被视为一种有着广阔应用前景的新材料,是目前国内外研究的热点。
本文详细介绍了纳米零价铁的典型制备方法(如物理法、化学液相还原法、热分解法、碳热法、多元醇法等)和新型绿色合成技术,同时总结了纳米零价铁在环境污染物处理和催化方面的最新应用进展,阐述了纳米零价铁在各类反应中的作用机理和效能,并提出了纳米零价铁催化材料在实际应用中尚需解决的团聚和氧化等问题,未来的研究目标应着重于改进或开发新制备方法以降低成本和拓宽纳米零价铁催化材料的应用范围。
关键词:纳米零价铁;制备;还原;催化中图分类号:TB39 文献标志码:A 文章编号:1000–6613(2017)06–2208–07 DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2017.06.034Progress of preparation and application of nanoscale zero-valent ironXIE Qingqing ,YAO Nan(College of Chemical Engineering ,Institute of Industrial Catalysis ,State Key Laboratory Breeding Base of Green Chemistry Synthesis Technology ,Zhejiang University of Technology ,Hangzhou 310032,Zhejiang ,China )Abstract :Nanoscale zero-valent iron catalytic materials have advantages of low cost ,high reactionactivity ,high specific surface area and excellent adsorption properties. The excellent performances of these materials in various environmental pollutants (e.g. heavy metals ,inorganic anions ,radioactive elements ,halogenated organic compounds ,nitroaromatic compounds and endocrine-disrupting chemicals )remediation through different degradation mechanisms have made them be regarded as a new type of material that having broad application prospect. In this review ,the typical preparation methods ,including physical method ,chemical liquid phase reduction method ,thermal decomposition method ,carbothermal synthesis and polyol process ,and novel green synthesis technology ,of nanoscale zero-valent iron are introduced in detail. Moreover ,the applications as well as the reaction mechanism and efficiency of nanoscale zero-valent iron in environmental pollution treatment and catalysis are summarized. In addition ,some unresolved scientific problems including the oxidation and the agglomeration of nanoscale zero-valent iron are mentioned. It also suggests that the future research should be focused on the improvement or development of new synthetic method to reduce the cost and to extend the application field of the nanoscale zero-valent iron materials. Key words :nanoscale zero-valent iron ;preparation ;reduction ;catalysis米零价铁的制备及其应用。
糯米粉负载纳米零价铁去除溶液中U(Ⅵ)的研究
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糯米粉负载纳米零价铁去除溶液中U (Ⅵ)的研究陈蓉,桑伟璇,李小燕,何登武,王杨,曹小岗(东华理工大学核资源与环境国家重点实验室,江西南昌330013)[摘要]采用液相还原法制备糯米粉负载纳米零价铁(GR-nZVI ),用SEM 、XRD 、XPS 对材料进行表征。
探讨了接触时间、U (Ⅵ)初始浓度、温度对溶液中U (Ⅵ)去除效果的影响,并进行吸附动力学、热力学和等温吸附分析。
结果表明,GR-nZVI 吸附U (Ⅵ)是自发且不可逆的吸热反应,符合准二级动力学模型,Langmuir 和Freundlich 等温吸附模型对该过程的拟合程度都较高,表明GR-nZVI 对U (Ⅵ)的去除是物理吸附和化学吸附并存,单分子层吸附和多分子层吸附并存的过程。
[关键词]糯米;纳米零价铁;U (Ⅵ);吸附[中图分类号]X703[文献标识码]A[文章编号]1005-829X (2021)04-0066-05Removal of U (Ⅵ)in aqueous solution by nano zero ⁃valentiron loaded with glutinous rice powderChen Rong ,Sang Weixuan ,Li Xiaoyan ,He Dengwu ,Wang Yang ,Cao Xiaogang(State Key Laboratory of Nuclear Resources and Environment ,East China University of Technology ,Nanchang 330013,China )Abstract :Nano zero ⁃valent iron loaded with glutinous rice powder (GR-nZVI )was prepared by liquid phase reduc ⁃tion method ,and characterized by scanning electron microscopy (SEM ),X-ray diffraction (XRD ),and X-ray photo ⁃electron spectroscopy (XPS ).The effects of contact time ,U (Ⅵ)initial concentration and temperature on the removal of U (Ⅵ)were discussed.The kinetics ,thermodynamics ,and isothermal adsorption models were analyzed.The results showed that the process of U (Ⅵ)adsorbed by GR-nZVI was spontaneous and irreversible endothermic reac ⁃tion ,agreed well with the pseudo ⁃second ⁃order kinetic model.The adsorption behavior of GR-nZVI was highly com ⁃patible with Langmuir and Freundlich isothermal adsorption models ,indicating that the removal of U (Ⅵ)was a phy ⁃sical adsorption coexisting with chemisorption ,monolayer adsorption coexisting with multi ⁃layer adsorption.Key words :glutinous rice ;nano zero ⁃valent iron ;U (Ⅵ);adsorption[基金项目]国家自然科学基金(41761090,11465002);江西省自然科学基金(20171ACB2021);东华理工大学研究生创新专项资金项目(DHYC-201907)铀是核燃料中的重要元素,具有放射性和高生物毒性,进入环境时主要以U (Ⅵ)形式存在,被人体摄入后可造成严重的肾脏或肝脏损伤。
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沸石-纳米零价铁制备过程:称取 4.83 g FeCl3· 6H2O 溶于 50 mL 30%(V /V)乙醇溶液中,向其中加入 一定质量的沸石(分别为 1、2、4、6、8 g),常温下搅拌 12 h。将 100 mL 0.8 mol·L-1 的 NaBH4 溶液通过蠕动 泵滴加到上述混合溶液中,同时通入氮气并剧烈搅 拌,滴加完毕后继续搅拌 30 min(整个还原过程均有 氮气存在)。还原方程如下:
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矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业中许多 生产过程会产生大量含重金属离子的废水,其对水环 境造成了严重的污染,其中铜是污染最广泛的重金属 元素之一。
虽然铜是动植物生长必需的微量元素,但过量的 铜不仅会给动植物生长带来毒害,还会在生物体或土 壤中累积,从而造成其在水/土壤的食物链中富集[1]。 随着现代工业的迅速发展和含铜物料的大量使用,我 国铜污染的土壤面积逐年扩大。2014 年全国土壤污 染调查公报显示,铜污染的点位超标率达到 2.1%,在 重金属污染中排名第三位(仅次于镉和汞)[2]。铜污染 的治理具有紧迫性。
针对重金属污染的治理方法有很多,零价铁 (ZVI)因具有强还原性而被用来去除水中的各种污染 物,在处理重金属废水中表现出高效性。纳米零价铁 (nZVI)不仅具有零价铁的性质,其优点在于比普通零 价铁具有更大的比表面积,更高的反应活性以及更好 的吸附性能[3-5]。然而,纳米零价铁颗粒的表面能较高, 其颗粒为了更稳定的存在而易于发生团聚,形成亚微 米级或者是微米级的较大颗粒,导致零价铁比表面积 和氧化还原电势增加,从而降低污染物去除效率,失 去其作为纳米材料的优势[6]。这就限制了零价纳米铁 在污染修复方面的应用。Wang 等[7]首先将纳米零价铁 负载于 NaY 沸石表面以获得一种新型的 Fenton 催化 剂,结果表明新型催化剂不仅催化效果较好,而且相 较于传统的催化剂来说具 有更宽的 pH 工作 范围 (1.7~5),有望成为一种可应用于环境修复的新型异 质 Fenton 催化剂。Kim 等[8]研究表明,沸石的存在可 减少团聚的发生,负载剂的存在可减少纳米零价铁的 团聚,粒子的分散使得其具有更大的比表面积和更高 的反应活性。沸石-纳米零价铁复合物(Z-nZVI)的平 均比表面积为 80.37 m2·g-1,而单独的纳米零价铁和 沸石的比表面积仅分别为 12.25、1.03 m2·g-1[8]。沸石纳米零价铁复合物对 Pb(域)的吸附容量达到 806 mg Pb(域)·g-1 Z-nZVI[8]。Sepehri 等[9]将沸石负载纳米零 价铁应用于溶液中硝酸盐的去除,也得到了良好的效 果。天然沸石容易获得且成本较低,已被广泛应用于水 体和土壤中重金属污染物的去除[10-11]。Zhou 等[12]研究 了 Z-nZVI 对化学元素锑的去除,从文献报道看,针 对 Z-nZVI 的研究屈指可数,因而需要更多的研究来 关注沸石-纳米零价铁这一新型吸附材料。目前尚无 该材料应用于铜吸附的研究报道。
本文采用液相合成法制备了几种不同铁沸石比
Hale Waihona Puke 农业环境科学学报 第 36 卷第 3 期
例的沸石-纳米零价铁(Z-nZVI),并通过吸附试验找 到最佳铁与沸石比例,探究该比例的沸石-纳米零价 铁复合物对于水溶液中 Cu2+的吸附效果,旨在为其在 污水治理中的实际应用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试剂、材料和仪器 沸石(高温改性)购于河南琪康水处理材料有限
公司;CuSO4·5H2O、FeCl3·6H2O、HNO3、NaBH4、无水乙 醇,均为分析纯,购于国药集团。
恒 温 水 浴 振 荡 器 —SHZ -82B, 国 旺 仪 器 ;ICP OES—Perkin Elmer Optimer 8000,USA;无油隔膜真空 泵—GM-0.33A,天津津腾;全自动快速比表面仪— ASAP 2460,美国 Micromeritics;Bio-TEM—Tecnai G2 Spirit Biotwin,FEI。 1.2 沸石-纳米零价铁复合物的制备
收稿日期:圆园16原09原18 作者简介:王顺利(1992—),女,江苏宿迁人,硕士研究生,研究方向为重金属污染防治。E-mail:907360267@ * 通信作者:李银生 E-mail:yinshengli.@ 基金项目:国家自然科学基金项目(41471203) Project supported:The National Natural Science Foundation of China(41471203)
沸石-纳米零价铁的制备及其对溶液中 Cu2+的吸附研究
王顺利,王秀红,周新初,艾晓杰,邱江平,李银生 *
(上海交通大学农业与生物学院,上海 200240)
摘 要:采用液相还原法制备沸石-纳米零价铁复合材料,并通过添加不同质量的沸石得到不同铁与沸石比例的沸石-纳米零价铁 复合材料(Z-nZVI),考查了不同比例复合材料对 Cu2+的吸附效果,确定最佳铁与沸石比例为 1颐6,并对该比例材料、纳米零价铁与沸 石进行了性状表征(包括:TEM、XRD 及 BET)。该比例复合材料对 Cu2+的吸附动力学实验结果表明,其吸附平衡时间约为 1 h;动力 学方程拟合结果表明,该材料的动力学过程更符合准二级动力学方程,且平衡吸附量达到 515.46 mg·g-1 Fe0;对等温吸附实验数据 进行 Langmuir 和 Freundlich 拟合结果表明,Langmuir 方程更适用于描述沸石-纳米零价铁对 Cu2+的吸附。比较而言,沸石-纳米零价 铁(1颐6)对于 Cu2+的吸附效果要优于纳米零价铁并远高于沸石。三因素三水平正交试验(溶液温度:25、35、45 益;pH:3 、4 、5 ;ZnZVI 添加量:0.1、0.14 、0.21 g·40 mL-1)结果表明,铁沸石比为 1颐6 的沸石-纳米零价铁对 Cu2+的最优吸附条件为:温度 45 益,pH 3, Z-nZVI 添加量 0.21 g·40 mL-1。上述结果表明沸石-纳米零价铁可应用于水体中 Cu2+的去除。 关键词:沸石-纳米零价铁复合材料;铜离子;吸附能力 中图分类号:X52 文献标志码:A 文章编号:1672-2043(2017)03-0583-08 doi:10.11654/jaes.2016-1209
The preparation and application for the composite of nanoscale zero valent iron -zeolite adsorption to Cu2 + from aqueous solution
WANG Shun-li , WANG Xiu-hong, ZHOU Xin-chu, AI Xiao-jie, QIU Jiang-ping , LI Yin-sheng* (School of Agriculture and Biology, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China) Abstract:In this study, the composite of zeolite-nanoscale zero valent iron(Z-nZVI)was synthesized by liquid reduction and character原 ized by transmission electron microscopy(TEM)and X-ray diffraction(XRD). The specific surface area was determined using BrunauerEmmett-Teller(BET)measurement. The presence of zeolite in the composite resulted in decreased aggregation of iron nanoparticles and improved the surface area. The adsorption efficiency of Cu2+ by Z-nZVI with different ratio of Fe and zeolite was investigated. The results showed that the Z-nZVI with 1颐6 ratio of Fe to zeolite performed best. The adsorption kinetics of Cu2+ fitted better with pseudo-second order kinetics than with pseudo-first order kinetics. The equilibrium data were analyzed against the Langmuir and Freundlich isotherm models, which revealed that the Langmuir isotherm was the most suitable model for describing Cu2+ adsorption.The results of the three level orthogo原 nal experiment showed that the optimal condition for Cu2+ adsorption by Z-nZVI was achieved through adding 0.21 g·40 mL-1 Z-nZVI to the solution with a pH of 3 and at a temperature of 45 益. Results support the potential use of the Z-nZVI composite for theremoval of Cu2+ from aqueous solution. Keywords:zeolite-nanoscale zero valent iron(Z-nZVI);Cu2+;adsorption capacity