纳米零价铁

摘要： 针对纳米零价铁(nZVI)复合材料存在易团聚和难分离回收等缺陷,导致其降解效率下降、使用寿命变短等问题,首先介绍了nZVI的制备方法及负载型nZVI基材料在治理土壤污染和水体污染等领域的最新研究成果,分析了nZVI去除污染物的反应原理;重点总结归纳了聚丙烯酸/聚乙烯醇复合纳米纤维膜、壳聚糖复合纳米纤维膜、聚苯胺纳米纤维膜、碳纳米纤维膜等纳米纤维负载型nZVI基材料的制备方法及其去除污染物效果;最后提出以静电纺丝纳米纤维为代表的载体材料,可以有效抑制nZVI团聚,提高分离回收性能及拓宽其实际应用范围,是负载型nZVI基材料应用于环境修复的新型有效载体。

摘要： 麻黄草具有良好的比表面积和丰富的官能团,已被证实其产物具有优秀的吸附性能。纳米零价铁作为一种强反应性的过渡金属粒子,可以高效活化过硫酸盐并降解污染物。研究采用麻黄草作为原材料制备生物炭,负载硫化纳米零价铁活化过硫酸盐降解酸性大红GR。通过批次试验探究炭的烧制温度、铁的负载比、硫铁比、硫化时间、材料投加量、PS投加量、pH对S-nZVI@BC体系降解酸性大红GR的影响。结果表明,当条件设置为pH值5、烧制温度600°C、铁的负载比0.6、硫铁比1.0、硫化时间1 h、材料投加量0.2 g/L、PS投加量0.4 mmol/L时,反应60 min后S-nZVI@BC体系对酸性大红GR的降解率最高达85%。通过自由基淬灭试验可以确定,SO-4·是反应的主要活性物质。硫化对于纳米零价铁/过硫酸盐体系的降解效果虽无明显增益,但可以有效降低铁的逸出,降低二次污染。

摘要： 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nZVI的应用借鉴经验。

摘要： 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(nZVI),有效解决nZVI在土壤中铬污染处理中自身团聚问题,提高Cr(VI)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(nZVI/AC)对土壤Cr(VI)去除率达60.3%。SEM和能谱分析表明,nZVI/AC比纯纳米零价铁更好的分散性,nZVI均匀分布活性炭表面,有效减少铁的团聚。当p H在3~9,随着p H的降低,去除率升高。在p H小于3时,观察到最高的去除效率。反应温度的升高对于提高n ZVI/AC去除溶液中Cr(VI)反应速率贡献有限。吸附动力学符合准二级动力学模型,说明n ZVI/AC对于Cr(VI)的去除主要受化学吸附过程控制。

摘要： 为提高石墨烯负载纳米零价铁材料去除重金属Cr^(6+)效率,采用液相还原法制备出硫、氮双掺杂的石墨烯负载纳米零价铁材料,通过扫描电子显微镜、BET比表面测试法、X射线光电子能谱对SN-rGO-nZVI的结构和性能进行了表征,研究了不同影响因素对于水中Cr(Ⅵ)去除效率的影响。结果表明,室温下,当材料中氧化还原石墨烯与掺杂的硫脲的质量比为1∶20,溶液初始pH值为3.5,Cr(Ⅵ)的初始浓度为25 mg/L,投加0.5 g/L的复合材料时,水中的Cr(Ⅵ)在90 min内去除率可以达到99.5%,在此过程中还原作用占主要地位。

摘要： 将低质量浓度低有机质剩余污泥在不同条件(自然条件、纳米零价铁(nZVI)、单过硫酸氢钾(PMS)、K _(2)SO_(4)、nZVI+PMS、nZVI+K_(2)SO_(4))下进行发酵处理,通过分析发酵过程中溶解性蛋白质、多糖和挥发性脂肪酸(SCFAs)质量浓度、生物酶活性等指标,研究nZVI对污泥在不同硫酸盐条件下水解酸化性能的影响。结果表明,nZVI+PMS发酵系统水解酸化性能最强,蛋白质、多糖和SCFAs的质量浓度(以化学需氧量(COD)计)分别为255.07 mg/L、138.31 mg/L和356.8 mg/L;nZVI+PMS发酵系统蛋白酶和α-葡萄糖苷酶活性最强,但是nZVI发酵系统碱性磷酸酶和酸性磷酸酶活性最高,而K_(2)SO_(4)发酵系统生物酶活性与自然系统相似,可见nZVI能够有效提高PMS作用下的低浓度低有机质剩余污泥厌氧发酵性能。

摘要： 为探明纳米零价铁(nZVI)/BC与(Cu-Pd)/BC联合作用对水中硝酸盐的去除机理,分别负载纳米金属于小麦秸秆生物炭上,制得nZVI/BC与(Cu-Pd)/BC两种复合材料,并通过SEM、TEM、EDS、XRD对材料进行表征分析,从nZVI/BC的SEM中可以看出,纳米零价铁较好地分散在生物炭(BC)上面;从(Cu-Pd)/BC的TEM图中看出,纳米铜钯均有效地负载于BC上且分布均匀。结果表明,nZVI/BC:(Cu-Pd)/BC体系中硝酸盐的去除率可达100%,氮气转化率达到42%。当pH为4.05时硝酸盐去除效果最佳;硝酸盐去除率随着初始浓度的升高而降低;溶解氧的存在会降低硝酸盐去除率;存在PO_(4)^(3-)对去除效率的影响最大,去除率降低至15.8%,而CO_(3)^(2-)和SO_(4)^(2-)的存在对去除氮的影响不大,去除率接近100%。动力学研究表明:在最佳条件下,nZVI/BC与(Cu-Pd)/BC联合作用对NO_(3)^(-)-N、NO_(2)^(-)-N的去除均符合准二级吸附动力学模型,反应过程以还原反应为主。

摘要： 近年来,纳米零价铁(nZVI)因具有比表面积大、还原能力强、成本低的特点被用于去除环境中的六价铬〔Cr(Ⅵ)〕,然而由于高表面能、固有磁力等因素的影响,nZVI具有易团聚、易氧化和不稳定的缺点,限制了其广泛应用.鉴于此,本文以碳材料作为支持材料改性nZVI,比较了制备碳基nZVI复合材料的方法,分析了不同碳基nZVI复合材料去除Cr(Ⅵ)的反应效能,阐述了影响复合材料去除Cr(Ⅵ)的因素.结果表明:①湿化学法合成的复合材料有利于提高nZVI的分散性,减少团聚.热转化法合成的复合材料有利于节约成本,提高碳材料和nZVI的结合性.②不同碳材料负载nZVI能有效提高nZVI的分散性、稳定性和抗氧化性.③碳基材料负载nZVI能有效降低环境因素对nZVI的负面影响.④碳基nZVI复合材料能提高对Cr(Ⅵ)的去除能力,其对Cr(Ⅵ)的最大吸附容量比nZVI高1.2~20倍.本文旨在深入了解碳基nZVI复合材料的合成方法,提高碳基nZVI复合材料的性能,以期为开发高效稳定的碳基nZVI复合材料修复环境中的Cr(Ⅵ)提供一些启示.

摘要： 采用液相还原法制备纳米零价铁(nZVI),通过X射线衍射、扫描电镜−能谱、傅里叶红外光谱及X射线光电子能谱对其进行表征。考察了nZVI活化过硫酸盐(PS)降解咖啡因(CAF)的性能。实验结果表明,当PS为5 mmol/L、nZVI投加量为0.2 g/L时,50 mg/L的CAF可在15 min内降解97.6%;溶液初始pH和腐殖酸(HA)对nZVI/PS体系降解CAF无影响;Cl^(-)、SO_(4)^(2-)、H_(2)PO_(4)-和NO_(3)-对CAF的降解呈抑制效果;自由基抑制实验表明体系中存在·OH与SO_(4)^(•-),且SO_(4)^(•-)占主导,nZVI/PS体系可有效降解多种污染物。

摘要： 为克服纳米零价铁(nZVI)易团聚、易钝化的缺点,本文以具备阳离子交换性能的Y型分子筛为载体,制得Y型分子筛嵌载纳米零价铁复合材料,对比研究了nZVI、Y型分子筛及所制复合材料对水中Pb^(2+)的去除能力,并利用SEM、TEM、XRD和XPS等手段,对去除Pb^(2+)前后复合材料的微观形貌、物相组成及元素价态等进行表征,分析了Y型分子筛嵌载nZVI复合材料对水中Pb^(2+)的去除机理。结果表明,Y型分子筛嵌载nZVI复合材料对水中Pb^(2+)有较好的去除效果,反应60 min时对Pb^(2+)的吸附量可达425.8 mg/g,相较于纳米零价铁和Y型分子筛,复合材料对水中Pb^(2+)的吸附量分别增大了37.6%和46.9%。所制复合材料对水中Pb^(2+)的去除机理主要为:Y型分子筛的阳离子交换作用,纳米零价铁的还原作用,纳米零价铁被氧化生成的羟基氧化铁及Y型分子筛中的硅、铝氧化物对Pb^(2+)的表面配合作用。

摘要： 采用液相浸渍法制备活性炭负载纳米零价铁材料(nZVI-GAC).通过对比改性前后活性炭和在不同pH值下研究nZVI-GAC对砷的吸附效果;通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱分析(XPS)、Zeta分析对nZVI-GAC进行表征,探讨了其去除As(Ⅴ)的作用机理.研究结果表明:nZVI-GAC对砷的吸附量提高了3倍,且在偏酸性或中性下对砷的吸附较好;nZVI-GAC在水中吸附As(Ⅴ)的机理主要分为GAC本身的物理吸附作用、由于Feo负载到nZVI-GAC表面导致其正电性提高从而起到静电吸引作用、nZVI-GAC表面M-OH(FeOOH)起表面络合作用.

摘要： 为了去除水体中新型有机污染物(泛影酸),本研究利用花生壳生物炭负载纳米零价铁,成功制备nZVI/BC复合材料,解决了nZVI颗粒团聚的问题,提高了PS活化效率,促进了水体中泛影酸的降解.实验表明复合材料中nZVI与BC配比为1∶2时(nZVI/2BC),nZVI的分散性最好且比表面积最大,对PS的活化效率最高.在pH7.0和25°C条件下,0.45g/L nZVI/2BC与25mM PS组合对DTZ的去除率为94.6％.pH3.0～pH11.0的自由基淬灭实验表明酸性条件下溶液中硫酸根自由基占主导优势,而在碱性条件下硫酸根自由基则转化成大量羟基自由基.通过考察FeO、Fe2+和Fe3+之间的转运,探讨了nZVI/2BC活化PS的机理.

摘要： 铀在废水中主要以高溶解度的六价铀酰[U(Ⅵ)]形式存在,而四价铀[U(Ⅳ)]的溶解度较低,因此可以通过将六价铀酰还原为四价的难溶沉淀,进而分离去除铀酰.前人研究表明,纳米零价铁具有很高的还原活性,可用于U(Ⅵ)的还原去除,但纳米零价铁易团聚和被氧化,氧化产物覆盖在团聚物表面阻止进一步反应,从而使其失去还原活性,降低利用效率,然而纳米零价铁在反应后转化为纳米铁氧化物,纳米铁氧化物与某些导体材料的结合能够表现出光催化活性,增强还原效果.与此同时,希瓦氏菌属于产电微生物并且能够提供较多的活性位点,在一定条件下能够自主产生生物电子供吸附于菌体表面的其他材料利用,因此本研究结合上述各材料的优势,克服纳米零价铁单独应用的缺陷,提高U(Ⅵ)的去除效率.实验基于纳米零价铁(nZVI)的高还原性能以及高电导率的蜂巢晶格碳材料——石墨烯(RGO)、多壁纳米碳管(CNT)、富勒烯(C60),制备3种复合材料(nZVI-RGO、nZVI-CNT、nZVI-C60),同时结合光照和产电微生物希瓦氏菌用于高效处理含铀废水,系统考察了不同光照条件下几种复合材料对50mg/L铀酰去除效果、适用条件及铁的溶出情况;同时采用介观和光谱手段,系统探究了反应前后nZVI-CNT材料结构和形貌;利用CASTEP计算铁原子在纳米碳管表面的吸附能以及FeOOH在纳米碳管表面的吸附能.

摘要： 课题组近几年开展了研究污染土处理的一些工作，从岩土及环境工程的角度出发，同时也关注处理之后土壤微观结构的变化以及化学成分的变化，从多个尺度进行了一系列的研究。

摘要： 纳米零价铁(nZVI)还原重金属离子,具有很广泛的应用,而长石族(Feldspar)在一定条件下均对重金属离子体现出一定的吸附能力.以长石包裹纳米零价铁(F-nZVI)为原料,采用正交试验法,在预处理后含有重金属的重金属废水中,加入F-nZVI,充分混合搅拌反应一段时间,通过还原、吸附作用及共沉淀等辅助作用能一次性去除重金属废水中2r12、Ni2、Pb2、Cr6,C L12和Cd2等各种重金属离子,加入氨水调节pH值,并采用磁力吸附回收法,对重金属污泥与处理后的废水进行分离,回收得到重金属废水污泥,将沉淀产物干燥研磨,即可作为陶瓷釉用料.本方法处理重金属废水,具有简单高效拥等优点,处理过程中使用的药剂少、方法简单、效果显著,可一次性去除重金属废水中多种金属;磁力吸附回收的回收率高、操作简便,同时回收产物可被再次利用,对环境友好,达到节能减排的目的.

摘要： 随着纳米技术的不断发展,纳米零价铁在环境修复中的应用成为了新的研究热点,其除具有普通铁粉的性质外,还具有粒径小、比表面积大、表面活性高的特点,能够快速而有效地去除多种污染物.然而,纳米零价铁由于极易团聚、沉淀的特点,迁移性和传递性较差,还易堵塞孔喉,使得岩层孔隙率、渗透率降低而影响效果.近年来,研究者们主要通过提出不同的纳米零价铁改性技术来提升其稳定性,而其在多孔介质中的运移规律仍研究较少.本研究针对蒙脱石负载零价纳米铁这一改性材料开展其在低渗多孔介质中的运移研究,该材料是将三价铁附着于蒙脱石层间,还原成零价纳米铁,改性纳米铁颗粒铁单质质量比约4％.

摘要： 采用溶胶凝胶法制备了活性碳纤维毡负载纳米零价铁的高效复合阴极(Feo/ACF),采用XRD和BET技术对Feo/ACF复合阴极进行了表征.本实验使用复合阴极与Ir-Ta涂层钛阳极,组成电芬顿工艺体系,对甲基橙染料作为偶氮染料废水的模式污染物进行了降解脱色处理,考察了电效率、初始废水pH、降解时间等因素对甲基橙降解率的影响.实验结果表明,当外加电流为0.3A时,在初始甲基橙浓度为10mg/L、电解质Na2SO4浓度为0.5g/L、初始废水pH为2.5的条件下,电芬顿工艺运行30min后,刚果红降解率为99.95％.

摘要： 纳米零价铁由于其具有易制备,强还原活性以及高比表面积广泛运用于有机卤化物的降解中,然而在实际运用中纳米零价铁易出现钝化及易团聚得现象,尤其在降解时,纳米零价铁的表面容易形成氧化层,严重的影响了其对污染物的降解.因此本文制备了一种新型纳米零价铁改性的材料(纳米Fe0@Fe3O4),将纳米零价铁能更加分散的分布于纳米四氧化三铁上,同时增加了材料的比表面积,并减少了纳米零价铁颗粒与空气的接触,增强了其还原活性,同时形成了Fe-Fe2+-Fe3+的循环体系,催化了降解的进行,本文将这种纳米复合材料应用到一种持久性、难降解性、疏水性的有机污染物十溴联苯醚(BDE209)的降解中,取得良好的降解效果.

摘要： 本文以制备的花生壳BC/nZVI为修复剂,以实际有机氯农药——六六六(hexachlobenzene,HCH)污染土壤为对象,开展BC/nZVI结合特异降解菌鞘氨醇单胞菌(sphingomonas sp)修复HCH污染土壤研究,并探究修复材料对土壤酶活的影响.结果表明:培养63d后,添加花生壳BC/nZVI、微生物、BC/nZVI+微生物后,土壤中HCH的降解率明显提高,当BC/nZVI与微生物结合时,土壤HCH的残留量最低,降解率高于单独用微生物处理和BC/nZVI处理的实验组,总HCH的降解率达到84.88％.添加修复材料后,土壤中脲酶活性升高,蔗糖酶与过氧化氢酶活性降低;土壤中总HCH残留量与脲酶、过氧化氢酶活性显著相关,与蔗糖酶相关性较小.

摘要： 本文以制备的花生壳BC/nZVI为修复剂,以实际有机氯农药——六六六(hexachlobenzene,HCH)污染土壤为对象,开展BC/nZVI结合特异降解菌鞘氨醇单胞菌(sphingomonas sp)修复HCH污染土壤研究,并探究修复材料对土壤酶活的影响.结果表明:培养63d后,添加花生壳BC/nZVI、微生物、BC/nZVI+微生物后,土壤中HCH的降解率明显提高,当BC/nZVI与微生物结合时,土壤HCH的残留量最低,降解率高于单独用微生物处理和BC/nZVI处理的实验组,总HCH的降解率达到84.88％.添加修复材料后,土壤中脲酶活性升高,蔗糖酶与过氧化氢酶活性降低;土壤中总HCH残留量与脲酶、过氧化氢酶活性显著相关,与蔗糖酶相关性较小.

摘要： 本发明公开了一种乙二胺树脂载零价铁纳米复合材料、其制备方法和在同步还原捕集水中六价铬中的应用，本发明还原捕集水中六价铬的应用方法包括：调节含六价铬水体的pH后过滤，将滤液通过填装有乙二胺树脂载零价铁纳米复合材料的吸附塔中；当达到泄漏点，先用酸液脱附，再用硼氢化钠还原。本发明用乙二胺树脂载零价铁纳米复合材料对六价铬进行处理，水体pH值为3.0~12.0时，且共存有高浓度Cl‑、HPO42‑、SO42‑、Ca2+、Mg2+及有机质等竞争物质情况下，仍可使出水的六价铬含量从小于150 mg/L降低至0.01 mg/L（以Cr计）以下，且出水中未有三价铬检出；同时复合材料所捕集的六价铬完全被还原为三价铬，且截留在复合材料内部。

摘要： 本发明公开了一种特异性调控纳米零价铁腐蚀产物并加强纳米零价铁吸附低浓度砷的方法。该方法通过将纳米零价铁负载于氢氧化镁表面，制得nZVI@Mg(OH)2复合材料，达到纳米零价铁腐蚀产物的调控，同时增强纳米零价铁对低浓度砷的吸附。本发明方法简单易操作，原料来源广泛，成本低廉。制得的nZVI@Mg(OH)2复合材料充分放大单一nZVI或Mg(OH)2材料的优点，既能有效将水体中As(Ⅴ)浓度降至饮用水标准，对As(Ⅴ)也有较高的吸附容量。

摘要： 本发明涉及纳米材料，特别是多孔纳米零价铁复合材料，其主要由主活性成分、骨架成分和辅助成分组成，其中主活性成分为纳米零价铁，骨架成分由选自Al、Mn、Si、Zn中的一种或一种以上的金属组成，辅助成分选自Ni、Pt、La、Cu、Pd中的一种或多种。本发明还涉及所述多孔纳米零价铁复合材料的制备方法，以及用于水污染处理、土壤污染处理以及环境修复的用途。

摘要： 本发明揭示了基于纳米零价铁的污水处理系统、处理方法及改性硅藻土负载的纳米零价铁的制备方法，其中处理系统包括依次连接的还原处理池，通过其内的改性硅藻土负载的纳米零价铁进行池内污水处理；絮凝池，通过絮凝剂使其内污水中的污染物絮凝；高效沉淀池，具有将经过其的污水中的泥、水分离的结构；过滤器，具有截留经过其内的污水中的污染物的结构；清水池，用于将其内的污水的PH值调节至排放标准。本方案利用纳米零价铁能够充分与硝酸盐进行反应，对硝酸盐的去除效率高；同时本系统不需要严格控制反应的pH条件，适用范围广，另外，减少了药剂的使用量，大大降低了运行费用，反应条件温和，过程安全，投资成本低，工艺简单，运行维护简便。

摘要： 本发明公开了一种特异性调控纳米零价铁腐蚀产物并加强纳米零价铁吸附低浓度砷的方法。该方法通过将纳米零价铁负载于氢氧化镁表面，制得nZVI@Mg(OH)2复合材料，达到纳米零价铁腐蚀产物的调控，同时增强纳米零价铁对低浓度砷的吸附。本发明方法简单易操作，原料来源广泛，成本低廉。制得的nZVI@Mg(OH)2复合材料充分放大单一nZVI或Mg(OH)2材料的优点，既能有效将水体中As(Ⅴ)浓度降至饮用水标准，对As(Ⅴ)也有较高的吸附容量。

摘要： 本发明涉及纳米材料，特别是多孔纳米零价铁复合材料，其主要由主活性成分、骨架成分和辅助成分组成，其中主活性成分为纳米零价铁，骨架成分由选自Al、Mn、Si、Zn中的一种或一种以上的金属组成，辅助成分选自Ni、Pt、La、Cu、Pd中的一种或多种。本发明还涉及所述多孔纳米零价铁复合材料的制备方法，以及用于水污染处理、土壤污染处理以及环境修复的用途。

摘要： 本发明涉及用于污染场地修复的纳米零价铁颗粒中有效Fe

摘要： 本发明涉及一种球磨法合成多酚改性纳米零价铁有效去除六价铬的方法，在球磨罐中加入还原铁粉和含邻位酚羟基的螯合剂，球磨机在550‑600r/min的条件下研磨，使还原铁粉和多酚螯合剂结合形成多酚改性纳米零价铁；调节待处理的六价铬离子溶液pH＝3‑9；在铬离子溶液中加入研磨好的多酚改性纳米零价铁。本方法合成的多酚改性纳米零价铁，相对于未改性的纳米零价铁而言，对六价铬的去除效果大大增加，鞣酸改性纳米零价铁两分钟的降解率可以达到98.2％。制备过程安全，可操作性强，反应时间较短。本方法使用常规的球磨机即可，在空气中进行降解实验，在于降解实验在空气中进行，无需无氧环境。

摘要： 本申请提供一种碳负载型硫化纳米零价铁的制备方法和六价铬的去除方法，其中，碳负载型硫化纳米零价铁的制备方法包括：将铁盐溶液和活性炭放入反应器中进行化学反应，以生成第一混合溶液；将硼氢化钠溶液和硫化物溶液依次滴加至第一混合溶液中进行化学反应，以生成第二混合溶液；将第二混合溶液通过磁铁进行固液分离，以得到碳负载型硫化纳米零价铁；对碳负载型硫化纳米零价铁进行清洗和干燥，以得到目标碳负载型硫化纳米零价铁。本发明实施例的碳负载型硫化纳米零价铁的制备方法，操作简便，且制备出来的碳负载型硫化纳米零价铁反应活性和稳定度较高，具有较好的应用前景。

摘要： 本发明涉及一种滴定法合成焦性没食子酸改性纳米零价铁有效去除六价铬的方法，通过滴定法合成焦性没食子酸‑纳米零价铁络合物，在厌氧的条件下，利用静电吸附作用将六价铬离子吸附到纳米零价铁的表面。随后，含有焦性没食子酸改性的纳米零价铁与吸附的六价铬反应生成二价铁和氢氧化铬。六价铬在纳米零价铁的表面也能被二价铁还原生成三价铁和氢氧化铬。焦性没食子酸含有两个相邻的酚羟基包覆在纳米零价铁的表面，影响了二价铁离子的生成，但是增强了六价铬离子在材料表面的吸附能力。吸附在纳米零价铁表面的焦性没食子酸可以将三价铁离子还原成二价铁离子，继续参与六价铬离子的还原。本方法操作性强，反应时间较短，材料具有高效性，高稳定性。