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水中铬、硒的研究》摘要：本文重点探讨了生物炭负载纳米零价铁（BC-nZVI）复合材料对水中铬、硒等重金属离子的高效去除。

研究通过对BC-nZVI 的制备工艺进行优化，分析其去除水中铬、硒的机理，并对其实际应用效果进行评估。

研究结果表明，BC-nZVI具有优异的重金属离子吸附性能，为水处理领域提供了新的思路和方法。

一、引言随着工业化的快速发展，水体中的重金属污染问题日益严重。

铬、硒等重金属离子因其高毒性、难降解的特性，对环境和人体健康造成了严重威胁。

因此，研究开发高效、环保的水体重金属离子去除技术显得尤为重要。

生物炭负载纳米零价铁（BC-nZVI）作为一种新兴的重金属离子吸附材料，具有吸附性能强、环保、易回收等优点。

本研究以BC-nZVI为研究对象，深入探讨其对水中铬、硒等重金属离子的去除机制。

二、材料与方法1. BC-nZVI的制备本研究所用BC-nZVI采用生物炭为载体，通过化学还原法制备纳米零价铁。

具体步骤包括生物炭的制备、纳米零价铁的合成及与生物炭的复合。

2. 实验方法（1）实验设计：设置不同浓度的铬、硒溶液，探究BC-nZVI的吸附性能。

（2）吸附实验：在特定条件下进行吸附实验，记录不同时间点的吸附量。

（3）数据分析：通过数据分析，研究BC-nZVI对铬、硒的吸附机制及影响因素。

三、结果与讨论1. BC-nZVI的表征通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察BC-nZVI的形貌，发现其具有多孔结构，有利于重金属离子的吸附。

同时，X射线衍射（XRD）分析表明BC-nZVI中含有铁氧化物和铁单质等成分。

2. 铬、硒的去除效果实验结果表明，BC-nZVI对水中铬、硒等重金属离子具有优异的去除效果。

随着溶液中铬、硒浓度的增加，BC-nZVI的吸附量也相应增加。

同时，BC-nZVI对铬、硒的去除效率受pH值、温度等因素的影响。

在适当的条件下，BC-nZVI可以实现对水中铬、硒的高效去除。

第 54 卷第 11 期2023 年 11 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.11Nov. 2023生物炭负载纳米零价铁活化过硫酸盐降解水中菲的性能研究周来1, 2，王一臣1, 2，李丹琼1, 2，张洁慧1, 2，朱雪强1, 2(1. 矿山生态修复教育部工程研究中心，江苏 徐州，221116；2. 中国矿业大学 环境与测绘学院，江苏 徐州，221116)摘要：生物炭负载纳米铁(BC@nZVI)是一种新型的高效非均相活化材料，可活化过硫酸盐(PS)进行原位化学氧化，去除焦化场地等复杂污染场地中的多环芳烃。

针对BC@nZVI 活化PS 对菲(PHE)降解性能及影响因素，基于液相还原法制备BC@nZVI ，采用BET 比表面积测试、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X 射线衍射技术、傅里叶变换红外光谱等表征BC@nZVI 的孔隙结构、表观形貌、元素分布、结构形态、物相组成、官能团等特性，研究BC@nZVI 铁碳比、BC@nZVI 投加量、PHE 初始浓度、PS 浓度等因素对BC@nZVI 活化PS 降解PHE 的影响。

采用准一级动力学模型评估PHE 的降解动态，采用电子顺磁共振(EPR)确定BC@nZVI/PS 体系中的自由基。

研究结果表明，BC 可有效负载nZVI 并缓解nZVI 的团聚，有利于提高对PS 的活化效率；铁碳比为1꞉4(质量比)的BC@nZVI 活化PS 降解PHE 的效果最优，在PHE 初始质量浓度为1 mg/L 、PS 浓度为1.6 mmol/L 、BC@nZVI 投加量为0.6 g/L 的最佳条件下，PHE 的降解率达到94.59%。

PHE 的降解率随着PHE 初始质量浓度的升高而降低；在酸性环境下的PHE 降解效果优于中性及碱性环境下的PHE 降解效果。

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。

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。

生物炭负载纳米零价铁活化过硫酸盐降解双酚A性能及机理研究帅晓丹;张彦;吴昌将;石健【期刊名称】《纳米技术》【年(卷),期】2022(12)4【摘要】双酚A (BPA)作为一种类雌激素物质,对人类的健康和生态系统的稳定造成了严重威胁。

过硫酸盐(PMS)高级氧化法在BPA去除方面表现出了极大的潜力。

本论文以秸秆为生物质,采用碳热还原法原位制备了生物炭/Fe0复合材料,并以其作为催化剂活化PMS降解BPA。

结果表明,秸秆经碱水解后表面产生了大量的羧基和羟基基团,有利于Fe2+在其表面的负载。

复合材料催化PMS降解BPA的性能随着Fe0负载量的增加而增强。

在复合材料投加量为0.15 g∙L−1、PMS投加量为0.20 g∙L−1,溶液pH为8.0的条件下,BPA的降解率达到了98.5%。

自由基淬灭实验表明,硫酸根自由基与羟基自由基均参与BPA的降解过程,但前者对降解反应起主导作用。

本研究有望为催化PMS降解BPA的高性能催化剂的设计和制备提供了新思路。

【总页数】12页(P340-351)【作者】帅晓丹;张彦;吴昌将;石健【作者单位】南通大学南通;南通市环境工程设计院有限公司南通【正文语种】中文【中图分类】X70【相关文献】1.纳米零价铁铜活化过硫酸盐降解AO7研究2.生物质炭负载纳米零价铁对水中硝态氮的还原去除机理研究3.聚酰亚胺共价有机框架负载纳米零价铁活化过硫酸盐降解苯酚4.绿茶生物炭负载纳米零价铁对地下水中五价钒的去除效果及机理研究5.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的研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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的研究罗钰婷;夏志轩;吴静怡;杜逸凡;张倩【期刊名称】《节能》【年(卷),期】2022(41)1【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℃、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。

【总页数】5页(P28-32)【作者】罗钰婷;夏志轩;吴静怡;杜逸凡;张倩【作者单位】武汉理工大学土木工程与建筑学院【正文语种】中文【中图分类】X703【相关文献】1.淀粉稳定化纳米零价铁活化过硫酸盐降解罗丹明B试验研究2.生物炭负载纳米零价铁材料的制备及还原降解性能3.纳米零价铁铜活化过硫酸盐降解AO7研究4.聚酰亚胺共价有机框架负载纳米零价铁活化过硫酸盐降解苯酚5.绿茶生物炭负载纳米零价铁对地下水中五价钒的去除效果及机理研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

纳米零价铁的应用研究进展摘要：纳米零价铁结合了零价铁还原性强和纳米材料比表面积大的特点，可以通过不同机制降解各类环境污染物。

本文介绍了纳米零价铁在今后的研究重点和方向进行分析和展望。

关键词：纳米零价铁；重金属；污染物去除纳米零价铁可通过还原氧化、吸附沉淀等反应降解各类污染物，包括无机污染物（重金属、无机阴离子等）和有机污染物（卤代有机化合物、有机染料等），广泛应用于水处理和土壤修复方面。

1去除有毒重金属重金属主要包括汞、铬、铅、砷等难以被生物降解但却具有显著毒性的金属元素。

它们在水环境中的具有高度溶解性，有毒重金属可被活生物体吸收，一旦进入食物链，最终会进入人体并在器官中累积，如果摄入的有毒重金属超过允许的浓度，则可能导致严重的健康失调。

因此，有必要在将金属污染的废水排放到环境中之前对其进行处理。

Du等[1]引入人工腐殖酸（AHA）与nZVI协同作用，Pb2+与AHA-nZVI样品之间发生还原、络合和共沉淀反应，去除率高达99.2％。

当Hg2+，Cu2+，Cr3+等金属的E0远高于Fe的时，则还原作用为主导。

Akram等[2用生物炭基铁纳米复合材料（nZVI-BC）来去除水样中的砷，其去除机理主要包括表面特定的静电作用、氢键作用和氧化还原反应，其中氧化还原反应使剧毒As（III）转化为As（0）和As（V），As（III）和As（V）的最佳去除率分别为99.1%和96.1%。

2去除有机卤代物有机卤代物是水体环境中广泛存在的污染物之一，具有较强毒性和致癌性，并难以被生物所降解，等够长时间、长距离的迁移，在动植物身体和环境介质中均能检出，对环境危害较大。

与重金属不同的是，有机污染物可以改变官能团结构，使危害较大的污染物转换为危害较小的污染物。

氯代有机物在去除时，Ou等[3]发现加入短链有机酸（SCOAs）可以在酸性条件下促进nZVI降解五氯苯酚（PCP）。

草酸（OA）可以与PCP脱氯过程中产生的亚铁离子强烈地络合，并减少沉淀在nZVI表面的亚铁（氢）氧化物的形成。

《生物炭负载纳米零价铁镍激活过硫酸盐降解诺氟沙星废水》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，制药废水已成为一种重要的环境污染源。

诺氟沙星（Norfloxacin）是一种广谱抗菌药物，广泛应用于人类和动物医疗领域，但其大量使用和排放导致的环境问题日益严重。

如何有效处理含有诺氟沙星的废水，已成为当前环境保护领域的重要课题。

生物炭作为一种环保材料，具有较大的比表面积和良好的吸附性能，而纳米零价铁镍因其独特的物理化学性质，在废水处理中展现出良好的应用前景。

本研究以生物炭为载体，负载纳米零价铁镍，通过激活过硫酸盐来降解诺氟沙星废水，以期为诺氟沙星废水的处理提供新的思路和方法。

二、材料与方法1. 材料本研究所用材料主要包括生物炭、纳米零价铁镍、过硫酸盐以及诺氟沙星废水。

其中，生物炭通过热解法制备，纳米零价铁镍通过化学还原法合成。

2. 方法（1）生物炭负载纳米零价铁镍的制备：将纳米零价铁镍分散在生物炭上，通过一定的工艺条件使其牢固结合。

（2）激活过硫酸盐：利用生物炭负载的纳米零价铁镍激活过硫酸盐，产生具有强氧化性的自由基。

（3）诺氟沙星废水的降解：将激活后的过硫酸盐加入诺氟沙星废水中，观察诺氟沙星的降解情况。

三、实验结果与分析1. 生物炭负载纳米零价铁镍的表征通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等手段，对生物炭负载的纳米零价铁镍进行表征。

结果表明，纳米零价铁镍成功负载在生物炭上，且分布均匀。

2. 激活过硫酸盐及诺氟沙星降解效果实验发现，生物炭负载的纳米零价铁镍能有效激活过硫酸盐，产生大量具有强氧化性的自由基。

这些自由基能够迅速与诺氟沙星发生反应，使其降解。

随着反应时间的延长，诺氟沙星的降解率逐渐提高。

3. 影响诺氟沙星降解的因素实验发现，影响诺氟沙星降解的因素主要包括pH值、温度、过硫酸盐浓度以及生物炭负载的纳米零价铁镍的量。

在适当的条件下，诺氟沙星的降解效果最佳。

四、讨论本研究利用生物炭负载纳米零价铁镍激活过硫酸盐来降解诺氟沙星废水，取得了良好的效果。

《生物炭负载纳米零价铁耦合微生物固定砷铬与机理研究》篇一一、引言随着工业化的快速发展，重金属砷（As）和铬（Cr）的污染问题日益严重，对环境和人类健康构成了巨大的威胁。

生物炭负载纳米零价铁（Biochar-supported Nanoscale Zero-valent Iron，简称BnZVI）技术因其独特的物理化学性质，被认为是一种有效的重金属污染治理方法。

本文将研究生物炭负载纳米零价铁耦合微生物在固定砷铬方面的应用及其机理。

二、生物炭负载纳米零价铁的特性生物炭是一种由生物质热解产生的富含碳的固体产物，具有较大的比表面积和良好的吸附性能。

纳米零价铁因其小尺寸效应和较高的反应活性，在重金属修复领域展现出巨大的潜力。

将纳米零价铁负载在生物炭上，可以形成一种新型的重金属修复材料，兼具二者的优点。

三、生物炭负载纳米零价铁耦合微生物固定砷铬本研究通过将生物炭负载的纳米零价铁与特定微生物相结合，形成一种新型的重金属固定系统。

该系统利用纳米零价铁的还原性和微生物的生物吸附、生物积累作用，共同实现对砷铬的固定。

在实验中，我们通过改变BnZVI的投加量、微生物种类及浓度等参数，探讨了其对砷铬固定效果的影响。

四、砷铬固定机理研究通过一系列的实验和表征手段，我们研究了BnZVI耦合微生物固定砷铬的机理。

首先，纳米零价铁通过还原作用将重金属砷铬从高价的氧化态还原为低价的态，从而降低其毒性。

其次，生物炭提供了良好的微生物生长环境，促进了微生物对重金属的吸附和积累。

此外，微生物的代谢活动还进一步促进了砷铬的固定。

五、结论本研究表明，生物炭负载纳米零价铁耦合微生物是一种有效的重金属砷铬固定方法。

该方法通过纳米零价铁的还原作用和微生物的生物吸附、生物积累作用，实现了对砷铬的高效固定。

此外，我们还揭示了该方法的固定机理，为进一步优化该方法提供了理论依据。

六、展望尽管本研究取得了一定的成果，但仍有许多问题需要进一步研究。

例如，如何进一步提高BnZVI的稳定性和活性？如何优化微生物种类和浓度以提高固定效果？此外，该方法在实际环境中的应用效果和长期稳定性也需要进一步研究。

零价铁粒径对硝酸盐污染处理的实验研究近年来，由于工业化发展，人类活动不断增加，导致环境污染日益加剧，其中硝酸盐污染是严重的环境问题之一。

硝酸盐对环境和健康的影响不容忽视，因此科学家们一直在钻研怎样更有效地去除硝酸盐。

在这些研究中，零价铁是一种被广泛用于去除硝酸盐的材料，而零价铁粒径对硝酸盐污染处理的影响也引起了研究者们的关注。

零价铁粒径对硝酸盐污染处理的研究已经成为一个热门话题。

过去的研究表明，零价铁可以有效地去除硝酸盐，但是零价铁的晶粒大小会影响它的去除效果。

不同大小的零价铁对硝酸盐去除的速率和效果不同，在这个领域的研究中，被广泛使用的是纳米零价铁（nZVI）。

在硝酸盐污染处理的实验中，样品的制备过程十分重要。

首先，需要制备硝酸盐溶液，然后添加一定量的零价铁粉末、磁子和蒸馏水，保持反应体系在一定空气中。

在实验中，要注意零价铁的粒径和质量，确保反应体系的稳定性和反应速率。

实验结果表明，零价铁纳米颗粒对硝酸盐污染的去除效果比纯零价铁粒子更好。

在水中添加不同的零价铁颗粒后，硝酸盐的去除率并不相同。

实验中发现，当零价铁的粒径为20-50 nm时，硝酸盐的去除效率最高，能够去除90%以上的硝酸盐，而当粒径为50-100 nm时则稳定在60%左右，超过了100 nm的颗粒的去除效果差，仅为40%左右。

研究表明，零价铁颗粒越小，其反应表面积越大，能够更有效地去除硝酸盐，因此纳米零价铁可以更好地应用于水体中硝酸盐的去除。

另外，硝酸盐污染的处理时间也是一个关键因素，过短的反应时间可能无法达到理想的去除效果。

总之，零价铁粒径对硝酸盐污染处理的影响已经得到了研究的证实。

实验结果表明，纳米零价铁颗粒在去除硝酸盐方面表现出更优越的性能，因此，纳米零价铁将有望成为处理硝酸盐污染的有效工具。

随着技术的发展，相信研究者们会找到更好的方法去解决硝酸盐污染问题，为保护环境做出积极的贡献。