负载零价铁膨胀石墨的合成及对水中NO3-去除的效果与机制

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。

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。

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刘雪妮;吴宏海;张苑芳;管玉峰【期刊名称】《岩石矿物学杂志》【年(卷),期】2017(036)006【摘要】采用液相还原法成功制备纳米零价铁,并组装出生物质炭负载纳米零价铁复合材料(NZVI/BC).XRD图谱显示,NZVI/BC由生物质炭(BC)和纳米零价铁(NZVI)两种成分复合而成;SEM图像显示,加入生物质炭之后,NZVI颗粒在炭表面分散良好.研究考察溶液pH值、还原剂投加量、铁/炭比和NO3初始浓度等因素对NZVI/BC还原性能的影响.结果表明,NZVI/BC显示出优良的还原性能.在相同条件下,反应2h,NZVI对NO3-的去除率为75％,而NZVI/BC对NOr的去除率为96％.NZVI/BC是一种具有应用前景的硝态氮净化材料.%In this study,biochar supported nanosized zero valent iron composite (NZVI/BC) was assembled from biochar and nanoscale zerovalent iron (NZVI),while NZVI was prepared by liquid phase reduction method.The XRD patterns showed that NZVI/BC was composed of biochar and NZVI.SEM indicated that NZVI particles agglomerated greatly,and dispersed well after being distributed on biochar grains.The focus was placed on the effects of the solution pH,dosage and ratio of Fe/C for the composite as well as the initial concentration of NO3-on the reduction of nitrate by NZVI/BC.The research clearly demonstrates that NZVI/BC exhibits highly efficient reductive capability.The reductive removal rate of NO3-reached approximately 75 ％within 2 h by using NZVI,and reached approximately 96 ％ by NZVI/BCunder the same certain condition.Therefore,NZVI/BC is a promising scavenging material for nitrate.【总页数】9页(P842-850)【作者】刘雪妮;吴宏海;张苑芳;管玉峰【作者单位】华南师范大学化学与环境学院,广东广州510006;华南师范大学化学与环境学院,广东广州510006;华南师范大学化学与环境学院,广东广州510006;华南师范大学化学与环境学院,广东广州510006【正文语种】中文【中图分类】P579【相关文献】1.催化还原法深度处理污水中硝态氮的研究 [J], 云玉攀;杨鑫;李子富;周晓琴;白晓凤;高瑞玲;王雪梅2.不同热解温度及材料来源的生物质炭对水中硝氮的吸附作用研究 [J], 王观竹;陶佳慧;李琳慧;于济通;许梦;李旭;郭平3.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 [J], 刘红;李春侠;范先媛;孙泽伟;张家源4.改性芦苇生物质炭对水中硝态氮的吸附特性 [J], 胡志新;时萌;孙菁;嵇文晖;刘廷凤;王慧雅5.固定化改性生物质炭模拟吸附水体硝态氮潜力研究 [J], 李丽;陈旭;吴丹;王爱丽;杨柳燕因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

铝基MOF负载纳米零价铁去除硝酸盐的研究孟家琪;郭波;金史怡;邢海双;陈越【期刊名称】《水处理技术》【年(卷),期】2024(50)5【摘要】采用液相还原法制得的纳米零价铁(nZVI),负载于铝基金属有机框架上制成复合材料(nZVI@Al-MOF),用于去除水中的NO_(3)^(-)-N。

考察初始pH、nZVI@Al-MOF投加量、温度和共存离子等因素对去除NO_(3)^(-)-N的影响。

结果表明,在pH为3.0~11.0的研究范围内,nZVI@Al-MOF去除NO_(3)^(-)-N 几乎不受pH的影响。

NO_(3)^(-)-N初始质量浓度20 mg/L、温度298K,nZVI@Al-MOF投加量2.0 g/L时,反应180 min,初始pH为3.0、5.0、7.0、9.0、11.0时,NO_(3)^(-)-N去除率分别可达96.8%、97.1%、97.8%、99.8%、98.1%,几乎所有的NO_(3)^(-)-N被还原为NH_(4)^(+)-N,去除效果极佳且表现稳定。

伪二级吸附动力学模型极好描述了(R~2=0.999 6~0.999 9)nZVI@Al-MOF吸附还原NO_(3)^(-)-N的行为,其等温吸附过程符合Freundlich模型,表明吸附为多层化学吸附。

热力学结果显示,吸附反应是自发吸热的过程。

SEM和FTIR 的表征结果显示,nZVI成功负载于Al-MOF上,nZVI@Al-MOF对NO_(3)^(-)-N 的去除主要是吸附和还原作用的结果。

【总页数】7页(P60-66)【作者】孟家琪;郭波;金史怡;邢海双;陈越【作者单位】太原理工大学环境科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】X703.1【相关文献】1.改性硅藻土负载纳米零价铁去除水中硝酸盐氮2.有序介孔碳负载纳米零价铁/铂材料去除水体硝酸盐实验研究3.有序介孔碳负载纳米零价铁/铂材料去除水体硝酸盐实验研究4.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5.生物炭负载纳米零价铁去除硝酸盐作用的研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

零价铁去除水中钼的研究的开题报告
【题目】零价铁去除水中钼的研究
【摘要】钼是一种广泛应用于工业和农业的金属元素，但过量的钼会对环境和人体健康造成不良影响。

因此研究钼的去除方法具有重要的实际意义。

零价铁是一种常用的去除重金属污染的材料，本研究将探究零价铁用于水中钼的去除效果，以及影响去除效果的因素和机理。

【背景和目的】随着工业和农业的发展，钼的污染问题越来越引起人们的关注。

钼的污染源主要来自于工业废水和农业排放水等，这些水体中的钼会对水生态环境和人体健康造成危害。

因此，寻找有效去除钼污染的方法具有重要的意义。

零价铁是一种常用于重金属污染去除的材料，其具有安全、环保、高效等优点，因此在水处理领域得到了广泛应用。

本研究旨在探究零价铁用于水中钼的去除效果，以及影响去除效果的因素和机理，为寻找有效的钼污染治理方法提供理论和实践指导。

【研究内容和方法】本研究将采用实验室模拟钼污染水体的方法，以零价铁为主要去除材料，以不同初始浓度、PH值、反应时间等因素为考察指标，对水中钼的去除效果进行研究。

具体研究方法包括实验数据分析、SEM图像分析、理论模型拟合等。

【研究意义和预期结果】本研究将为寻找有效的钼污染治理方法提供理论和实践指导，可以为工业企业和环保部门提供针对性的污染治理方案。

预期结果是探究零价铁用于水中钼的去除效果和影响因素，建立钼污染去除的理论模型，并对实验结果进行深入分析和解释。

膨润土负载纳米零价铁去除水中铅的研究晏长成;陈维芳;潘玲;王琼【期刊名称】《水资源与水工程学报》【年(卷),期】2013(24)6【摘要】将纳米零价铁通过液态还原法负载于膨润土上,目的是为了比较负载对提高纳米零价铁去除重金属铅的能力的影响。

从负载后扫描电镜图像中可以看出,负载后的纳米零价铁分散度更好。

在相同投加量下,负载了纳米零价铁的膨润土对重金属铅的去除能力要远高于膨润土和纳米零价铁。

铅的起始浓度为200 mg/L,膨润土+纳米零价铁的复合材料在0.4 g/L的投加量下,去除率就达到90%以上。

对材料的动力学研究结果则表明:纳米零价铁的反应速度较快,大部分的铅的去除都在1 h以内完成。

将吸附动力学实验结果进行一级和二级动力学反应拟合。

二级拟和的线性相关系数明显高于一级。

说明纳米零价铁和膨润土+纳米零价铁复合材料与铅的反应更符合二级动力学反应假设。

另外,纳米零价铁对铅的去除受到起始浓度的影响较大,而膨润土+纳米零价铁则基本不受起始浓度的影响。

【总页数】5页(P20-24)【关键词】铅;纳米零价铁;膨润土;铅去除率;水处理【作者】晏长成;陈维芳;潘玲;王琼【作者单位】上海理工大学环境与建筑学院【正文语种】中文【中图分类】X52【相关文献】1.膨润土负载纳米零价铁去除废水中Cr(Ⅵ)的动力学特性研究 [J], 宋珍霞;殷齐贺;穆晓斐2.膨润土负载纳米零价铁去除废水中Cd(Ⅱ)的研究 [J], 殷齐贺3.膨润土负载纳米铁去除地下水中六价铬研究 [J], 李晨桦;陈家玮4.膨润土负载木质素分散的纳米零价铁的制备及其在去除铬废水中的应用 [J], 陈广辉;秦鸿娟;王振;滕丕凯5.膨润土负载木质素分散的纳米零价铁的制备及其在去除铬废水中的应用 [J], 陈广辉;秦鸿娟;王振;滕丕凯因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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。