纳米零价铁的电化学制备及还原水中六价铬

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。

第2期2020年4月No.2April，2020中国是世界上生产铬盐最多的国家之一，每年有大量的铬渣和含铬废液通过各种渠道进入到地下水中。

铬渣中含有水溶性Cr （Ⅵ）和铬酸钙。

由于缺乏积累技术，铬渣不能被第一次处理，导致铬渣长期积累[1]。

在降雨过程中，Cr （Ⅵ）随雨水缓慢渗入地下水，造成地下水污染，影响当地居民的安全，且Cr （Ⅵ）在碱性地下水中存在稳定的溶解状态，具有良好的迁移能力[2]，对生态环境造成极大危害。

同时，Cr （Ⅵ）化合物易被人体吸收，会刺激皮肤和消化道，并可在人体内积累，从而导致癌症[3]。

因此，地下水中的六价铬亟需科学的方法进行处理，以保护人民生命安全和良好的生态环境。

1 实验仪器及材料零价铁、硫酸铬、无水乙醇、重铬酸钾、二苯碳酰二肼、七水合硫酸亚铁等；紫外分光光度计、电化学工作站、精密pH 计、磁力搅拌器、超声波反应器、恒温水浴槽、鼓风干燥器、电子分析天平、紫外灯等。

2 实验过程实验采用2.5 L 的有机玻璃柱作为反应装置（见图1），该反应装置底部放置石英砂，并配制10 mg/L 重铬酸钾水溶液放入，模拟地下水环境。

该电化学反应装置的正极和负极材料均采用较薄的铁板。

电化学装置的两极与电化学工作站相连，利用电化学工作站调控施加电压。

在直流电的影响下，阳极会持续溶解先产生Fe （II ），然后迅速被重铬酸钾氧化为Fe （III ），而Cr （Ⅵ）则被还原成Cr （III ）。

图1 实验装置3 实验结果与讨论3.1 pH 对Cr 去除率的影响1个大气压下，当恒温振荡器转速为300 r/min ，零价铁用量为0.06 g/100 mL 时，设置温度为 25 ℃，配制六价铬的初始质量浓度为10 mg/L ，研究了pH 在3、5、7、9时对六价铬去除效率的影响，实验结果如图2所示。

由图2可见，不同pH 对六价铬的去除效率也不相同。

pH ＜7时，有利于Cr （Ⅵ）还原为低价态，pH ＞7时，对Cr （Ⅵ）的还原效果比较差。

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。

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。

《绿茶提取液合成纳米零价铁铜双金属对Cr(Ⅵ)的修复研究》篇一一、引言随着工业的快速发展和城市化的进程，环境中的重金属污染问题日益严重，尤其是铬(Cr)的污染，其中以六价铬(Cr(Ⅵ))尤为具有毒性。

由于传统的方法处理成本高且可能带来二次污染，因此，开发高效、环保的重金属修复技术已成为环境保护领域的重要课题。

本研究中，我们利用绿茶提取液合成纳米零价铁铜双金属，旨在探究其对六价铬(Cr(Ⅵ))的修复效果及机制。

二、材料与方法1. 材料绿茶提取液、零价铁(Fe)和铜(Cu)源等；实验所用的水均为去离子水；待处理的Cr(Ⅵ)溶液。

2. 方法（1）合成纳米零价铁铜双金属：采用绿茶提取液作为还原剂和稳定剂，将Fe和Cu源在适当条件下还原，得到纳米零价铁铜双金属。

（2）修复实验：将合成的纳米零价铁铜双金属与Cr(Ⅵ)溶液混合，在特定条件下进行反应，测定反应过程中Cr(Ⅵ)浓度的变化。

（3）分析方法：利用紫外可见分光光度计、透射电子显微镜等手段对合成的纳米材料进行表征，并利用原子吸收光谱法等手段测定Cr(Ⅵ)的浓度变化。

三、结果与讨论1. 纳米材料的表征通过透射电子显微镜观察，合成的纳米零价铁铜双金属呈现出均匀的球形或类球形结构，粒径大小适中。

同时，利用X射线衍射等手段证实了Fe和Cu的存在，证明了纳米材料的成功合成。

2. Cr(Ⅵ)的修复效果实验结果表明，纳米零价铁铜双金属对Cr(Ⅵ)具有显著的修复效果。

在适当的反应条件下，Cr(Ⅵ)的浓度显著降低，说明纳米材料能够有效地将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)或更低形态的铬。

同时，对比单金属纳米材料，双金属纳米材料对Cr(Ⅵ)的修复效果更佳。

这可能是由于双金属之间的协同作用，增强了纳米材料对Cr(Ⅵ)的还原能力。

3. 修复机制探讨纳米零价铁铜双金属对Cr(Ⅵ)的修复机制可能包括两个方面：一方面，纳米材料具有较大的比表面积和较强的还原能力，能够直接与Cr(Ⅵ)发生还原反应；另一方面，Fe和Cu之间的协同作用可能产生更多的活性位点，加速了还原反应的进行。

果胶稳定的纳米零价铁去除水中Cr（Ⅵ）的研究张悦;苏冰琴;张弛;姜玉俊【摘要】以果胶为稳定剂，制备果胶稳定的纳米级零价铁材料，进行试验，以期得到最佳反应条件，并进行动力学研究。

结果表明，当果胶投加量为0．6 g/L，果胶－nZVI投加量为0．12 g/L，pH条件为5．5，环境温度为25℃时，反应60 min后Cr（Ⅵ）的去除率可达98．3％，反应可用伪一级反应动力学模型来描述。

通过ln（C/C0）对t作图进行曲线拟合，可以得到表观速率常数kobs=0．0132 min－1和相关系数R2=0．8351，证明ln（C/C0）与t呈较为良好的线性关系。

%Using pectin as its stabilizer,the pectin-stabilized nanoscale zero-valent iron material has been prepared, and a batch of tests have been conducted,so as to obtain the optimum reaction conditions and carry out the kinetics research. The results show that when the dosage of pectin is 0.6 g/L,the pectin-nZVI dosage 0.12 g/L,pH 5.5,and environment temperature 25℃,the removing rate of Cr (Ⅵ) can reach 98.3%after reacted for 60 min. The pseudo-first-order reaction kinetics model can be used for describing this reaction. The apparent speed rate constant (kobs=0.013 2 min-1) and correlation coefficient(R2=0.835 1) can be obtained by making a curve fitting between ln(C/C0) and reaction time,indicating that ln(C/C0) and reaction time have a good linear relationship.【期刊名称】《工业水处理》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】4页(P47-50)【关键词】纳米零价铁;果胶;稳定剂;Cr(Ⅵ);动力学模型【作者】张悦;苏冰琴;张弛;姜玉俊【作者单位】太原理工大学环境科学与工程学院，山西晋中030600;太原理工大学环境科学与工程学院，山西晋中030600;太原理工大学环境科学与工程学院，山西晋中030600;太原理工大学环境科学与工程学院，山西晋中030600【正文语种】中文【中图分类】X703.1随着科技进步，在人类寻求工业科技快速发展的同时，越来越多的铬污染问题也相继产生。

《绿茶提取液合成纳米零价铁铜双金属对Cr(Ⅵ)的修复研究》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，特别是铬（Cr）的污染已成为全球性的环境问题。

铬主要以Cr(Ⅵ)的形式存在于工业废水中，具有高毒性和致癌性，对生态环境和人类健康构成严重威胁。

因此，研究有效的方法去除水中的Cr(Ⅵ)具有重要意义。

近年来，纳米技术为重金属污染治理提供了新的途径。

本研究采用绿茶提取液合成纳米零价铁铜双金属，探讨其对Cr(Ⅵ)的修复效果及机理，以期为重金属污染治理提供新的思路和方法。

二、材料与方法1. 材料准备（1）Cr(Ⅵ)污染水样：采集含Cr(Ⅵ)的工业废水。

（2）绿茶提取液：选用优质绿茶，通过热水浸泡提取得到。

（3）纳米零价铁铜双金属合成：利用绿茶提取液作为还原剂和稳定剂，合成纳米零价铁铜双金属。

2. 实验方法（1）纳米零价铁铜双金属的制备：在绿茶提取液中加入一定比例的铁盐和铜盐，通过化学还原法合成纳米零价铁铜双金属。

（2）Cr(Ⅵ)修复实验：将制备的纳米零价铁铜双金属与Cr(Ⅵ)污染水样混合，在一定条件下进行反应，测定Cr(Ⅵ)的去除效率。

（3）实验条件控制：设置不同pH值、温度、纳米金属投加量等条件，探讨各因素对Cr(Ⅵ)去除效果的影响。

三、结果与分析1. 纳米零价铁铜双金属的表征通过透射电子显微镜（TEM）观察，发现合成的纳米零价铁铜双金属具有较好的分散性和均匀性，粒径较小。

X射线衍射（XRD）分析表明，纳米金属具有典型的铁铜合金结构。

2. Cr(Ⅵ)去除效果实验结果表明，纳米零价铁铜双金属对Cr(Ⅵ)具有较好的去除效果。

在最佳实验条件下，Cr(Ⅵ)的去除率可达90%。

零价纳米铁吸附去除水中六价铬的研究本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！水体中铬离子主要以三价铬和六价铬的形式存在,六价铬离子尤以毒性高引起人们的关注,在水中主要以HCrO4-和Cr2O72-两种形式存在[1].目前国内外常见的铬废水处理方法有生物法、电解还原法、膜分离法、吸附法等.这些方法均存在一定局限性,生物法易受水中阴阳离子、功能菌还原性的影响;电解法反应耗电量大,污泥沉积严重;膜分离法投资大,运行维护费用高;吸附法对水量水质有较大的抗冲击能力,但受吸附容量限制.零价纳米铁(nZVI)具有粒径小(50~200nm)、比表面积大(/g)兼具还原性强等优点.将其应用于处理TNT、五氯苯酚、三氯甲烷和阿特拉津等有机物,均取得了80%以上的去除率,同样对Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)、Cd 等重金属元素去除也有较多报道,但其去除机理及影响因素研究相对较少.本研究通过液相还原法合成nZVI,探讨了nZVI 去除Cr(Ⅵ)的主要影响因素,对其反应动力学及Cr(Ⅵ)去除机理进行了探讨.1 材料与方法材料实验用硼氢化钠(NaBH4) 、九水硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)、还原铁粉(纯度>98%,天津化学试剂三厂)均为分析纯,活性炭粉末为山西新华化工厂生产.配置六价铬溶液所用为重铬酸钾标准品,实验用水为去离子水.nZVI 合成配制100mL,/LFe(NO3)3·9H2O 溶液.将100mL,/L NaBH4溶液以5mL/min 的速度滴入上述Fe(NO3)3·9H2O 溶液中, 连续搅拌10min,保证反应产生的氢气全部逸散,离心去除上清液,离心速率为6000r/min,用去离子水清洗3次,最后将nZVI 溶液浓缩至50mL,则nZVI 溶液浓度约为10mg/mL.测定方法六价铬的测定采用二苯碳酰二肼分光光度法.取5mL 待测液体,置于50mL 比色管中,将液体稀释至标线,加入1+1 硫酸溶液,1+1磷酸溶液,摇匀,加入2mL 显色剂( 二苯碳酰二肼溶于50mL 丙酮中,用水稀释到100mL 制得),摇匀.5~10min 后,在波长540nm 处,测定吸光度.总铬采用原子吸收光谱法(AAS)测定.实验方法在碘量瓶中, 放置200mL Cr(Ⅵ)浓度为50mg/L的溶液, 在其中添加nZVI, 投加量为150mg/L,在25℃,100r/min 条件下缓慢水浴振荡,用注射器取样,通过μm 滤膜后,测定Cr(Ⅵ)浓度,溶液的pH 值由1%NaOH、1%HCl 调节.SEM 与EDS 分析用胶头滴管吸取反应前nZVI 溶液,滴加于样品台上,在烘箱内45℃烘干,做为反应前nZVI测试样品.将反应后溶液离心,离心速率为6000r/min,用胶头滴管吸取nZVI 沉淀,滴加到样品台上,在烘箱内45℃烘干,做为反应后nZVI 测试样品.将反应前后样品的表面进行喷金后放入样品仓中进行观察、拍摄照片并做分析.测试电压20keV,扫描时间为10s.2 结果与讨论实验条件对Cr6+去除率的影响不同材料对Cr6+去除率的影响在Cr(Ⅵ) 溶液中分别投入150mg/L 还原铁粉、nZVI 和粉末活性炭,其去除结果见图 1.还原铁粉对Cr6+的去除率只有2%,说明还原铁粉对于六价铬去除非常有限,粉末活性炭对于六价铬的去除率在5%左右,比还原铁粉的去除率有所提升;nZVI 对于六价铬的去除率达到了80%以上,比还原铁粉与粉末活性炭明显具有更高的去除效率.pH 值的影响调节六价铬溶液pH 到3、5、7、10,由图2 可以看出,随着pH 值的升高,nZVI对于六价铬的去除率下降.当pH 3 时,去除率可以达到80%,当pH 10 时,去除率下降到59%.nZVI 投加量的影响选取50,100,150,250mg/LnZVI 分别投加到Cr(Ⅵ)溶液中.由图3可知,溶液中剩余Cr(Ⅵ)浓度随着nZVI投加量的增加,呈现下降的趋势,当nZVI 投加量达到250m/L 时, 溶液中Cr(Ⅵ) 的去除率接近于100%.nZVI 投加量的增加,会导致溶液中nZVI活性点位的增加,从而有更多的吸附空间用于吸附溶液中的六价铬.吸附动力学采用准一级速率模型以及准二级速率模型分别对稳定性数据进行拟合如表 1 所示.由稳定性结果可以看出,在最初15min 之内,nZVI 对于六价铬的去除率上升很快,之后去除率缓慢上升.为使吸附过程充分平衡,取平衡时间为80min,实验值Qe即为80min 时nZVI 平衡吸附量(mg/g).SEM 及EDS 分析对nZVI投加量150mg/L,投加到50mg/LCr(Ⅵ)溶液中,反应前后的nZVI 进行SEM 及EDS 分析.从图 6 可以看出,反应前nZVI 要比反应后疏松,颗粒感更强.可能是由于反应后,nZVI 表面吸附铬离子,粒径更小的铬离子填充了nZVI 之间的空隙,导致反应后的nZVI 更加密实.去除机理nZVI 投加量150mg/L,投加到50mg/LCr(Ⅵ)溶液中,反应后的溶液总铬进行测定,结果见表 3.溶液中总铬浓度为/L,六价铬浓度为/L, 差减法计算溶液中三价铬浓度为/L,所以溶液中六价铬以及三价铬所占溶液初始浓度50mg/L 为%和%, 剩余%吸附于nZVI 表面.对稳定性结果进行动力学拟合,发现很好的符合准二级动力学方程,对nZVI 去除六价铬的机理可以进行如下判断.3 结论nZVI 对水中Cr6+的去除明显优于还原铁粉及粉末活性炭;pH 值越小、初始Cr 浓度越低、nZVI 放置时间越短及投加量越大均有利于水中Cr(Ⅵ)的去除,最佳去除率近100%;反应动力学拟合结果表明nZVI 去除Cr(Ⅵ) 符合准二级动力学模型;反应后nZVI 颗粒的扫描电镜及电子能谱结果显示Cr 占%(wt),结合对反应溶液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)分析,吸附、还原与共沉淀可能是nZVI去除水中六价铬的主要机理.本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！。