纳米零价铁的强化改性及其对水污染治理最新研究进展
《改性纳米零价铁和奥奈达希瓦氏菌协同去除废水中Cr(Ⅵ)的研究》
《改性纳米零价铁和奥奈达希瓦氏菌协同去除废水中Cr(Ⅵ)的研究》改性纳米零价铁与奥奈达希瓦氏菌协同去除废水中Cr(Ⅵ)的研究一、引言随着工业化的快速发展，重金属污染已成为全球性的环境问题。
其中，铬（Cr）作为典型的重金属污染物之一，尤其以其六价形态（Cr(Ⅵ)）具有极高的毒性和环境危害性，在废水中普遍存在。
Cr(Ⅵ)可通过食物链进入人体，引发严重的健康问题。
因此，开发高效、环保的废水处理技术，特别是针对Cr(Ⅵ)的去除技术，显得尤为重要。
近年来，改性纳米零价铁（MNZVI）和奥奈达希瓦氏菌（Shewanella oneidensis）因其在废水处理中的良好性能受到广泛关注。
本研究将探讨这两种技术协同去除废水中Cr(Ⅵ)的效果及机制。
二、改性纳米零价铁与奥奈达希瓦氏菌的概述1. 改性纳米零价铁（MNZVI）改性纳米零价铁是一种具有高反应活性的纳米材料，能够通过还原反应去除废水中的重金属离子。
其改性过程可提高表面活性，增强与污染物的反应能力。
2. 奥奈达希瓦氏菌（Shewanella oneidensis）奥奈达希瓦氏菌是一种具有生物修复能力的细菌，能够通过生物还原作用去除重金属。
此外，该菌种还能促进电子在固相与液相之间的传递，提高电子利用效率。
三、改性纳米零价铁与奥奈达希瓦氏菌协同去除Cr(Ⅵ)的实验研究1. 材料与方法本实验采用改性纳米零价铁与奥奈达希瓦氏菌进行协同处理，以模拟废水中的Cr(Ⅵ)为研究对象。
通过改变反应条件，如pH 值、反应时间、反应温度等，观察两种材料对Cr(Ⅵ)的去除效果。
同时，通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等手段对反应过程中材料的形态和结构变化进行观察和分析。
2. 实验结果与分析实验结果表明，改性纳米零价铁和奥奈达希瓦氏菌在协同作用下能够显著提高对Cr(Ⅵ)的去除效果。
在适当的pH值和温度条件下，两种材料能够充分发挥其作用，实现高效、快速的Cr(Ⅵ)去除。
纳米零价铁合成、改性及对重金属的修复机制研究进展
纳米零价铁合成、改性及对重金属的修复机制研究进展
王思齐;王思琪;曲建华
【期刊名称】《环境科学与管理》
【年(卷),期】2024(49)5
【摘要】土壤和水体中日益严重的重金属污染引起了极大关注。
纳米零价铁(nZVI)及其改性材料由于具有优越的比表面积、还原能力、吸附性能和流动性被广泛报道。
该文首先介绍了目前nZVI的主要合成方法(包括球磨法、液相还原法、碳热还原法、电化学法、绿色合成法),讨论了nZVI的常见改性方式(包括表面改性nZVI、
硫化nZVI和负载nZVI)。
其次,探讨了nZVI去除重金属(Pb(II)、Cu(II)、Cr(VI))的机理和作用。
最后,对nZVI颗粒在工业水平上的应用前景以及它在实际应用中的挑战进行了总结,并提出了未来该领域研究发展的展望,以期待为nZVI的研究提供新
的思路。
【总页数】6页(P73-78)
【作者】王思齐;王思琪;曲建华
【作者单位】东北农业大学
【正文语种】中文
【中图分类】X53
【相关文献】
1.改性纳米零价铁修复重金属污染地下水研究
2.纳米零价铁对重金属Cr(Ⅵ)去除作用的研究进展
3.改性纳米零价铁及其在水体修复中的应用研究进展
4.纳米零价铁
及其改性材料在土壤有机污染修复中的研究进展5.纳米零价铁改性技术及其在污染修复中的应用研究进展
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纳米零价铁在污水处理中的应用及研究进展
纳米零价铁在污水处理中的应用及研究进展刘晓龙 张宏(西北民族大学 化工学院，甘 肃 兰州 730030)摘要：近年来纳米零价铁(nZVI)作为新型的去污材料，其比表面积大、还原性强、表面活性高、原料丰富易得，是目前研究的热点。
本文主要介绍了纳米零价铁的制备方法，同时针对纳米零价铁在实际应用中存在的易团聚和氧化等问题，总结了改进纳米零价铁活性的一系列的修饰方法，如表面改性、固体负载、纳米双金属等，以达到分散nZVI 的目的，使其能够均匀稳定的存在于水处理体系。
关键词：纳米零价铁；改性；污水纳米零价铁(nZVI)是指粒径处于纳米级别，并且小于100nm 的零价铁颗粒，主要通过含铁化合物还原所得到，其原料丰富、价格低廉，已逐渐取代传统意义上的修复材料，成为目前广泛研究的环境纳米材料之一。
另外，由于铁的电极电位E 0(Fe 2+/Fe)=－0.41V，具有很强的还原性，能够非常有效的还原污水中存在的无机物、有机物、重金属离子、染料和农药等污染物。
1997年，Wang 和Zhang [1]率先采用化学液相还原法合成了粒径大概在60nm 左右的nZVI，并将其用于有机氯化物的降解，成功开创了nZVI 在环境工程领域的先例。
此后，越来越多的国内外学者证实了nZVI 在环境领域确实有着极高的应用价值。
但是，由于nZVI 本身比较容易被氧化，会在其表面形成一层钝化层使得反应效率降低，另外，nZVI 由于自身具有磁性，容易发生团聚，导致表面活性降低。
因此，对于nZVI 的改性(如表面修饰和与其他处理技术相结合)已经成为今后广大学者研究的热点之一。
1 nZVI的制备目前，最常见的纳米零价铁的制备方法主要是化学液相还原法。
该方法是在液相环境下通过强还原剂硼氢化物(如NaBH 4、KBH 4等)将Fe 2+、Fe 3+还原成零价铁，从而制得nZVI 颗粒[2]。
该方法操作简单，反应条件温和，制得的纳米零价铁颗粒粒径大概在60～80nm 之间，且纯度较高，但是容易在水洗的过程中被氧化。
零价铁处理污水的最新研究进展
零价铁处理污水的最新研究进展零价铁处理污水的最新研究进展近年来，水环境污染问题日益突出，严重影响着人类健康和生态系统的可持续发展。
为了解决这一问题，科学家们不断努力探索新的水处理技术。
零价铁作为一种具有良好反应活性和广泛应用前景的材料，近年来受到了广泛关注。
本文将介绍零价铁在污水处理中的最新研究进展，以及相关的应用和挑战。
零价铁的应用于20世纪80年代初，在此之后，人们逐渐发现了其在污水处理中的潜力。
零价铁通过与污染物发生还原、氧化和吸附反应，能够有效地降解甚至去除水中的有机物、重金属和氯代污染物等。
在传统的零价铁颗粒中，纳米零价铁(nZVI) 的应用越来越受到关注。
最新的研究表明，nZVI能够通过还原有机物的机制，高效地去除水中的有机污染物。
这是因为nZVI的纳米级尺寸和大量的活性表面使得其具有优异的可溶解性和反应活性。
研究人员通过实验发现，在一定的操作条件下，nZVI能够将底物还原成低毒或无毒的产物。
此外，nZVI还能诱导氧化还原催化反应，通过高效地去除腐蚀性污染物来改善水的质量。
因此，nZVI在水处理领域有着广泛的应用前景。
然而，零价铁在污水处理中仍面临一些挑战。
首先，随着零价铁粒子的使用，产生的废水和残留物也会造成一定的环境污染问题。
其次，零价铁的稳定性和寿命也受到限制，其表面会形成氧化铁或氧化铁的过程，从而降低了其反应活性。
最后，零价铁的制备成本较高，限制了其大规模应用。
为了解决这些问题，研究人员提出了一些新的策略。
一方面，他们将nZVI与多孔载体结合，以提高nZVI的稳定性和使用寿命。
例如，研究人员发现，将nZVI纳米粒子负载在碳纳米管和介孔材料上，可以限制其氧化并延长其寿命。
另一方面，也有学者将nZVI与其他材料（如活性炭和氧化剂）复合使用，以进一步提高其处理能力。
此外，还有研究人员提出了新的制备方法，以降低零价铁的制备成本。
总结起来，零价铁在污水处理中的研究取得了一些重要进展。
nZVI作为一种新型材料，具有出色的反应活性和广泛的应用前景。
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。
纳米零价铁的应用研究进展
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。
纳米零价铁去除水中污染物的研究进展
第 ２ 期 代 莹 ，等 ：纳米零价铁去除水中污染物的研究进展
· ４７ ·
盐 、卤代烃等多种污染物 ，并且可以大大减少毒性 副产物的生成 。 不仅如此 ，nZVI 颗粒还可以直接 被注入到被污染的蓄水层中 ，对污染的蓄水层进行 原位修复 ，为地下水中污染物的原位修复寻求到了 一条新颖而特效的途径 。
（１ ．College of Civil and Architectural Engineering ，Heilongjiang Institute of Technology ，Harbin １５００５０ ，China ；２ ．School of Chemistry and M aterials Science ，Heilongjiang U niversity ，Harbin １５００８０ ，China）
Research of nano zero valent iron for the removal of pollutants from water
DAI Ying１ ，２ ，ZO U Jin‐long２ ，WA NG Wei１ ，Z H A NG Xin１ ，LIANG T ao１ ，Z H A NG M in１
重金属污染物包括 汞 、铅 、铜 、铬 、镍 、铁 、锰 、 等［５］ ，重金属在水环境中不会降解 、消失 ，而是通过 迁移 、转化等途径在各圈层之间转换 ，一旦通过产 品的富集由食物链进入人体 ，会对人类健康构成极 大的危害 。 纳米零价铁对水中重金属离子去除的 作用主要有还原 、吸附和共沉淀作用 。 重金属离子 不同 ，其去除机理也不同 ，还有可能是多种机理共 同作用 ，比如既存在吸附作用也存在还原作用 ，或 者吸附中伴有沉淀的作用 ，各种机理共同作用使得 溶液中的重金属离子得以高效去除 ，并且避免了二 次污染的问题 。 ３畅 １畅 １ 表面吸附 — 配合
纳米零价铁的强化改性及其对水污染治理最新研究进展
纳米零价铁的强化改性及其对水污染治理最新研究进展摘要：近年来，纳米零价铁的强化改性技术及其在水处理领域的应用成为研究热点。
特别是针对卤代污染物、硝酸盐、重金属及废水中染料去除方面。
介绍了纳米零价铁强化改性、负载功能化、工程实际应用及其对水污染治理研究进展，并对纳米零价铁改性的未来发展趋势进行展望。
关键词：零价铁；改性；水污染治理纳米技术治理水体污染一直受到国内外广泛关注，其中，纳米零价铁（nano zero valent iron，以下简称NZVI）因其高反应性、无害性而被广泛应用到水污染治理当中。
然而，由于NZVI具有较高的表面能，它在实际应用中容易氧化、集聚，抑制了NZ-VI的反应活性，从而降低了其对水中污染物的降解效率。
针对NZVI的改性技术成为水污染治理领域的研究热点。
同时，该技术的应用范围不断扩大，对目标污染物的治理已经从以氯代有机物为主扩展到对溴代有机物、硝酸盐、重金属及染料等的降解。
1 纳米零价铁强化改性技术NZVI粒子微小，表面能高，容易集聚，由于集聚成团从而降低了NZVI在实际应用中的迁移性和反应活性等，因此，为促进NZVI技术处理实际废水，对NZVI的改性显得尤为重要。
NZVI的改性方式主要有两种，一种是分散改性，另一种是负载功能化。
具体主要有以下方法：（1）选择合适的分散剂去除特定的污染物；（2）选择创新型负载基质；（3）充分利用NZVI本身的金属性质；与其他技术相结合。
1.1 分散剂改性1.1.1 聚合物在分散剂改性NZVI的研究中，以一种聚合物为改性剂是研究较多的一个领域，如PMMA、CMC等。
聚合物改性能使NZVI减少集聚，提高其稳定性和迁移性。
另外，同时采用两种或两种以上聚合物改性也得到人们的关注，Krajangpan 等用PDMS/PEG双聚合物改性NZVI，其稳定性得到提高，但其改性过程较为复杂。
如果能找到有效快捷的改性方法，此种双聚合物改性的方法也是一个值得深入研究的方向。
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纳米零价铁的强化改性及其对水污染治理最新研究进展
摘要：近年来，纳米零价铁的强化改性技术及其在水处理领域的应用成为研究热点。
特别是针对卤代污染物、硝酸盐、重金属及废水中染料去除方面。
介绍了纳米零价铁强化改性、负载功能化、工程实际应用及其对水污染治理研究进展，并对纳米零价铁改性的未来发展趋势进行展望。
关键词：零价铁；改性；水污染治理
纳米技术治理水体污染一直受到国内外广泛关注，其中，纳米零价铁（nano zero valent iron，以下简称NZVI）因其高反应性、无害性而被广泛应用到水污染治理当中。
然而，由于NZVI具有较高的表面能，它在实际应用中容易氧化、集聚，抑制了NZ-VI的反应活性，从而降低了其对水中污染物的降解效率。
针对NZVI的改性技术成为水污染治理领域的研究热点。
同时，该技术的应用范围不断扩大，对目标污染物的治理已经从以氯代有机物为主扩展到对溴代有机物、硝酸盐、重金属及染料等的降解。
1 纳米零价铁强化改性技术
NZVI粒子微小，表面能高，容易集聚，由于集聚成团从而降低了NZVI在实际应用中的迁移性和反应活性等，因此，为促进NZVI技术处理实际废水，对NZVI的改性显得尤为重要。
NZVI的改性方式主要有两种，一种是分散改性，另一种是负载功能化。
具体主要有以下方法：（1）选择合适的分散剂去除特定的污染物；（2）选择创新型负载基质；（3）充分利用NZVI本身的金属性质；与其他技术相结合。
1.1 分散剂改性
1.1.1 聚合物
在分散剂改性NZVI的研究中，以一种聚合物为改性剂是研究较多的一个领域，如PMMA、CMC等。
聚合物改性能使NZVI减少集聚，提高其稳定性和迁移性。
另外，同时采用两种或两种以上聚合物改性也得到人们的关注，Krajangpan 等用PDMS/PEG双聚合物改性NZVI，其稳定性得到提高，但其改性过程较为复杂。
如果能找到有效快捷的改性方法，此种双聚合物改性的方法也是一个值得深入研究的方向。
1.1.2 可生物降解分散剂
分散剂作为改性剂加入到NZVI中，在对水中污染物处理的过程中，分散剂对水质的影响尚不明确。
所以，在选分散剂改性NZVI时，更倾向于选择环保型、可降解的分散剂。
Wei等用可生物降解的分散剂PAA改性NZVI，原位修复氯代有机物污染源，结果表明，改性后的NZVI能有效的降解氯代污染物。
Basnet等
用鼠李糖脂改性NZVI，鼠李糖脂是一种可生物降解的物质，将其用于改性NZ-VI 后，不会对水环境产生进一步的污染。
另外还有用维生素B12改性NZVI，改性后，稳定性得到提高，在去除污染物的过程中，B作为电子传递介质，促进反应的进行，最后转化成B12r。
1.1.3 分散剂改性效果对比
目前，用于改性NZVI的分散剂已经提出了很多种。
为更好的理解分散剂对NZVI改性及处理目标污染物的机理，各种分散剂对NZVI的改性结果的对比得到很多学者的关注。
如不同类型的分散剂对NZVI的改性效果；同一系列中，不同性质的分散剂对NZVI改性效果的对比；以及不同类型的分散剂改性后NZVI 对污染物处理效果的对比等。
Wang等对比了三种不同类型的分散剂聚合物PMMA、聚合电解质PAA和表面活性剂CTAB对Pd/Fe双金属纳米粒子改性效果，其改性机理如图1所示。
经PMMA、CTAB改性后的NZVI相比PAA改性的具有更小的粒径和更光滑的表面。
并且，改性后的NZVI对2，4二氯苯酚都有高效脱氯的作用。
最后还根据反应过程的变化，修正了其反应动力学。
在Jiemvarangkul等研究中，用了三种不同的聚合电解质PV3A、PAA、大豆蛋白改性NZVI，提高其在多孔介质中的迁移性。
PV3A、PAA改性的NZVI的分散性和运输效率都得到提高，其中。
PV3A的效果更好。
Dong等研究了胡敏酸对PAA、Tween-20、淀粉改性NZVI 的影响，结果表明，PAA改性的NZVI在胡敏酸存在条件下，其稳定性得到了提高，而对另外两种分散剂的结果却相反，引起了粒子的集聚。
另外，不同类型的表面活性剂改性的NZVI对目标污染物的作用也不同。
Nie等的研究就证实了这一点。
因此，在选择分散剂的过程中，我们应该考虑到不同分散剂的不同分散效果和不同环境条件下的各种可能存在的因素，充分考虑实际应用中其稳定性、迁移性及不同的目标污染物的影响。
1.2 磁性强化改性一个改性，后将NZVI负载到改性后的膨润土上；Yang等先用PAA处理PVDF膜，然后将NZVI负载到膜上，合成了一种新型的复合材料，其合成过程如图3所示。
合成的复合材料能有效的降解除草剂灭滴灵；Pang 等用CTMAB对蒙脱石改性后将NZVI负载到上面，形成壳核结构，改性条件下更有利于其脱溴作用。
功能化后的负载基质能够抑制NZVI的集聚，从而达到提高其反应性的效果。