铁基纳米材料的合成,性能及在环境中的应用
纳米金属材料的制备与应用

纳米金属材料的制备与应用随着科技的不断进步和发展,纳米技术逐渐成为一个备受关注的领域。
其中,纳米金属材料的制备与应用具有广泛的应用前景,因其在多个领域都有着卓越的性能。
一、纳米金属材料的制备1.1 物理制备方法物理制备方法是通过一定的物理性质,如能量、速度等来制备具有纳米级尺寸的金属颗粒。
其中,常见的物理制备方法包括气相沉积、溅射、电子束蒸发等。
其中,气相沉积是将气态金属蒸汽通过真空技术,沉积在经过预处理的基底上,从而制备纳米金属材料。
气相沉积制备出来的纳米金属材料具有颗粒分散性好、尺寸可控等优点。
1.2 化学制备方法化学制备方法是通过一定的化学反应来合成金属颗粒,包括溶胶-凝胶法、还原法、电化学制备法等。
其中,溶胶-凝胶法适用于制备高质量的纳米金属粉体和纳米金属薄膜,能制备出具有高表面积、高活性和高分散度的纳米金属材料。
还原法利用一些还原剂(如NaBH4、HYD等)来将金属离子还原成金属颗粒,其优点在于操作简单、纯度高。
二、纳米金属材料的应用纳米金属材料具有许多优异性能,如优异的物理性能、高活性表面、特殊的光学等,因而具有广泛的应用前景。
2.1 光催化金属纳米材料的表面,会形成极其活性的表面态,对有机物和无机物具有显著的催化活性。
利用这些催化活性,可以制备出高效的光催化材料。
例如,把纳米金属材料(如纳米银、纳米铜)负载在氧化锌颗粒上,可以得到用于降解污染物的高效光催化材料。
此外,纳米块状PbO2/纳米铜复合物可以用于水处理,有效去除废水中的有机污染物。
2.2 电子器件纳米金属材料在电子器件方面的应用也非常广泛。
例如,纳米银颗粒常用于制造高效的导电膜,以及具有优异导电性能的屏幕等。
此外,通过在纳米金属材料表面修饰特定的有机分子,可以制备出分子电子器件,如分子场效应晶体管、分子光伏电池等。
2.3 生物应用纳米金属材料在生物领域中,主要用于生物传感器、药物递送、诊断等领域。
例如,通过修饰纳米金属材料表面的有机分子,可以制备出高灵敏的生物传感器。
纳米材料在环境污染治理中的应用

纳米材料在环境污染治理中的应用在当今社会,环境污染已成为全球性的重大挑战,对人类的健康和生态平衡造成了严重威胁。
为了有效治理环境污染,科学家们不断探索和创新,纳米材料的出现为环境污染治理带来了新的希望和突破。
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1 100 纳米)的材料。
由于其独特的物理、化学和生物学性质,纳米材料在环境污染治理领域展现出了巨大的潜力。
纳米材料在水污染治理方面发挥着重要作用。
例如,纳米零价铁(nZVI)能够高效去除水中的重金属离子,如铬、汞、铅等。
nZVI 具有高反应活性和强还原性,能够将重金属离子还原为低毒性的形态,从而降低其对环境的危害。
此外,纳米二氧化钛(TiO₂)在光催化降解有机污染物方面表现出色。
当受到一定波长的光照时,TiO₂能产生强氧化性的自由基,将水中的有机污染物分解为无害的物质,如二氧化碳和水。
这种光催化技术不仅可以用于处理工业废水,还可以应用于净化生活污水。
在大气污染治理中,纳米材料也有出色的表现。
纳米级的催化剂能够提高汽车尾气净化装置的效率。
传统的汽车尾气净化催化剂在低温条件下活性较低,而纳米催化剂具有更高的比表面积和活性位点,能够在较低温度下促进有害气体(如一氧化碳、氮氧化物等)的转化,从而减少汽车尾气对大气的污染。
此外,纳米纤维材料可以用于制作高效的空气过滤器。
这些纳米纤维过滤器能够捕获空气中的细微颗粒物(PM25、PM10 等),有效改善空气质量。
纳米材料在土壤污染治理方面也展现出了良好的应用前景。
对于土壤中的有机污染物,如农药、石油烃等,纳米吸附剂可以实现高效的吸附和去除。
纳米级的活性炭、石墨烯等材料具有巨大的比表面积和丰富的孔隙结构,能够大量吸附有机污染物,从而降低其在土壤中的浓度和毒性。
同时,纳米材料还可以用于土壤的修复和改良。
例如,纳米羟基磷灰石可以固定土壤中的重金属,降低其生物有效性,减少重金属对植物和土壤生态系统的危害。
然而,纳米材料在环境污染治理中的应用也并非一帆风顺,还面临着一些挑战和问题。
纳米材料及其在环境科学中的应用

纳米材料及其在环境科学中的应用随着各种科技的发展,纳米科学已经逐渐成为了一个新兴且备受关注的学科领域。
纳米技术的应用范围非常广泛,尤其是在环境领域方面,可以解决很多传统技术无法解决的问题,这些应用包括:清除有害物质,污染物排放,微生物控制和处理等。
一、什么是纳米材料?纳米材料是指长度、宽度或高度中至少有一个尺寸在1~100纳米之间的材料。
由于这些材料在结构、物理性质和化学性质方面与宏观材料有很大的不同,所以纳米材料具有许多独特的性质。
二、纳米材料在环境科学中的应用1. 污染物处理纳米材料具有高比表面积、小尺寸和良好的反应性,可以与有害物质高度反应而形成稳定的物质,是处理环境中污染物的一种很好的方法。
以铁基纳米颗粒为例,铁基颗粒可以通过还原反应将可污染的物质还原,从而有效地降解有机污染物和重金属的含量。
另外,纳米TiO2可用于处理水中的气态污染物,纳米粒子会和气体发生反应,从而转化为不可溶的固体物质,有效地净化气体中的污染物。
2. 纳米粒子在环境治理中的应用对于一些有害物质和生物,可以通过纳米粒子的作用来进行控制,发挥治理作用。
例如,通过制备可生物降解的聚乳酸/纳米银材料,可以有效地抑制生物生长,从而控制微生物生长。
同时,还可以通过表面改性等手段来调节纳米颗粒在环境中的交互,从而对污染物控制和治理起到更好的作用。
3. 纳米材料在环境监测中的应用纳米技术不仅能够处理环境污染物,还可以通过制备纳米材料传感器来进行环境监测。
例如,通过在纳米TiO2表面修饰感光染料,可以制造出一种高灵敏度的光学传感器,在环境中监测油污染物的浓度,通过色谱分析数据等方式实现环境监测。
4、纳米材料在环保材料中的应用环保材料是一种吸收、分解、净化环境污染物的化学物质,因为纳米颗粒在大小范围上可调性和高比表面积等特性,成为了制备环保材料的理想材料之一。
纳米材料可以制备出环保塑料、环保涂料等材料,用于环境保护,其性能可优于传统的环保材料。
铁基纳米粒子的制备及其在生物医学中的应用

2 1 1 蒸发冷 凝法 .. 蒸 发冷凝 法是 用真 空蒸 发 、 光 加 热 、 激 电弧 高 频感 应 、 波辐射 、 微 7射线 辐射 等 方 法 使 原料 气 化 或 形成 等 离子体 , 然后冷 却 制 备 纳 米 粒 子 。这 种 方 法 制 得 的粒
法、 氧化 沉 淀 法 、 声 沉 淀 法 等 。S e 超 h n等 [ 采 用 化 学 5
2 铁 基 纳米 粒 子 的制 备
磁 性纳 米粒子 的制 备 是 其 应 用 的基 础 , 目前 已经 发展 了多种制 备方 法 , 常 可分 为物 理 法 、 学法 以及 通 化 其它 一些改进 的方 法 。
摘 要 : 综 述 了铁 基 纳 米 粒 子 以 及 磁 性 微 球 的 主 要 2 2 化 学 法 . 2 2 1 化 学 气 相 沉 积 法 ..
制备 原理 和方 法 , 分析 了不 同方法 的优 缺 点 , 并 同时也 对磁 性微球 在 医学 中的应 用作 了较 为详 细的介 绍 。 关键 词 : 铁基纳 米粒 子 ; 性微 球 ; 物 医学应 用 磁 生 中图分类 号 : 0 1 . 1 R 1 6 48 ; 3 9 文献标 识码 : A
一
在 于前 者是将 铁 盐 混 合 溶 液 加 入 到碱 溶 液 中 , 而后 者 恰恰 相 反 , 将碱 溶 液缓 缓加 入 到铁盐 混合 溶液 中 , 是 也 即前 者 的 反应 环 境 为 碱 性 而 后 者 则 为 中性 或 稍 显 酸 性 。水解 法对 设 备 的 要求 低 , 反应 可 以在 较 为 温和 的 条件 下进 行 , 用 原料 廉 价易得 , 反应 过程 中成核 易 所 且 控制 , 产物 纯 度高 , 子分 散性 较好 。但在 制备 过程 中 粒
新材料在环境修复与保护中的应用

新材料在环境修复与保护中的应用随着环境污染不断加剧,环境修复与保护成为一个亟待解决的问题。
传统的环境修复技术缺乏效率,难以满足大规模修复的需求,因此新材料正在逐渐成为环境修复与保护领域的重要工具。
一、新材料在污染物治理中的应用新材料在污染物治理中具有广泛的应用前景。
例如,铁基纳米材料可以在地下水中加速氧化还原反应,并促进有机和无机污染物的降解。
硅酸盐、纳米氧化铁、活性炭等材料都可以作为去除污染物的吸附剂。
此外,金属氧化物纳米材料还可以在废水处理中起到催化降解有机物的作用。
二、新材料在土壤修复中的应用土壤污染是一个长期而复杂的问题,传统的土壤修复技术存在着“一切从根本上开始”的限制。
相比之下,新材料在土壤修复中更具有应用价值。
例如,金属氧化物纳米材料可用于土壤重金属的修复;纳米零价铁颗粒可以在土壤中迅速还原氯化物,从而达到修复效果。
三、新材料在空气污染治理中的应用空气污染已成为现代城市中的一大问题,尤其是细颗粒物污染对人体健康的影响日益凸显。
新材料在空气污染治理中有着广泛的应用前景,例如通过催化剂促进汽车尾气的净化,通过活性材料吸附处理空气中的细颗粒物等。
四、新材料在生态保护中的应用生态保护也是现代社会必不可少的部分。
新材料在生态保护中的应用包括但不限于生物材料、纳米材料、仿生材料等。
通过利用这些材料进行生态修复,不仅可以修复已损毁的生态系统,还能够为人类提供更多的生态资源。
五、新材料的发展趋势新材料在环境修复与保护中具有广泛的应用前景,其应用形式也不断得到完善。
未来,随着科学技术的不断发展以及环境问题的不断加剧,新材料在环境修复与保护中的应用将更加广泛和深入。
综上所述,新材料在环境修复与保护中的应用前景广阔,其重要性不容忽视。
我们应当鼓励和推广新材料技术的研究和应用,为环境保护事业做出更大的贡献,为人类未来的美好生活提供更好的环境保障。
浅谈绿色合成零价铁纳米粒子环境污染修复中的应用

158研究与探索Research and Exploration ·工艺与技术中国设备工程 2019.01(上)制备零价铁以及铁的相关氧化物过程中使用的还原剂大多数是有毒的氢硼化物以及肼,这两种还原剂对环境、植物以及动物造成了许多不良影响。
因此研究人员正在努力开发可持续的、环境友好型的绿色还原剂用于制备新型的纳米材料,包括细菌、放线菌、真菌、酵母和病毒等。
基于铁与铁氧化物的纳米吸附剂、纳米催化剂和纳米过滤材料在水体污染修复方面有着广泛应用。
纳米零价铁(nZVI)的活性与纳米粒子比表面积有关,比表面积越大,纳米粒子的催化活性就会强。
本文重点介绍零价铁纳米粒子的绿色合成技术,并总结了环境友好型的零价铁纳米粒子在环境修复方面的应用。
图1为金属铁纳米粒子的绿色制备方法。
图1 金属铁纳米粒子的绿色制备方法1 生物制备方法研究表明生物材料可用于制备纳米复合材料以及磁性纳米复合材料,表1中是采用生物材料制得的纳米材料,包括纳米材料的大小、形态以及在环境方面的应用。
Nadagouda 采用抗坏血酸(维生素C)合成铁纳米颗粒,通过抗坏血酸(维生素C)的水溶液将过渡元素的金属盐还原成纳米颗粒,例如将铁盐与铜盐还原成合金纳米粒子。
Savasari 使用抗坏血酸制备出稳定的零价铁链状纳米粒子,在每条链中,单个Fe 纳米颗粒呈圆形,直径约为20~75nm。
抗坏血酸在制备纳米粒子过程中不仅可作为还原剂,还是纳米粒子的稳定剂,已被广泛用于合成纳米颗粒,例如通过抗坏血酸(维生素C)制备出超顺磁的氧化铁纳米粒子,该磁性纳米粒子分散性良好,被广泛应用于医疗研究中。
表1 绿化合成纳米颗粒及其形貌纳米粒子类型生物化学试剂尺寸与形状双稳定金属FePd 淀粉14.1nm 分离分散纳米零价铁抗坏血酸(维生素C)20到75nm 球链状Fe 3O 4海藻酸钠27.2nm 球形金属晶木材提取物纳米球100~150nm 铁NPs 糖铁芯10~25nm 铁的氧化物单宁酸小于10nm2 3M 纳米粒子合成的可能机制通过生物技术去制备纳米粒子的方法还不是很成熟,但是研究表明,从细菌和真菌和生物分子中产生的酶,特别是植物产品中的酚类化合物,可以制备出金属铁纳米颗粒。
铁基新材料发展现状及前景

铁基新材料发展现状及前景发布时间:2021-05-08T03:10:10.927Z 来源:《中国科技人才》2021年第7期作者:张月峰张昊杨永生[导读] 铁是世界上发现最早,利用最广,用量也是最多的一种金属,其消耗量约占金属总消耗量的95%左右。
钢铁制品广泛用于国民经济各部门和人民生活各个方面,是社会生产和公众生活所必需的基本材料。
中国冶金地质总局第一地质勘查院河北燕郊 062250摘要:铁基新材料作为新材料的一种,是“中国制造2025”中的关键材料,其涉及到特种钢、高温超导、铁基非晶/纳米晶材料、超纯铁,是现代工业必备的基础材料。
本文对铁基新材料的发展现状进行梳理,认为目前国内对铁基新材料的研究起步晚、底子薄,但依托国家“中国制造2025”战略,基础理论研究已经达到世界前列,相关专利也呈现爆发式增长,其前景可期。
铁基新材料作为后工业时代的高精尖技术,需要在基础理论研究、中试环节和市场应用环节做强做深,铁基新材料必将形成附加值较高的新材料产业。
关键词:铁基新材料发展现状前景Abstructe:As one of the new materials, iron-based new materials are the key materials in "made in china 2025", which involve special steel, superconductor, iron-based amorphous/nanocrystalline materials, ultra-pure iron, and are essential basic materials for modern industry. In this paper, the development status of iron-based new materials is reviewed, and it is considered that the domestic research on iron-based new materials starts late and has a thin foundation, but relying on the national strategy of "made in China 2025", the basic theory research has reached the forefront of the world, and the related patents also show explosive growth, and its are promising. As a high-precision technology in the post-industrial era, iron-based new materials need to be strengthened and deepened in basic theory research, pilot test and market application.Key words:Iron-based new material, The status, Prospect1、概述铁是世界上发现最早,利用最广,用量也是最多的一种金属,其消耗量约占金属总消耗量的95%左右。
纳米氧化铁的制备及应用

纳米氧化铁的制备及其应用高令博化工与环境生命学部制药工程大连理工大学大连116023摘要:纳米氧化铁是一种多功能材料。
本文综述了纳米氧化铁的各种制备方法,对各种制备方法优缺点进行了分析和比较,详述了纳米氧化铁在磁性材料、透明颜料、生物医学、催化剂等方面的应用,并对其发展前景进行了展望。
关键词:氧化铁;纳米;制备;应用引言纳米材料和纳米结构是当今新材料领域中最富活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象,也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的组成部分。
近几年来,世界各国对金属氧化物纳米粒子进行了广泛研究,并取得了显著成效,其中纳米氧化铁由于具有广阔的应用前景而备受关注。
1 纳米氧化铁的制备纳米氧化铁的制备方法可分为湿法和干法。
湿法主要包括水热法、强迫水解法、凝胶—溶胶法、胶体化学法、微乳液法和化学沉淀法等。
干法主要包括:火焰热分解、气相沉积、低温等离子化学气相沉积法(PCVD)、固相法和激光热分解法等。
1.1 湿法1.1.1 水热法水热合成法是指在密闭体系中, 以水为溶剂,在一定温度和水的自生压强下, 使原始混合物进行反应的一种合成方法。
1982年,用水热反应制备超微粉引起了国内外的重视。
由于反应在高温高压的水溶液中进行,故为一定形式的前驱物溶解—再结晶形成的良好微晶材料提供了适宜的物理化学条件[1-2]。
康晓红等[3]采用载铁有机相与水相为反应物,于高压釜内进行水热反萃反应,经后处理后获得的氧化铁粉组成均一、粒度小、结晶完好。
景志红等[4]也制备出了菱形、纺锤形和球形等不同形貌的氧化铁纳米颗粒。
水热法制备的粒子纯度高、分散性好、晶型好且大小可控[5].反应在压热釜中进行,设备投资较大,操作费用较高[6]。
该法多以FeCl3或Fe(NO3)3为原料,在HCl 或HNO3存在下,在沸腾密闭静态或沸腾回流动态环境下进行强迫水解制备纳米氧化铁超细粒子[7]。
制备过程中加一些晶体助长剂(如NaH2PO4),可降低水解沉淀和结晶生长速度,粒子生长完整、均匀。
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铁基纳米材料的合成,性能及在环境中的应用摘要:由于纳米级金属材料的特殊性能,人们开始对研究其在环境工程中的应用的研究越来越感兴趣。
本文是一篇关于铁的纳米材料环境中的应用的综述文献,它们在水、废水处理以及空气污染控制中的应用。
详细讨论了纳米铁基颗粒在环境中的应用,包括去除含氯有机物、重金属及无机物。
关键词:环境应用,纳米颗粒,性能一引言米级金属材料是指有着纳米级颗粒和结构,大小范围在在1到100nm的金属。
近期的研究表明许多这些材料的性质取决于其在纳米级机制的颗粒大小【1】。
此外,纳米材料的结构也同样会导致其物理化学性质新奇重大的变化。
例如,磁性材料的强大磁力会发生改变【2】,表面反应和催化性能得以提高【3】,机械强度会增加五倍甚至更多【1】。
在结构问题上,纳米颗粒的表明效应极其重要。
例如,当从微米颗粒缩小至纳米级范围时,微晶的表面化学会下降,并且会发现它们独特的化学反应。
同样,它们巨大而独特的比表面积使得纳米颗粒在宏观尺度产生表面能,因此会影响它们的综合性质。
对于3mn左右的特定纳米球形颗粒,大约有50%的原子或电子是在表面,使得其控制综合性质成为可能。
因此,表面结构的最优化可能有效提高纳米颗粒的整体行为。
在环境中的应用,铁基纳米材料被证明是清洁受污染土壤和地下水非常有效的工具。
由于铁基纳米材料粒径较小,因此其比传统的铁粉活性更高,且可在溶液中分散并很容易直接泵送至污染区。
铁元素本身没有毒性效应,考虑到它是地球上含量最丰富的金属之一,当暴露于空气中,铁元素会被氧化成砖红色的氧化铁,当有机污染物如TCA,TCE,PCE或四氯化碳等有机化合物遇到氧化铁时,会被降解成为简单的低毒含碳化合物。
此外,氧化的铁可以还原重金属如铅、镍或汞等成为不可溶形式,使其能够锁在土壤中。
因此,本文详细阐述详细讨论了纳米铁基材料的制备、性能以及其在环境中的应用。
二在环境中的应用与微米颗粒相比,由于具有高的比表面积和更多的表面反应点,纳米级铁级颗粒有着更高的反应率。
而且,由于它们可以在悬浮液中保持,纳米铁颗粒可以注入进污染的土壤、沉积物和蓄水层中。
但由于纳米铁颗粒的聚合性,其很难在悬浮液中稳定存在。
Schrick 等认为碳能够有效抑制聚合并纳米铁颗粒的传输性【4】。
许多报告显示纳米铁已经被用作补救地下水、土壤和空气的通用材料,不管是在实验室还是在野外规模。
同样也有报道称纳米铁可以与多种环境污染物有效反应,包括含氯有机物、重金属以及无机物。
可被纳米铁降解的常见环境污染物在表1中有列举。
表1 可被纳米铁降解的常见环境污染物化学物质纳米颗粒类型含氯甲烷CCl4Fe0,Fe–Pd , Fe2O3CHCl3Fe0, Fe–PdCH2Cl2Fe–PdCH3Cl Fe–Pd 含氯乙烯C 2Cl4Fe0, Fe–PdC2HCl3 Fe0, Fe–Pd, Fe-Ni C2H2Cl2 Fe0, Fe–PdC2H3Cl Fe0, Fe–Pd卤代甲烷Fe2O3有机农药Fe0, Fe–Pd多氯联苯Fe0, Fe–Pd重金属离子AS (As(III), As(V))Fe0Pb(Pb(II))Fe0Cr(Cr(VI))Fe0无机阴离子NO−3 Fe0CO Fe2O3Se(Se(VI))Fe0,Fe-Pb1 降解含氯有机化合物(1)零价纳米铁的应用纳米铁颗粒可以降解几乎所有的卤代烃类,将其变成良性化合物如烃类、氯化物和水【5】。
张的实验显示用合成的Fe BH降解TCA,TCE和PCE非常高效【6】。
所有的试验中,最主要的产物是乙烷。
零价纳米铁在24h的降解率高于99%。
野外飞行测试的结果与实验室测试结果非常接近。
TCE,PCE,和DCE的浓度在6周内被零价纳米铁降解至低于地下水质标准。
李等调查了用两种纳米铁颗粒降解TCE的方法。
结果显示纳米铁是降解TCE 的有效工具。
完全降解TCE的时间随TCE的初始浓度、纳米铁负载和颗粒大小而变化【7】。
刘等使用两种类型广泛应用的纳米铁颗粒:自合Fe BH和商用Fe H2(RNIP)降解高浓度TCE(铁限量)和低浓度TCE(铁过量)。
结果同样显示低浓度的TCE 和小尺寸的纳米颗粒降解速度更快。
根据他们的计算,在两种状态下,Fe H2均表现为一阶反应动力学,Fe BH显示为在铁过量时为一阶反应动力学,铁限量时表现为零级消除动力学【8】。
(2)双金属纳米铁颗粒的应用尽管零价纳米铁已被证实在降解含氯有机物时是有效的,但它固有的结构可能会限制反应速率。
纳米铁颗粒有着核壳结构,Fe0为核,氧化物或贵金属为壳。
减少铁降解的反应时间可能是由于形成了表面氧化物层。
刘等通过氧电子能量损失光谱测试证实在颗粒的壳上聚集了氧原子,铁核上也被氧化【8】。
最近的研究发现,由于贵金属如Pd,Ni或Ag在颗粒表面的氧化速度比Fe0要慢(这样可以保留Fe0核来降解含氯有机物),在零价纳米铁颗粒表面包覆一薄层贵金属能够有效提高反应性能【5】【9】。
尽管这种提高反应性能的精确机制目前仍是未知,一些研究者还是给出了似乎合理的解释。
当零价纳米铁吸附到重金属上,成对的双金属颗粒会形成原电池。
铁作为电子供体,更容易与污染物反应,而贵金属(阴极)受到保护【5】【9】。
何和赵发现,当一小部分Pd(≈0.1%的Fe)包覆在Fe颗粒外时,TCE的降解度能够显著提高【10】。
张等发现把Fe和Pd颗粒物理混合,产物没有单独的Fe颗粒效果好,只有将Pd包覆在纳米Fe表面形成双金属颗粒才能提高性能【11】。
(3)铁的氧化物的应用一些文献报道,纳米级铁的氧化物颗粒能够应用于降解卤代甲烷。
前面已讨论,纳米铁双金属颗粒能有效的降解CT,但一些副产物的毒性可能比四氯化碳还要高。
如,CF和DCM。
一些研究证明,混合价态Fe II–Fe III纳米颗粒会促进形成相对优良的水解产物如HCOO−。
McCormick 和Adriaens研究了四氯化碳在纳米生物磁性颗粒表面的转移,120h降解了超过93%的CT,其中有38%左右的碎片被彻底降解为CO。
此外,有另外9%的CT被除氯生产CH4【13】。
2 除去金属离子除了含氯有机物,金属离子如As,Pb和Cr都对环境和人类造成极大危害。
这些金属离子通过自然过程(生物反应,自然侵蚀,火山爆发)和人类活动(采矿,工业处理,燃煤,汽车尾气)被引入到环境中来。
(1)去除AsAs被认为是致癌物质,饮用水中含有高浓度的As可能会导致膀胱癌、肺癌和皮肤癌。
世界卫生组织已经设定了饮用水中As的最高浓度为0.01mg/L或10ppb。
最近关于吸附As(III) 和 As(V)的研究表明,纳米铁颗粒能够有效去除地下水中的As。
Kanel等使用不同浓度(0.5, 2.5, 5, 7.5, and 10 g/L)的零价纳米铁吸附As(III) (1 mg/L,pH= 7)。
结果显示,除了0.5g/L组,其他组的As均在7min 内被吸附超过80%,60min内被吸附约99%。
理论计算显示As的吸附为一级反应【14】。
(2)去除Cr和PbCr和Pb也同样是饮用水中严重的污染物。
美国环境保护署设定饮用水中Cr 和Pb的最高限度分别为0.1ml/L和0.015mg/L。
一些研究证明Cr(VI)和Pb(II)的水溶液可被零价铁吸附,而Ponder等认为纳米级的零价铁效果更好【15】【16】。
零价纳米铁能够迅速分离并固定溶液中的Cr(VI)和Pb(II),降解Cr(VI)为Cr(III),Pb(II)为Pb(0),同时将零价纳米铁氧化为针铁矿【17】【18】。
3 去除无机污染物(1)去除Se被Se污染的水同样会对人体健康有害。
根据美国环境保护署的规定,长期暴露于Se的最高浓度水平可能会造成头发和指甲脱落,同样对肾、肝、神经和循环系统造成损害。
美国环境保护署设立的Se在饮用水中的最高浓度标准为0.05mg/L。
之前的研究认为零价铁是去除溶液中Se的有效方法,可以降解Se为元素Se【17】【18】。
Mondal等的研究了合成的纳米Fe和FFe-Ni双金属颗粒去除Se,5h几乎能完全降解。
Fe-Ni双金属颗粒的效果更好一些【17】。
(2)脱氮由于人工肥料的使用量增加,从土壤流向河流湖泊和蓄水层的硝酸盐越来越多。
被硝酸盐高度污染的睡会对新生婴儿造成危害,同样也可能会引起胃癌。
过去几年一些技术已经应用于去除水中的硝酸盐,而零价铁和零价纳米铁的兴起被认为是去除硝酸盐的有效工具【19】【20】。
Choe 等对零价纳米铁的脱氮动力学调查显示,在零价纳米铁的作用下,能够在几分钟内实现水溶液中完全脱氮【20】。
三讨论由于纳米铁在去除或降解污染物中的效率非常高,其在环境中的应用相对于常规铁基材料有着非常大的优势。
然而,其在广泛应用于吸附环境污染物钱,还需要进一步的研究。
首先,尽管一些研究者已经提供了理论,但纳米铁颗粒和污染物在土壤和水相中的反应机制尚不明确。
其次,纳米颗粒在土壤和地下水中合适的转移和运输模型对工程应用非常关键,目前尚在发展。
最后,这些高校反应颗粒的寿命将是待解决问题中的一个非常重要的议题。
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