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
第42卷第3期武汉科技大学学报Vol.42,No.32019年6月JournalofWuhanUniversityofScienceandTechnology췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍Jun.2019
收稿日期:2019-01-23 基金项目:国家自然科学基金资助项目(41230638);湖北省环保厅科研资助项目(2017HB08). 作者简介:刘 红(1964-),女,武汉科技大学教授,博士生导师.E-mail:liuhong64@126.comDOI:10.3969/j.issn.1674-3644.2019.03.005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
刘 红1,2,李春侠1,范先媛1,2,孙泽伟1,2,张家源1
(1.武汉科技大学资源与环境工程学院,湖北武汉,430081;2.武汉科技大学冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室,湖北武汉,430081)
摘要:针对纳米零价铁易团聚及表面形成钝化层的缺点,本文以凹凸棒土为载体、以硫代硫酸钠为硫化试剂,制备了凹凸棒土负载硫化纳米零价铁(S-nZVI@ATP)复合材料,并考察了复合材料对水中Cu(II)的去除效
果。由SEM可观察到,经过凹凸棒土负载及硫化改性后的纳米零价铁串珠状结构变短,且被分散为单个的球形颗粒;比表面积测定结果表明,S-nZVI@ATP复合材料的BET比表面积为46.04m2/g,与纳米零价铁相比
提高了约1.35倍;由TEM观察到,经硫化的纳米零价铁颗粒界面处包裹了一层FeS,粒径由57.6nm增至118.5nm。S-nZVI@ATP复合材料去除水中Cu(II)的机理主要是硫化纳米铁界面处的Fe0将Cu2+还原为Cu0以及FeS转化为溶度积更小的CuS,该过程符合Langmuir-Hinshelwood吸附/还原模型和Langmuir等温吸附模型。本实验条件下,复合材料对Cu(II)的最大吸附-还原量可达9.25mmol/g(587.8mg/g)。
关键词:纳米零价铁;凹凸棒土;硫化作用;Cu(II);界面反应;去除机理
中图分类号:X703.1 文献标志码:A 文章编号:1674-3644(2019)03-0187-07
铜是一种常见的工业废水排放物,印染、化工、有色冶炼、电镀及金属加工等行业均会产生大量的含铜废水[1]。然而,环境中的重金属铜难以
直接被生物降解,仅能发生迁移和形态转化,并且会参与到食物链的循环中,最终在生物体内富集,
对动植物及人类健康造成了严重危害[2]。传统的
含铜废水处理方法包括化学沉淀法、吸附法及电化学法等,但这些方法仍存在易引起二次污染、效率低及能耗高等不足[3]。
近年来,零价铁(ZVI)凭借其强还原性及良
好的环境相容性,在重金属及氯代有机物处理等方面的研究上取得了一定的进展,其中纳米级零价铁(nZVI)的比表面积相较于毫米、微米级零价
铁更大,因而具有更高的反应活性[4-6],但其在实
际应用中,仍存在易团聚、表面易被氧化形成钝化层及电子选择性差等不足[7]。而将纳米零价铁负
载于多孔固体材料(如碳纳米管、膨润土、活性炭等)上,利用载体的分散效应,即负载后nZVI分散于载体表面及孔隙内,这在很大程度上改善了其团聚问题[8-10]。另一方面,有研究者采用对纳
米零价铁进行硫化改性的方式来解决其表面易钝化的问题,研究发现,硫的掺杂使得纳米零价铁表
面形成了硫铁化物,这样避免了零价铁与氧气的
直接接触,减缓了材料表面钝化,从而降低了其活
性损失[11-12]。
本文将上述多孔材料负载和硫化改性相结
合,以一种比表面积大且吸附能力强的天然纳米
材料———凹凸棒土(长0.5~5μm,直径20~70
nm)为载体[13-14],并利用硫代硫酸钠对纳米零价
铁进行硫化改性,制得凹凸棒土负载硫化纳米零
价铁复合材料(S-nZVI@ATP),对比研究了负载
及硫化改性前后材料的微观形貌、比表面积与孔
结构差异,考察了S-nZVI@ATP对水中Cu(II)
的去除能力,并且探讨了负载型硫化纳米零价铁
去除Cu(II)过程中的界面反应。
1 材料与方法
1.1 原料与试剂
本实验所用试剂为NaBH4、FeSO4·7H2O、
Na2S2O3和Cu(NO3)2,均为分析纯。凹凸棒土
(Attapulgite,ATP)购自安徽省明光市明美矿物武汉科技大学学报2019年第3期
有限公司。1.2 样品的制备
称取干燥后的凹凸棒土0.5583g,放入装有
20mLFeSO4溶液并持续通氮气保护的三口烧
瓶中,搅拌30min使其充分混合;随后,逐滴加入80mL的0.5mol/L现配NaBH4溶液,滴加完
毕后加入2.5mL1mol/L的Na2S2O3溶液(硫
与零价铁的摩尔比为0.25∶1)。将烧瓶置于超
声清洗器超声处理30min后,对溶液进行真空抽
滤,依次用去离子水、无水乙醇各清洗3次,将得
到的固体粉末置于冷冻干燥机中干燥8h,得到
凹凸棒土负载硫化纳米零价铁复合材料(零价铁
与凹凸棒土的质量比为2∶1),记作S-nZVI@
ATP样品,将其真空密封保存于冰箱冷冻层[8],
以备使用。纳米零价铁样品的制备除不添加Na2S2O3溶液及凹凸棒土粉末外,与上述步骤相
同,记作nZVI样品。1.3 静态吸附试验及Cu(II)浓度检测
采用Cu(NO3)2配制具有一定初始浓度的
铜溶液,调节溶液的pH值为5.6左右,随后以0.5g/L的投加量向溶液中加入所制S-nZVI@
ATP复合材料,设置反应温度为25℃、转速为
200r/min,在恒温振荡器中振荡至材料与溶液充分反应。每间隔一段时间,用带有0.45μm滤膜
的注射器取出适量溶液,利用德国AnalytikJena
公司NovAA350型火焰原子吸收光谱仪测定溶
液中Cu(II)浓度,并计算复合材料在t时刻的Cu(II)吸附量。
1.4 样品的表征
采用美国FEI公司Nava400Nano型扫描
电子显微镜(SEM)、日本JOEL公司JEM-2100
UHRS高分辨透射电镜(TEM)及其配备的能谱
仪(EDS)对样品的形貌及成分进行观察分析。采
用美国Micromeritics公司ASAP2020比表面积
分析仪测定样品的BET比表面积、孔径分布、孔
体积等参数。采用日本Rigaku公司D/max-2500X射线衍射仪(XRD)分析材料的物相及晶
型结构。使用日本岛津公司AxisNovaX射线光
电子能谱仪(XPS)测定样品的元素构成及各元素
的化学结合能态。
2 结果与讨论
2.1 材料的表征2.1.1 SEM分析图1分别为凹凸棒土、纳米零价铁、S-nZVI@
ATP样品及其与初始浓度为2mmol/L的Cu(II)
(a)凹凸棒土(b)nZVI
(c)S-nZVI@ATP(d)反应产物
图1 不同材料的SEM照片Fig.1SEMimagesofdifferentmaterials8812019年第3期刘 红,等: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
溶液反应1h之后产物的SEM照片。由图1(a)
可见,凹凸棒土呈针棒状或纤维状棒晶,棒晶彼此
之间紧密排列或相互交织、黏结在一起,形成柴垛
状结构;图1(b)显示,纳米零价铁颗粒呈较规则
的球形,球形颗粒由于自身的磁力吸引聚集为串
珠状结构;而经过硫化和凹凸棒土负载后,如图1(c)所示,复合材料团聚现象减轻,硫化纳米零价
铁分散在凹凸棒土纤维状棒晶上,基本观察不到
聚集的串珠状结构,甚至还被分散成单个球形颗
粒(见图中圆形区域内);从图1(d)可以观察到,
S-nZVI@ATP样品去除Cu(II)后的反应产物中
大部分球形颗粒消失,出现一些层片状的反应沉
积物附着在凹凸棒土表面。
凹凸棒土之所以对纳米零价铁起到较好的分
散作用,原因除了本身具有较大比表面积外,还可
能是因为:①纤维状凹凸棒土的相互交织堆积,会
使纳米零价铁在形成聚集体过程中被分散,由其
产生的空间阻隔也会阻碍纳米铁颗粒相互聚集为
长链;②纳米零价铁经硫化后磁力会减小,纳米铁
颗粒之间的聚集因而也会减弱[15-16];③由于凹凸
棒土有一定的离子交换能力,制备S-nZVI@ATP
样品过程中部分Fe2+会与凹凸棒土中的Mg2+、
Ca2+等发生阳离子交换,经NaBH4还原为零价
铁后,就会成为单个纳米铁颗粒嵌入到凹凸棒土
结构中[8]。
2.1.2 BET比表面积与孔结构纳米零价铁、凹凸棒土及S-nZVI@ATP样
品的BET比表面积、孔体积和孔径测定结果列于
表1中。从表1中可以看出,与纳米零价铁相比,S-nZVI@ATP样品的比表面积提高了约1.35
倍,表明纳米零价铁经过凹凸棒土负载和硫化改
性后,团聚问题在很大程度上得到改善,该结果与
由图1所示的微观形貌观察结果一致。此外,由
表1还可见,S-nZVI@ATP样品的孔体积比纳米
零价铁增加了一倍多,而较大的比表面积和孔体
积有利于铜离子在复合材料表面点位的吸附和孔
道内的扩散[17]。由此可见,所制复合材料对铜离
子具有更快的吸附速率和更好的去除效果。
表1 材料的BET比表面积和孔结构参数Table1BETspecificsurfaceareasandporestructurepa-rametersofmaterials
样品SBET/m2·g-1孔体积/cm3·g-1孔径/nm
nZVI19.600.096219.62凹凸棒土110.160.315917.04S-nZVI@ATP46.040.196217.042.1.3 XRD分析图2所示为凹凸棒土及S-nZVI@ATP样品
的XRD衍射图谱。将图2与标准图谱进行对比
可以发现,在2θ为8.49°、22.9°、26.7°、30.97°和43.44°出现的衍射峰为凹凸棒土的特征峰;而在2θ为44.9°左右出现的衍射峰是零价铁的特征
峰,表明复合材料中零价铁负载到了凹凸棒土表
面;在2θ为26.5°及50.3°左右出现的较为尖锐的
衍射峰为FeS的特征峰,表明样品中硫化试剂已
将部分零价铁硫化改性成为FeS;此外,在2θ为40.1°左右出现了Fe2O3的特征峰,这可能是由于
样品保存时部分零价铁被氧化所致。
图2 凹凸棒土及S-nZVI@ATP样品的XRD图谱Fig.2XRDpatternsofattapulgiteandS-nZVI@ATPsam-ples2.1.4 TEM分析图3为单个纳米零价铁颗粒和单个硫化纳米
零价铁颗粒的TEM照片。从图3(a)可以看出,
纳米零价铁颗粒为较规则的球形颗粒,外界面由
于与氧气接触发生氧化而形成了一层较薄的氧化
铁壳,纳米零价铁的这种核-壳结构与文献[6]报
道的研究结果一致。经测量,该纳米零价铁颗粒
的直径约57.6nm,铁氧化物壳厚约4.2nm,与
文献[6]中报道的纳米零价铁40~80nm粒径范
(a)nZVI981
《生物炭负载纳米零价铁去除水中铬、硒的研究》
《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。
凹土负载零价铁去除水中Cr(Ⅵ)的研究
第１２卷第２期 ２０１３年６月 淮阴师范学院学报（自然科学版） ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＵＡＩＹＩＮ ＴＥＡＣＨＥＲＳ ＣＯＬＬＥＧＥ（ＮＡＴＵＲＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ ＥＤＩＴＩＯＮ） Ｖｏ１．１２№．２ Ｊｕｎ．２０ｌ３
凹土负载零价铁去除水中Ｃｒ（ＶＩ）的研究
汤同洋，周守勇，李良璐，欧 洁，薛爱莲，赵宜江
（淮阴师范学院化学化工学院，淮安市新型环境功能材料重点实验室，江苏淮安２２３３００）
摘要：以ＦｅＣ１ ・４Ｈ２Ｏ和ＮａＢＨ４为原料，凹土为载体，采用液相还原法制备凹土负载零价铁，
并用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）及ｘ射线衍射（Ⅺ ）进行表征．考察了Ｃｒ（ＶＩ）溶液初始浓度，ｐＨ， 凹土负载零价铁投加量及反应时间等条件对Ｃｒ（ｖｉ）去除效果的影响．结果表明，Ｃｒ（ｖｉ）的去
除率随反应时间和凹土负载零价铁投加量增加而升高，而随ｐＨ和Ｃｒ（ＶＩ）溶液初始浓度升高
而降低；凹土负载零价铁对Ｃｒ（ＶＩ）的还原去除基本符合伪一级反应动力学模型．凹土负载零
价纳米铁Ｃｒ（ＶＩ）的良好去除效果表明其在地表水原位修复领域具有较好的应用前景． 关键词：凹土；零价铁；六价铬；批实验 中图分类号：ｘ７０３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１．６８７６（２０１３）０２—０１３５—０５
０引言
铬污染来源于多种工业，如铬矿石开采与加工、冶金、金属加工、皮革、印染、油漆等．铬在水环境中
主要以Ｃｒ（ｖＩ）或ｃｒ（ＩＩＩ）的形式存在．与Ｃｒ（ＩＩＩ）相比，Ｃｒ（ＶＩ）具有更高的溶解度和迁移性，以及更强的毒 性和致癌、致畸作用．铬对水体的污染不仅在我国而且在全世界各国都已相当严重，世界各国普遍把铬 污染列为重点防治对象¨ Ｊ．因此，在环境修复领域引起了越来越多的关注，我国将其纳人第一类污染物
并规定其最高排放浓度为Ｏ．５ Ｌ，铬污染污染治理是一项十分紧迫的任务．
多年来，国内外学者对修复水体中的Ｃｒ（ＶＩ）污染进行了大量的研究，以化学沉淀法为代表的很多 传统工艺已投人工程实践，同时新兴工艺也层出不穷．零价铁由于其优越的还原性能，在多种重金属及 有机物污染的修复中逐渐获得广泛的应用，自从２０世纪８０年代末有人报道零价铁可以还原去除水溶 液中的氯代有机物以来，利用零价铁处理水体污染物一直是非常热门的研究领域ｂ ］．纳米零价铁技术
0——凹凸棒石CuFe2O4纳米复合材料的制备、表征和吸附性能
凹凸棒石/CuFe2O4纳米复合材料的制备及对氮磷的吸附性能
1 引言（需要扩展）
凹凸棒石是一种链层状结构的含水富镁硅酸盐矿物，具有贯穿整个结构的大小为0.38nm×0.63nm的孔道，因此具有较大的比表面积及良好的吸附性能，已被广泛应用于水处理领域，但在废水处理应用中，由于凹凸棒石颗粒细小而悬浮于水中，难以快速分离，给实际运用带来了极大不便。
如果在凹凸棒石中负载一定量的磁性微粒，即可在处理废水后利用磁选分离技术将其从悬浮液中快速分离回收。目前，在纳米Fe3O4磁性微粒的制备及以Fe3O4磁性微粒为磁源的各类磁性沸石，磁性蒙脱石，活性炭/铁氧粒子磁性复合材料等磁性吸附材料的制备及表征方面，国内外已有大量的文献报道。存在的主要问题是纳米级Fe3O4极易氧化成Fe2O3而失去磁性，磁性吸附材料再生后磁回收率降低。从当前研究现状来看，还未见有将抗氧化强的CuFe2O4与凹凸棒石复合制备磁性吸附材料并应用于吸附磷酸盐的报道。鉴于此，本文采用化学共沉淀法制备凹凸棒石/CuFe2O4纳米复合材料，并进行表征，之后研究复合材料对磷酸盐的吸附性能。
2 实验部分
2.1 仪器与试剂
CuSO4·5H2O，FeCl3·6H2O，NaOH，NH4Cl，NaH2PO4·H2O均为分析纯试剂，使用前未经进一步纯化。凹凸棒石（需要基本介绍）；某型号扫描电镜（某国家某公司），某型号比表面积测定仪（某国家某公司），某型号红外光谱仪（某国家某公司），某型号振动样品磁强计（某国家某公司），某型号X射线粉末衍射仪（某国家某公司），某型号TGA-DSC分析仪（某国家某公司）。
2.2 凹凸棒石/C0Fe2O4复合纳米材料的制备
采用低温回流法制备。将9.4 g 凹凸棒石（Attapulgite，或Palygorskite，简称AT）加入150
mL含6.72 g NaOH溶液中，室温搅拌30 min，得到AT悬浊液，置于电热套内100 ℃沸腾；再将50 mL含10.8 g FeCl3•6H2O 和5.82g Co(NO3)2•6H2O加入沸腾的悬浊液，100℃回流2 h；混合液冷却后，将所制备的混合液反复用蒸馏水洗涤；将获得产物在60 ℃条件下的烘箱中干燥 ，即得到磁性复合材料。（具体见计算）
活性炭负载纳米零价铁去除矿山废水中的Cu2+
活性炭负载纳米零价铁去除矿山废水中的Cu2+
何桂春;陈健;丁军;李少平
【摘 要】将纳米零价铁颗粒负载到颗粒活性炭上，能有效地解决纳米零价铁易氧化易团聚的问题，而且还能增大其比表面积和稳定性.采用SEM、比表面积与孔径分析和XPS对材料进行表征.纳米零价铁填充于活性炭的孔隙中，其粒径在50~100 nm之间.使用该材料对50 mg/L 的Cu2+溶液进行去除试验研究，在铁含量为10.99%，投加量为15 mg/L，反应pH=5，反应时间为24 h时，对Cu2+的去除率达到85.06%.实验室的初步试验结果表明该材料对水相中的Cu2+具有较好的去除效果.%The loading of nanoscale zero valent iron particles on
granular activated carbon can efficiently solve problem of the oxidation
and clustering of nano zero valent iron. In addition, the specific surface
area and stability of nano zero valent iron can be increased. SEM, specific
surface area and pore size analysis and XPS we re used to characterize the
materials. The nano zero valence iron is filled in the pores of activated
carbon whose particle size is between 50~100 nm. The removal
experiments were performed on the Cu2+solution (50 mg/L) by using this
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
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。
活性炭负载纳米零价铁去除矿山废水中的Cu^2+
第７卷第５ ２ ０ １ ６年ｌ０ 期 有色金属科学与工程 Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ Ｍｅｔａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．７，Ｎｏ．５ Ｏｃｔ．２Ｏ１６
文章编号：１６７４—９６６９（２０１６）０５—０１ １９—０６ ＤＯＩ．１０．１３２６４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｙｓｊｓｋｘ．２０１６。０５．０２１
活性炭负载纳米零价铁去除矿山废水中的Ｃｕ
何桂春， 陈健， 丁军， 李少平
（江西理工大学资源与环境工程学院，江西赣州３４１０００）
摘要：将纳米零价铁颗粒负载到颗粒活性炭上，能有效地解决纳米零价铁易氧化易团聚的问题．而 且还能增大其比表面积和稳定性．采用ＳＥＭ、比表面积与孔径分析和ＸＰＳ对材料进行表征．纳米零
价铁填充于活性炭的孔隙中，其粒径在５０～１００ ｎｍ之间．使用该材料对５０ ｍｇ／Ｌ的Ｃｕ２＋溶液进行去 除试验研究，在铁含量为１Ｏ．９９％，投加量为１５ ｍｇ／Ｌ，反应ｐＨ＝５，反应时间为２４ ｈ时，对Ｃｕ２＋的去除
率达到８５．０６％．实验室的初步试验结果表明该材料对水相中的Ｃｕ 具有较好的去除效果．
关键词：活性炭；纳米零价铁；铜离子；表征：去除 中图分类号：Ｘ７０３．１ 文献标志码：Ａ ，
Ｒｅｍｏｖａｌ ｏｆ Ｃｕ ｉｎ ｍｉｎｅ ｄｒａｉｎａｇｅ ｂｙ ｕｓｉｎｇ
ｉｒｏｎ ｌｏａｄｅｄ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒ ｎａｎｏｓｃａｌｅ ｚｅｒｏ－ｖａｌｅｎｔ
ｂｏｎ
ＨＥ Ｇｕｉｃｈｕｎ。ＣＨＥＮ Ｊｉａｎ，ＤＩＮＧ Ｊｕｎ，ＬＩ Ｓｈａｏｐｉｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，］ｉａｎｇｘｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇａｎｚｈｏｕ ３４ １０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｌｏａｄｉｎｇ ｏｆ ｎａｎｏｓｃａｌｅ ｚｅｒｏ ｖａｌｅｎｔ ｉｒｏｎ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｏｎ ｇｒａｎｕｌａｒ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｃａｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ ｓｏｌｖｅ
凹凸棒石对水中Fe 2+的吸附特性研究
第３５卷第１１期 ２０１０年１１月 环境科学与管理 ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＬ ＳＣⅡ｜ＮＣＥ ＡＮＤ ＭＡＮＡＧＥＮ匝ＮＴ ＶｏＬ ３５ Ｎ ０．１ｌ ＮＯＶ．２Ｏ１Ｏ
文章编号：１６７４—６１３９（２０１０）１１—００７７－０３
凹凸棒石对水中Ｆｅ２＋的吸附特性研究
范晓为，林少华，何蕙君
（南京林业大学土木工程学院。江苏南京２１００３７）
摘要：通过静态试验，对凹凸棒石吸附去除水中Ｆｅ 的特性进行了研究，重点讨论了焙烧和酸化处理对吸附 的影响。结果表明，凹凸棒石对水中Ｆｅ“吸附过程可以班厄姆公式进行拟合。Ｌａｎｇｍｎｉｒ吸附等温式可以更好 地描述Ｆｅ 在凹凸棒石上的吸附。当焙烧温度在２００℃一４００℃，焙烧处理对凹凸棒石吸附去除Ｆｅ“的影响不 明显．当焙烧温度在５００￣Ｃ时，凹凸棒石对Ｆｅ“的吸附去除率显著降低，这是由凹凸棒石内部结构发生折叠收 缩，导致孔道逐步塌陷所致。凹凸棒石对Ｆｅ”的吸附去除率随着酸化浓度的增加先减小而后增大，在ＨＣ１浓 度为５ ｍｏｌ・Ｌ 时达到最低。 关键词：凹凸棒石；除铁；吸附 中图分类号：Ｘ７０３．５ 文献标识码：Ａ
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｆｅ ｂｙ Ａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅ
Ｆａｎ Ｘｉａｏｗｅｉ，Ｌｉｎ Ｓｈａｏｈｕａ，Ｈｅ Ｈｕｉｊｕｎ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００３７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｆｅ“ｂｙ ａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙ ｕｓｉｎｇ ｂａｔｃｈ ｒｅａｃｔｏｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｃｉｄ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｗｅｒｅ ｄｉｓｓｅｕｓｓｅｄ ｉｎ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｒｅｍｏｖａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｆｅ ’ｂｙ ａｔ－ ｔａｐｕｌｇｉｔｅ ｃａｎ ｂｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｂｙ Ｂａｎｇｈａｍ Ｆｏｒｍｕｌａ．Ｌａｎｇｒｎｕｉｒ ｍｏｄｅｌ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｉｓｏｔｈｅｒｍｓ ｗｅｌ１．Ｈｅａｔ——ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｎ－ ｐｅｒａｔｕｒｅ ｈａｓ ｌｉｔｔｌｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ａｄｓｏｔｐｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅ ｆｏｒ Ｆｅ“ｆｒｏｍ ２００￣Ｃ～４００￣Ｃ．Ａｎｄ ａｄｓｏｔｐｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ａｔ
活性炭负载纳米零价铁去除矿山废水中的Cu2＋
活性炭负载纳米零价铁去除矿山废水中的Cu2＋
何桂春;陈健;丁军;李少平
【期刊名称】《有色金属科学与工程》
【年(卷),期】2016(007)005
【摘 要】将纳米零价铁颗粒负载到颗粒活性炭上,能有效地解决纳米零价铁易氧化易团聚的问题,而且还能增大其比表面积和稳定性.采用SEM、比表面积与孔径分析和XPS对材料进行表征.纳米零价铁填充于活性炭的孔隙中,其粒径在50-100 nm之间.使用该材料对50 mg/L的Cu2＋溶液进行去除试验研究,在铁含量为10.99%,投加量为15 mg/L,反应p H=5,反应时间为24 h时,对Cu2＋的去除率达到85.06%.实验室的初步试验结果表明该材料对水相中的Cu2＋具有较好的去除效果.
【总页数】6页(P119-124)
【作 者】何桂春;陈健;丁军;李少平
【作者单位】江西理工大学资源与环境工程学院,江西赣州341000
【正文语种】中 文
【中图分类】X703.1
【相关文献】
1.活性炭负载纳米零价铁去除矿山废水中的Cu2+ [J], 何桂春;陈健;丁军;李少平
2.负载纳米零价铁/钯(ZVI/Pd)双金属活性炭去除水中三氯乙烯(TCE)的研究 [J],
张巍;左军;韩晓琳;邱兆富;吕树光;应维琪
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负载纳米氧化铁活性炭去除水中重金属铜实验研究
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负载纳米氧化铁活性炭去除水中重金属铜实验研究
作者：鲁晓凯 许智华 李亚如 袁时珏
来源：《能源研究与信息》2014年第02期
文章编号： 1008-8857(2014)02-0068-05DOI:10.13259/ki.eri.2014.02.002
摘要： 采用两种制备方法(M1、M2),分别对三种活性炭(AC1、AC2、AC3)进行负载纳米氧化铁实验研究.通过不同材料对Cu(Ⅱ)吸附量的筛选实验,得出 AC2M2对Cu(Ⅱ)吸附量最大.对AC2M2进行的静态吸附实验研究结果表明:pH值在1~6范围内,AC2M2对Cu(Ⅱ)的吸附量随pH值增大而增加;AC2M2对Cu(Ⅱ)的吸附规律符合Langmuir吸附等温模型和准二级动力学模型,与AC2相比,其最大吸附量提升了约113%,其吸附过程分为快速吸附、慢速吸附、动态平衡三个阶段;AC2M2对Cu(Ⅱ)的吸附是自发吸热过程,吸附机理主要以物理吸附为主,并同时存在化学吸附.
关键词： 活性炭; 纳米氧化铁; 重金属; 铜
中图分类号： X 52文献标志码： A
Experimental study on removal of Cu(II) by nanosized
iron oxide loaded activated carbon
(School of Environment and Architecture, University of Shanghai
for Science and Technology, Shanghai 200093, China)
Abstract： Nanosized iron oxide was loaded onto three kinds of activated carbon (AC1, AC2,
零价铁去除水中cu(ⅱ)的研究
零价铁去除水中cu（ⅱ）的研究
随着人类生活水平的提高，环境污染问题引起了广泛的关注，究其原因是水体中的重金属元素的含量升高。其中Cu（ⅱ）为有毒物质之一，具有危害人类健康的潜在负面影响，因此大力控制其含量特别重要。零价铁（Zero-valent Iron，ZVI）材料在金属表面上形成一层膜，使金属元素沉积，把水中的重金属离子捕获，形成二氧化钝化物，并以没有污染废水的方式把重金属离子移出水体，因而显示出截流作用。ZVI究竟如何有效去除水体中的Cu（ⅱ）？最近，香港理工大学的研究小组进行了一项研究，初步从理论上研究了零价铁的抗氧化性和去除水中Cu（ⅱ）的有效性。
这一研究小组采用一系列理论和实验方法，通过Dipole Model计算了ZVI的抗氧化性，同时研究了光谱学，表征了ZVI的几何形状和结构（X-ray衍射技术，SEM和TEM），以及水体中Cu（ⅱ）同时存在时，零价铁材料发挥最佳效果的物理形态（平面、薄膜等）。在实验中，他们发现ZVI材料可以促进水体中Cu（ⅱ）的去除，而其再结构还能增强材料表面氧化性，能更有效地催化水体中Cu（ⅱ）同时发生氧化还原反应，达到净化水体的目的。
另外，随着研究的深入，专家们预计，今后应用ZVI材料去除水体中Cu（ⅱ）的研究可以进一步拓展。未来，他们可以通过将ZVI与其他材料（如多孔碳等）联合，进一步提高抗氧化性和去除水体中Cu（ⅱ）的性能，为人类提供清洁、安全的含重金属离子水体环境。
综上所述，研究人员以实验和理论的形式初步研究了零价铁的抗氧化性和去除水中Cu（ⅱ）的有效性，从而为环境保护和水源净化提供了一定的依据。今后，将以更快的节奏探索实验以及结构形态对于ZVI有效去除水体中Cu（ⅱ）的协同影响，为大自然和人类健康带来更有效的研究和保护。