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硫化纳米零价铁对水中U(Ⅵ)的高效去除研究

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化学学报 2021年第10期79卷 1265-1272页

作者：白子昂陈瑞兴庞宏伟王祥学宋刚于淑君华北电力大学环境科学与工程学院资源环境系统优化教育部重点实验室北京102206 华北电力大学环境科学与工程系燃煤电站烟气多污染物协同控制实验室保定071003 广州大学环境科学与工程学院广东省放射性核素污染控制与资源化重点实验室广州510006

近年来,放射性污染物铀(U(Ⅵ))在水环境中的排放对生态环境和生物健康造成严重的威胁.本研究采用液相还原法制备了硫化纳米零价铁(S-NZⅥ)材料,并将其用于水中U(Ⅵ)的去除.首先,我们采取了一系列的微观表征技术探究了S-NZⅥ的表面特征... 详细信息

近年来,放射性污染物铀(U(Ⅵ))在水环境中的排放对生态环境和生物健康造成严重的威胁.本研究采用液相还原法制备了硫化纳米零价铁(S-NZⅥ)材料,并将其用于水中U(Ⅵ)的去除.首先,我们采取了一系列的微观表征技术探究了S-NZⅥ的表面特征及材料特性.结果表明,相比于纳米零价铁(NZⅥ), S-NZⅥ颗粒不易团聚,性质更加稳定.随后,通过宏观实验探究了反应时间、温度、p H、背景离子浓度等因素对S-NZⅥ去除U(Ⅵ)的影响.结果表明, S-NZⅥ对U(Ⅵ)的最大去除量高达562.5 mg·g-1,且在100 min内达到反应平衡.宏观实验和X射线光电子能谱(XPS)分析表明S-NZⅥ对U(Ⅵ)的去除机理是吸附和氧化还原协同作用的结果.此外, S-NZⅥ可以通过外加磁场从水中快速地进行分离,便于材料再回收与利用.综上,本研究构筑了一种制备简单、便于回收且高效的U(Ⅵ)净化材料,未来可能会在放射性核素的处理处置等相关工作中起到重要作用.

关键词： U(Ⅵ) 硫化纳米零价铁吸附氧化还原协同作用

硫化纳米零价铁研究进展:合成、性质及环境应用

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化学学报 2022年第11期80卷 1536-1554页

作者：杨思明刘爱荣刘静刘钊丽张伟贤同济大学环境科学与工程学院上海200092 华南农业大学岭南现代农业科学与技术广东省实验室广州510642

纳米零价铁(nanoscale Zero-Valent Iron,nZVI)是水环境修复领域研究最广泛的材料之一,但易团聚和氧化、电子选择性差等缺点制约了其实际应用.对nZVI表面进行硫化制备成硫化纳米零价铁(Sulfidated nanoscale Zero-Valent Iron,S-nZVI),... 详细信息

纳米零价铁(nanoscale Zero-Valent Iron,nZVI)是水环境修复领域研究最广泛的材料之一,但易团聚和氧化、电子选择性差等缺点制约了其实际应用.对nZVI表面进行硫化制备成硫化纳米零价铁(Sulfidated nanoscale Zero-Valent Iron,S-nZVI),能够提高纳米颗粒的分散性能、增强稳定性,提高电子选择性,已成为目前研究热点.本综述以“合成方法—理化性质—应用性能”为主线展开论述,首先总结了不同的硫化方法对S-nZVI理化性质的影响,重点阐释通过调控合成条件(硫化顺序、硫化剂种类、硫铁比等)以调节S-nZVI的微观结构和界面元素化学形态(实际S/Fe、硫分布、FeS形态等),从而改变其宏观性质(亲疏水、析氢、导电性等),最终实现对有机污染物与金属污染物的定向去除.此外,详细综述了S-nZVI用于去除卤代有机物、硝基苯有机物和重金属等污染物方面的研究进展,并对未来的研究方向进行了展望.

关键词：硫化纳米零价铁合成界面化学水体污染物反应机理

硫化纳米零价铁(S-nZVI)对水体中镉的去除研究

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环境科学学报 2019年第4期39卷 1166-1173页

作者：梁莉李筱琴华南理工大学环境与能源学院广州510006 华南理工大学工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室广州510006 固体废物处理与资源化广东省环境保护重点实验室广州510006

由于矿山开采、工业废水排放及农业施肥等人类活动,使得我国镉污染日益突出.本研究采用液相还原法制备硫化纳米零价铁(S-nZVI),研究其对Cd的去除行为.考察了不同硫化剂、合成方法、S/Fe比(物质的量比)及pH对Cd去除的影响,并采用扫描电... 详细信息

由于矿山开采、工业废水排放及农业施肥等人类活动,使得我国镉污染日益突出.本研究采用液相还原法制备硫化纳米零价铁(S-nZVI),研究其对Cd的去除行为.考察了不同硫化剂、合成方法、S/Fe比(物质的量比)及pH对Cd去除的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、X-射线衍射(XRD)等技术对反应前后的材料进行表征,结合批实验结果探讨Cd的去除机理.结果表明,采用一步法以硫化钠(Na_2S)为硫化剂合成的S-nZVI对Cd的去除效率远高于其它方法,去除容量可达385.6 mg·g^(-1).反应120 min后,S-nZVI对Cd的去除率随S/Fe比的增加而升高,S-nZVI反应体系受pH影响较小.材料表征结果显示,S-nZVI颗粒由Fe^0、Fe_3O_4、FeS组成,其中,FeS的含量随S/Fe比的升高而增加.S-nZVI对Cd的去除机理主要是Cd将FeS中的Fe置换,与S结合形成稳定的CdS.

关键词：镉硫化纳米零价铁硫化钠拉曼光谱

三元水滑石负载的硫化纳米零价铁对铀的高效去除与机理研究

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无机材料学报 2020年第3期35卷 381-389页

作者：庞宏伟唐昊王佳琦王祥学于淑君华北电力大学环境科学与工程学院资源环境系统优化教育部重点实验室北京102206 华北电力大学环境科学与工程系燃煤电站烟气多污染物协同控制实验室保定071003

纳米零价铁材料(NZVI)被广泛用于环境中放射性核素U(Ⅵ)的去除,但是单纯的NZVI存在稳定性差、去除效果差等不足。本研究结合表面钝化技术与负载技术制备得到Ca-Mg-Al水滑石负载的硫化纳米零价铁材料(CMAL-SNZVI),并将其用于U(Ⅵ)的高效... 详细信息

纳米零价铁材料(NZVI)被广泛用于环境中放射性核素U(Ⅵ)的去除,但是单纯的NZVI存在稳定性差、去除效果差等不足。本研究结合表面钝化技术与负载技术制备得到Ca-Mg-Al水滑石负载的硫化纳米零价铁材料(CMAL-SNZVI),并将其用于U(Ⅵ)的高效去除。结合宏观试验与光谱分析表征得到的结果表明,CMAL-SNZVI材料具有出色的理化性质与较高的活性,对水溶液中U(Ⅵ)的去除具有优良的效果,在2 h内可以达到反应平衡,且最大吸附量可达175.7 mg·g–1。CMAL-SNZVI对U(Ⅵ)的去除主要是由吸附过程与氧化还原反应相结合的方式:吸附过程中U(Ⅵ)与材料中的CMAL基底、SNZVI的表层通过内层表面络合作用结合;还原过程中材料的NZVI内核将U(Ⅵ)还原成低毒难溶的U(Ⅵ)后去除。CMAL-SNZVI可为NZVI材料的改性方法提供新的研究方向,同时,CMAL-SNZVI在污染物去除方面表现优异,可以作为出色的环境修复材料。

关键词：硫化纳米零价铁双金属氢氧化物 U(Ⅵ) 吸附还原

硫化纳米零价铁在地下水污染修复中的研究进展

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中国环境科学 2024年

作者：陈宗定孔祥科许春雪张兆吉黄园英孙慧中安子怡中国地质科学院水文地质环境地质研究所国家地质实验测试中心自然资源部生态地球化学重点实验室

相比于传统的纳米零价铁（nZVI）材料，经硫化改性得到的硫化纳米零价铁（S-nZVI）具有活性高、电子选择性强、稳定性好等优势，在地下水污染修复研究中倍受关注.目前S-nZVI的合成以化学法为主，与污染物的主要作用机理包括还原、吸附... 详细信息

相比于传统的纳米零价铁（nZVI）材料，经硫化改性得到的硫化纳米零价铁（S-nZVI）具有活性高、电子选择性强、稳定性好等优势，在地下水污染修复研究中倍受关注.目前S-nZVI的合成以化学法为主，与污染物的主要作用机理包括还原、吸附、共沉淀和氧化，其合成过程（硫化方法、硫化剂类型及S/Fe比）和水环境（pH及化学组分等）是影响S-nZVI反应活性的重要因素.S-nZVI较nZVI具有更高的稳定性、迁移性及更低的生物毒性，因此更加适用于地下水原位修复.今后应进一步加强S-nZVI在复杂体系中对于多种污染物的去除效果及作用机制的研究，探索S-nZVI与水中组分以及微生物的相互作用，并对S-nZVI的长期稳定性及其可能造成的环境风险进行评估，为S-nZVI应用于地下水污染原位修复提供支撑.

关键词：硫化纳米零价铁合成地下水修复

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硫化纳米零价铁去除重(类)金属研究进展

水处理技术 2023年第11期49卷 13-20页

作者：梁莉李伟英周淑云同济大学环境科学与工程学院上海200092 污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092 江苏银羊不锈钢管业有限公司江苏南通226000

重(类)金属作为一类毒性高、难生物降解的优先污染物,对生态系统及人体健康具有极大威胁,因此必须采取有效技术对其进行处理。硫化纳米零价铁(S-nZVI)因易分散、反应活性强、电子选择性高等优势,被广泛应用于水中多种污染物的去除。本... 详细信息

重(类)金属作为一类毒性高、难生物降解的优先污染物,对生态系统及人体健康具有极大威胁,因此必须采取有效技术对其进行处理。硫化纳米零价铁(S-nZVI)因易分散、反应活性强、电子选择性高等优势,被广泛应用于水中多种污染物的去除。本文系统地综述了S-nZVI在重(类)金属去除中的研究进展,包括S-nZVI对不同重(类)金属的去除机制,S/Fe摩尔比、合成方式、硫化剂种类及不同反应条件(初始pH、溶解氧、共存物质)对重(类)金属去除效能的影响,S-nZVI对其它环境介质(土壤、污泥)及形态(络合态)重金属的作用效能,最后对未来研究方向进行展望,以期为S-nZVI对重(类)金属修复提供理论及技术指导。

关键词：硫化纳米零价铁重(类)金属去除机制环境介质

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硫化纳米零价铁在水环境修复中的研究进展

应用化工 2021年第5期50卷 1330-1334,1340页

作者：刘清刘欢招国栋许艺文南华大学污染控制与资源化技术湖南省重点实验室湖南衡阳421001 南华大学资源环境与安全工程学院湖南衡阳421001

总结了近年来国内外关于硫化纳米零价铁在水环境修复中的研究报道;归纳了硫化纳米零价铁的合成方法、硫化改性的优点、修复水环境的作用机理;重点讨论了影响硫化纳米零价铁修复水环境的主要因素,如硫化方法、S/Fe比、pH、共存离子、溶... 详细信息

总结了近年来国内外关于硫化纳米零价铁在水环境修复中的研究报道;归纳了硫化纳米零价铁的合成方法、硫化改性的优点、修复水环境的作用机理;重点讨论了影响硫化纳米零价铁修复水环境的主要因素,如硫化方法、S/Fe比、pH、共存离子、溶解氧等;提出了硫化纳米零价铁在水环境修复中存在的问题以及展望了其未来发展方向。

关键词：硫化纳米零价铁水环境修复修复机理影响因素

硫化纳米零价铁在环境污染物处理中的应用进展

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应用化工 2024年第6期53卷 1366-1371页

作者：周建宇占敬敬朱自强杨春林大连理工大学海洋科学与技术学院工业生态与环境工程重点实验室辽宁盘锦124221

介绍了硫化纳米零价铁的制备方法、影响处理效果的因素、应用场景、毒性和回收利用过程。纳米零价铁(nZVI)作为新兴材料,具有很强的吸附性和还原性,广泛用于去除土壤、地下水等环境中的氯代烃、农药以及重金属。但其易钝化以及较差的电... 详细信息

介绍了硫化纳米零价铁的制备方法、影响处理效果的因素、应用场景、毒性和回收利用过程。纳米零价铁(nZVI)作为新兴材料,具有很强的吸附性和还原性,广泛用于去除土壤、地下水等环境中的氯代烃、农药以及重金属。但其易钝化以及较差的电子选择性的特点一定程度上限制了其实际处理效果。近些年,学者们通过多种改性手段改变nZVI的性质。其中,硫化改性合成的硫化纳米零价铁(S-nZVI)还原性、电子选择性和稳定性更强,由于其独特的结构特征,S-nZVI在水环境和土壤环境的治理修复中具有广阔的应用前景,而进一步明确活性位点的催化机制是确定S-nZVI结构与活性关系的关键。

关键词：硫化纳米零价铁结构分析影响因素潜在风险

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硫化纳米零价铁协同生物法去除铬-三氯乙烯

应用化工 2022年第11期51卷 3128-3132页

作者：王玉欣占敬敬大连理工大学海洋科学与技术学院辽宁盘锦124221

硫化纳米零价铁(S-nZVI)在降解Cr(Ⅵ)和三氯乙烯(TCE)的复合污染时,Cr(Ⅵ)极易与S-nZVI表面发生钝化,严重抑制了TCE的降解。在这项研究中,将S-nZVI的化学还原与硫酸盐还原菌(SRB)的生物作用相结合,对TCE和Cr(Ⅵ)复合污染物进行降解。结... 详细信息

硫化纳米零价铁(S-nZVI)在降解Cr(Ⅵ)和三氯乙烯(TCE)的复合污染时,Cr(Ⅵ)极易与S-nZVI表面发生钝化,严重抑制了TCE的降解。在这项研究中,将S-nZVI的化学还原与硫酸盐还原菌(SRB)的生物作用相结合,对TCE和Cr(Ⅵ)复合污染物进行降解。结果表明,与独立的S-nZVI相比,在SRB培养基中培养后的S-nZVI,由于SRB的作用减少了表面钝化,表现出更高的脱氯效率,培养12 h后的脱氯效率为84.15%,是单独硫化纳米零价铁脱氯效率的1.9倍。同时,通过与S-nZVI偶联,为SRB提供了合适的生长条件与电子供体,提高了SRB去除重金属的效率。总体而言,SRB-S-nZVI系统中表现出的协同作用可能提供一种有价值的修复策略,以克服独立的S-nZVI脱氯方法在复合污染物中减少氯代有机污染物方面的局限性。

关键词：硫化纳米零价铁硫酸盐还原菌三氯乙烯