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生物炭负载纳米零价铁对湖泊底泥镉污染的修复效果

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环境工程学报 2022年第7期16卷 2188-2197页

作者：李皖瑶曹珊朱运龙李俊刘虹豆陈欣雨徐轶群薛文静扬州大学环境科学与工程学院扬州225009

制备了生物炭负载纳米零价铁(nZVI/BC)复合材料,采用SEM、TEM、FTIR、EDS、XPS等手段对其表面形貌、粒径大小、官能团结构、表面元素及化学形态进行了表征和分析。通过镉(Cd)形态、浸出毒性、生物可利用性、上覆水中溶解态Cd质量浓度及... 详细信息

制备了生物炭负载纳米零价铁(nZVI/BC)复合材料,采用SEM、TEM、FTIR、EDS、XPS等手段对其表面形貌、粒径大小、官能团结构、表面元素及化学形态进行了表征和分析。通过镉(Cd)形态、浸出毒性、生物可利用性、上覆水中溶解态Cd质量浓度及底泥理化性质等指标评价了nZVI/BC对湖泊底泥中Cd的修复效果。结果表明,相比于对照组,经56 d修复后nZVI/BC处理组中Cd的残渣态质量分数增加了29.73%,有效降低了Cd的移动性;Cd的浸出质量浓度从4.65μg·L^(-1)降至0.38μg·L^(-1),Cd的生物可提取态质量浓度从5.08μg·L^(-1)降至2.13μg·L^(-1),其浸出质量浓度和生物可提取态质量浓度分别下降了91.83%和58.07%。同时,经过56 d的修复,nZVI/BC使上覆水中溶解态Cd的质量浓度比对照组降低了67.53%。此外,nZVI/BC的添加提高了底泥的pH和有机质,根据这2个指标的变化进一步分析了nZVI/BC复合材料对Cd的稳定机制。以上研究结果可为重金属污染底泥的修复提供参考。

关键词：纳米零价铁生物炭湖泊底泥镉形态污染修复机制分析

纳米零价铁的制备及其从废水中吸附Cr(Ⅵ)的机制研究

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湿法冶金 2023年第2期42卷 147-154页

作者：李子木何川李灿华汤瑶丁亚荣都刚李明晖安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243002 宣城市安工大工业技术研究院有限公司安徽宣城242000

研究了以绿色廉价的保险粉(H_(2)Na_(2)S_(2)O_(4))为还原剂、FeSO_(4)为铁源,制备纳米零价铁(nZVI)并用于吸附废水中Cr(Ⅵ),考察了nZVI投加量、初始Cr(Ⅵ)质量浓度、模拟废水初始pH、反应时间和反应温度对Cr(Ⅵ)去除率的影响,并通过XRD... 详细信息

研究了以绿色廉价的保险粉(H_(2)Na_(2)S_(2)O_(4))为还原剂、FeSO_(4)为铁源,制备纳米零价铁(nZVI)并用于吸附废水中Cr(Ⅵ),考察了nZVI投加量、初始Cr(Ⅵ)质量浓度、模拟废水初始pH、反应时间和反应温度对Cr(Ⅵ)去除率的影响,并通过XRD、SEM对nZVI进行表征,结合吸附动力学、吸附等温线和颗粒内扩散模型试验探究去除机制。结果表明:所制得nZVI物相主要为α-Fe;在初始Cr(Ⅵ)质量浓度20 mg/L、nZVI投加量300 mg、吸附时间15 min、不调节pH条件下,用nZVI吸附1 L含Cr(Ⅵ)模拟废水,Cr(Ⅵ)吸附量为98.52 mg/g,去除率可达99.8%;吸附效果良好,且Cr(Ⅵ)的去除速率随温度升高而加快;nZVI对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合Langmuir模型和准二级动力学模型。

关键词：纳米零价铁保险粉 Cr(Ⅵ) 吸附动力学

纳米零价铁与过一硫酸盐协同去除水中诺氟沙星的研究

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武汉科技大学学报 2023年第3期46卷 193-200页

作者：刘红卢慧慧范星赵畅武汉科技大学资源与环境工程学院湖北武汉430081 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

利用nZVI协同PMS去除水中的NOR,并借助EPR、XRD、TEM、EDS、FTIR等探究了相关的去除机制。结果表明,nZVI协同PMS对NOR的去除率高达97.4%,去除机制包括SO_(4)^(-)·和OH·对NOR的氧化降解,以及纤铁矿和针铁矿对NOR及其降解产物的吸附。

关键词：纳米零价铁过一硫酸盐诺氟沙星协同作用去除机制

生物炭负载硫化改性纳米零价铁去除水中的Cr(Ⅵ)

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环境工程技术学报 2023年第2期13卷 663-668页

作者：潘虹王兴润王雷张羽嘉颜湘华南京工业大学环境科学与工程学院中国环境科学研究院

为研发治理地下水Cr(Ⅵ)污染的可行除铬材料,以碳热法制得生物炭负载纳米零价铁(BC-nZVI),并通过对BC-nZVI硫化改性制备得到改性材料(M-BC-nZVI),采用除铬容量、铬铁比(Cr/Fe)、反应活性分析M-BC-nZVI的除铬优势,通过模拟柱试验建立失... 详细信息

为研发治理地下水Cr(Ⅵ)污染的可行除铬材料,以碳热法制得生物炭负载纳米零价铁(BC-nZVI),并通过对BC-nZVI硫化改性制备得到改性材料(M-BC-nZVI),采用除铬容量、铬铁比(Cr/Fe)、反应活性分析M-BC-nZVI的除铬优势,通过模拟柱试验建立失效速率模型,从而推算M-BC-nZVI完全失效的除铬容量,最后与相关文献数据进行对比,分析M-BC-nZVI除Cr(Ⅵ)的应用可行性。结果表明:M-BC-nZVI材料的除铬容量、Cr/Fe、拟一级反应速率常数(k_(obs))分别是BC-nZVI的1.86倍、1.95倍和3.00倍,因此相对于BC-nZVI来说M-BC-nZVI更具除铬优势;各模拟柱在运行过程中无明显堵塞情况,且随着进水浓度的升高,M-BC-nZVI的失效速率常数变大。当失效除铬速率为初始除铬速率的1.0%、进水Cr(Ⅵ)浓度为5 mg/L时,除铬容量最高,可以达到12.70 mg/g;对比M-BC-nZVI与其他文献报道的铁基材料及铁基改性材料的Cr/Fe可知,M-BC-nZVI的Cr/Fe为其他文献的1.06~42.06倍,故从材料的除铬性能来看,M-BC-nZVI应用于可渗透反应墙处理地下水Cr(Ⅵ)污染可行。

关键词：生物炭纳米零价铁硫化改性六价铬模拟柱

纳米零价铁负载生物炭对水中铅和铬的去除研究

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纳米零价铁负载生物炭对水中铅和铬的去除研究

作者：王帆大连海事大学

学位级别：硕士

随着工农业生产的迅猛发展,重金属污染问题越来越严重,是目前水处理界关注的热点和难点问题。吸附法具有快捷便利、经济低耗的特点,在水处理中具有很强的应用优势。生物炭作为一种常规的吸附剂,来源广泛、价格低廉,在水污染处理方面应... 详细信息

随着工农业生产的迅猛发展,重金属污染问题越来越严重,是目前水处理界关注的热点和难点问题。吸附法具有快捷便利、经济低耗的特点,在水处理中具有很强的应用优势。生物炭作为一种常规的吸附剂,来源广泛、价格低廉,在水污染处理方面应用普遍,但其对重金属的吸附能力有限。纳米零价铁具有磁性和纳米效应双重特性,吸附能力强、易于回收,在水处理中展现了较高的应用前景。但纳米零价铁易团聚,对其应用产生了一定限制。本文基于生物炭和纳米零价铁的研究应用基础,采用液相还原法制备纳米零价铁负载生物炭,分别以铬(Cr(Ⅵ))和铅(Pb(Ⅱ))为代表重金属,研究纳米零价铁负载生物炭对水中重金属的去除效应,本实验研究内容主要包括以下几部分:首先以铬为研究目标,对比分析生物炭(BC)、纳米零价铁(NZVI)和纳米零价铁负载生物炭(BC/NZVI)对水中铬的去除性能,结果表明:生物炭对铬的吸附能力有限(吸附量为11.02 mg/g),NZVI对铬具有较高的吸附能力(吸附量为66.33 mg/g),BC/NZVI对铬的吸附能力最高(吸附量为68.34 mg/g),表现出较好的吸附性能。BC/NZVI借助生物炭载体,克服了NZVI的团聚性,表现出良好的分散性。SEM、FTIR表征分析表明纳米零价铁成功负载在生物炭表面,生物炭载体提高了纳米零价铁的比表面积,提升了吸附性能。单因素影响研究表明,吸附剂投加量、吸附作用时间、水体p H值等因素对几种吸附剂去除Cr(Ⅵ)的能力均有一定影响:总体来看,吸附剂用量越大、吸附作用时间越长、温度越高吸附效果越好;p H值对三种吸附材料的影响有一定区别,酸性条件更有利于NZVI、BC/NZVI对Cr(Ⅵ)的去除,而BC对Cr(Ⅵ)的去除效果则随着p H的升高而增大,在实验优化条件下,BC、NZVI、BC/NZVI对Cr(Ⅵ)的去除率分别为13.92%、86.76%和97.60%。吸附热力学和动力学研究表明,NZVI和BC/NZVI对Cr(Ⅵ)的吸附属于自发的吸热过程,二者均符合Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型。NZVI、BC/NZVI对Cr(Ⅵ)具有较高的去除效果,重复利用效果较好,重复利用8次对Cr(Ⅵ)的去除率依然可以保持为88.76%和91.56%。BC/NZVI能解决NZVI的团聚问题,对Cr(Ⅵ)具有更高的去除能力,在重金属铬的去除方面表现出较高的应用优势。为进一步探究BC/NZVI对重金属的广普去除效应,在Cr(Ⅵ)的去除研究基础上,再以Pb(Ⅱ)为例,分析BC/NZVI对Pb(Ⅱ)的去除性能,结果表明:吸附剂用量、作用时间等因素对BC/NZVI去除Pb(Ⅱ)的效能同样会产生影响,吸附剂用量越大、吸附作用时间越长、温度越高、p H值越高,BC/NZVI对Pb(Ⅱ)的去除效果越好。BC/NZVI对Pb(Ⅱ)具有较高的吸附效能,在研究条件下,其吸附量可达498.75 mg/g,远高于BC/NZVI对Cr(Ⅵ)的最大吸附量。BC/NZVI对Pb(Ⅱ)的吸附同样符合准二级动力学,吸附等温线符合Langmuir等温吸附模型。BC/NZVI对Pb(Ⅱ)的吸附也具有较好的重复利用性能,重复利用8次依然可以达到较高的去除效果。综上表明,BC/NZVI克服纳米零价铁的缺点,提高了吸附性能,对水中的Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)均具有较好的去除效果,反映其在重金属去除方面具有良好的通用性,可以用于重金属废水的处理与净化,为含重金属的废水处理和净化提供了技术参考。

关键词：重金属纳米零价铁纳米零价铁负载生物炭吸附

酸碱改性生物质炭-纳米零价铁增强六价铬去除的机理

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环境工程学报 2022年第4期16卷 1165-1174页

作者：龙颖钱林波李云桂张文影魏子斐董欣竹杨磊武文培晏井春陈梦舫西南科技大学环境与资源学院绵阳621010 中国科学院南京土壤研究所南京210008 低成本废水处理技术四川省国际科技合作基地绵阳621010

通过氢氟酸和氢氧化钠改性水稻秸秆生物质炭(BC),得到改性材料BC-HF和BC-NaOH,在此基础上负载纳米零价铁(Nanoscale zero-valent iron,nZVI)制得生物质炭负载纳米零价铁(nZVI@BC)、氢氟酸改性生物质炭负载纳米零价铁(nZVI@BC-HF)和氢氧... 详细信息

通过氢氟酸和氢氧化钠改性水稻秸秆生物质炭(BC),得到改性材料BC-HF和BC-NaOH,在此基础上负载纳米零价铁(Nanoscale zero-valent iron,nZVI)制得生物质炭负载纳米零价铁(nZVI@BC)、氢氟酸改性生物质炭负载纳米零价铁(nZVI@BC-HF)和氢氧化钠改性生物质炭负载纳米零价铁(nZVI@BC-NaOH)。通过比表面积分析、元素分析、红外光谱分析、X射线衍射分析以及动力学等方法,研究了不同材料对Cr(Ⅵ)的去除性能与机理。结果表明:酸碱改性后的生物质炭比表面积、孔体积显著增加,促进了Cr(Ⅵ)的去除,BC-HF和BC-NaOH对Cr(Ⅵ)的去除量分别为30.87、19.59 mg·g^(−1),为BC的2.68、1.70倍;负载nZVI后,进一步增强了Cr(Ⅵ)的去除效果,其中,nZVI@BC-HF和nZVI@BC-NaOH对Cr(Ⅵ)的去除效果显著,去除量分别为76.36、65.62 mg·g^(−1)。酸碱改性生物质炭使nZVI得到了有效分散,其表面的Si-O-Si官能团与nZVI耦合成Si-O-Fe键,增强了nZVI对Cr(Ⅵ)的还原;同时,酸碱改性生物质炭负载nZVI促进了铁铬化合物的结晶,有利于反应的持续进行。本研究表明,酸碱改性生物质炭-纳米零价铁复合材料对于地下水中Cr(Ⅵ)的去除具有较大的应用潜力。

关键词：酸碱改性生物质炭纳米零价铁六价铬地下水污染去除机理

纳米零价铁去除废水中重金属研究及其制备方式

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有色金属科学与工程 2023年

作者：韦书贤何川李灿华章蓝月李明晖宣城市安工大工业技术研究院有限公司安徽工业大学冶金工程学院

污水中的重金属污染是各国普遍面临的重大环境问题，纳米零价铁(nZVI)及其改性材料具有粒径小、活性高、比表面积大、还原能力强等优点，是当前国内外研究的热点之一，其在水体重金属污染，水处理修复中具有广阔应用前景。本文梳理了nZV... 详细信息

污水中的重金属污染是各国普遍面临的重大环境问题，纳米零价铁(nZVI)及其改性材料具有粒径小、活性高、比表面积大、还原能力强等优点，是当前国内外研究的热点之一，其在水体重金属污染，水处理修复中具有广阔应用前景。本文梳理了nZVI常用的制备方法与改性方式以及不同方法制备nZVI的特点；着重阐述了nZVI与重金属相互作用的主要机理是吸附、还原和共沉淀作用。总结了nZVI对污水处理中铅、铬、锌、镉的处理机理和研究进展，nZVI对其都有很好的去除效果，在环境污染净化中发挥着重要作用。最后，文章指出了纳米铁基材料在重金属修复中存在的不足，并对其在污水重金属修复领域中应用研究进行了展望，对基于nZVI的材料以及未来在环境修复中应用的潜在领域的可能改进提出了相关见解。

关键词：纳米零价铁材料改性重金属污染环境修复

纳米零价铁对升流式颗粒污泥床反硝化性能的影响

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环境科学 2018年第1期39卷 263-268页

作者：周丰王翻翻钱飞跃黄慧敏沈耀良周建民苏州科技大学环境科学与工程学院苏州215009 城市生活污水资源化利用技术国家地方联合工程实验室苏州215009 江苏省环境科学与工程重点实验室苏州215009

为探究连续流条件下,纳米零价铁(nZVI)对反硝化颗粒污泥(DGS)性能的影响,本文利用升流式污泥床(USB),系统考察了反应器脱氮效能、污泥形态和反硝化特性随进水nZVI浓度的变化规律.结果表明,当nZVI<5 mg·L^(-1)时,反应器脱氮效能与对照期... 详细信息

为探究连续流条件下,纳米零价铁(nZVI)对反硝化颗粒污泥(DGS)性能的影响,本文利用升流式污泥床(USB),系统考察了反应器脱氮效能、污泥形态和反硝化特性随进水nZVI浓度的变化规律.结果表明,当nZVI铁含量明显增大,DGS活性开始降低.当nZVI浓度增至30 mg·L^(-1)时,反应器对COD和NO-3-N的去除率分别降至对照期的23.3%和20.3%.DGS因吸附大量nZVI而呈黑色,颗粒粒径减小,污泥表面短杆菌等微生物密度明显降低.停止投加nZVI后,污泥浓度与DGS活性的持续上升,使得反应器脱氮效能在20 d内基本恢复至对照期的水平.异养菌在颗粒表面的快速增殖是实现上述目标的主要原因.

关键词：纳米零价铁上流式污泥床颗粒污泥反硝化生物抑制作用

鼠李糖脂-纳米零价铁-丙酮酸钠强化微生物厌氧-好氧降解土壤DDTs效果研究

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农业环境科学学报 2023年第4期42卷 799-810页

作者：韩悦孙丽娜吕良禾王辉苑春莉王晓旭吴昊沈阳大学区域污染环境生态修复教育部重点实验室沈阳110044

为了改善目前土壤DDTs污染微生物修复效率相对较低的现状,以沈阳市沈北新区某设施农业大棚土壤为研究对象,通过批实验研究了鼠李糖脂(RL)、纳米零价铁(nZVI)和丙酮酸钠(C)强化微生物顺序厌氧-好氧处理对土壤DDTs及其组分降解率的影响。... 详细信息

为了改善目前土壤DDTs污染微生物修复效率相对较低的现状,以沈阳市沈北新区某设施农业大棚土壤为研究对象,通过批实验研究了鼠李糖脂(RL)、纳米零价铁(nZVI)和丙酮酸钠(C)强化微生物顺序厌氧-好氧处理对土壤DDTs及其组分降解率的影响。结果表明:RL、nZVI和C强化微生物顺序厌氧-好氧处理可显著提高土壤DDTs和p,p′-DDT的降解率(PnZVI处理>RL处理>C处理>CK处理;RL、nZVI和C联合强化微生物厌氧-好氧顺序处理90 d时,土壤DDTs、p,p′-DDT和p,p′-DDE降解率分别为43.05%~68.81%、12.06%~96.90%和3.33%~60.87%。其中,0.05 mg·kg^(-1)RL、0.50%nZVI以及0.30 mmol·kg^(-1)C联合强化厌氧-好氧处理土壤DDTs、p,p′-DDT和p,p′-DDE降解率分别为68.81%、96.90%和60.87%,厌氧与好氧降解比分别为3.97、6.70和5.00。研究表明,RL、nZVI与C联合强化微生物顺序厌氧脱氯与好氧放大处理,促进了土壤DDTs高效降解,同时避免了难降解、毒性更大的p,p′-DDE的产生与积累,展示了RL、nZVI与C联合强化微生物顺序厌氧-好氧降解在修复DDTs污染土壤方面的应用潜力。

关键词： DDTs 鼠李糖脂纳米零价铁丙酮酸钠微生物修复