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生物质炭负载硫化纳米零价铁活化过硫酸盐降解土壤中典型恶臭苯系物的规律与机制
1
作者 李炎璐 杨兴伦 +6 位作者 卞永荣 马智勇 谷成刚 宋洋 相雷雷 王芳 蒋新 《土壤学报》 北大核心 2025年第1期127-140,共14页
纳米零价铁(nZVI)以及硫化纳米零价铁(S-nZVI)活化过硫酸盐(PS)降解土壤中的有机污染物是目前场地原位氧化修复技术的研究热点之一。苯系物(BTEX)是石化污染场地中典型的恶臭污染物,实现BTEX的高效去除并探究其降解机理具有重要的环境... 纳米零价铁(nZVI)以及硫化纳米零价铁(S-nZVI)活化过硫酸盐(PS)降解土壤中的有机污染物是目前场地原位氧化修复技术的研究热点之一。苯系物(BTEX)是石化污染场地中典型的恶臭污染物,实现BTEX的高效去除并探究其降解机理具有重要的环境意义。本研究建立了以生物质炭负载硫化纳米零价铁(S-nZVI@BC)为活化剂的过硫酸盐氧化体系,探究不同条件下BTEX的降解效果,并与其他材料催化PS降解体系的效果进行了比较。同时,基于化学探针实验、电子顺磁共振实验(EPR)及吹扫捕集–气质联用法(PT-GC-MS)测定的转化产物推测BTEX可能的降解途径。结果表明,S-nZVI@BC/PS体系在pH=3、S/Fe=1/4、Fe/C=1/2、材料投加量为0.01 g·g^(–1)、PS浓度为30 mmol·L^(-1)时对土壤中BTEX均有着95%以上的降解效果;S-nZVI@BC/PS体系下苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯的降解率在2 h内分别可达到96.7%、98.5%、96.9%、98.4%;S-nZVI@BC催化体系在所研究的五种不同催化剂体系表现最佳,即催化效果表现为:PS<nZVI/PS<nZVI@BC/PS<S-nZVI/PS<S-nZVI@BC/PS;S-nZVI@BC/PS体系在pH 2~9的较宽范围内均保持良好的降解效果;体系中存在SO_(4)^(·–)、HO^(˙)及O_(2)^(·–)三种活性自由基,且SO_(4)^(·-)为反应过程中的主要活性物质;根据主要自由基及中间产物推测BTEX可能存在自由基加成及自由基抽氢两条降解途径。硫改性及生物质炭的负载有效提高了nZVI催化性能的稳定性,且S-nZVI@BC/PS可高效降解BTEX,该研究可为土壤中恶臭污染物高效降解技术的建立提供理论支撑。 展开更多
关键词 苯系物 过硫酸盐 硫化纳米零价铁 生物质炭 自由基 降解机理
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生物炭负载硫化纳米零价铁在修复土壤镉中的应用研究 被引量：1
2
作者 万然 《皮革制作与环保科技》 2024年第2期128-129,135,共3页
Cd作为重金属污染物,具有高毒性、难去除的特点,对生态安全以及人类健康造成了极大威胁。本文以BC为载体负载硫化纳米零价铁(S-nZVI)制备了BC负载硫化纳米零价铁(BC/S-nZVI),用于Cd的修复。BC/S-nZVI对Cd修复期间,DTPA提取Cd的固化效率... Cd作为重金属污染物,具有高毒性、难去除的特点,对生态安全以及人类健康造成了极大威胁。本文以BC为载体负载硫化纳米零价铁(S-nZVI)制备了BC负载硫化纳米零价铁(BC/S-nZVI),用于Cd的修复。BC/S-nZVI对Cd修复期间,DTPA提取Cd的固化效率为82%,TCLP对Cd的固定效率为63.36%,说明BC/S-nZVI具有更好的固定化潜力,能够有效降低土壤中Cd的有效性,并减少Cd的溶解和环境风险。 展开更多
关键词 生物炭(BC) 硫化纳米零价铁(S-nZVI) 镉(CD) 修复
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纳米零价铁改性生物炭对污染土壤中Cd稳定化效果及作用机制研究 被引量：8
3
作者 许亚琼 王雪佳 +2 位作者 李荣华 肖然 张增强 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期2478-2487,共10页
为研究纳米零价铁改性生物炭(nZVI-BC)对土壤镉(Cd)的长效稳定机制,特别是生物炭(BC)老化过程中nZVI-BC与Cd的界面相互作用,本研究以玉米秸秆为原料制备了nZVI-BC,采用批吸附与养护试验相结合的方法并利用现代光谱分析手段探究了nZVI-B... 为研究纳米零价铁改性生物炭(nZVI-BC)对土壤镉(Cd)的长效稳定机制,特别是生物炭(BC)老化过程中nZVI-BC与Cd的界面相互作用,本研究以玉米秸秆为原料制备了nZVI-BC,采用批吸附与养护试验相结合的方法并利用现代光谱分析手段探究了nZVI-BC对液相Cd(Ⅱ)的吸附和对土壤中Cd的稳定化效果与作用机制。结果表明:nZVI负载显著提高了生物炭对Cd(Ⅱ)的吸附能力,nZVI-BC对Cd(Ⅱ)的饱和吸附量是BC的4.3倍(125.5 mg·g^(-1)vs 23.61 mg·g^(-1))。nZVI-BC对Cd(Ⅱ)的吸附更符合伪二级动力学方程,吸附过程以化学吸附为主;其等温吸附更符合Langmuir模型,属于单层吸附。随着养护时间的增加,生物炭表面的Cd负载量逐渐增加,老化后BC表面形成的含氧官能团是Cd饱和吸附力增加的主要原因。相比而言,nZVI-BC上Cd的负载量呈先增加后逐渐降低的趋势。沉淀与表面络合是nZVI-BC固定土壤中Cd的主要机制,而Fe含量的降低和Fe的氧化则是导致其Cd固定量降低的主要原因。尽管如此,nZVI-BC对Cd的吸附仍保持在较高水平且远高于BC。综上所述,nZVI-BC可以作为一种能够适用于中度污染农田中Cd修复的高效稳定化材料。 展开更多
关键词 CD 纳米零价铁改性生物炭(nzvi-bc) 污染土壤修复 稳定化机制
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生物炭负载纳米零价铁活化过硫酸盐降解水中菲的性能研究 被引量：1
4
作者 周来 王一臣 +2 位作者 李丹琼 张洁慧 朱雪强 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期4283-4294,共12页
生物炭负载纳米铁(BC@nZVI)是一种新型的高效非均相活化材料,可活化过硫酸盐(PS)进行原位化学氧化,去除焦化场地等复杂污染场地中的多环芳烃。针对BC@nZVI活化PS对菲(PHE)降解性能及影响因素,基于液相还原法制备BC@nZVI,采用BET比表面... 生物炭负载纳米铁(BC@nZVI)是一种新型的高效非均相活化材料,可活化过硫酸盐(PS)进行原位化学氧化,去除焦化场地等复杂污染场地中的多环芳烃。针对BC@nZVI活化PS对菲(PHE)降解性能及影响因素,基于液相还原法制备BC@nZVI,采用BET比表面积测试、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射技术、傅里叶变换红外光谱等表征BC@nZVI的孔隙结构、表观形貌、元素分布、结构形态、物相组成、官能团等特性,研究BC@nZVI铁碳比、BC@nZVI投加量、PHE初始浓度、PS浓度等因素对BC@nZVI活化PS降解PHE的影响。采用准一级动力学模型评估PHE的降解动态,采用电子顺磁共振(EPR)确定BC@nZVI/PS体系中的自由基。研究结果表明,BC可有效负载nZVI并缓解nZVI的团聚,有利于提高对PS的活化效率;铁碳比为1:4(质量比)的BC@nZVI活化PS降解PHE的效果最优,在PHE初始质量浓度为1 mg/L、PS浓度为1.6 mmol/L、BC@nZVI投加量为0.6 g/L的最佳条件下,PHE的降解率达到94.59%。PHE的降解率随着PHE初始质量浓度的升高而降低;在酸性环境下的PHE降解效果优于中性及碱性环境下的PHE降解效果。BC@nZVI/PS体系中的活性物种主要有SO_(4)~-·、·OH和O_(2)~-·。 展开更多
关键词 生物炭负载纳米零价铁 过硫酸盐 菲 活化 原位化学氧化
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稳定化海藻酸钠/纳米零价铁生物炭对水中Pb^(2+)、Cu^(2+)和 Cd^(2+)的吸附 被引量：2
5
作者 刘文 何恬叶 胡子文 《化学世界》 CAS 2022年第5期307-312,共6页
选用玉米秸秆为原材料,在无氧条件下高温热解浸渍Fe的玉米秸秆粉末,一步合成了负载纳米零价铁的玉米秸秆生物炭(B-nZVI)。通过借鉴生物包埋法,制成海藻酸钠/纳米零价铁生物炭小球(SA/B-nZVI)。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶-红外光谱... 选用玉米秸秆为原材料,在无氧条件下高温热解浸渍Fe的玉米秸秆粉末,一步合成了负载纳米零价铁的玉米秸秆生物炭(B-nZVI)。通过借鉴生物包埋法,制成海藻酸钠/纳米零价铁生物炭小球(SA/B-nZVI)。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶-红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)对SA/B-nZVI进行表征,结果表明,纳米零价铁成功负载于生物炭上,负载的纳米零价铁未发现团聚,纳米零价铁粒径约为27.6 nm,并均匀包埋于海藻酸钠小球中。用SA/B-nZVI研究了水溶液中Pb^(2+)、Cu^(2+)和Cd^(2+)的吸附性能,在最佳吸附条件下,SA/B-nZVI对Pb^(2+)、Cu^(2+)和Cd^(2+)的最大吸附量分别为349、147、106 mg/g。由Langmuir计算出SA/B-nZVI对Pb^(2+)、Cu^(2+)和Cd^(2+)的理论饱和吸附容量分别为351、153、109 mg/g。重复使用5次后,SA/B-nZVI对Pb^(2+)、Cu^(2+)和Cd^(2+)的去除率分别为87%、79%、73%。 展开更多
关键词 生物炭 纳米零价铁 海藻酸钠
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薰衣草提取液绿色合成生物炭负载纳米零价铁去除水中亚甲基蓝的研究 被引量：3
6
作者 祁宝川 赵居芳 +2 位作者 陈伟红 易校石 冯丹 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期247-254,共8页
以薰衣草提取液为还原剂,白酒废水污泥生物炭(WSB)为载体,采用绿色合成法制备了生物炭负载纳米零价铁复合材料(nZVI@WSB),并将其用于亚甲基蓝(MB)废水的处理,利用扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)、透射电镜(TEM)、全自动比表面及孔隙度分... 以薰衣草提取液为还原剂,白酒废水污泥生物炭(WSB)为载体,采用绿色合成法制备了生物炭负载纳米零价铁复合材料(nZVI@WSB),并将其用于亚甲基蓝(MB)废水的处理,利用扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)、透射电镜(TEM)、全自动比表面及孔隙度分析仪(BET)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射图谱(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对nZVI@WSB进行了表征,并考察了其对MB的吸附性能。结果表明:nZVI@WSB的比表面积和孔容增大、稳定性和反应活性增强。在投加量1.0g/L和不调节溶液初始pH的反应体系中,MB的去除率随着初始浓度的增加而升高,而升温也有利于MB的去除。nZVI@WSB对MB的吸附过程分别符合准二级动力学方程、Langmuir和Redlich-Peterson等温方程。热力学研究表明,nZVI@WSB吸附MB是自发、熵增的吸热过程。 展开更多
关键词 薰衣草 绿色合成 生物炭 纳米零价铁 亚甲基蓝
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纳米零价铁耦合微生物体系还原脱氮技术研究进展 被引量：1
7
作者 王燕 黄磊 《科技创新与应用》 2017年第24期21-21,23,共2页
对纳米零价铁耦合微生物体系的还原脱氮反应条件、效果、应用前景等方面进行综述,以期对于污水处理厂技术的改进提供理论依据和设计运行参数参考,同时为纳米零价铁耦合微生物体系的研究方向提供建议。
关键词 纳米零价铁 脱氮 微生物耦合 生物炭
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基于沼渣的生物炭负载零价铁强化牛粪厌氧产甲烷研究 被引量：2
8
作者 杨紫薇 岳正波 +2 位作者 鲍福星 王进 吴文涛 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第11期1516-1523,共8页
针对养殖场废物厌氧消化处理中存在的沼气产量较低和沼渣资源化利用较低等不足,文章以沼渣为原材料,通过铁盐改性制备获得生物炭(biochar,BC)负载零价铁(zero-valent iron,ZVI)复合材料(ZVI-BC),并将其用于强化牛粪的厌氧产甲烷过程。... 针对养殖场废物厌氧消化处理中存在的沼气产量较低和沼渣资源化利用较低等不足,文章以沼渣为原材料,通过铁盐改性制备获得生物炭(biochar,BC)负载零价铁(zero-valent iron,ZVI)复合材料(ZVI-BC),并将其用于强化牛粪的厌氧产甲烷过程。研究结果表明:ZVI-BC具有更丰富的官能团种类、更大的比表面积和孔隙率;添加ZVI-BC对牛粪厌氧消化过程有一定促进作用,产气量较对照组提高3.35%~26.87%,甲烷体积分数提高7.01%~16.22%;低添加量的ZVI-BC对甲烷的促进作用更加显著;添加ZVI-BC有助于缓解有机酸积累、吸附中间有毒有害产物及增加消化体系缓冲能力。研究结果可为养殖场废物厌氧处理的研究和应用提供参考。 展开更多
关键词 铁改性生物炭 零价铁(ZVI) 牛粪 厌氧消化 沼渣 沼气
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改性柚皮生物炭的制备及其对水体磷酸盐的吸附性能 被引量：4
9
作者 陈波 练建军 +2 位作者 王诗生 戴波 叶天然 《安徽工业大学学报（自然科学版）》 CAS 2018年第2期125-130,共6页
针对地表水体磷污染问题,利用农业废弃物柚子皮为原料制备柚皮生物炭(PB),以十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)为分散剂,制备改性纳米零价铁生物炭吸附材料(CNZVI)。使用扫描电镜、比表面积分析仪和X射线衍射分析仪等手段,研究柚皮生物炭改... 针对地表水体磷污染问题,利用农业废弃物柚子皮为原料制备柚皮生物炭(PB),以十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)为分散剂,制备改性纳米零价铁生物炭吸附材料(CNZVI)。使用扫描电镜、比表面积分析仪和X射线衍射分析仪等手段,研究柚皮生物炭改性前后的理化性能,并分析溶液p H、吸附剂投加量、反应时间、初始浓度和温度对CNZVI-PB吸附水中磷酸盐的影响。结果表明:CNZVI-PB对水中磷酸盐具备较好的吸附去除能力;溶液pH对磷吸附过程影响较大,最优吸附效率的pH值为3.0～7.0;该吸附反应是一个吸热过程,反应过程符合准二级动力学模型,及Langmuir等温吸附模型,在20～40℃时,磷最大吸附量达到8.47～9.62 mg/g。CNZVI-PB对磷酸盐的吸附过程主要包括静电吸附和配位基交换作用。 展开更多
关键词 生物炭 磷酸盐 纳米零价铁 吸附 柚子皮
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新型生物炭材料对TNT生产废水去除性能
10
作者 张瑛 白璐璐 赵昱昊 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期37-45,共9页
合成了新型含持久性自由基(PFRs)的生物炭(BC_(PFRs))及其复合材料nZVI/BC_(PFRs),考察了BC_(PFRs)在添加氧化剂(BC_(PFRs)/Fe^(^(2+))/H_(2)O_(2)和BC_(PFRs)/Fe^(3+)/H_(2)O_(2))和不添加氧化剂(nZVI/BC_(PFRs))条件下对TNT生产废水... 合成了新型含持久性自由基(PFRs)的生物炭(BC_(PFRs))及其复合材料nZVI/BC_(PFRs),考察了BC_(PFRs)在添加氧化剂(BC_(PFRs)/Fe^(^(2+))/H_(2)O_(2)和BC_(PFRs)/Fe^(3+)/H_(2)O_(2))和不添加氧化剂(nZVI/BC_(PFRs))条件下对TNT生产废水的去除性能.结果表明nZVI/BC_(PFRs)的去除效果最显著,对总有机碳(TOC)的去除率为58%,对总氮(TN)的去除率为78%,Fe^(2+)/H_(2)O_(2)的矿化能力和Fe^(3+)/H_(2)O_(2)的脱氮能力在BC_(PFRs)的诱导下分别提高了8.4%和17.4%.对处理前后的废水进行毒性分析,结果表明nZVI/BC_(PFRs)处理后的出水毒性最小.GC-MS和LC-MS对废水组分的检测结果表明,处理后出水中硝基芳烃化合物的种类大大减少,nZVI/BC_(PFRs)体系对TNT生产废水的去除率最高,表明nZVI/BC_(PFRs)复合材料在难降解污染物的去除领域具有很好的应用前景. 展开更多
关键词 生物炭(BC) 持久性自由基(PFRs) 纳米零价铁(nZVI) nZVI/BC_(PFRs) TNT生产废水
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