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SiO_(2)包覆nZVI@Fe_(3)O_(4)类Fenton体系对偶氮染料的降解
1
作者 钟金魁 何嘉文 +5 位作者 王新昊 张尹 高原虎 朱彩亚 周鑫悦 王思倩 《中国环境科学》 北大核心 2025年第8期4341-4353,共13页
通过液相还原法和stober水解法合成了SiO_(2)@nZVI@Fe_(3)O_(4)复合材料,并采用SEM-EDS、TEM、XRD、FTIR、VSM和XPS对其微观结构和物相组成进行了分析和表征.以SiO_(2)@nZVI@Fe_(3)O_(4)为非均相催化剂与H_(2)O_(2)耦合构建类Fenton体系... 通过液相还原法和stober水解法合成了SiO_(2)@nZVI@Fe_(3)O_(4)复合材料,并采用SEM-EDS、TEM、XRD、FTIR、VSM和XPS对其微观结构和物相组成进行了分析和表征.以SiO_(2)@nZVI@Fe_(3)O_(4)为非均相催化剂与H_(2)O_(2)耦合构建类Fenton体系,考察该体系对偶氮类染料的降解性能.结果表明,SiO_(2)包覆后nZVI@Fe_(3)O_(4)复合材料的分散性和抗氧化性得到提高,由其构建的类Fenton反应体系能促进Fe^(2+)和HO·的生成.在25℃,pH3,H_(2)O_(2)浓度为15mmol/L,材料投加量为0.6g/L的条件下,刚果红、橙黄Ⅱ和酸性黑210的去除率分别为99.68%、98.14%和99.35%.复合材料在循环利用3次后对3种污染物的去除率仍保持在79%以上,表明SiO_(2)@nZVI@Fe_(3)O_(4)材料具有良好的稳定催化性能.活性氧物种淬灭实验和紫外-可见光谱分析表明,SiO_(2)@nZVI@Fe_(3)O_(4)类Fenton体系对偶氮染料的去除机理主要是通过nZVI的还原作用和HO·的氧化作用. 展开更多
关键词 nzvi@Fe_(3)O_(4) SiO_(2)包覆 类FENTON 偶氮染料 降解
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沙蒿绿色合成nZVI改性生物炭去除水中Cr(Ⅵ)
2
作者 刁静茹 祝海玲 +4 位作者 沈博峰 赵梦婷 周艳姿 马锋锋 蒋煜峰 《中国环境科学》 北大核心 2025年第7期3753-3761,共9页
利用沙蒿和玉米秸秆废弃物,通过沙蒿提取液绿色还原得到纳米零价铁(nZVI)并负载在玉米秸秆生物炭上,得到复合材料CBC-nZVI,用以去除水中的Cr(Ⅵ).考察了吸附动力学和热力学特征,以及pH值、投加量和共存离子对CBC-nZVI去除Cr(Ⅵ)的影响;... 利用沙蒿和玉米秸秆废弃物,通过沙蒿提取液绿色还原得到纳米零价铁(nZVI)并负载在玉米秸秆生物炭上,得到复合材料CBC-nZVI,用以去除水中的Cr(Ⅵ).考察了吸附动力学和热力学特征,以及pH值、投加量和共存离子对CBC-nZVI去除Cr(Ⅵ)的影响;利用SEM、FTIR、XRD和XPS对材料进行表征,探究复合材料的除Cr(Ⅵ)机制.结果表明:CBC-nZVI对Cr(Ⅵ)的吸附动力学数据最适合用Elovich方程描述,颗粒内扩散为主要控速步骤;吸附等温线符合Freundlich模型,吸附为自发的吸热熵增过程.CBC-nZVI对Cr(Ⅵ)的去除率随反应温度、材料投加量和溶液酸度的升高而增大,在适宜条件(温度为298K、pH值为2、投加量1.0g/L)下对Cr(Ⅵ)(30mg/L)的去除率达100%;溶液中共存阳离子或阴离子均会不同程度地抑制吸附剂对Cr(Ⅵ)的去除,影响顺序分别为Cd^(2+)>Mg^(2+)>Ca^(2+)>Cu^(2+),CO_(3)^(2-)>Cl^(-)>NO_(3)^(-)>SO_(4)^(2-).CBC-nZVI与Cr(Ⅵ)的反应机制主要包括静电吸附、化学还原、官能团吸附和沉淀吸附等过程.nZVI将吸附在材料上的Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),再通过表面官能团络合和形成Cr(Ⅲ)-Fe(Ⅲ)共沉淀的方式将其去除.负载后nZVI与CBC在复合材料去除Cr(Ⅵ)的过程中表现出协同作用. 展开更多
关键词 沙蒿 绿色合成 Cr(Ⅵ) 生物炭 纳米零价铁
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改性玉米芯生物炭负载nZVI去除土壤中1,2-二氯乙烷的研究
3
作者 杨宗政 刘翙羽 +2 位作者 王浪 唐立娜 吴志国 《现代化工》 北大核心 2025年第3期208-214,共7页
针对环境中1,2-二氯乙烷(1,2-DCA)的污染问题,通过液相还原法制备了丁二酸改性生物炭负载纳米零价铁复合材料(DBC-nZVI),旨在增强其去除1,2-DCA的效能。通过SEM、XRD及FT-IR等技术对复合材料进行表征与分析,确保材料结构与性能的优化。... 针对环境中1,2-二氯乙烷(1,2-DCA)的污染问题,通过液相还原法制备了丁二酸改性生物炭负载纳米零价铁复合材料(DBC-nZVI),旨在增强其去除1,2-DCA的效能。通过SEM、XRD及FT-IR等技术对复合材料进行表征与分析,确保材料结构与性能的优化。结果表明,在pH=7、热解温度为500℃、炭铁质量比为3∶1条件下,DBC-nZVI对1,2-DCA的去除效率最高可达52%,呈现出较强环境治理潜力。土壤实验表明,pH与去除效率呈正相关,且温度波动对去除率影响显著,强调了环境因子调控的重要性。 展开更多
关键词 土壤污染 丁二酸 生物炭 nzvi 1 2-DCA
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腐植酸对nZVI去除水中Cr(Ⅵ)的抑制及抑制作用的消除 被引量：10
4
作者 张珍 沈珍妙 +1 位作者 范天恩 徐新华 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期63-68,共6页
以纳米级零价铁(nZVI)为主要工具修复受污染水体中的Cr(VI),考察了腐植酸(HA)对nZVI去除水中Cr(VI)的抑制作用,并初步探讨了淀粉稳定化nZVI对HA抑制作用的消除.结果表明,随着HA初始浓度由0增加大5,10,15,20,30mg/L,反应10min nZVI对Cr(... 以纳米级零价铁(nZVI)为主要工具修复受污染水体中的Cr(VI),考察了腐植酸(HA)对nZVI去除水中Cr(VI)的抑制作用,并初步探讨了淀粉稳定化nZVI对HA抑制作用的消除.结果表明,随着HA初始浓度由0增加大5,10,15,20,30mg/L,反应10min nZVI对Cr(VI)的去除效率分别达到91.9%,82.6%,78.6%,70.4%,70.0%和69.4%.可见,HA对nZVI去除Cr(VI)的影响是双方面的,一方面,HA会吸附在nZVI的表面,占据nZVI表面的活性反应部位,导致反应速率的下降;另一方面,HA表面带有大量的活性基团,有较大的负电性,会起到一定传递电子的作用,进一步促进反应的进行.由于nZVI的比表面积较大,HA的吸附作用占据主导地位,导致HA的加入对nZVI去除Cr(VI)反应产生明显的抑制作用.适量淀粉(0.5g/L)的加入确实能够起到阻碍nZVI颗粒团聚和HA在nZVI颗粒表面吸附的作用,从而维持nZVI较高的反应活性,消除HA对nZVI去除Cr(VI)的抑制作用. 展开更多
关键词 HA CR(VI) 淀粉 nzvi
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nZVI/PANI/ATP纳米纤维复合材料制备及对Cr(VI)的去除性能 被引量：3
5
作者 李春雷 徐惠 +2 位作者 张宝骞 唐进 张永豹 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期227-230,235,共5页
采用原位聚合法合成了硝酸掺杂的纳米零价铁/聚苯胺/凹凸棒黏土(nZVI/PANI/ATP)纳米纤维复合材料,用于去除废水中的Cr(VI)。考察了投料质量、吸附时间和p H值对其吸附性能的影响,对吸附过程进行了动力学和热力学分析。结果表明,PANI/AT... 采用原位聚合法合成了硝酸掺杂的纳米零价铁/聚苯胺/凹凸棒黏土(nZVI/PANI/ATP)纳米纤维复合材料,用于去除废水中的Cr(VI)。考察了投料质量、吸附时间和p H值对其吸附性能的影响,对吸附过程进行了动力学和热力学分析。结果表明,PANI/ATP表面负载纳米零价铁(nZVI),解决了nZVI颗粒的团聚及在处理Cr(Ⅵ)时容易被腐蚀和钝化的问题。复合材料制备过程中Fe、An和ATP的质量比为0.74∶1∶4时,所制备的材料吸附容量达到87.95 mg/g,nZVI/PANI/ATP复合材料对Cr(Ⅵ)的吸附符合准二级动力学模型,吸附为化学吸附。 展开更多
关键词 纳米零价铁 nzvi/PANI/ATP纳米纤维复合材料 六价铬离子
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复合纳米Pd-nZVI／GAC材料制备及其降解亚甲基蓝研究 被引量：2
6
作者 李海华 孟瑞静 +3 位作者 赵颖 龚斌 李晓光 王晓伟 《水处理技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第11期18-23,共6页
采用浸渍-液相还原-还原沉淀法制备负载型的复合Pd-n ZVI/GAC材料,利用扫描电镜(SEM)、氮吸附比表面积孔径测定仪(BET)对材料进行表征,以亚甲基蓝为目标污染物,考察复合Pd-n ZVI/GAC材料的化学性能。结果表明,纳米Fe(n ZVI)和Pd负载质... 采用浸渍-液相还原-还原沉淀法制备负载型的复合Pd-n ZVI/GAC材料,利用扫描电镜(SEM)、氮吸附比表面积孔径测定仪(BET)对材料进行表征,以亚甲基蓝为目标污染物,考察复合Pd-n ZVI/GAC材料的化学性能。结果表明,纳米Fe(n ZVI)和Pd负载质量分数分别为5%和0.3%时,亚甲基蓝去除效果最好。当亚甲基蓝初始质量浓度为100 mg/L、材料投加量为0.5 g/L条件下,反应10 min后,亚甲基蓝的去除率高达到93.17%;降解动力学数据表明,复合Pd-n ZVI/GAC对亚甲基蓝的降解过程符合1级反应动力学规律,表观速率常数k随着亚甲基蓝的初始含量的增大而减小。 展开更多
关键词 复合纳米Pd-nzvi/GAC 偶氮染料 去除率 影响因素
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氯酚类污染物在Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton体系中的降解 被引量：3
7
作者 钟金魁 李闻青 +2 位作者 谢亚瑞 李静 委嘉禾 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期5746-5756,共11页
用共沉淀法和液相还原法制得Fe_(3)O_(4)负载nZVI复合材料(Fe_(3)O_(4)-nZVI),以Fe_(3)O_(4)-nZVI为非均相催化剂与H_(2)O_(2)耦合构建类Fenton体系,将其用于降解废水中的氯酚(CPs),如,对氯苯酚(4-CP)、2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)及2,4,6-... 用共沉淀法和液相还原法制得Fe_(3)O_(4)负载nZVI复合材料(Fe_(3)O_(4)-nZVI),以Fe_(3)O_(4)-nZVI为非均相催化剂与H_(2)O_(2)耦合构建类Fenton体系,将其用于降解废水中的氯酚(CPs),如,对氯苯酚(4-CP)、2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)及2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP).SEM、EDS、XPS、XRD和VSM表征结果表明,Fe_(3)O_(4)-nZVI是可通过磁回收循环利用的纳米级复合材料,且可促进Fe2+和Fe_(3)+循环并增加HO·的产量.动力学拟合参数表明,Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton体系对3种CPs的降解过程均符合拟一级动力学方程(R2>0.9).在25℃,Fe_(3)O_(4)和nZVI物质的量比1:1,溶液初始pH=3,H_(2)O_(2)浓度15mmol/L,CPs初始浓度40mg/L,Fe_(3)O_(4)-nZVI投加量0.6g/L的优化条件下,Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton体系对4-CP、2,4-DCP和2,4,6-TCP的降解率分别为96.28%、98.77%和98.03%.3种CPs的降解速率顺序为k4-CP>k2,4-DCP>k2,4,6-TCP,表明随着苯环上氯取代基的增加,CPs的降解速率随之减小.淬灭实验和质谱结果表明HO·氧化和取代脱氯是CPs降解的主要方式. 展开更多
关键词 Fe_(3)O_(4)-nzvi 类FENTON 氯酚 降解机理
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磺胺嘧啶和磺胺二甲基嘧啶在纳米Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton体系中的降解效果 被引量：2
8
作者 钟金魁 谢亚瑞 +2 位作者 李闻青 谢欣卓 张子涵 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3183-3193,共11页
用Fe_(3)O_(4)负载纳米零价铁(Fe_(3)O_(4)-nZVI)作为非均相催化剂,与H2O_(2)耦合构建类Fenton体系,以降解水中磺胺嘧啶(SDZ)和磺胺二甲基嘧啶(SMT).通过SEM、EDS、XRD和XPS对Fe_(3)O_(4)-nZVI材料进行了表征,并考察了Fe_(3)O_(4)-nZVI... 用Fe_(3)O_(4)负载纳米零价铁(Fe_(3)O_(4)-nZVI)作为非均相催化剂,与H2O_(2)耦合构建类Fenton体系,以降解水中磺胺嘧啶(SDZ)和磺胺二甲基嘧啶(SMT).通过SEM、EDS、XRD和XPS对Fe_(3)O_(4)-nZVI材料进行了表征,并考察了Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton体系中H2O_(2)浓度、Fe_(3)O_(4)-nZVI投加量、初始pH及Fe_(3)O_(4)-nZVI循环使用次数对SDZ和SMT降解效果的影响.结果表明,在25℃,SDZ和SMT初始浓度均为10 mg·L^(-1),H2O_(2)浓度分别为10 mmol·L^(-1)(SDZ)和15 mmol·L^(-1)(SMT),Fe_(3)O_(4)-nZVI投加量为0.8 g·L^(-1),初始pH为3的优化条件下,在180 min时,Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton体系对水中SDZ和SMT的降解率分别为97.45%和95.51%,Fe_(3)O_(4)-nZVI重复利用4次后,对SDZ和SMT的降解率仍保持在87%以上,表明该材料具有良好的磁回收利用性能.拟一级动力学拟合参数R2均在0.93以上,表明Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton法对SDZ和SMT的降解过程均符合拟一级动力学方程.且在各因素最优条件下,SDZ的反应速率常数均大于SMT的反应速率常数,这可能与二者的理化性质及分子结构有关,即磺胺类抗生素(SAs)的pKa值和水溶解度越小,疏水性越强,杂环基团上的甲基取代基数目越少,SAs越容易被降解. 展开更多
关键词 Fe_(3)O_(4)-nzvi 类Fenton法 磺胺嘧啶 磺胺二甲基嘧啶 抗生素
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Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton法降解水中磺胺甲恶唑 被引量：14
9
作者 谢欣卓 钟金魁 +1 位作者 李静 郑博文 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期3103-3111,共9页
采用共沉淀和液相还原两步法制得四氧化三铁负载纳米零价铁(Fe_(3)O_(4)-nZVI),将其作为类Fenton反应的催化剂用于水中磺胺甲恶唑(SMX)的降解.通过批实验法研究了H_(2)O_(2)浓度、Fe_(3)O_(4)-nZVI投加量、pH值、SMX初始浓度、反应温度... 采用共沉淀和液相还原两步法制得四氧化三铁负载纳米零价铁(Fe_(3)O_(4)-nZVI),将其作为类Fenton反应的催化剂用于水中磺胺甲恶唑(SMX)的降解.通过批实验法研究了H_(2)O_(2)浓度、Fe_(3)O_(4)-nZVI投加量、pH值、SMX初始浓度、反应温度等因素对SMX降解的影响.SEM、EDS、XRD和XPS表征结果表明,制备的Fe_(3)O_(4)-nZVI为纳米级磁性复合材料.批实验结果表明,在一定实验条件范围内,提高H_(2)O_(2)浓度、Fe_(3)O_(4)-nZVI投加量和反应温度,以及降低体系pH值,均可提高SMX的降解率.动力学拟合参数表明,SMX的类Fenton催化降解符合拟一级动力学模型.在25℃时,当H_(2)O_(2)浓度为10mmol/L、Fe_(3)O_(4)-nZVI投加量为0.8g/L、pH=3、SMX初始浓度为10mg/L,SMX在180min时的降解率为99.61%.用VSM测得Fe_(3)O_(4)-nZVI的饱和磁化强度为105.52emu/g,表明其易于磁回收.重复利用实验表明,Fe_(3)O_(4)-nZVI具有较好的反应活性和稳定性.自由基淬灭实验表明,·OH的氧化作用是SMX降解的主要机理. 展开更多
关键词 Fe_(3)O_(4)-nzvi 高级氧化 类FENTON 磺胺甲恶唑
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nZVI/Cu活化过硫酸盐强化电动修复磺胺甲恶唑污染土壤的机理研究 被引量：1
10
作者 陈靖雯 祝方 杨月 《安全与环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期187-193,共7页
采用过硫酸盐(PS)或过氧化氢(H_(2)O_(2))作为阳极电解液,并向其中加入纳米零价铁/铜(nZVI/Cu)悬浮液用于激活反应,通过nZVI/Cu活化PS增强电动(EK)修复磺胺甲恶唑(SMX)污染土壤,研究不同氧化剂和nZVI/Cu浓度对污染土壤中SMX去除效果的... 采用过硫酸盐(PS)或过氧化氢(H_(2)O_(2))作为阳极电解液,并向其中加入纳米零价铁/铜(nZVI/Cu)悬浮液用于激活反应,通过nZVI/Cu活化PS增强电动(EK)修复磺胺甲恶唑(SMX)污染土壤,研究不同氧化剂和nZVI/Cu浓度对污染土壤中SMX去除效果的影响及其去除机理。结果表明:当电压为2.0V/cm、阳极液为0.1mol/L Na_(2)S_(2)O_(8)和3.0g/L nZVI/Cu悬浮液时,污染土壤中SMX的平均去除率可达92.0%,能耗为321kW·h/t;未被nZVI/Cu激活时,PS仅能去除污染土壤中57.9%的SMX;PS活化比H_(2)O_(2)催化具有更高的电流和SMX去除率;随着nZVI/Cu浓度的增加,PS的活化效率和污染土壤中SMX的去除率均有所提高;nZVI/Cu活化PS能够释放SO_(4)·-和HO·自由基用于氧化和降解SMX,影响土壤含水率和pH值的变化。 展开更多
关键词 污染土壤 电动修复 磺胺甲恶唑(SMX) 纳米零价铁/铜(nzvi/Cu) 过硫酸盐(PS) 机理 影响因素
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复合材料HAP@nZVI对Mn(Ⅱ)的吸附性能与机理 被引量：1
11
作者 彭惠靖 张卫民 +2 位作者 王玉罡 卢琪愿 王新宇 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第16期44-51,共8页
使用液相还原法制备羟基磷灰石与纳米零价铁(HAP@nZVI)复合材料,采用实验室静态批试验探讨其对模拟Mn(Ⅱ)污染地下水的处理效果及机理。表征结果显示,HAP@nZVI复合材料表面分布不均匀、松散多孔,nZVI不均匀分布在HAP表面及空隙中。静态... 使用液相还原法制备羟基磷灰石与纳米零价铁(HAP@nZVI)复合材料,采用实验室静态批试验探讨其对模拟Mn(Ⅱ)污染地下水的处理效果及机理。表征结果显示,HAP@nZVI复合材料表面分布不均匀、松散多孔,nZVI不均匀分布在HAP表面及空隙中。静态批试验结果表明,在溶液pH=5、复合材料用量0.36 g·L^(-1)、反应时间t=180 min条件下最有利于HAP@nZVI复合材料对Mn(Ⅱ)的吸附,在该试验条件范围内,Mn(Ⅱ)最大吸附量达到31.4 mg·g^(-1),准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线模型可以较好地描述HAP@nZVI复合材料对Mn(Ⅱ)的吸附过程,吸附过程属于单层吸附且主要为化学吸附。反应后复合材料整体结构没有发生较大改变,-OH、Fe-O、P-O基团均参与了反应。XPS表征可以进一步证实HAP@nZVI对锰的吸附机理,O 1s和P_(2)p的结合能发生位移表明有表面络合作用发生;铁的溶出以及Fe^(0)消逝表明存在氧化还原反应;Ca_(2)p轨道的峰强降低说明存在离子交换。最后,将HAP@nZVI复合材料与已报道的吸附剂对锰离子的吸附性能进行对比,结果表明本研究制备的材料吸附性能良好。 展开更多
关键词 HAP@nzvi复合材料 Mn(Ⅱ) 静态批试验 吸附
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多硫化物修饰nZVI@BC对污染土壤中铬的稳定化:铬的生物可用性和稳定机制
12
作者 陈劲松 王鑫 +3 位作者 晏鑫尧 王晓科 马慧 蒲生彦 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第4期1217-1232,共16页
土壤中铬(Cr)污染是最严重的环境问题之一,对人类健康构成了重大威胁。本研究探讨了多硫化物修饰的nZVI@BC(PS-nZVI@BC)对铬污染土壤的稳定化机制以及铬的生物可用性。经过30天的处理后,添加PS-nZVI@BC能够降低土壤中92.0%的可浸出Cr(VI... 土壤中铬(Cr)污染是最严重的环境问题之一,对人类健康构成了重大威胁。本研究探讨了多硫化物修饰的nZVI@BC(PS-nZVI@BC)对铬污染土壤的稳定化机制以及铬的生物可用性。经过30天的处理后,添加PS-nZVI@BC能够降低土壤中92.0%的可浸出Cr(VI)。根据序贯萃取分析,添加PS-nZVI@BC后,土壤中的可交换铬从20.8%急剧下降至4.0%,大部分转化为铁锰氧化物和有机物结合态。稳定机制包括静电吸附、氧化还原反应、表面络合和沉淀。此外,PS-nZVI@BC能有效改善铬污染土壤的肥力,降低土壤中的铬对玉米幼苗的毒性。这些结果表明采用PS-nZVI@BC对受铬污染的土壤进行修复具有巨大的潜力。 展开更多
关键词 铬污染土壤 生物炭 多硫化物修饰nzvi 土壤修复 土壤肥力
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g-C_(3)N_(4)/生物炭/nZVI还原水中硝酸盐的性能 被引量：1
13
作者 李厚芬 魏谦 +4 位作者 郭阳 刘鹏霄 李瑞 周爱娟 岳秀萍 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1357-1365,共9页
通过在g-C_(3)N_(4)/生物炭(BC)材料表面还原沉积纳米零价铁(nZVI)制备了g-C_(3)N_(4)/BC/nZVI复合催化剂.利用SEM、TEM、XPS、XRD、UV-Vis DRS、光电流等对所制备的催化剂进行了物化性质和光电性能的表征,考察了g-C_(3)N_(4)/BC/nZVI... 通过在g-C_(3)N_(4)/生物炭(BC)材料表面还原沉积纳米零价铁(nZVI)制备了g-C_(3)N_(4)/BC/nZVI复合催化剂.利用SEM、TEM、XPS、XRD、UV-Vis DRS、光电流等对所制备的催化剂进行了物化性质和光电性能的表征,考察了g-C_(3)N_(4)/BC/nZVI在可见光照下对水中硝酸盐(NO_(3)^(-))的还原性能.结果表明,中性水体的最佳反应条件为g-C_(3)N_(4)/BC与nZVI的质量比为1:0.6,g-C_(3)N_(4)/BC/nZVI的投加量为2g/L,NO_(3)^(-)的初始浓度为20mg/L.与nZVI,BC/nZVI,g-C_(3)N_(4)/nZVI相比,g-C_(3)N_(4)/BC/nZVI表现出最快的NO_(3)^(-)还原速率(k=10.6×10^(-2)min^(-1))以及较高的脱氮性能(71.6%).实验进一步考察了g-C_(3)N_(4)/BC/nZVI还原NO_(3)^(-)过程中氮的变化规律.推测还原机理为:可见光照下,光生电子通过BC转移到n ZVI表面,提高了nZVI的反应活性和稳定性,同时,BC材料抑制光生空穴对nZVI的氧化作用;nZVI表面的活性电子将NO_(3)^(-)还原为N2和NH4+,而光生空穴则进一步将部分NH4+氧化为N2和其他气态产物. 展开更多
关键词 光催化 g-C_(3)N_(4) 生物炭 纳米零价铁 NO_(3)^(-)还原
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生物炭负载纳米零价铁添加对人工湿地甲烷排放的影响 被引量：1
14
作者 毕玉翠 刘福兴 +4 位作者 付子轼 王俊力 何世颖 乔红霞 黄小敏 《环境科学研究》 北大核心 2025年第6期1205-1216,共12页
人工湿地中甲烷(CH_(4))排放是一个不可忽视的问题。生物炭负载纳米零价铁(nZVI-BC)由于其独特的性质能影响人工湿地CH_(4)排放。在温室内构建三组人工湿地,分别为对照组(砾石)、1%nZVI-BC组(1%nZVI-BC+砾石)和2%nZVI-BC组(2%nZVI-BC+砾... 人工湿地中甲烷(CH_(4))排放是一个不可忽视的问题。生物炭负载纳米零价铁(nZVI-BC)由于其独特的性质能影响人工湿地CH_(4)排放。在温室内构建三组人工湿地,分别为对照组(砾石)、1%nZVI-BC组(1%nZVI-BC+砾石)和2%nZVI-BC组(2%nZVI-BC+砾石),基于静态箱-气相色谱法研究不同nZVI-BC添加量对人工湿地CH_(4)排放的影响;同时,利用荧光定量PCR和高通量测序技术,研究产CH_(4)菌、CH_(4)氧化菌功能基因丰度及群落结构,揭示nZVI-BC影响人工湿地CH_(4)排放的内在机制。结果表明:①对照组、1%nZVI-BC组和2%nZVI-BC组人工湿地的CH_(4)平均排放通量分别为0.55、0.22和0.35 mg(以C计)/(m^(2)·h)。②1%nZVI-BC组中,出水溶解性有机碳(DOC)浓度最高,CH_(4)氧化菌的Shannon-Wiener指数和广甲基营养菌属(CH_(4)氧化菌)的相对丰度也达最大值。③人工湿地的CH_(4)平均排放通量与CH_(4)氧化菌的Shannon-Wiener指数和广甲基营养菌属的相对丰度均呈负相关。④人工湿地的出水DOC浓度与CH_(4)氧化菌的Shannon-Wiener指数和广甲基营养菌属的相对丰度均呈正相关。因此,添加nZVI-BC主要通过增加人工湿地的DOC浓度,从而提高CH_(4)氧化菌的多样性及广甲基营养菌属的相对丰度。CH_(4)氧化菌多样性及广甲基营养菌属相对丰度的提高进一步增强了CH_(4)氧化过程,最终实现CH_(4)减排。研究显示,nZVI-BC的添加量需控制在适当范围内,其中添加1%的nZVI-BC对人工湿地CH_(4)的减排效果最为显著。 展开更多
关键词 生物炭负载纳米零价铁(nzvi-BC) 人工湿地 甲烷排放 产甲烷菌 甲烷氧化菌
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生物炭铁基功能化钝化去除水中Cr(VI)研究
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作者 王俊祥 李英华 +1 位作者 钱杰 黄天赐 《水处理技术》 北大核心 2025年第3期118-124,130,共8页
铬作为一种常见重金属,在水中常以六价铬Cr(Ⅵ)形式存在,生物毒性强烈。本研究以Cr(Ⅵ)污染物为研究对象,首先制备了生物炭负载纳米零价铁(nZVI@BC)及生物炭负载硫化亚铁(FeS@BC)功能材料,表征分析了材料的表面结构和物化性质。接着通... 铬作为一种常见重金属,在水中常以六价铬Cr(Ⅵ)形式存在,生物毒性强烈。本研究以Cr(Ⅵ)污染物为研究对象,首先制备了生物炭负载纳米零价铁(nZVI@BC)及生物炭负载硫化亚铁(FeS@BC)功能材料,表征分析了材料的表面结构和物化性质。接着通过单因素实验及响应面优化实验探究了最佳反应条件,揭示了生物炭铁基功能化钝化去除Cr(VI)的性能和影响因素,分析了相关机理。研究结果表明:铁基生物炭投加量、pH、Cr(VI)初始浓度以及温度是影响Cr(VI)钝化去除的关键因素。两种材料去除Cr(VI)的机理主要包括物化吸附、化学还原、金属共沉淀。 展开更多
关键词 铁基生物炭 CR(VI) FES nzvi 影响因素
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纳米零价铁协同过碳酸盐强化剩余污泥厌氧发酵性能研究 被引量：1
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作者 金宝丹 贾宇升 +5 位作者 邓伟玲 古家宇 王家城 刘叶 王保贵 吉建涛 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第4期218-228,共11页
剩余污泥是城市污水处理厂副产物,严重影响污水处理厂运行及环境安全。污泥厌氧发酵是最常见的剩余污泥处理处置技术,能够实现剩余污泥减量及资源化目的。本研究以城市污水处理厂剩余污泥为对象,考察纳米零价铁(nZVI)协同过碳酸盐(SPC)... 剩余污泥是城市污水处理厂副产物,严重影响污水处理厂运行及环境安全。污泥厌氧发酵是最常见的剩余污泥处理处置技术,能够实现剩余污泥减量及资源化目的。本研究以城市污水处理厂剩余污泥为对象,考察纳米零价铁(nZVI)协同过碳酸盐(SPC)强化污泥厌氧发酵性能的可行性,并揭示其发酵机理,探究其最佳发酵条件。nZVI水解产物Fe^(2+)和Fe^(3+)可与SPC水解产物H_(2)O_(2)协同形成Fenton体系或类Fenton体系。此外,Fe^(2+)和Fe^(3+)作为催化剂,能够有效促进H_(2)O_(2)的分解,产生大量羟基自由基(HO·),氧化降解有机物,进而提高污泥发酵性能。研究结果表明:1)n ZVI协同SPC对污泥厌氧发酵系统水解酸化性能有显著影响,蛋白质随着nZVI投加量先增加后降低,多糖随着nZVI投加量增加而增大;2)挥发性短链脂肪酸(SCFAs)随着nZVI投加量先增加后降低,其中F3发酵系统(0.2 g SPC/g SS+30 mg nZVI/g SS(SS为混合液悬浮固体))中SCFAs最大为1 214.24 mg COD/L(COD为化学需氧量),且乙酸含量占比最高达到61.49%;3)与其他3个发酵系统相比,F3发酵系统中较低的PO_(4)^(3-)-P浓度表现出除磷的优越性;4)nZVI对协同发酵系统中生物酶具有较大的影响。蛋白酶活性随着nZVI的增加而降低,F1发酵系统(0.2 g SPC/g SS+10 mg nZVI/g SS)中蛋白酶活性最大,而α-葡萄糖苷酶、乙酸激酶、丁酸激酶、脱氢酶和超氧化物酶活性均随着n ZVI的增加而增大;5)nZVI协同SPC系统促进Proteiniclasticum、Christensenellaceae_R-7、Petrimonas、Macellibacteroides等功能微生物富集,保证发酵系统较高的水解酸化性能,实现SCFAs的高效积累,为污泥处理处置提供了新思路和理论基础。 展开更多
关键词 剩余污泥 厌氧发酵 纳米零价铁(nzvi) 过碳酸钠(SPC) 生物酶 功能菌群
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腐殖酸可提高羧甲基纤维素钠改性的零价纳米铁在氧化铁包覆石英砂中的迁移
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作者 王妍 刘宇轩 +1 位作者 谷成阳 杨新瑶 《环境化学》 北大核心 2025年第3期1038-1045,共8页
零价纳米铁(NZVI)作为在污染场地修复中广泛使用的纳米修复剂,其迁移能力低是制约修复效率的瓶颈.本文利用羧甲基纤维素钠(CMC-Na)对NZVI进行改性得到CNZVI.基于柱实验,研究了在纯石英砂(PS)和氧化铁包覆石英砂(IOPS)介质中,腐殖酸(HA)... 零价纳米铁(NZVI)作为在污染场地修复中广泛使用的纳米修复剂,其迁移能力低是制约修复效率的瓶颈.本文利用羧甲基纤维素钠(CMC-Na)对NZVI进行改性得到CNZVI.基于柱实验,研究了在纯石英砂(PS)和氧化铁包覆石英砂(IOPS)介质中,腐殖酸(HA)与CNZVI共注射对于提高CNZVI迁移能力的效果.研究结果表明,氧化铁涂层通过改变砂粒表面电性增加CNZVI在砂粒表面的沉积位点,抑制其迁移.HA与CNZVI共注射之后,与其竞争在氧化铁砂表面的沉积位点,并且通过静电斥力和空间位阻抑制CNZVI在砂粒表面沉积,从而能有效提高CNZVI的迁移能力.HA浓度在0 mg·L^(-1)到60 mg·L^(-1)范围内,CNZVI迁移能力随着HA浓度的提高而显著提高.反之,在纯石英砂介质中,HA对于CNZVI的迁移未产生显著影响,可能是因为纯石英砂与HA之间的负电排斥阻止了HA的竞争性沉降和对石英砂表面沉积点位的占据.本研究结果表明,HA对于CNZVI迁移的提升效果受多孔介质表面物理化学性质的影响,在富含氧化铁的含水层中能更好地促进CNZVI的迁移. 展开更多
关键词 零价纳米铁(nzvi) 氧化铁砂 腐殖酸 迁移.
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玉米芯生物炭负载纳米零价铁电芬顿体系构建
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作者 凌晓慧 程文文 +4 位作者 陈洋洋 李伟 魏超 张赟 王毅博 《功能材料》 北大核心 2025年第9期9066-9073,共8页
为了解决纳米零价铁(nZVI)pH应用范围窄和玉米芯资源化的问题,研究采用玉米芯水热碳化制备生物炭(BC)作为载体改性nZVI,通过液相还原法合成了BC@nZVI复合阴极材料,构建了BC@nZVI非均相电芬顿体系。通过对BC@nZVI复合阴极材料SEM、IR、XP... 为了解决纳米零价铁(nZVI)pH应用范围窄和玉米芯资源化的问题,研究采用玉米芯水热碳化制备生物炭(BC)作为载体改性nZVI,通过液相还原法合成了BC@nZVI复合阴极材料,构建了BC@nZVI非均相电芬顿体系。通过对BC@nZVI复合阴极材料SEM、IR、XPS、XRD等表征分析得出,生物炭上有纳米零价铁的附存,且均匀分布,不易团聚。实验研究发现:溶液pH=3、电流密度为200 mA、Fe/C(质量比)为2∶1、板间距为3 cm时,BC@nZVI非均相电芬顿体系对活性红X-3B去除效果最佳,去除率为97.73%,且在pH范围为3~5时,去除效率均在95%以上,在pH为6~7时有72%以上的去除效率,pH=9时,去除效率为63.79%。阴极材料的重复实验表明BC@nZVI复合阴极材料重复利用5次后依旧有90%以上的去除率,可循环性较好。通过非均相电芬顿体系对活性红X-3B降解实验研究发现,体系在运行过程中原位产生H_(2)O_(2),浓度最高达281μmol/L,且降解过程符合二级动力学模型,其动力学常数为0.0023 L/(mg·min)。 展开更多
关键词 非均相电芬顿系统 玉米芯生物炭 BC@nzvi复合阴极材料 活性红X-3B
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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
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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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硫化纳米零价铁复合材料对Cu(Ⅱ)去除性能的研究
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作者 丁亚荣 李灿华 +5 位作者 章蓝月 李家茂 何川 李明晖 朱伟长 韦书贤 《材料导报》 北大核心 2025年第2期35-42,共8页
硫化纳米零价铁(S-nZVI)及其复合材料以去除重金属的优异性能而著称,但较高的制备成本极大限制了S-nZVI的发展及应用。本工作以Na_(2)S_(2)O_(4)为单一还原剂,通过流变相反应制备S-nZVI@Ma纳米复合材料,采用SEM、TEM、EDS、XPS、XRD、F... 硫化纳米零价铁(S-nZVI)及其复合材料以去除重金属的优异性能而著称,但较高的制备成本极大限制了S-nZVI的发展及应用。本工作以Na_(2)S_(2)O_(4)为单一还原剂,通过流变相反应制备S-nZVI@Ma纳米复合材料,采用SEM、TEM、EDS、XPS、XRD、FTIR、VSM等手段对S-nZVI@Ma进行了表征,研究了S-nZVI@Ma对模拟废水中Cu(Ⅱ)的去除效果。结果表明,S-nZVI@Ma能够高效地去除模拟废液中99%以上的Cu(Ⅱ),并可利用外置磁铁将其从模拟废液中分离出来。经过五次重复利用后,S-nZVI@Ma对Cu(Ⅱ)的去除率仍保持在75%以上,表明该材料具有良好的磁回收利用性能。Cu(Ⅱ)的去除过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,最大容量(qmax)为71.43 mg·g^(-1),热力学研究表明了去除过程的自发性和吸热性。利用FESEM-EDS、XRD、XPS、FTIR等手段对反应物进行表征,从电子转移的角度讨论了反应机理。以上研究可为S-nZVI的实际应用提供参考。 展开更多
关键词 硫化纳米零价铁 连二亚硫酸钠 含铜废水 吸附
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