零价铁去除水中(类)金属(含氧)离子技术发展的黄金十年(2011-2021)

应用零价铁(ZVI)去除水中(类)金属(含氧)离子是近年来研究的热点。在ZVI除污染过程中,同步提升ZVI除污的反应活性与电子效率对该技术进一步推广应用至关重要。本文综述了近十年(2011-2021年)ZVI的提升技术,主要涉及硫化、外加弱磁场、投加Fe²⁺、投加氧化剂以及其他新型技术。从不同体系广谱研究以及单一体系具体研究的角度,系统分析了这些技术对ZVI去除含氧水体中(类)金属(含氧)离子的反应活性、去除容量、电子效率的提升表现及作用机制。最后,对ZVI技术未来的研究方向作出了展望,以期促进ZVI技术的进一步完善与发展。本文有望为增强零价铁去除污染物的实际效能提供新的探索方向并完备相关理论基础。     

硫化零价铁去除水中污染物的效能及交互机制

如何同步提升零价铁去除水中污染物的反应速率和电子选择性已成为近年研究热点。基于无氧体系下硫化能通过抑制零价铁与水之间的副反应而改善体系还原除污染物效能,系统概括了不同硫化方式、硫化药剂和硫化程度合成的硫化零价铁理化特征,并揭示了其与硫化零价铁在不同水氧环境下去除不同污染物反应活性和电子选择性的交互机制。硫化能够主要通过调控界面亲疏水和导电性能而实现改善零价铁除污染的效能,其提升表现主要依赖于硫化程度,而与硫化方式、硫化药剂相关性较低。最后,展望了基于硫化零价铁的水污染控制技术在地下水修复和工业废水处理的应用前景。     

Synthesis, Structure, Magnetism and Electrochemical Properties of Linear Pentanuclear Complex: Ni5(μ-dmpzda)4(NCS)2

吡啶修饰的线性五核金属化合物[Ni5(μ-dmpzda)4(NCS)2][ dmpzda-H2=N,N’-Di(4-methyl pyrydin-2-yl)pyrazine-2,6-diamine]被合成并表征,其电化学和磁性被报告。 化合物含有接近180º的 Ni-Ni-Ni角,末端含有两个轴配体的Ni5 线性链。这个五核线性金属链被四个顺式的dmpzda2-配体螺旋包裹。化合物中存在两种类型的Ni-Ni键长：末端连接有轴配体的Ni-Ni键长被配体影响,其键长为2.3821 Å;内部的Ni-Ni距离比较短,为2.2959 Å。两末端的Ni(II)离子由于连接轴配体构成四方锥形(NiN4NCS)并存在较长的Ni-N 键长（2.103 Å),这个键长符合高自旋Ni(II)构型。内部的三个Ni-N 距离为1.886-1.906 Å,这样构成正方形平面(NiN4)并呈低自旋的顺磁构型。化合物显示了同[Ni5(μ-tpda)4(NCS)2]类似的磁性,即在化合物中两末端Ni(II)仍存在反铁磁性的作用。     

A Defective Linear Pentachromium Complex for the Enhanced Catalysis of the Cycloaddition of CO_2 with Propylene Oxide

Based on the ligand(2,7-bis(α-pyrimidylamino)-1,8-naphthyridine(H2 bpmany)), a linear pentachromium complex [Cr_5(μ_5-bpmany)_4Cl_2]PF_6(1, μ5-bpmany = 2,7-bis(a-pyrimidylamino)-1,8-naphthyridine) was synthesized. The crystal structure of compound 1 has been characterized by X-ray crystallography. Interestingly, one metal atom in the center is missing in this linear chain, leading to the defective pentachromium metal string structure which is similar with the reported complex [Cr_5(μ_5-dpznda)_4Cl_2](2, dpznda = N~2,N~7-di(pyrazin-2-yl)-1,8-naphthyridine-2,7-diamine). The central Cr(Ⅲ) ion of 1 is eight-coordinated and is also rare in the chromium complex. The reaction of carbon dioxide with propylene oxide that generates propylene carbonate(PC) when catalyzed by [Cr_5(μ_5-bpmany)_4Cl_2]PF_6 was investigated. Different reaction conditions including temperature and pressure were studied to optimize the reaction conditions.     

弱磁场强化零价铁对水中污染物的去除效能及其作用机制

作为一种环境友好、价格低廉的水处理药剂,零价铁（ZVI）的低反应活性已成为基于ZVI水处理技术工程应用的一个重要障碍.如何提高ZVI对污染物的去除已成为目前研究的焦点,作者课题组近年来围绕探究弱磁场（WMF）对ZVI除有毒污染物的正面效应及其作用机制展开了系列研究.该系列工作明确了WMF能够提高ZVI对有毒金属离子的去除速率,探明了WMF强化ZVI除污染的作用机制主要是通过磁场梯度力实现的.为进一步探索磁场对零价铁除污染的正面效应,作者提出通过磁场预磁化来提高ZVI对水中污染物的反应活性,且考察了该方法强化不同来源零价铁去除不同污染物的广谱性.利用WMF强化ZVI对水中污染物的去除具有高效、操作简单、低成本、适用广泛以及无二次污染等优点,因而利用WMF是一种应用前景广阔的提高ZVI活性的水处理技术.