纳米Fe@SiO2一步合成及其对Cr(VI)的去除

利用液相还原与改进的St(o)br法相结合,在不使用表面改性剂和氨水的条件下,通过向原硅酸乙酯(TEOS)和氯化铁混合溶液直接添加硼氢化钾,一步合成了二氧化硅包覆的纳米铁复合材料(Fe@SiO2).通过X射线粉末衍射(XRD)仪、能量色散X射线仪(EDAX)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收分光光度计、傅里叶红外(FTIR)光谱仪、X射线光电子能谱仪(XPS)等对所得样品的形貌、结构和组成进行表征.将制备的Fe@SiO2用于水体中Cr(VI)还原去除并考察了TEOS添加量对其去除能力的影响.结果表明Fe@SiO2具有清晰的核壳结构,多孔的SiO2层包裹1-2个球形纳米铁粒子.纳米铁粒径主要分布在20-30 nm之间,随着TEOS投加量的增加,SiO2层变厚,纳米铁核具有更好的分散性.与未包覆型纳米铁相比,Fe@SiO2对Cr(VI)的去除能力显著提高.TEOS投加量为0.1 mL所制备的Fe@SiO2对Cr(VI)去除能力(以Fe的质量计算)达到最大,为466.67 mg·g-1,而未包覆型纳米铁仅为76.35 mg·g-1.     

响应面法优化硅藻土负载纳米零价铁去除水中Cr(Ⅵ)

近年来,纳米零价铁(Nanoscale zerovalent iron, NZVI)因高还原性、高比表面积等优点被广泛应用于去除水中Cr(Ⅵ)的研究。本文采用壳聚糖改性后的硅藻土(CDt)对NZVI进行负载制备了硅藻土负载型纳米零价铁(NZVI-CDt),并对其去除水中Cr(Ⅵ)的条件进行了响应面法优化。以负载比(CDt与NZVI的质量比)、温度、反应时间以及反应溶液pH值为4个响应因素,以水中Cr(Ⅵ)的去除率为响应值进行了四因素三水平的响应面实验设计(Box-Behnken Design, BBD),建立了响应面模型。分析结果表明：模型在整个回归区域内拟合度好,4个因素对Cr(Ⅵ)去除率的影响是显著的(F值为146.83),影响顺序为溶液p H值>负载比>反应时间>温度。通过模型优化得到最佳去除条件为：负载比3∶1,温度30℃,反应时间35 min,pH=4,且预测的Cr(Ⅵ)最高去除率为97.81%。通过3组平行实验对模型的预测结果进行验证,得到预测值高于实际值且绝对误差为1.93%,说明预测值与实际值的拟合度较好。通过该研究优化了NZVI-CDt去除水中Cr(...     

油茶果壳活性炭的制备及其对Cr(Ⅵ)的去除

利用磷酸活化法制备油茶果壳活性炭,并将其作为吸附剂用于去除水溶液中的Cr(Ⅵ),同时探讨了不同参数(Cr(Ⅵ)的初始浓度、吸附剂的用量、pH、温度等)对油茶果壳活性炭吸附Cr(Ⅵ)的影响。结果表明:当温度为293 K,Cr(Ⅵ)初始浓度为250 mg/L,pH为2.0时,Cr(Ⅵ)的最大吸附量可达165.0 mg/L。根据吸附动力学原理,发现其吸附过程遵循拟二级动力学模型。Cr(Ⅵ)的去除程度随Cr(Ⅵ)初始浓度的升高而增加,且其平衡数据与Freundlich模型拟合良好。     

结冰过程对溶解性有机质典型组分还原Cr(Ⅵ)的影响

研究了结冰过程对溶解性有机质(DOM)的4种典型组分草酸、酒石酸、苹果酸和柠檬酸还原Cr(Ⅵ)的影响.结果表明,在低浓度下Cr(Ⅵ)在水溶液中不能被4种有机酸所还原;而在冰中,不同的有机酸对Cr(Ⅵ)的去除均有促进作用,且去除效果随着有机酸浓度的增大逐渐增强.4种有机酸的作用效果强弱顺序为草酸酒石酸苹果酸柠檬酸.通过使用不同浓度的无机盐和无机酸可以改变冰表面上类似液体层的厚度来抑制Cr(Ⅵ)的还原,作用效果与无机盐种类无关.溶液的初始pH值和有机酸结构是影响Cr(Ⅵ)还原的重要因素.实验条件下冷冻浓缩效应的富集倍数至少可达10~3,对冰中草酸去除Cr(Ⅵ)有明显的促进作用.     

玫瑰花状铈掺杂二硫化锡的一步合成及其光催化还原Cr(Ⅵ)的性能

在温和条件下采用一步水热法成功地制备了不同含量铈掺杂的二硫化锡。X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)测试证明了铈掺杂的存在,同时发现了样品的玫瑰花状结构及其螺旋生长过程。通过漫反射光普(DRS)、电化学测试,详细阐述了铈掺杂对二硫化锡光吸收、带隙、导带电势、光生载流子分离效率的影响。以一定浓度的Cr(Ⅵ)溶液为模型污染物,评价了样品的光催化还原性能。结果表明铈掺杂二硫化锡的光还原能力与掺杂铈的浓度密切相关,并且最佳的铈掺杂比例是5%(n/n)。     

维铜基配位聚合物的合成、结构和离子对其吸附Cr(Ⅵ)的影响

配位聚合物通常具有较大的比表面积和结构容易调控的特点,能有效地吸附去除水中的Cr(Ⅵ)。以4,4''-联吡啶（bipy）、1,3-间苯二乙腈（1,3-dab）、Cu （ClO₄）₂·6H₂O为原料,通过水热合成的方法成功合成了二维铜基配位聚合物：{[Cu （bipy）₄（1,3-dab）][Cu （bipy）₂（ClO₄）₂]（ClO₄）₂·（1,3-dab）}_n （1）。利用红外、X射线单晶衍射、元素分析、X射线光电子能谱等表征方法对1的结构进行测试分析。结果表明,1属于正交晶系P222₁空间群,a=1.115 52（5） nm,b=1.116 66（4） nm,c=3.116 84（15） nm,V=3.882 5（3） nm³。吸附Cr(Ⅵ)的性能研究表明,吸附剂1的最佳投料浓度为0.04 g·L^-1;在pH=3~9的范围内均具有较好的吸附性能和pH适应性,并且在pH=5时吸附性能最好,吸附容量能达到250 mg·g^-1。离子共存实验表明离子浓度越大、价态越高,它们对1吸附Cr(Ⅵ)的影响就越明显,并且阴离子的抑制作用高于金属阳离子,作用大小顺序： PO₄^3->SO₄^2->CO₃^2->Cl^->HCO₃^->NO₃^-。     

壳聚糖稳定纳米铁的制备及其对地表水中Cr(Ⅵ)的去除性能

以可生物降解材料壳聚糖为稳定剂, 制备了平均粒径为 82.4 nm的纳米零价铁颗粒. 热重分析表明, 经壳聚糖改性后, 纳米铁在340 ℃以下具有很好的热稳定性. 批试验结果表明, 壳聚糖稳定纳米铁对水体中Cr(Ⅵ)有很强的去除能力, 在空气中放置60 d后, 壳聚糖稳定纳米铁仍具有较高的活性. 壳聚糖分子中的氨基和羟基可与Fe(Ⅲ)形成稳定的螯合物, 阻止Cr(Ⅲ)和Fe(Ⅲ)共沉淀的形成, 从而促进零价铁的腐蚀和Cr(Ⅵ)的还原去除.     

纳米TiO2-有机物体系光催化还原Cr(Ⅵ)的研究

研究了Cr(Ⅵ）在纳米TiO2-有机物体系中的光催化还原效果，考察了起始浓度，pH值，催化剂投加量、温度，共存有机物等因素对Cr(Ⅵ）光解速率的影响，揭示了Cr(Ⅵ）多相光催化还原反应的特点，反应过程符合一级动力学规律，酸性条件最有利于Cr(Ⅵ）的还原，在低光强下增加温度可以适当提高Cr(Ⅵ）的还原速率，催化剂的投加量存在一最佳值，溶液中有机物的存在可以作为光生空穴的捕获剂而提高Cr(Ⅵ）的光催化还原效率。     

沉淀剂对水热法制备分等级氧化铁纳米结构及其Cr(Ⅵ)吸附性能的影响

以硫酸铁为铁源、硫脲、氟化钠和尿素分别为沉淀剂,采用水热法成功地制备了分等级微米级球状氧化铁粒子、六方柱状粒子相互交织的微米级氧化铁团聚体等。采用X射线衍射、扫描电镜、N2吸附-脱附、磁滞回线和UV紫外分光光度计等测试手段,对比研究了上述沉淀剂对产物微结构、形貌、织构性质及其对剧毒Cr(Ⅵ)吸附性能的影响。结果表明,以硫脲为沉淀剂制得氧化铁的结晶度最高,其晶粒大小为49.7nm,并具有最高的比表面积13.0m2·g-1、最大的孔容0.092cm3·g-1和平均孔径28.6nm;该氧化铁具有最佳的Cr(Ⅵ)吸附性能,30min即达到吸附平衡,饱和吸附量达202.8mg·g-1,并且符合Langmuir单分子层吸附模型;该氧化铁还具有一定的磁性,通过外加磁场可以实现吸附Cr(Ⅵ)后的吸附剂与溶液的彻底分离,因而在重金属废水处理领域显示出良好的应用前景。     

催化还原降解Cr(Ⅵ)

工业化的快速发展导致含有六价铬(Cr(Ⅵ))的废水排放量日益增加,Cr(Ⅵ)的毒性和高流动性造成极大的环境污染问题。将Cr(Ⅵ)还原成低毒性和低流动性三价铬(Cr(Ⅲ))是当前的有效处理方式之一。与传统方法相比,利用太阳光、电和微波等驱动氧化还原反应进行Cr(Ⅵ)降解,无催化剂消耗,还原剂用量少,且不会造成二次污染和有限资源损耗,成为处理Cr(Ⅵ)污染的有效解决方案。基于此,本文综述了光催化剂、电催化剂及微波催化剂等在还原Cr(Ⅵ)领域的应用现状,在总结分析前人研究成果的基础上,对今后Cr(Ⅵ) 催化还原技术的研究方向和重点进行了展望。     

Cr(Ⅵ)及Cr(Ⅲ)混合物中Cr(Ⅵ)的原子吸收测定——Cr(TTA)_3在石墨炉中挥发条件的研究

在pH5.7的乙酸-乙酸钠缓冲介质中,噻吩甲酰三氟丙酮(TTA)与Cr(Ⅲ)络合,生成的络合物具有挥发性.Cr(Ⅵ)在同样条件下不发生反应.利用此特点可实现Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)在石墨炉内分离并测定Cr(Ⅵ).研究了影响Cr(Ⅲ)与TTA络合的反应酸度、试剂加入量、静置时间等条件,并对石墨炉内定量挥发Cr(Ⅲ),保留Cr(Ⅵ)的原子化条件进行了探讨,所拟定的方法用于合成水样分析,获得满意结果.     

双波长分光光度法同时测定水样中的Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)

以EDTA为显色剂,在pH 3.5~4.0,75℃水浴加热条件下,用双波长分光光度法同时测定水中Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)。选择测定Cr(Ⅵ)的波长对为352nm和441 nm,测定Cr(Ⅲ)的波长为542 nm,Cr(Ⅵ)的线性范围和检出限分别为0~120 mg/L和0.025 mg/L;Cr(Ⅲ)线性范围和检出限分别为0~140 mg/L和0.007 mg/L。Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)加标回收率分别为96.4%~100.4%和99.8%~104.5%。     

生物质两性吸附剂的合成及其对Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的去除

以麦草为原料、以三乙胺和氯乙酸分别为氨基和羧基官能团接枝反应剂,制备秸秆基两性吸附剂;以产品对Cu(II)和Cr(VI)的去除效果为指标,考察了合成过程中单一影响因素,并结合正交实验得出优化改性条件。结果表明,氯乙酸投加量是影响两性秸秆改性效果的主要因素,温度的影响最小;优化改性条件为:当固定阳离子型麦草秸秆投加量为6.69g时,氢氧化钠投加量、氯乙酸投加量、反应温度和反应时间分别为5mL、3.402g、60℃和2.5h。该吸附剂对Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的最大吸附量可达到90.9和241.1mg/g。     

不同类型阴离子交换树脂对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

通过静态吸附实验、动力学实验,从3种吸附去除Cr(Ⅵ)的离子交换树脂中优选出DEX-Cr树脂,研究了pH、温度对其交换性能的影响,进一步对树脂的动态吸附-再生性能和重复使用稳定性进行了考察。结果表明DEX-Cr树脂对Cr(Ⅵ)的吸附去除效果好,且重复使用稳定性高,可以作为分离去除Cr(Ⅵ)的高效吸附剂。     

多孔聚离子液体-对二乙烯基苯聚合物材料的合成与吸附Cr(Ⅵ)性能研究

为了获得孔道更加稳定、比表面积较大的聚离子液体,向咪唑离子液体中引入刚性基团苯环,成功得到BET比表面积约为200 m~2·g~(-1)左右的介孔型聚离子液体材料,对实验所得的产物聚离子液体-对二乙烯基苯进行了性质与结构的表征。并将PIL-DVB应用于Cr(Ⅵ)的吸附,进行了吸附等温线、吸附动力学的研究,其对Cr(Ⅵ)的吸附量可达到273 mg·g~(-1),通过实验与计算结合的方法对吸附机理进行了探究。     

荞麦皮生物吸附去除水中Cr(Ⅵ)的吸附特性和机理

农业废弃物荞麦皮作为生物吸附剂去除水中Cr(Ⅵ),研究了荞麦皮对Cr(Ⅵ)的去除动力学以及溶液pH、吸附剂用量和Cr(Ⅵ)初始浓度对去除效率的影响;通过FT-IR,XPS,SEM-EDX对荞麦皮表面组成和结构进行表征,探索荞麦皮去除Cr(Ⅵ)的机理.结果显示:荞麦皮对Cr(Ⅵ)有很高的去除效率.常温下5.0 g·L-1的荞麦皮在pH=2.0下对100 mg·L-1 Cr(Ⅵ)溶液的去除率可达99.87%.荞麦皮对Cr(Ⅵ)的去除率随溶液pH降低而升高,在pH=2.0时达到最大;随吸附剂用量增加而增大;随Cr(Ⅵ)初始浓度增加而减小.单位质量荞麦皮对Cr(Ⅵ)的去除量随吸附剂用量增加而减小;随Cr(Ⅵ)初始浓度增加而增加,最后趋于稳定.在20℃,pH=2.0,吸附用量为5.0 g·L-1时,荞麦皮对Cr(Ⅵ)的最大去除容量约为36.4 mg·g-1.荞麦皮吸附去除Cr(Ⅵ)的过程符合准二级吸附动力学.FT-IR,XPS和SEM-EDX分析结果表明:荞麦皮是一个多孔材料,表面存在羧基、氨基、羟基等活性基团;荞麦皮对Cr(Ⅵ)的去除是一个吸附-还原耦合的过程,包括Cr(Ⅵ)在荞麦皮表面上的静电吸附,以及此后的固相还原和对还原态的Cr(Ⅲ)再吸附;Cr(Ⅲ)的吸附主要是通过与荞麦皮表面的羧基、氨基的配位,以及与其中的阳离子发生离子交换作用实现的.     

流动注射分析在线研究Cr(Ⅵ)在纳米TiO2表面上的吸附动力学性质

用溶胶-凝聚法在不同的水解和热处理条件下制备了纳米尺寸的TiO₂微粉,所得的TiO₂表面性质迥异,粒径从几个纳米到数百个纳米,晶型也由低温煅烧的锐钛型转成高温处理时的金红石型.利用流动注射微柱富集在线分析方法对Cr(Ⅵ)离子在纳米TiO₂表面上的吸附动力学特性进行了原位表征.     

离子色谱法和原子吸收光谱法测定电镀液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)

提出一种前处理简单、操作方便、灵敏度高的测定电镀液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的分析方法。先用原子吸收光谱法检测电镀液的总铬含量,然后用离子色谱法检测Cr(Ⅵ)的总量,由两者的差值得出Cr(Ⅲ)的含量。原子吸收光谱法检测铬的加标回收率为97.3%～99.5%,检出限(3S/D)为0.01 mg/L。离子色谱法检测Cr(Ⅵ)的加标回收率为92.2%～102.2%,检出限(3S/D)为0.05 mg/L。     

金属有机框架材料对Cr(Ⅵ)离子的吸附去除研究进展

重金属离子污染问题一直备受关注。开发利用多孔材料吸附去除水中重金属离子一直是材料、环境等相关学科领域的研究热点之一。金属有机框架材料（metal-organic frameworks,MOFs）是一类新型的多孔材料,具有结构多样、比表面积大、孔径可调、孔表面特征易设计调控等特点,在气体分离、催化、传感等领域表现出极大的应用潜力。近年来,高稳定MOF材料的构筑取得了许多重大突破,大量研究工作探索了这类材料在水中的应用,包括水中重金属离子的吸附去除。Cr （Ⅵ）离子是一类毒性大、分布广的重金属离子,不同条件下存在形态多样,其吸附去除研究具有理论和实际意义。本文主要综述了近年来利用MOF材料吸附去除水中Cr （Ⅵ）离子的研究工作,并将这些材料归属为：（1）高稳定的锆基MOF、（2）阳离子框架型MOF、（3）后修饰的MOF及（4） MOF基复合材料4类;也对这些材料的Cr （Ⅵ）离子吸附机理、吸附量、材料再生性等进行了概括;最后分析了MOF材料在重金属离子吸附去除实际应用上存在的问题并展望了今后的重点研究方向。