纳米铁粉零价铁除去污水的原理及在环境修复中的作用
环保狗勾
2022年08月25日 15:05:23
来自于环境修复
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零价铁可用于污水处理中的还原剂,在治理水污染物领域展现出极大的潜力。而纳米级零价铁具备极大的比表面积,且纳米金属的表面原子有着较高的化学活性,是吸附的活性位点,因而展现出很强的吸附性能。与普通零价铁材料相比,纳米零价铁具备还原性和吸附性双重特质,因此在去除水环境污染物领域有着更大的优势。   现阶段,水处理方面对于纳米零价铁吸附能力的研究关键集中在对水中重金属离子的去除。X。Q。Li等制备得到了核-壳结构的纳米铁颗粒,并研究其对水中Ni(Ⅱ)的去除能力,研究得出结论,纳米铁对Ni(Ⅱ)的去除效果优良,且Ni元素有50%被还原为Ni(0)从水中分离,其它50%以氢氧化物沉淀的形式吸附在纳米铁表面,仍未被还原。S。R。Kanel等用硼氢化钠在N2的保护下还原FeCl3制成纳米零价铁(NZVI),并研究NZVI对地下水中As(Ⅲ)的吸附行为,研究得出结论,在As(Ⅲ)为1mg/L、NZVI投加量为2。5g/L的条件下,7min内As(Ⅲ)的去除率能达80%,其反应速率常数远超一般 铁粉。但零价铁去除As的过程与去除Cr(Ⅵ)不一样,仍未将As还原为零价态,而仅是表层络合发生吸附作用,这由于零价铁表面迅速生成铁的氢氧化物,过后溶液中的As离子与氢氧化物发生络合反应而被吸附。

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零价铁可用于污水处理中的还原剂,在治理水污染物领域展现出极大的潜力。而纳米级零价铁具备极大的比表面积,且纳米金属的表面原子有着较高的化学活性,是吸附的活性位点,因而展现出很强的吸附性能。与普通零价铁材料相比,纳米零价铁具备还原性和吸附性双重特质,因此在去除水环境污染物领域有着更大的优势。

 

现阶段,水处理方面对于纳米零价铁吸附能力的研究关键集中在对水中重金属离子的去除。X。Q。Li等制备得到了核-壳结构的纳米铁颗粒,并研究其对水中Ni(Ⅱ)的去除能力,研究得出结论,纳米铁对Ni(Ⅱ)的去除效果优良,且Ni元素有50%被还原为Ni(0)从水中分离,其它50%以氢氧化物沉淀的形式吸附在纳米铁表面,仍未被还原。S。R。Kanel等用硼氢化钠在N2的保护下还原FeCl3制成纳米零价铁(NZVI),并研究NZVI对地下水中As(Ⅲ)的吸附行为,研究得出结论,在As(Ⅲ)为1mg/L、NZVI投加量为2。5g/L的条件下,7min内As(Ⅲ)的去除率能达80%,其反应速率常数远超一般 铁粉。但零价铁去除As的过程与去除Cr(Ⅵ)不一样,仍未将As还原为零价态,而仅是表层络合发生吸附作用,这由于零价铁表面迅速生成铁的氢氧化物,过后溶液中的As离子与氢氧化物发生络合反应而被吸附。

 

纳米零价铁对重金属离子的去除原理包括还原作用和吸附作用。科学研究得出结论,纳米铁对不同重金属离子的去除机理与重金属离子的标准电极电势有关。当重金属离子的标准电极电势低于铁的电极电势时,主要产生吸附作用;当重金属离子的标准电极电势略大于铁的电极电位时,吸附和还原同时起作用;而当重金属离子的标准电极电位远超铁的电极电位时,则主要发生还原作用。

纳米铁粉(纳米零价铁,Nanoscale zero-valent iron,nZVI),即粒度为 1~100 nm内的零价铁颗粒,兼具还原性强,比表面积大、反应活性高等特点。不同于宏观材料,纳米材料nZVI有着独特的四大效应,即小尺寸效应、表面效应、量子效应及宏观量子隧道效应,从而具备优异的吸附能力及高还原性能,可以明显提升纳米铁粉材料的反应活性及处理效率。

 

近些年,纳米铁粉不但在环境修复、生态保护、污染控制方面拥有愈来愈大的应用潜力,不论是重金属去除,还是无机、有机污染物的降解,都能利用多重反应机理充分发挥直接的环境修复的作用。而且,作为本身二次污染小、修复能力强的前沿技术,纳米铁粉还可以在生态修复领域提供一种性价比相当高的解决方案,关注度日渐提高。

 

除了上文提到的纳米铁粉,世佳微尔在环境修复方面,目前主要为客户提供UIF,mZVI,多孔,Ni/Fe双金属等材料。其中,世佳微尔主打UIF材料与nZVI不分上下,各有千秋。

 

nZVI:

①极高的反应活性,发生团聚agglomerate,不易分散;易发生自燃,存在安全隐患

②生产成本高

③极细,与皮肤接触可能渗入吸收

UIF:团聚趋势相对较低,活性较nZVI低,但显著高于普通ZVI,成本合适,性价比高,是一种绿色&环境友好型材料。


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知识点:零价铁除去污水的原理

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yj蓝天
2022年08月29日 08:32:16
2楼

纳米铁对不同重金属离子的去除机理与重金属离子的标准电极电势有关。当重金属离子的标准电极电势低于铁的电极电势时,主要产生吸附作用;当重金属离子的标准电极电势略大于铁的电极电位时,吸附和还原同时起作用;而当重金属离子的标准电极电位远超铁的电极电位时,则主要发生还原作用。

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