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蒙脱石负载型零价铁纳米颗粒吸附水体中Cr(Ⅵ)污染物实验研究
Montmorillonite-supported zerovalent iron nanoparticles for removing Cr(Ⅵ) from aqueous solutions
投稿时间:2018-04-08  
中文关键词:纳米颗粒  铬污染  零价铁  蒙脱石
英文关键词:nanoparticle  chromium pollution  zerovalent iron  montmorillonite
基金项目:国家自然科学基金项目(41202029,41562004)
作者单位
樊明德 内蒙古大学 生态与环境学院 蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室, 内蒙古 呼和浩特 010021 
王睿哲 内蒙古大学 生态与环境学院 蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室, 内蒙古 呼和浩特 010021 
贾时雨 内蒙古大学 生态与环境学院 蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室, 内蒙古 呼和浩特 010021 
杨青 内蒙古大学 生态与环境学院 蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室, 内蒙古 呼和浩特 010021 
贾子豪 内蒙古大学 生态与环境学院 蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室, 内蒙古 呼和浩特 010021 
邢浩云 内蒙古大学 生态与环境学院 蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室, 内蒙古 呼和浩特 010021 
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中文摘要:
      零价铁纳米颗粒具有许多异于本体物质的独特性质,在废水处理方面应用潜力巨大。以蒙脱石为载体和分散剂,通过硼氢化钠液相还原法制备了零价铁纳米颗粒。采用电镜及多种谱学技术手段对所得铁纳米颗粒进行了表征。结果表明,铁纳米颗粒大致呈球状形貌,平均粒径约为55 nm,在蒙脱石表面分散良好,具有零价铁内核-铁氧化物外壳结构,提高了纳米铁在空气氛中的稳定性。通过批次实验考察了负载型铁纳米颗粒净化Cr(Ⅵ)的效率、过程及机理。净化效果受pH值影响显著,在最优pH值为1.0条件下,零价铁内核因其表面氧化膜酸溶而出露,可作为有效成分快速高效去除水体中Cr(Ⅵ)污染物,机理为零价铁将吸附至其表面的Cr(Ⅵ)异相还原为Cr(Ⅲ)而去除。属自发放热吸附过程,动力学行为符合准二级模型,吸附等温线可用Langmuir方程较好拟合。研究成果为新型纳米零价铁材料的制备及其铬污染治理提供了理论支撑。
英文摘要:
      Due to their many novel physicochemical properties different from the bulk counterparts, zerovalent iron nanoparticles are of great potential in contaminants removal from waste water. Montmorillonite-supported zerovalent iron nanoparticles were prepared using borohydride solution reduction method. As revealed by combined spectroscopic and microscopic techniques, the resultant iron particles were nearly spherical core-shell entities (about 55 nm mean diameter) well dispersed on the montmorillonite surface, in which the shell (iron oxide) preserved the core (metallic iron) from complete oxidation in air atmosphere. Batch tests were carried out to investigate the adsorption of Cr(Ⅵ) by thus obtained composite. At the optimized solution pH of 1.0, the Cr(Ⅵ) uptake was mainly governed by the reduction of Cr(Ⅵ) to Cr(Ⅲ) at the interface of metallic iron, which could be accessed by Cr(Ⅵ) owing to the dissolved oxide shell in acidic media. The kinetics of the adsorption followed the pseudo-second-order model, the adsorption data fitted well with the Langmuir equation, and the adsorption was spontaneous and exothermic in nature. These results are important for developing advanced nanomaterials based on zerovalent iron and for their use in remediation of Cr(Ⅵ)-contaminated water.
樊明德,王睿哲,贾时雨,杨青,贾子豪,邢浩云,2018,蒙脱石负载型零价铁纳米颗粒吸附水体中Cr(Ⅵ)污染物实验研究[J].岩石矿物学杂志,(5):860~868.
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