如何高效降解水中有机物

Posted 2023-01-13 还原法

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摘要：采用流变相法,以FeSO4·7H2O∶KBH4=1∶2(摩尔比)为固相介质,0.06 g/mL CMC(羧甲基纤维素)水溶液为液相介质,固液比1∶2,反应2 h制备出包覆型纳米零价铁;采用XRD、TEM等手段对合成的纳米零价铁进行表征。探讨不同反应条件对包覆型纳米铁去除活性艳蓝的影响。实验结果表明,初始活性艳蓝(浓度100 mg/L)pH为5,包覆型纳米铁的投加量为6 g/L,反应时间为30 min时,活性艳蓝的去除率可达 96%。通过研究机理,其吸附过程符合二级吸附动力学,降解过程符合一级反应动力学。

目前，水污染与防治已经成为全球关注的严重问题。废水中含有染料、氯代有机物、硝基化合物和重金属离子等各种污染物。能被微生物降解的物质一般毒性较低，且易处理，毒性大而又稳定性高的污染物往往很难被微生物降解，传统的污水处理工艺对这些有机物的降解效率很低。

近年来，零价纳米铁因其粒径小，颗粒的比表面积和表面能大，从而具有优越的吸附性能和很高的还原活性，被广泛应用于有机废水的处理。然而，一些文献报道了纳米铁在去除水中污染物的过程中也存在一些不足。目前，纳米铁粒子制备的方法比较多，有蒸发凝聚法、热等离子法、高能球磨法、固相还原法和液相还原法等。其中，液相还原法因其工艺相对简单，受到了很大的关注。但该方法在制备过程中需要惰性气体进行保护，大大增加了制备的难度和成本；报道了纳米铁粒子比表面积大因而易团聚，表面能量高导致纳米铁粒子易被氧化，直接暴露在空气中甚至会自燃；此外，Ellintt等指出，只能在厌氧条件下使用纳米铁。

流变相反应是指在反应体系中有流变相参与的化学反应。例如，将反应物通过适当方法混合均匀，加入适量的水或其他溶剂，调制成固体微粒和液体物质分布均匀、不分层的糊状或粘稠状固液混合体系-流变相体系，然后在适当条件下反应得到所需产物。如泥石流、混凝土、泥浆、油墨、果酱和陶瓷器皿用浆料等，这些物质都具有一个共同的性质-流变学性质。。

流变相反应法是武汉大学孙聚堂教授及其小组于1998年提出并定义的一种新的化学合成方法，方法的提出经历了水膜反应固液反应#半固相反应#流变相反应等几个阶段，目前该方法已成功用于研究制备锂离子电池电极材料。

在流变相反应中，固体微粒在流体中分布均匀、紧密接触，其表面能够得到有效的利用，反应能够进行得更加充分，能得到纯净单一的化合物，产物与反应容器的体积比非常高，还可以避免大量废弃物的产生，有利于环保，是一种高效、节能、经济的绿色化学反应，而且用流变相反应技术很容易获得纳米材料和非晶态功能材料。本研究采用流变相法，以廉价无害的羧甲基纤维素为稳定剂制备了包覆型纳米铁，有效地降低了制备的复杂性及难度，同时很大程度提高了其分散性和在空气中的稳定度。

1实验部分

1.1包覆型纳米零价铁的制备工艺

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