纳米铁去除水体中镉的反应动力学、吸附平衡和影响因素

论文摘要

镉（Cd）具有致癌、无生物降解性和生物累积性特点,日益严重的镉环境污染问题已引起人们广泛关注。纳米铁是一种能有效去除多种有机和无机污染物的吸附剂。采用批实验方式研究纳米铁（nZVI）吸附镉的动力学和去除效率,可为深入研究纳米铁在重金属Cd污染修复的可行性方面提供理论支撑。利用透射电镜和扫描电镜等对实验室合成的纳米铁颗粒进行了表征,结果表明,纳米铁颗粒平均BET比表面积为49.16 m2·g-1,粒径为20—40 nm。探讨了多种影响因素对纳米铁颗粒吸附镉的影响,如溶液pH、反应时间、初始浓度和纳米铁投加量。同时研究了Cd2+的准一级和二级反应动力学,应用Freundlich、Langmuir和Temkin等温吸附模型进行平衡吸附研究。结果表明,纳米铁对水溶液中镉吸附是化学吸附。颗粒内扩散模型表明粒内扩散不是控制反应速率的唯一步骤。吸附动力学研究表明,nZVI吸附Cd2+过程符合准二级反应动力学模型。平衡吸附数据能够很好地符合Langmuir、Freundlich和Temkin模型（r2>0.95）。通过Langmuir模型获得室温下吸附剂单层Cd吸附量为256.4 mg·g-1。在pH 7和（25±1）℃条件下,纳米铁能够有效吸附镉。当nZVI颗粒投加量为1.00 g·L-1,Cd2+初始质量浓度为74.51 mg·L-1时,24 h之内,Cd2+去除率达到98.62%。纳米铁可作为一种用于水体镉去除的非常有应用前景的材料。

论文目录

• 1 材料与方法
•   1.1 纳米铁制备
•   1.2 主要仪器和试剂
•   1.3 n ZVI的吸附试验
•     1.3.1 动力学吸附试验
•     1.3.2 等温吸附试验
•     1.3.3 主要影响因素
•   1.4 吸附动力学模型
•     1.4.1 准一级反应动力学
•     1.4.2 准二级反应动力学
•   1.5 等温吸附模型
•     1.5.1 Langmuir
•     1.5.2 Freundlich
•     1.5.3 Temkin
•   1.6 粒内扩散方程
• 2 结果与分析
•   2.1 纳米铁颗粒表征
•   2.2 反应时间和吸附动力学
•     2.2.1 准一级反应动力学
•     2.2.2 准二级反应动力学
•   2.3 等温吸附模型
•   2.4 主要影响因素
•     2.4.1 初始质量浓度
•     2.4.2 nZVI投加量
•     2.4.3 初始p H
• 3 讨论
•   3.1 两种反应动力学模型
•   3.2 3种吸附等温模型
•   3.3 吸附机理
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 黄园英,王倩,汤奇峰,刘久臣,陈翠柏,刘斯文

关键词: 纳米铁,镉离子去除,吸附,动力学,平衡,影响因素

来源: 生态环境学报 2019年10期

年度: 2019

分类: 农业科技,工程科技Ⅰ辑

专业: 环境科学与资源利用

单位: 国家地质实验测试中心,自然资源部生态地球化学重点实验室,中国地质大学水资源与环境学院

基金: 国土资源部公益性行业科研专项（201411089）,中国地质调查局地质调查项目(DD20190703)

分类号: X52

DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2019.10.016

页码: 2053-2061

总页数: 9

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