磁性介孔碳负载纳米零价铁的制备及其去除高盐废水中Cr(Ⅲ)有机配合物
张元培, 王家宏, 黄金, 胡智
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240077
采用液相还原法制备了磁性介孔碳(Fe3O4@C)负载纳米零价铁(nano zero-valent iron,nZVI)复合材料(Fe3O4@C-nZVI),并将其用于高盐水中Cr (Ⅲ)-EDTA (EDTA:乙二胺四乙酸)的去除。扫描电镜、透射电镜、X射线衍射等表征表明nZVI成功负载且分散良好,可磁性分离,在碳层保护下nZVI稳定性强,有利于材料的重复利用。nZVI的加入大大提高了Fe3O4@C-nZVI对Cr (Ⅲ)-EDTA的吸附能力,在pH=4.0、反应温度为25℃时,Fe3O4@C-nZVI对Cr (Ⅲ)-EDTA的最大吸附量为10.24 mg·g-1,显著高于Fe3O4@C (4.31 mg·g-1)。吸附Cr (Ⅲ)-EDTA的过程更符合Langmuir模型和准二级动力学模型。Fe3O4@C-nZVI对Cr (Ⅲ)-EDTA的吸附能力随着溶液pH值的增加先增加后减小;低浓度络合剂(EDTA、柠檬酸)会促进Cr (Ⅲ)-EDTA的吸附,而络合剂浓度增加时则表现为抑制;高浓度阳离子(Na+、K+、Ca2+)会促进Cr (Ⅲ)-EDTA的吸附。Fe3O4@C-nZVI在盐和络合剂环境中对Cr (Ⅲ)-EDTA仍表现出显著的吸附效果。经过3次再生循环后,Fe3O4@C-nZVI对Cr (Ⅲ)-EDTA的吸附量达6.90 mg·g-1。X射线光电子能谱分析表明,Fe3O4@C-nZVI通过表面FeⅢ与Cr (Ⅲ)-EDTA之间的配位作用形成FeⅢ-EDTA-Cr (Ⅲ)配合物从而将Cr (Ⅲ)-EDTA去除,随后通过离子置换作用将Cr (Ⅲ)置换出来,置换出的Cr (Ⅲ)会与表面氧化铁共沉淀为CrxFe1-x(OH)3,进而沉积在nZVI表面被去除。
关键词: 磁性介孔碳, 纳米零价铁, Cr(Ⅲ), 高盐废水, 吸附机制

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