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      沸石-納米零價鐵的制備及其對溶液中Cu2+的吸附研究

      2017-03-16 08:45:56王順利王秀紅周新初艾曉杰邱江平李銀生
      農業(yè)環(huán)境科學學報 2017年3期
      關鍵詞:價鐵零價沸石

      王順利,王秀紅,周新初,艾曉杰,邱江平,李銀生

      (上海交通大學農業(yè)與生物學院,上海 200240)

      沸石-納米零價鐵的制備及其對溶液中Cu2+的吸附研究

      王順利,王秀紅,周新初,艾曉杰,邱江平,李銀生*

      (上海交通大學農業(yè)與生物學院,上海 200240)

      采用液相還原法制備沸石-納米零價鐵復合材料,并通過添加不同質量的沸石得到不同鐵與沸石比例的沸石-納米零價鐵復合材料(Z-nZVI),考查了不同比例復合材料對Cu2+的吸附效果,確定最佳鐵與沸石比例為1∶6,并對該比例材料、納米零價鐵與沸石進行了性狀表征(包括:TEM、XRD及BET)。該比例復合材料對Cu2+的吸附動力學實驗結果表明,其吸附平衡時間約為1 h;動力學方程擬合結果表明,該材料的動力學過程更符合準二級動力學方程,且平衡吸附量達到515.46 mg·g-1Fe0;對等溫吸附實驗數(shù)據(jù)進行Langmuir和Freundlich擬合結果表明,Langmuir方程更適用于描述沸石-納米零價鐵對Cu2+的吸附。比較而言,沸石-納米零價鐵(1∶6)對于Cu2+的吸附效果要優(yōu)于納米零價鐵并遠高于沸石。三因素三水平正交試驗(溶液溫度:25、35、45℃;pH:3、4、5;Z-nZVI添加量:0.1、0.14、0.21 g·40 mL-1)結果表明,鐵沸石比為1∶6的沸石-納米零價鐵對Cu2+的最優(yōu)吸附條件為:溫度45℃,pH 3,Z-nZVI添加量0.21 g·40 mL-1。上述結果表明沸石-納米零價鐵可應用于水體中Cu2+的去除。

      沸石-納米零價鐵復合材料;銅離子;吸附能力

      礦冶、機械制造、化工、電子、儀表等工業(yè)中許多生產過程會產生大量含重金屬離子的廢水,其對水環(huán)境造成了嚴重的污染,其中銅是污染最廣泛的重金屬元素之一。

      雖然銅是動植物生長必需的微量元素,但過量的銅不僅會給動植物生長帶來毒害,還會在生物體或土壤中累積,從而造成其在水/土壤的食物鏈中富集[1]。隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展和含銅物料的大量使用,我國銅污染的土壤面積逐年擴大。2014年全國土壤污染調查公報顯示,銅污染的點位超標率達到2.1%,在重金屬污染中排名第三位(僅次于鎘和汞)[2]。銅污染的治理具有緊迫性。

      針對重金屬污染的治理方法有很多,零價鐵(ZVI)因具有強還原性而被用來去除水中的各種污染物,在處理重金屬廢水中表現(xiàn)出高效性。納米零價鐵(nZVI)不僅具有零價鐵的性質,其優(yōu)點在于比普通零價鐵具有更大的比表面積,更高的反應活性以及更好的吸附性能[3-5]。然而,納米零價鐵顆粒的表面能較高,其顆粒為了更穩(wěn)定的存在而易于發(fā)生團聚,形成亞微米級或者是微米級的較大顆粒,導致零價鐵比表面積和氧化還原電勢增加,從而降低污染物去除效率,失去其作為納米材料的優(yōu)勢[6]。這就限制了零價納米鐵在污染修復方面的應用。Wang等[7]首先將納米零價鐵負載于NaY沸石表面以獲得一種新型的Fenton催化劑,結果表明新型催化劑不僅催化效果較好,而且相較于傳統(tǒng)的催化劑來說具有更寬的pH工作范圍(1.7~5),有望成為一種可應用于環(huán)境修復的新型異質Fenton催化劑。Kim等[8]研究表明,沸石的存在可減少團聚的發(fā)生,負載劑的存在可減少納米零價鐵的團聚,粒子的分散使得其具有更大的比表面積和更高的反應活性。沸石-納米零價鐵復合物(Z-nZVI)的平均比表面積為80.37 m2·g-1,而單獨的納米零價鐵和沸石的比表面積僅分別為12.25、1.03 m2·g-1[8]。沸石-納米零價鐵復合物對Pb(Ⅱ)的吸附容量達到806 mg Pb(Ⅱ)·g-1Z-nZVI[8]。Sepehri等[9]將沸石負載納米零價鐵應用于溶液中硝酸鹽的去除,也得到了良好的效果。天然沸石容易獲得且成本較低,已被廣泛應用于水體和土壤中重金屬污染物的去除[10-11]。Zhou等[12]研究了Z-nZVI對化學元素銻的去除,從文獻報道看,針對Z-nZVI的研究屈指可數(shù),因而需要更多的研究來關注沸石-納米零價鐵這一新型吸附材料。目前尚無該材料應用于銅吸附的研究報道。

      本文采用液相合成法制備了幾種不同鐵沸石比例的沸石-納米零價鐵(Z-nZVI),并通過吸附試驗找到最佳鐵與沸石比例,探究該比例的沸石-納米零價鐵復合物對于水溶液中Cu2+的吸附效果,旨在為其在污水治理中的實際應用提供理論依據(jù)。

      1 材料與方法

      1.1 試劑、材料和儀器

      沸石(高溫改性)購于河南琪康水處理材料有限公司;CuSO4·5H2O、FeCl3·6H2O、HNO3、NaBH4、無水乙醇,均為分析純,購于國藥集團。

      恒溫水浴振蕩器—SHZ-82B,國旺儀器;ICPOES—Perkin Elmer Optimer 8000,USA;無油隔膜真空泵—GM-0.33A,天津津騰;全自動快速比表面儀—ASAP 2460,美國Micromeritics;Bio-TEM—Tecnai G2 Spirit Biotwin,F(xiàn)EI。

      1.2 沸石-納米零價鐵復合物的制備

      沸石使用前與1 mol·L-1HNO3溶液于室溫下振蕩24 h,以除去可溶性雜質,然后用超純水洗滌3~5次。于80℃干燥過夜,研磨、過100目篩。

      沸石-納米零價鐵制備過程:稱取4.83 g FeCl3· 6H2O溶于50 mL 30%(V/V)乙醇溶液中,向其中加入一定質量的沸石(分別為1、2、4、6、8 g),常溫下攪拌12 h。將100 mL 0.8 mol·L-1的NaBH4溶液通過蠕動泵滴加到上述混合溶液中,同時通入氮氣并劇烈攪拌,滴加完畢后繼續(xù)攪拌30 min(整個還原過程均有氮氣存在)。還原方程如下:

      反應完成后真空抽濾得到黑色固體(沸石-納米零價鐵復合物,其中Fe與沸石的比例分別為1∶1、1∶2、1∶4、1∶6、1∶8),用超純水洗滌3次,最后用無水乙醇洗滌1次。將得到的黑色固體置于真空干燥箱中80℃干燥過夜,取出后保存于真空干燥器中。

      1.3 Cu2+吸附實驗

      1.3.1 不同比例沸石-納米零價鐵復合材料吸附Cu2+效果比較

      在保證Fe添加量相同(0.5 g Fe0·L-1)的情況下,向初始溶液濃度為100、200、300 mg·L-1的Cu2+溶液中添加相應質量的不同比例(1∶1、1∶2、1∶4、1∶6、1∶8)沸石-納米零價鐵復合物。于室溫下,180 r·min-1振蕩2 h后取溶液過0.45 μm濾膜,采用ICP-OES測定Cu2+含量。

      1.3.2 動力學實驗

      在保證Fe添加量相同(0.5 g Fe0·L-1)的情況下,向初始溶液濃度為200 mg·L-1的Cu2+溶液中加入相應質量的沸石、nZVI和Z-nZVI。沸石的加入量與Z-nZVI相同。室溫下180 r·min-1振蕩,分別于5、10、15、30、45、60、90、120、150、180 min時取樣過0.45 μm濾膜,測定Cu2+含量。

      測定結果運用Origin 8.0分別對動力學過程進行準一級和準二級動力學方程擬合[14]。

      式中:qe為平衡吸附量mg·g-1;k為一次方程吸附速率常數(shù);t為反應時間,min。

      式中:qe為平衡吸附量mg·g-1;k為二次方程吸附速率常數(shù);t為反應時間,min。

      1.3.3 pH影響實驗

      配制200 mg·L-1Cu2+溶液,用1 mol·L-1的NaOH和1 mol·L-1的HNO3調節(jié)溶液pH為1、2、3、4、5、6(正負偏差0.2)。材料的添加量同上,于室溫下、180 r· min-1振蕩2 h后取樣過0.45 μm濾膜,測定Cu2+含量。

      1.3.4 等溫吸附實驗

      配制濃度分為100、200、300、400、500 mg·L-1的Cu2+溶液。分別于25、45℃的溫度下,180 r·min-1振蕩2 h后取樣過0.45 μm濾膜,測定Cu2+含量。材料的添加量同上。

      1.3.5 沸石-納米零價鐵復合材料對Cu2+吸附的最優(yōu)條件研究

      根據(jù)預實驗配制300 mg·L-1的Cu2+溶液,設置三因素(溫度、pH、材料用量)三水平正交試驗L9(33),研究鐵、沸石比為1∶6的沸石-納米零價鐵復合材料對Cu2+吸附的最優(yōu)條件。各因素及水平如表1所示,共進行9次試驗。

      1.4 試驗材料的性狀表征

      對納米零價鐵、沸石、沸石-納米零價鐵復合材料的結構和形貌特征采用生物透射電鏡(Bio-TEM,Tecnai G2 Spirit Biotwin,F(xiàn)EI)在120 kV加速電壓下進行掃描測定。分析之前,需將樣品超聲分散于無水乙醇溶液內,然后取一滴分散液在碳涂層銅網(wǎng)表面,多余的溶液用濾紙吸干。

      表1 沸石-納米零價鐵復合材料對Cu2+吸附條件優(yōu)化的三因素三水平試驗Table 1 The three level orthogonal experiment for the adsorption of Cu2+by zeolite-nanoscale zero valent iron composite

      比表面積的測定采用BET法,儀器為‘Micromerit ics’ASAP2020AcceleratedSurfaceArea and Porosimetry Analyzer。稱取0.1~0.2 g復合材料,120℃脫氣3 h以除去水分及其他吸附質。

      沸石、納米零價鐵及沸石-納米零價鐵的XRD表征在Philips-X′Pert Pro MPD(Netherlands)儀器上進行。分析參數(shù)為Cu Kα射線,λ=1.540 3?,電流30 mA,電壓40 kV,步長0.02°,掃描范圍10°~90°,掃描速度為12°·min-1。

      1.5 數(shù)據(jù)分析

      采用SPSS 18.0軟件對所測定的數(shù)據(jù)進行描述性統(tǒng)計和單因素方差分析(One-way ANOVA),并進行LSD檢驗,P<0.05為差異顯著。用Excel軟件繪圖。

      2 結果與討論

      2.1 性狀表征

      沸石、nZVI及Z-nZVI的TEM圖像如圖1。nZVI以鏈狀形式存在,團聚現(xiàn)象非常明顯,導致其比表面積較小,反應活性下降。從Z-nZVI的TEM圖像可知:雖仍有部分納米零價鐵團聚成鏈狀,而沸石的存在顯著降低了納米零價鐵的團聚程度,使得其分散度增加,保證了比表面積。圖1d顯示納米零價鐵具有“核殼結構”,其中零價鐵(Fe0)為核,鐵氧化生成的鐵氧化物/氫氧化物為殼,這使得其可以對金屬離子同時進行吸附和還原沉淀[17]。對nZVI及Z-nZVI的BET比表面積測定顯示,nZVI比表面積僅為13.71 m2·g-1,而Z-nZVI的比表面積為42.53 m2·g-1。團聚現(xiàn)象的減少可能是比表面積增加的主要原因[8]。

      沸石、nZVI及Z-nZVI的XRD表征如圖2。沸石XRD圖譜中于2θ=22.9°、25.9°、28.1°、30.1°處出現(xiàn)的強峰表明片沸石(Heulandie)在其中占有較大的比例。納米零價鐵及沸石-納米零價鐵XRD圖譜中2θ= 44.8°、65.1°處出現(xiàn)較強的衍射峰證明了Fe0的存在。沸石-納米零價鐵仍保有沸石的特征結構,沸石的框架及晶體結構在Fe0加入之后并沒有發(fā)生顯著變化,表明Fe0可能負載于沸石的表面[9]。

      2.2 不同比例沸石-納米零價鐵復合物吸附Cu2+效果比較

      各比例材料對Cu2+的吸附效果如圖3。在一定的反應條件下隨著沸石在材料中添加比例的提高,沸石-納米零價鐵復合物對Cu2+的去除率逐漸增加;而當鐵與沸石比例達到1∶8時,Cu2+的去除率出現(xiàn)下滑。在初始濃度為200、300 mg·L-1的溶液吸附中也出現(xiàn)了相同變化,進一步證明了這一趨勢,即隨著沸石添加比例的增大,復合材料對Cu2+的去除率先增加后下降。三種濃度下,添加沸石的材料對Cu2+的去除率均顯著高于nZVI對Cu2+的去除率(P<0.05)。由這一現(xiàn)象可知,增加改性材料的用量能提高Z-nZVI對Cu2+的去除率。這主要是因為對nZVI進行改性可以解決其自身的不足,保持其反應活性與穩(wěn)定性。當改性材料用量過多時,去除效率反而降低,其原因可能是過量的改性材料占據(jù)了nZVI的表面,抑制nZVI表面的電子向Cu2+轉移,從而阻止反應的進行[15]。Shi等[16]針對這一現(xiàn)象的解釋則是過量的沸石添加可能會阻礙制備過程中nZVI的形成。單位質量Fe0的吸附量變化趨勢與去除率一樣:隨著沸石添加比例的增加,單位質量Fe0對Cu2+的吸附量逐漸增加;當鐵與沸石比例為1∶6時,單位質量Fe0對Cu2+的吸附量最大,而后開始下降。

      圖2 沸石、納米零價鐵及沸石-納米零價鐵XRDFigure 2 XRD pattern of Z,nZVI and Z-nZVI

      由于圖3中1∶4和1∶6的Z-nZVI對Cu2+去除率的差別并不明顯,為了更具說服力,又分別做了二者在400、500 mg·L-1濃度時的吸附實驗。由圖4可見,兩種材料的去除率均隨著初始濃度的增加而顯著降低。其主要原因是低濃度時Z-nZVI表面的活性位點足夠去除低濃度Cu2+,當溶液中Cu2+的濃度增加到一定量時,Z-nZVI則會因為表面的活性位點被完全占據(jù)而導致還原能力下降[15]。二者在低濃度時的去除率相當,但隨著溶液濃度的增加,1∶6 Z-nZVI的去除率始終高于1∶4 Z-nZVI,并且下降趨勢較緩。綜上可知,1∶6為最佳比例,該比例材料單位質量Fe0的利用率最高。

      2.3 動力學實驗

      圖3 不同鐵與沸石比例的納米零價鐵材料對溶液中Cu2+的去除率比較Figure 3 The comparison of Cu2+removal efficiency by Z-nZVI with different ratio of Fe/zeolite

      由圖5可知,隨著反應時間的延長,溶液中Cu2+濃度均逐漸降低,表明三種材料對溶液中Cu2+均有一定的去除作用。根據(jù)溶液中Cu2+濃度下降趨勢可知,對nZVI和Z-nZVI而言,在反應的初始階段二者對Cu2+的吸附較快,隨著時間的延長,溶液中Cu2+濃度的下降速度逐漸減慢,當吸附時間達到60 min之后,溶液中Cu2+濃度幾乎不再變化而維持在一定范圍內,此時吸附反應達到平衡。沸石的吸附動力學過程也遵循溶液中Cu2+濃度逐漸降低的總體趨勢,但中間出現(xiàn)較大幅度的波動。根據(jù)其他文獻[18-20]出現(xiàn)波動應屬正常情況。

      圖4 兩種比例材料對Cu2+去除率隨濃度變化Figure 4 The effect of Cu2+concentration on the removal efficiency

      圖5 三種材料吸附動力學過程Figure 5 The adsorption kinetics of zeolite,nZVI and Z-nZVI

      分別對三種材料的吸附動力學過程進行準一級動力學和準二級動力學方程擬合,擬合參數(shù)如表2。結果表明三種材料的吸附動力學過程均更符合準二級動力學過程(根據(jù)R2的大?。ang等[21]對walnutnZVI的研究結果也顯示,該材料對Cu2+的吸附動力學更符合準二級動力學方程,且由準二級動力學方程擬合得到的三種材料的平衡吸附量中,nZVI-Z的平衡吸附量最大,可達到515.46 mg·g-1Fe0,約為nZVI平衡吸附量(218.34 mg·g-1Fe0)的2倍。準一級動力學方程擬合得到的兩種材料平衡吸附量之間也存在著約2倍的關系。這證明沸石的存在顯著增強了納米零價鐵對Cu2+的吸附能力,提高了單位質量納米零價鐵的利用率。此外,Z-nZVI的初始反應速率也大于nZVI。這主要是因為沸石的存在增加了納米零價鐵的分散度,減少了納米零價鐵的團聚,使其比表面積增加,因而活性位點數(shù)目增加[16]。

      2.4 pH影響實驗

      表2 準一級及準二級動力學方程擬合參數(shù)Table 2 Parameters of pseudo-first order kinetics and pseudo-second order kinetics for Cu2+adsorption

      實驗過程中發(fā)現(xiàn),當調節(jié)溶液pH=6時,溶液中就會出現(xiàn)藍色絮狀沉淀,說明有Cu2+沉淀析出。因此本實驗中設置pH上限為6,沒有涉及到中性及堿性pH的影響。在偏酸的條件下,銅主要以Cu2+形式存在[22]。由圖6可知,溶液pH值在1~5之間時,隨著pH的增加Z-nZVI對Cu2+的吸附量逐漸提高,pH=5時吸附量達到最大;而當pH>5后,Z-nZVI對Cu2+的去除率出現(xiàn)下降趨勢。pH在3~5之間時吸附量最高,此時去除率也最大,均在90%以上。Xu等[23]的研究結果也顯示,當pH處于3~5之間時,蒙脫石負載納米零價鐵對溶液中鈾的去除率最佳。這是因為該材料對于Cu2+的去除主要通過還原作用實現(xiàn),即Fe0失去電子變?yōu)镕e2+,同時Cu2+得到電子被還原成Cu0,在略偏酸性的條件下溶液中含有適量的H+,可以與Z-nZVI表面的鐵氧/氫氧化物反應將其溶解,即去除nZVI表面的金屬鈍化層從而暴露出Fe0內核,使得Fe0與Cu2+的反應更加直接快速。由實驗所得數(shù)據(jù)可知:pH=1時Z-nZVI對Cu2+的去除率僅為9.81%,遠小于pH=5時的96%;pH=2時去除率已明顯下降為77.6%。其原因可能在于:當pH過低(pH≤2)時溶液中H+含量過多,將材料中大部分Fe0溶解轉化成Fe2+,使其失去還原Cu2+的能力,因而去除率較低(在pH=1的實驗過程中發(fā)現(xiàn)大部分黑色固體被溶解)。

      雖然Kim等[8]對溶液中Pb2+的去除研究認為,沸石-納米零價鐵對Pb2+去除率受pH影響很小,但本實驗結果顯示pH的變化對于溶液中Cu2+去除率有較大影響。

      2.5 吸附等溫線

      分別于25、45℃的條件下進行Cu2+等溫吸附實驗,以其吸附量與Cu2+平衡濃度作圖,獲得Cu2+在復合材料上的吸附等溫線如圖7,并分別用Langmuir、Freundlich等溫吸附模型對其數(shù)據(jù)進行擬合。

      式中:Ce為平衡濃度,mg·L-1;qm為最大吸附量,mg·g-1;b為吸附平衡常數(shù),L·mg-1;qe為平衡吸附量,mg·g-1;Kf為Freundlich親和系數(shù),(mg·g-1)/(mg·L-1);n為Freundlich常數(shù)。

      由圖7可以看出,隨著平衡濃度的增大,平衡吸附量先迅速增加后趨于平緩。對該復合材料吸附Cu2+的數(shù)據(jù)分別進行Langmuir和Freundlich等溫吸附模型擬合得到的參數(shù)列于表3。Freundlich公式中n的大小可以表明吸附的難易情況,通常情況下當2<n<

      圖7 Cu2+在沸石-納米零價鐵復合材料上的吸附等溫線Figure 7 The adsorption isotherm of Cu2+on Z-nZVI10時,易于吸附;當1<n<2時,適量吸附;當n<1時,幾乎沒有吸附特性。本實驗中兩種溫度下(25、45℃)的指數(shù)n分別為5.576、7.395,表明Z-nZVI易于吸附水溶液中的Cu2+[24]。兩種溫度下,Langmuir方程擬合的相關系數(shù)均大于Freundlich方程擬合的,說明Langmuir方程描述的等溫吸附模型更適用于描述Z-nZVI對Cu2+的吸附。由Langmuir方程擬合得到的最大吸附量分別為793.651 mg·g-1Fe0(25℃)和909.091 mg·g-1Fe0(45℃),可推知在一定的溫度范圍內溫度升高對于Cu2+的吸附去除具有促進作用。

      表3 Langmuir及Freundlich方程擬合參數(shù)Table 3 Parameters of Langmuir and Freundlich isotherm for Cu2+adsorption

      2.6 三因素三水平正交試驗

      由表4可知,Z-nZVI對于Cu2+吸附過程的主要影響因素是添加量,其次為溫度,最后為pH,最優(yōu)組合為45℃下,pH 3,添加量0.21 g·40 mL-1。高溫可加速吸附反應的進行并使吸附平衡向右移動,與Shi等[16]的研究結果相同,即反應溫度升高可提高反應速率。偏酸性的條件可溶解部分納米零價鐵表面的鐵氧/氫氧化物,使零價鐵內核暴露出來,從而加速反應的進行。

      參照已有結果及部分文獻[22,25-26]報道,對沸石-納米零價鐵復合材料對Cu2+的吸附機理可作出如下推測:沸石-納米零價鐵存在的“核殼結構”使其可以對金屬離子同時進行吸附和還原沉淀,“殼”結構(由鐵氧/氫氧化物組成)與溶液的界面處含有的氫氧基團通過表面絡合作用將Cu2+吸附在材料表面。銅的標準還原電勢高于鐵,即:Cu2+/Cu0=+0.34 V(25℃),Cu2+/ Cu+=+0.16 V(25℃),F(xiàn)e2+/Fe0=-0.44 V(25℃)。因而,由Fe0組成的“核”可作為電子源失去電子,將Cu2+還原為Cu0,被還原為零價的銅沉淀附著在沸石-納米零價鐵的表面。該復合材料吸附去除Cu2+的機理需要結合其他手段進一步深入研究。

      3 結論

      (1)當鐵含量一定時,隨著沸石添加比例的增大,沸石-納米零價鐵復合物對Cu2+的去除率先逐漸上升,當鐵與沸石之比達到1∶8時去除率開始下降,鐵沸石最佳比例為1∶6。

      表4 根據(jù)預實驗結果設置的正交試驗因素Table 4 The parameters and the results of the three level orthogonal experiments

      (2)Z-nZVI對于Cu2+的吸附過程的主要影響因素是添加量,其次為溫度,最后為pH,最優(yōu)組合為45℃,pH 3,添加量0.21 g·40 mL-1。

      (3)沸石的加入可以提高單位質量Fe0的利用率,沸石-納米零價鐵具有經(jīng)濟、高效的優(yōu)點,可應用于重金屬銅污染治理。

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      The preparation and application for the composite of nanoscale zero valent iron-zeolite adsorption to Cu2+from aqueous solution

      WANG Shun-li,WANG Xiu-hong,ZHOU Xin-chu,AI Xiao-jie,QIU Jiang-ping,LI Yin-sheng*
      (School of Agriculture and Biology,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China)

      In this study,the composite of zeolite-nanoscale zero valent iron(Z-nZVI)was synthesized by liquid reduction and characterized by transmission electron microscopy(TEM)and X-ray diffraction(XRD).The specific surface area was determined using Brunauer-Emmett-Teller(BET)measurement.The presence of zeolite in the composite resulted in decreased aggregation of iron nanoparticles and improved the surface area.The adsorption efficiency of Cu2+by Z-nZVI with different ratio of Fe and zeolite was investigated.The results showed that the Z-nZVI with 1∶6 ratio of Fe to zeolite performed best.The adsorption kinetics of Cu2+fitted better with pseudo-second order kinetics than with pseudo-first order kinetics.The equilibrium data were analyzed against the Langmuir and Freundlich isotherm models, which revealed that the Langmuir isotherm was the most suitable model for describing Cu2+adsorption.The results of the three level orthogonal experiment showed that the optimal condition for Cu2+adsorption by Z-nZVI was achieved through adding 0.21 g·40 mL-1Z-nZVI to the solution with a pH of 3 and at a temperature of 45℃.Results support the potential use of the Z-nZVI composite for theremoval of Cu2+from aqueous solution.

      zeolite-nanoscale zero valent iron(Z-nZVI);Cu2+;adsorption capacity

      X52

      A

      1672-2043(2017)03-0583-08

      10.11654/jaes.2016-1209

      王順利,王秀紅,周新初,等.沸石-納米零價鐵的制備及其對溶液中Cu2+的吸附研究[J].農業(yè)環(huán)境科學學報,2017,36(3):583-590.

      WANG Shun-li,WANG Xiu-hong,ZHOU Xin-chu,et al.The preparation and application for the composite of nanoscale zero valent iron-zeolite adsorption to Cu2+from aqueous solution[J].Journal of Agro-Environment Science,2017,36(3):583-590.

      2016-09-18

      王順利(1992—),女,江蘇宿遷人,碩士研究生,研究方向為重金屬污染防治。E-mail:907360267@qq.com

      *通信作者:李銀生E-mail:yinshengli.@sjtu.edu.cn

      國家自然科學基金項目(41471203)

      Project supported:The National Natural Science Foundation of China(41471203)

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