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生物炭负载纳米铁绿色制备及去除水溶液中Cr(Ⅵ)研究
摘要:
本研究采用生物炭作为载体，通过简单的绿色制备方法合成了纳米铁/生物炭复合材料，并研究了其去除水溶液中六价铬(Cr(Ⅵ))的效果。实验结果表明，纳米铁/生物炭复合材料具有较高的去除效率和很好的重复使用性。该研究为环境友好的Cr(Ⅵ)污染治理提供了新途径。
关键词:生物炭,纳米铁,Cr(Ⅵ),水污染,环境治理
引言:
水污染逐渐成为全球环境问题的重要组成部分，特别是重金属离子的污染。其中Cr(Ⅵ)作为一种具有高度毒性和抗生物降解性的重金属离子，对生态系统和人类健康造成了严重威胁。因此，开发高效、低成本且环境友好的Cr(Ⅵ)去除材料具有重要意义。
近年来，纳米材料在环境治理方面显示出巨大的潜力。纳米铁作为一种具有高度反应性和吸附性的材料，被广泛应用于重金属离子的去除。然而，纳米铁的应用还面临着许多问题，例如固定化和再生的困难，高成本等。为了解决这些问题，研究人员开始探索将纳米铁与其他材料载体结合的新方法。
生物炭作为一种具有丰富多孔结构和较大比表面积的材料，是一种潜在的纳米铁载体。此外，生物炭制备工艺简单，成本低廉，具有很好的环境适应性和重复使用性。因此，本研究选择生物炭为载体，通过绿色制备方法合成纳米铁/生物炭复合材料，并研究了其去除水溶液中Cr(Ⅵ)的效果。
实验与结果:
1.制备纳米铁/生物炭复合材料:
将生物炭置于乙醇中超声处理30分钟，然后加入适量的FeCl3溶液，并继续超声处理30分钟，最后经过煅烧得到纳米铁/生物炭复合材料。使用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对复合材料的形貌和晶体结构进行表征。
2.去除水溶液中Cr(Ⅵ):
将纳米铁/生物炭复合材料加入Cr(Ⅵ)水溶液中，摇床搅拌一定时间后，使用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)检测水溶液中Cr(Ⅵ)的浓度。同时，研究不同pH值、溶液温度和初浓度对去除效果的影响。
结论:
通过实验结果得出以下结论：
1.成功合成了纳米铁/生物炭复合材料，其形貌为均匀分散的颗粒，晶体结构为纳米尺寸的铁粒子。
2.纳米铁/生物炭复合材料对水溶液中Cr(Ⅵ)具有较高的去除效率，在最佳条件下去除率达到90%以上。
3.pH值、溶液温度和初始浓度对去除效果具有一定的影响，适当调整这些参数可以提高去除效率。
总之，本研究成功合成了纳米铁/生物炭复合材料，并研究了其去除水溶液中Cr(Ⅵ)的效果。该研究为环境友好的Cr(Ⅵ)污染治理提供了新途径，同时也为纳米材料在环境治理中的应用提供了参考。
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