铁纳米颗粒及其复合材料的绿色合成与应用

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染料废水对环境安全和生物健康危害极大。因此,将其从水环境中去除势在必行。近年来,由于铁纳米颗粒粒径小、比表面积大,在去除染料方面表现出良好的性能。然而,纳米铁颗粒易发生团聚,导致其反应性显著降低。并且传统合成铁纳米颗粒的方法常使用有毒的还原剂,例如硼氢化钠和水合肼等,不仅成本高、还易造成二次污染。因此,寻求一种成本低且环境友好的合成方法迫在眉睫。本研究针对以上纳米铁颗粒及其合成方法存在的缺陷,以提取的茶多酚为原料,通过一种新型生物合成方法制备铁纳米颗粒,研究其对染料的选择去除性能,并对机理进行探讨。在此基础上,进一步制备可回收型丝瓜纤维负载纳米铁颗粒复合材料,并应用于染料的去除和活化过硫酸盐降解污染物。通过XRD、SEM、FTIR、XPS、Zeta电位和UV-Vis对所得材料进行表征。论文得出的主要结论为:1)铁纳米颗粒具有规则的球形或椭圆形形状,并对阳离子染料(孔雀石绿,亚甲基蓝和罗丹明B)显示出良好的选择性去除效果。其中对孔雀石绿的去除能力高达190.3mg/g,符合伪一级动力学模型。可能的去除机理主要为吸附和还原过程。2)批量实验结果表明:温度298K,初始浓度30mg/L,反应时间360min时,Fe Nano Ps-GT/luffa纤维复合材料对MG的去除率可达到90.23%。并且在三次循环使用后,去除率仍保持在75.30%。总的来说,制备的Fe Nano Ps-GT具有优异的染料去除性能,高比表面积的丝瓜纤维可以增加污染物的吸附,并促进Fe Nano Ps-GT的分离。3)Fe Nano Ps-GT/luffa/PS体系对50mg/L金橙Ⅱ的降解率为97.06%。自由基淬灭实验表明HO·和SO4·-均参与了金橙Ⅱ的降解反应,其中SO4·-起着更为重要的作用。Fe Nano Ps-GT/luffa纤维复合材料循环使用5次,金橙Ⅱ的降解率仍可达到78.46%,这显示了其应用潜力。
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