木质垃圾与废铁泥制备Fe~(0)-BC材料及其去除水中Cr(Ⅵ)

作者：陈超; 刘建国^*; 赵光琪; 刘美佳; 李丽^*

来源：环境科学研究, 2023, 1-17.

DOI：10.13198/j.issn.1001-6929.2023.02.12

• 木质垃圾
• 废铁泥
• 碳热还原
• 零价铁-生物炭材料
• 六价铬

含铬废水的直接排放会对自然环境造成严重危害. 为探究零价铁-生物炭材料(Fe~(0)-BC)与Cr(Ⅵ)的反应效能，以木质垃圾与印染行业废铁泥两种亟需处理的固体废物作为原料，在不同温度下通过碳热还原制备Fe~(0)-BC，并将其应用于水中Cr(Ⅵ)的去除. 材料表征结果表明，1200℃下制备的Fe~(0)-BC材料性能最佳，其比表面积为105.6 m~(3)/g，孔径为6.23 nm，物相主要由Fe~(0)、Cu~(0)、C以及少量杂质构成，其中Fe~(0)以球状的颗粒形式分散附着在碳的孔结构中，且大小均匀，粒度基本达到纳米级. 通过静态试验考察了Fe~(0)-BC材料对Cr(Ⅵ)的去除过程，结果表明Fe~(0)-BC-1200对Cr(Ⅵ)的去除效果最好，在初始浓度为20 mg/L、初始pH为3.5、投加量为2.5 g/L的条件下，去除率能达到95.2%. Cr(Ⅵ)的去除过程符合准二级反应动力学过程和Langmuir方程(R~(2)>0.99)，最大吸附量为10.71 mg/g. Cr(Ⅵ)的去除是包含吸附、还原以及络合沉淀等共同作用的结果，此外，Cu~(0)的存在有利于催化Fe~(0)的氧化，从而促进Cr(Ⅵ)的去除. 研究显示，利用固体废物制备的Fe~(0)-BC材料成本低且对于含Cr(Ⅵ)废水的解毒效果显著，是实现“以废治废”的环境治理新思路.

• 单位
  清华大学; 中国环境科学研究院