中文关键词硫化铁铜双金属铁基材料六价铬除铬机制 英文关键词sulfidationcopper-iron bimetaliron-based composited materialhexavalent chromiumchromium removal mechanism

作者	单位	E-mail
屈敏	中国科学院绿色过程与工程重点实验室(中国科学院过程工程研究所), 北京 100190 湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室, 中国科学院过程工程研究所, 北京 100190 中国科学院大学化学工程学院, 北京 100049 中国科学院绿色过程制造创新研究院, 北京 100190	quandling@icloud.com
王源	中国科学院绿色过程与工程重点实验室(中国科学院过程工程研究所), 北京 100190 湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室, 中国科学院过程工程研究所, 北京 100190 中国科学院绿色过程制造创新研究院, 北京 100190
陈辉霞	中国科学院绿色过程与工程重点实验室(中国科学院过程工程研究所), 北京 100190 湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室, 中国科学院过程工程研究所, 北京 100190 中国科学院绿色过程制造创新研究院, 北京 100190	hxchen@ipe.ac.cn
王兴润	中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室, 北京 100012
徐红彬	中国科学院绿色过程与工程重点实验室(中国科学院过程工程研究所), 北京 100190 湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室, 中国科学院过程工程研究所, 北京 100190 中国科学院大学化学工程学院, 北京 100049 中国科学院绿色过程制造创新研究院, 北京 100190

中文摘要 以零价铁为原料，利用液相置换法制备铁铜双金属（Fe-Cu），对其硫化改性后，得到一种除铬效率更高的硫化铁铜双金属铁基复合材料（S-Fe-Cu）.探讨了Cu/Fe质量比、S/Fe摩尔比、pH值和氯离子对S-Fe-Cu去除水体中Cr（Ⅵ）效果的影响.采用扫描电子显微镜与能谱分析仪（SEM-EDX）、比表面积分析仪（BET）和X射线电子能谱（XPS）等表征手段分析了S-Fe-Cu的表面结构及元素组成，并研究了其除铬机制.结果表明，S-Fe-Cu表面成功负载上了FeS_x，理论最佳S/Fe摩尔比为0.056，理论最佳Cu/Fe质量比为0.025.与Fe-Cu相比，S-Fe-Cu的比表面积增大了2.1倍，pH为5时除铬效率提高了6.1倍；pH值增大，S-Fe-Cu除铬效果下降，但其碱性条件下的除铬效果仍是Fe-Cu的两倍.氯离子能够促进材料在反应过程中Fe（Ⅱ）的释放，分析认为氯离子能够渗透表面钝化层，使钝化层产生缺陷，从而促进零价铁的直接氧化，提高S-Fe-Cu除铬性能.XPS与EDX表面元素分析表明，材料除铬机制主要包含还原、吸附或共沉淀. 英文摘要 Sulfidated copper-iron bimetallic particles (S-Fe-Cu) were prepared by sulfidation of copper-iron bimetallic particles (Fe-Cu) obtained by the replacement reaction in the liquid phase. The influencing factors of S-Fe-Cu in removing Cr(Ⅵ) in water were determined. BET, SEM-EDX, and XPS were used to analyze the superficial structure and mineralogy of S-Fe-Cu. Combined with batch experiments, the mechanisms of Cr removal were analyzed. The results showed that FeS_x was successfully loaded on the surface of S-Fe-Cu, and the optimum S/Fe molar ratio and Cu/Fe mass ratio in theory were 0.056 and 0.025, respectively. Compared with Fe-Cu, the specific surface area of S-Fe-Cu increased by 2.1 times, and the Cr removal efficiency increased by 6.1 times under a pH of 5. A high Cr removal efficiency was maintained under alkaline conditions. Meanwhile, chloride ions could penetrate the passivation layer of iron-based material, which was beneficial to the direct oxidation of Fe⁰ to produce Fe(Ⅱ) and advance the performance of S-Fe-Cu for Cr removal. The XPS results showed that the removal mechanism of Cr(Ⅵ) in water included adsorption, reduction, and coprecipitation.

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