传统的铁碳微电解材料主要用于降解有机物、除重金属和废水脱色,但其吸氮除磷效果差,且易板结、钝化、净水效果差、不能再生,限制了它的广泛应用。本文以铁粉、碳粉、绿沸石、炉渣、粘结剂等为原料,采用煅烧法制得兼具吸氮除磷脱碳功能的新型铁碳微电解复合材料(CIZS),并对CIZS的形貌结构、物理性质进行了表征,对其最佳制备条件、最佳水处理条件、再生性能、吸附动力学等进行了探究。结果表明,CIZS的最佳制备条件为铁碳质量比为3∶1,绿沸石∶炉渣∶铁碳材料的质量比为5∶1∶9,此时所得CIZS孔隙率高,表面粗糙,筒压强度18.33 MPa,1 h吸水率24.68%,堆积密度894.8 kg/m^(3)。CIZS的最佳水处理条件为:在25℃下,废水初始pH=3,在200 mL废水中投加7 g CIZS、1 mL H_(2)O_(2),处理12 h后的COD、NH_(4)^(+)-N、TP的去除率最高,分别为93.54%、84.41%、92.90%。CIZS再生3次去除效果无明显下降,最佳再生方式为超声+NaCl浸泡。CIZS对NH_(4)^(+)-N、TP的吸附过程主要以化学吸附为主,均符合准二级动力学。研究结果能为废弃物的资源化利用和水处理领域提供新技术和新材料。
自行制备了氧化石墨烯/零价纳米铁(GO@nZVI)磁性材料。称取此磁性材料15mg置于小烧杯中,依次用甲醇和水清洗和活化。将经过0.22μm滤膜过滤除去悬浮颗粒物的环境水样10mL加入于磁性材料中,用乙酸和氨水调节其酸度至pH 7.0,振荡5min,使磁性材料对水样中的喹诺酮抗生素充分吸附。用磁铁在烧杯外侧将磁性材料吸引在烧杯底部,弃去上清液,在磁性材料中加入氨水超声洗脱3次,每次用氨水1.0mL。合并洗脱液,并吹氮至近干,用100μL水溶解残留物,所得溶液过0.22μm滤膜过滤,滤液供高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)在仪器工作条件下进行分析。在色谱分离中,选用ZORBAX Eclipse Plus C18色谱柱为固定相,和以不同比例的(A)甲醇和(B)1%(体积分数)甲酸溶液的混合液作为流动相进行梯度洗脱,并在电喷雾离子源、正离子(ESI+)模式和多反应监测(MRM)模式条件下进行MS/MS测定。测得12种喹诺酮类抗生素标准曲线的线性范围均在1~50μg·L-1之间,其检出限(3S/N)为1.6~9.6ng·L^-1。其测定值的相对标准偏差(n=5)为3.4%~6.1%(日内)和7.2%~13%(日间)。按标准加入法进行回收试验,测得回收率为90.3%~103%。经扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)两种方法对GO@nZVI磁性材料的表征,说明GO已紧密吸附在nZVI的表面;试验还证明此材料经重复使用10次,第10次的萃取回收率比第一次的数值降低约10%,说明此材料可重复利用。
