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主讲人：**在20世纪80年代末，纳米铁颗粒作为一种有效的脱卤还原剂受到人们关注。纳米铁其最大的优势在于颗粒比表面积大，反应活性高，降解污染物的速率十分快速。特别是在污染物浓度较低的情况下，纳米铁对污染物的去除率大大高于普通铁粉。背景纳米铁粉比表面积粒径为10nm的铁微粒的比表面积为33.5m2／g，铁粉的比表面积仅为0.9m2／g，两者相差达37倍之多。直径5mm微孔展开表面积为400平方米纳米铁的主要制备方法•蒸发凝聚法•溅射法•高能球磨法•活性氢-熔融金属反应法•液相还原法•气相还原法蒸发凝聚法（又称低压凝聚法）加热源：1）电阻加热；2）等离子喷射加热；3）高频感应加热；4）电子束加热；5）激光加热；6）电弧加热；7）微波加热。制备方法：在超真空(10-4Pa)蒸发室内引入低压(1—10-4Pa)的惰性气体(氦或氩)，将金属铁加热，使之气化蒸发产生原子雾，原子雾再与惰性气体碰撞失去能量，骤冷后形成纳米级铁颗粒。优点：纯度高，粒径小，粒径分布窄，团聚性能差，粒度容易控制等特点。缺点：技术设备要求高温，操作不安全。蒸发凝聚法制备方法：用两块金属板分别作为阳极和阴极，阴极为蒸发用的材料，在两电极间充入Ar气（40-250Pa），两电极间施加的电压范围为0.3-1.5KV。由于两电极间的辉光放电形成了Ar正电离子，在电场的作用下Ar离子冲击阴极靶材表面，使靶材原子从其表面蒸发出来形成超微粒子。蒸发原子被隋性气体冷却而凝结形成纳米粒子。溅射法溅射法优点：不需要坩埚；蒸发材料(靶)放在什么方位都可以；可以具有很大的蒸发面纳米铁粉的平均粒径小、产品纯度高。缺点：消耗能量大，成本高。制备方法：利用介质和物料之间的相互研磨和冲击使物料粒子粉碎，经几百小时的球磨，可使小于lμm的粒子达到20％。高能球磨法高能球磨法优点：产量高，工艺简单，成本低，容易实现产业化，非常适合脆性金属材料的制备。缺点：易引入杂质，颗粒分布不均匀；磨机结构复杂，有许多易磨损部件。制备方法：含有氢气的等离子体与金属间产生电弧，使金属熔融，电离的N2,Ar等气体（惰性气体）和H2溶入熔融金属，然后释放出来，在气体中形成了金属的超微粒子，用离心收集器，过滤式收集器使微粒与气体分离而获得纳米微粒。超微粒的生成量随等离子气体中的氢气浓度增加而上升。活性氢-熔融金属反应法多级氢电弧等离子体反应装置该设备是崔作林、张志焜自行设计研制出的、具有独立知识产权的我国首台可连续工作的氢电弧等离子体纳米材料制备设备。气相还原法制备方法：主要是由H2或CO还原固态金属铁盐。用H2在N2气氛中还原FeCl2·nH2O制备α-Fe纳米粉末。优点：铁晶粒径分布均匀，产物单一，结晶好，颗粒粒度小(可达3—10nm)，纯度高缺点：设备要求较高，操作有难度。液相还原法制备方法：液相还原法指溶液中的金属Fe盐在强还原剂（KBH4，NaBH4等）的作用下，还原为单质金属铁粒子。Fe2+/(Fe3+)+BH4-+H2O→Fe+B(OH)3+H2↑优点:原理简单，组分容易控制，设备简单，可操作性强。生产成本低缺点：粒径分布不均匀，容易发生团聚，洗涤过程很容易发生氧化纳米铁在水处理中的应用概况去除有毒金属去除有机卤代物去除水中无机离子纳米铁脱色去除有毒金属机理纳米铁颗粒吸附氧化–还原有毒金属如铅、砷、汞、铬等减轻去除纳米铁颗粒降低污染物毒性5倍铁屑或铁粉去除有机卤代物纳米铁能有效降解一系列常见卤代烃有机污染物，包括氯代烃、氯化苯、农药、三卤甲烷、氯化乙烯及其他多氯碳氢化合物等。作用机理1.铁直接将表面电子转移至有机氯化物使之脱氯2.铁腐蚀产生的Fe2+还原作用使部分有机氯化物脱氯3.铁反应产生的氢气可使卤代烃还原（水作为电子接受体）4.是吸附作用去除水中无机离子纳米铁去除硝酸盐的原理主要是氧化还原作用和吸附作用，而其降解动力学尚未有定论，有学者认为其反应动力学与Fe／N比值有关。研究表明，实验室自制纳米铁粒子具有很高的活性，无需控制PH值即可与硝酸盐迅速完全反应，效果远优于普通零价铁。纳米铁脱色目前偶氮染料的大量研究表明：当零价铁在适当条件下与染料溶液接触时．染料分子中的偶氮键将发生断裂，破坏原染料的发色基或助色基。从而达到脱色目的。目前偶氮染料的大量研究表明：当零价铁在适当条件下与染料溶液接触时．染料分子中的偶氮键将发生断裂，破坏原染料的发色基或助色基。从而达到脱色目的。目前偶氮染料的大量研究表明：当零价铁在适当条件下与染料溶液接触时。染料分子中的偶氮键将发生断裂，破坏原染料的发色基或助色基，从而失去发色能力，达到脱色目的。降解偶氮染料示意图注：pH值在脱色过程中发挥重要作用总结纳米铁粒径小比表面积大表面能大相比零价铁更具有优越的吸附性能和还原活性易氧化易团聚优点缺点优化改进制备方法