蔗糖改性纳米铁优化硝基苯降解：影响因素与动力学

本研究论文标题为"蔗糖改性纳米铁降解硝基苯影响因素及动力学研究 (2012年)",发表在吉林大学学报(地球科学版)的第42卷增刊3期，探讨了利用天然材料蔗糖作为纳米铁(Nano-Zinc Iron, NZVI)的稳定剂，通过液相化学还原法制备出具有优良分散性的SM-NZVI（蔗糖改性纳米铁）。所得纳米铁的平均粒径在100-150纳米范围内，其形貌和结构通过透射电子显微镜(Transmission Electron Microscopy, TEM)和X射线衍射(X-ray Diffraction, XRD)进行了详细分析。 研究主要集中在常温常压条件下，探究了蔗糖比例、初始pH值以及初始铁投加量对硝基苯降解效果的影响。结果显示，蔗糖的存在显著改善了纳米铁的分散性，减少了团聚现象，尤其是在蔗糖比例为0.8%的情况下，这一效果更为明显。当纳米铁与硝基苯的摩尔比为3，且反应溶液偏酸性时，硝基苯的降解最为高效，2小时内即可实现完全降解，10小时后苯胺生成率可达90%以上，显示出良好的降解性能。 此外，该研究还对硝基苯的降解动力学进行了深入探讨，发现蔗糖改性纳米铁对硝基苯的降解过程符合一级反应动力学模型，即反应速率与反应物浓度成正比。具体来说，反应速率常数为1.04×10^-2 min^-1，而硝基苯的半衰期约为1.11小时。这些数据揭示了蔗糖改性在提升纳米铁催化活性和优化降解效率方面的关键作用。 总结而言，本研究不仅提供了如何通过化学方法制备高效的纳米铁催化剂用于硝基苯处理的新途径，还为理解和优化这类绿色化学过程提供了重要的理论依据。这对于环境保护和工业废水处理等领域具有重要意义。