袁飞等：碳纤维负载零价铁的制备及其去除水溶液中的六价铬 ·631 100a) b ■290K 。305K ▲325K 40 4-290K 305K -325K 0 20 4060 80100120 610 010 2030 4050 60 t/min t/min 图7温度对Cr(VI)去除率的影响及其动力学.(a)温度对C(VI)去除率的影响：(b)不同温度下C()去除动力学 Fig.7 Effect of temperature on Cr(VI)removal and its kinetics:(a)effect of temperature on Cr (VI)removal:(b)kinetics of Cr(VI)removal at various temperature 加速了Cr(VI)向PCF-ZVI表面运动的活性和电子转 (2)pH值对PCF-ZVI上铁还原Cr(VI)的影响较 移的活化能，进而促进还原反应的进行四.根据A- 大，酸性条件明显优于碱性条件：提高溶液温度，反应 rhenius公式@得出速率常数和反应温度关系，以 速率加快. lk对1/T作图，结果如图8所示，根据其斜率-E/R (3)PCF-ZVI对Cr(VI)的还原过程符合准一级 求出反应的活化能E 反应动力学，表观常数与溶液C(VI)初始质量浓度和 k=4e(号 (7) 溶液pH成反比，与温度成正比.还原速率与反应温度 的关系符合Arrhenius定律，反应活化能E为20.683kJ· In ka =In A -RT E (8) mol,还原反应较易进行. 式中：E为反应的活化能，kJ.mol:T为反应温度，K; R为摩尔气体常数：A为频率因子 参考文献 -0.6 [Owlad M.Aroua M K.Daud W A,et al.Removal of hexavalent chromium-contaminated water and wastewater:a review.Water Air 0.8 Soil Pollut,2009,200(14):59 [2]Ngah WW,Hanafiah M.Removal of heavy metal ions from -1.0 wastewater by chemically modified plant wastes as adsorbents:a -12 review.Bioresour Technol,2008,99(10):3935 [3]Fendorf S,Wielinga B W,Hansel C M.Chromium transforma- -14 tions in natural environments:the role of biological and abiological -1.6 processes in chromium (VI)reduction.Int Geol Rev,2000,42 (8):691 3.0 3.1 3.2 33 3.4 3.5 10'T/K [4]Miretzky P,Cirelli A F.Cr(VI)and Cr(IlI)removal from aque- 图8lnk与1/T的关系 ous solution by raw and modified lignocellulosic materials:a re- Fig.8 Relation between Ink and 1/T view.J Hazard Mater,2010,180(13):1 [5]Gheju M.Hexavalent chromium reduction with zero-valent iron 由图8中直线斜率可求得表观活化能E=20.683 (ZVI)in aquatic systems.Water Air Soil Pollut,2011,222(1- kJ·mol-,低于一般化学反应的活化能(60~250kJ· 4):103 [6]Fan L,Ni J,Wu Y,et al.Treatment of bromoamine acid mol),说明该还原反应较易进行.据图8截距可求 wastewater using combined process of micro-electrolysis and bio- 得A=e66=969.88min1. logical aerobic filter.J Hazard Mater,2009,162 (23):1204 7]Jin Y Z,Zhang Y F,Li W.Experimental study on micro-electrol- 3结论 ysis technology for pharmaceutical wastewater treatment.Zhe- (1)当铁碳质量比为2：1，投加量（以Fe°计）为2 jiang Univ Sci,2002,3(4)401 gL,Cr(VT)初始质量浓度为20mgL,pH值为5， [8]Li X S,Xu J,Jiang G M,et al.Removal of chromium (VI)from wastewater by nanoscale zerovalent iron particles supported on PCF-ZWI对Cr(VI)的去除在40min后，达到99.96%， multiwalled carbon nanotubes.Chemosphere,2011,85(7):1204 去除效果和去除速率都明显优于普通铁碳. Li J G,Li J,Li Y G.Cadmium removal from wastewater by袁 飞等: 碳纤维负载零价铁的制备及其去除水溶液中的六价铬 图 7 温度对 Cr( VI) 去除率的影响及其动力学 . ( a) 温度对 Cr( VI) 去除率的影响; ( b) 不同温度下 Cr( VI) 去除动力学 Fig． 7 Effect of temperature on Cr( VI) removal and its kinetics: ( a) effect of temperature on Cr( VI) removal; ( b) kinetics of Cr( VI) removal at various temperature 加速了 Cr( VI) 向 PCF--ZVI 表面运动的活性和电子转 移的活化能，进而促进还原反应的进行［19］． 根据 Ar￾rhenius 公 式［20］ 得 出速率常数和反应温度关系，以 lnkobs对 1 /T 作图，结果如图 8 所示，根据其斜率 － E /Ｒ 求出反应的活化能 E． k = A· ( exp － E ) ＲT ． ( 7) ln kobs = ln A － E ＲT． ( 8) 式中: E 为反应的活化能，kJ·mol － 1 ; T 为反应温度，K; Ｒ 为摩尔气体常数; A 为频率因子． 图 8 ln kobs与 1 /T 的关系 Fig． 8 Ｒelation between lnkobs and 1 /T 由图 8 中直线斜率可求得表观活化能 E = 20. 683 kJ·mol － 1，低于一般化学反应的活化能( 60 ～ 250 kJ· mol － 1 ) ，说明该还原反应较易进行． 据图 8 截距可求 得 A = e6. 96306 = 969. 88 min － 1 ． 3 结论 ( 1) 当铁碳质量比为 2∶ 1，投加量( 以 Fe0 计) 为 2 g·L － 1，Cr( VI) 初始质量浓度为 20 mg·L － 1，pH 值为 5， PCF--ZVI 对 Cr( VI) 的去除在 40 min 后，达到 99. 96% ， 去除效果和去除速率都明显优于普通铁碳． ( 2) pH 值对 PCF--ZVI 上铁还原 Cr( VI) 的影响较 大，酸性条件明显优于碱性条件; 提高溶液温度，反应 速率加快． ( 3) PCF--ZVI 对 Cr( VI) 的还原过程符合准一级 反应动力学，表观常数与溶液 Cr( VI) 初始质量浓度和 溶液 pH 成反比，与温度成正比． 还原速率与反应温度 的关系符合 Arrhenius 定律，反应活化能 E 为 20. 683 kJ· mol － 1，还原反应较易进行． 参 考 文 献 ［1］ Owlad M，Aroua M K，Daud W A，et al． Ｒemoval of hexavalent chromium-contaminated water and wastewater: a review． Water Air Soil Pollut，2009，200( 1-4) : 59 ［2］ Ngah W W，Hanafiah M． Ｒemoval of heavy metal ions from wastewater by chemically modified plant wastes as adsorbents: a review． Bioresour Technol，2008，99( 10) : 3935 ［3］ Fendorf S，Wielinga B W，Hansel C M． Chromium transforma￾tions in natural environments: the role of biological and abiological processes in chromium( VI) reduction． Int Geol Ｒev，2000，42 ( 8) : 691 ［4］ Miretzky P，Cirelli A F． Cr( VI) and Cr( III) removal from aque￾ous solution by raw and modified lignocellulosic materials: a re￾view． J Hazard Mater，2010，180( 1-3) : 1 ［5］ Gheju M． Hexavalent chromium reduction with zero-valent iron ( ZVI) in aquatic systems． Water Air Soil Pollut，2011，222( 1- 4) : 103 ［6］ Fan L，Ni J，Wu Y，et al． Treatment of bromoamine acid wastewater using combined process of micro-electrolysis and bio￾logical aerobic filter． J Hazard Mater，2009，162( 2-3) : 1204 ［7］ Jin Y Z，Zhang Y F，Li W． Experimental study on micro-electrol￾ysis technology for pharmaceutical wastewater treatment． J Zhe￾jiang Univ Sci，2002，3( 4) : 401 ［8］ Lü X S，Xu J，Jiang G M，et al． Ｒemoval of chromium( VI) from wastewater by nanoscale zero-valent iron particles supported on multiwalled carbon nanotubes． Chemosphere，2011，85( 7) : 1204 ［9］ Li J G，Li J，Li Y G． Cadmium removal from wastewater by · 136 ·