矿山开采等过程排放的酸性含铬废水造成了严重的环境污染,纳米FeS虽然能迅速将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),降低含铬废水毒性,但其易氧化、易团聚.褐煤具有良好吸附性能,且储量丰富、结构稳定,因此可以作为载体以增强纳米FeS的稳定性.采用超声沉淀法制备褐煤负载纳米FeS(nFeS-L)复合吸附材料,并检测其除铬性能.通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对nFeS-L进行表征,利用单因素试验考察褐煤粒级、Na2 S物质的量浓度和铁硫物质的量之比对Cr(Ⅵ)和总铬去除率的影响,采用Box-Behnken响应曲面法研究各因素交互性影响,确定nFeS-L去除Cr(Ⅵ)和总铬的优化条件.结果表明:①超声沉淀法可将平均长度为40～80 nm的棒状纳米FeS负载于褐煤颗粒.②通过单因素试验发现当反应进行90 min时,nFeS-L对Cr(Ⅵ)和总铬的去除速率均趋于平缓,确定nFeS-L的较优制备条件为褐煤粒级0.18～0.25 mm,Na2S物质的量浓度0.25 mol/L,铁硫物质的量之比2:1,在此条件下Cr(Ⅵ)和总铬的去除率分别为79.3％和71.9％.③响应曲面试验拟合出Cr(Ⅵ)去除率和总铬去除率回归模型拒绝原假设值P均小于0.01,校正决定系数均大于0.9,说明模型达到显著水平,适用对Cr(Ⅵ)和总铬去除率进行分析、预测和优化.3个单因素对Cr(Ⅵ)和总铬去除率的影响均达到高度显著水平,且影响显著程度均为Na2 S物质的量浓度>铁硫物质的量之比>褐煤粒级,但3个因素彼此之间交互作用不显著.④经响应曲面法进一步优化制备nFeS-L条件为褐煤粒级0.18～0.25 mm,Na2S物质的量浓度0.30 mol/L,铁硫物质的量之比2.5:1,在此条件下Cr(Ⅵ)和总铬的去除率分别为87.5％和75.6％.
吸附材料 褐煤负载纳米FeS 酸性含铬废水 响应曲面法