納米Fe-Cu雙金屬顆粒處理六價(jià)鉻污染的研究.pdf

1、隨著我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，污染物的大量排放導(dǎo)致環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)峻，其中六價(jià)鉻Cr(Ⅵ)是一類典型的無(wú)機(jī)污染物，具有非常高的生物毒性。我國(guó)是鉻鹽產(chǎn)量大國(guó)，隨著鉻工業(yè)化利用的進(jìn)一步發(fā)展，鉻污染排放不斷增加，采取有效的方法治理鉻污染成為我國(guó)環(huán)境領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。近年來(lái)，納米零價(jià)鐵系材料由于具有超高的表面活性和反應(yīng)活性而被廣泛用于環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域，研究表明，納米零價(jià)鐵系材料能夠有效去除環(huán)境中多種有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物，具有良好的應(yīng)用前景。本研究在

2、實(shí)驗(yàn)室條件下合成納米零價(jià)鐵(Nanoscalezerovalent iron，NZVI)及納米Fe/Cu雙金屬顆粒，并將其用于處理含鉻廢液和鉻污染土壤，研究了不同環(huán)境因素對(duì)納米Fe/Cu顆粒去除污染物中Cr(Ⅵ)的效果，探討了納米Fe/Cu顆粒與Cr(Ⅵ)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)機(jī)制，此外對(duì)納米Fe/Cu顆粒進(jìn)行了改性處理，以提高其還原去除Cr(Ⅵ)的能力。主要研究結(jié)論如下:
　　1)通過(guò)透射電子顯微鏡(TEM)、比表面積測(cè)定(BET)

3、和X射線衍射(XRD)等技術(shù)手段對(duì)制備的納米顆粒進(jìn)行表征，結(jié)果證明液相中利用KBH4還原FeC13能夠成功制備納米顆粒。納米零價(jià)鐵和納米Fe/Cu顆粒還原去除含Cr(Ⅵ)廢液中Cr(Ⅵ)的研究表明，與NZVI相比，納米Fe/Cu雙金屬體系對(duì)廢液中Cr(Ⅵ)具有更好的還原去除效果，說(shuō)明Cu負(fù)載能夠顯著增強(qiáng)納米零價(jià)鐵的反應(yīng)活性。銅化率、投加量、Cr(Ⅵ)初始濃度和初始pH能夠影響Cr(Ⅵ)的去除率，當(dāng)納米Fe/Cu顆粒的銅化率為3％，投加濃

4、度為0.2g/L時(shí)，初始濃度100mg/L的Cr(Ⅵ)在反應(yīng)60min后去除率達(dá)到92.46％。
　　2)對(duì)納米Fe/Cu顆粒與Cr(Ⅵ)的反應(yīng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)擬合，結(jié)果表明納米Fe/Cu顆粒對(duì)Cr(Ⅵ)的還原過(guò)程符合擬一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，反應(yīng)速率與銅化率，投加量，Cr(Ⅵ)初始濃度和初始pH有關(guān)，當(dāng)納米Fe/Cu顆粒銅化率為3％，投加量為0.1g/L，Cr(Ⅵ)初始濃度為100mg/L，初始pH=3.5時(shí)，表觀速率常數(shù)kobs為0.016

5、min-1。X射線光電子能譜分析納米Fe/Cu與Cr(Ⅵ)反應(yīng)產(chǎn)物，結(jié)果表明Cr(Ⅵ)被Fe0還原為Cr(Ⅲ)，并通過(guò)氫氧化物沉淀和共沉淀從水中分離。
　　3)從浙江杭州某化工廠址采集高濃度鉻污染土壤作為供試土壤(Cr(Ⅵ)濃度4385.7mg/kg），考察納米顆粒對(duì)土壤中水溶態(tài)Cr(Ⅵ)的去除效果，結(jié)果表明，納米Fe/Cu顆粒能夠有效去除土壤中水溶態(tài)Cr(Ⅵ)，當(dāng)銅化率為5％時(shí)，Cr(Ⅵ)的去除效果最佳，當(dāng)納米Fe/Cu顆粒投加

6、量與污染土壤的質(zhì)量比為5％（m（土）∶V（液）=1∶10）時(shí)，反應(yīng)180min后，土壤水溶態(tài)Cr(Ⅵ)的去除率達(dá)到93.35％。
　　4)分別利用膨潤(rùn)土負(fù)載和羧甲基淀粉鈉(CMS)包裹對(duì)納米Fe/Cu顆粒進(jìn)行改性，結(jié)果表明，兩種改性均能顯著提高納米Fe/Cu顆粒對(duì)土壤中水溶態(tài)Cr(Ⅵ)的去除效果，膨潤(rùn)土和CMS投加量與納米Fe/Cu顆粒的質(zhì)量最適比分別為1∶1和3∶1，投加2％（納米顆粒與污染土壤的質(zhì)量百分比，m（土）∶V（液）=