空氣穩(wěn)定性納米鐵的合成及其修復(fù)地下水中TCE污染研究.pdf

1、作為人類重要的水資源,地下水環(huán)境面臨著日益嚴(yán)重的污染。在我國,地下水環(huán)境的污染面積、污染程度和污染物的種類正不斷擴(kuò)大。三氯乙烯(TCE)等鹵代烴類污染物具有較強(qiáng)的毒性和致癌性,是淺層地下水中主要的有機(jī)污染物之一,其較難生物降解,傳統(tǒng)的處理方式耗資大、周期長,且存在降解不完全等問題。近年來研究發(fā)現(xiàn),納米鐵金屬粒子是一種高效的還原脫鹵劑,能夠有效地將鹵代烴類的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為氣態(tài)烴類。納米鐵粒徑小,比表面積大,表面活性高,將其制成漿料直接注入污

2、染的地下水中,是一種新型的原位修復(fù)技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)對污染物的快速降解。 目前,納米鐵在地下水環(huán)境的原位修復(fù)中應(yīng)用尚存在一些問題,如納米粒子微小的尺寸和極高的表面能使其在水體中易于團(tuán)聚,難分散；單純納米鐵顆粒脫氯速度慢,穩(wěn)定性差,易失活；親水性納米鐵與疏水性的重質(zhì)非水相液體(DNAPL-densen nonaqoueous phase liquid)的有機(jī)分子難于接觸反應(yīng)；納米顆粒降解有機(jī)鹵化物的途徑和反應(yīng)動力學(xué)還有待進(jìn)一步研究。

3、為此,許多學(xué)者在納米鐵的合成與修飾,降解有機(jī)鹵化物的效能,降解污染物的機(jī)理等方面開展大量研究。 本論文針對這些問題,結(jié)合國家自然科學(xué)基金“乳化炭載納米鐵原位修復(fù)地下水中有機(jī)氯代烴”和天津市應(yīng)用基礎(chǔ)研究資助項目“穩(wěn)定納米鐵制備與修復(fù)水體中重金屬的研究”的部分研究,進(jìn)行了空氣穩(wěn)定性納米鐵的合成研究,并考察其對TCE還原脫氯性能；初步探討了空氣穩(wěn)定二元金屬納米材料對TCE的還原降解及脫氯性能的長期穩(wěn)定性。論文的主要研究內(nèi)容包括以下幾

4、個方面： (一)分別采用表面活性劑油酸鈉、不飽和有機(jī)酸油酸作為改性材料,在液相還原體系中對納米鐵粉進(jìn)行同步及分步表面改性,改性后納米鐵具有良好空氣穩(wěn)定性。 油酸鈉同步改性納米鐵(SOSNI)粒徑100nm左右,呈明顯核殼結(jié)構(gòu),具有較好的分散性；油酸分步改性納米鐵(OAANI)粒徑在70-200nm之間,呈球形鏈狀。 (二)改性后納米鐵處理地下水中污染物TCE效果研究。比較不同方法改性納米鐵粉對TCE的還原脫

5、氯效果,SOSNI在250h的脫氯率達(dá)90％,離子OAANI和未改性納米鐵?？疾旄男院蠹{米鐵粉對TCE還原脫氯的影響因素,SOSNI投加量為4g/L時,在250h將10mg/L的TCE去除90％。 雜質(zhì)離子對SOSNI還原脫氯具有抑制作用,溶液中的HCO3-在Fe0表面形成碳酸鐵鹽使納米鐵表面鈍化,并且為反應(yīng)體系提供H+而加快Fe0的腐蝕。 當(dāng)TCE濃度高于一定值時,SOSNI對TCE的降解速率隨TCE初始濃度的增加