纳米铁及其改性材料在水处理中的应用
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科技信息综述
纳米铁及其改性材料在水处理中的应用
高燕飞 高乃云
（ ） 同济大学环境科学与工程学院 ， 同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室 ， 上海 ２ ０ ０ ０ ９ ２
摘要 介绍了近年来纳米铁在水处理中的应用成果及现状 。 纳米铁可有效地去除水中重金属 、 无机阴离子 、 放射性物质及氯代有 机 污 染 物 等 ， 污 染 物 去 除 效 果 与 污 染 物 初 始 浓 度、 纳 米 铁 投 加 量、 反应时间等因素有关 。 纳米铁由于其强还原性 ， 不稳定 ， 在实际应用中受到限制 ， 有必要研制纳 Ｈ、 ｐ 。 ， 米铁改性材料 结合国内外的研究 进 展 分 析 了 纳 米 铁 改 性 材 料 对 污 染 物 的 去 除 效 果 和 机 理 ， 对纳 米铁及其改性材料在水处理领域的应用进行了展望 。 关键词 纳米铁 改性材料 还原反应 水处理
此基础上进一步 研 制 出 的 纳 米 铁 改 性 材 料 ， 在水处 理中取得了很好的效果 ， 有望推广到实际应用中 。 １ 纳米铁在水处理中的应用 １． １ 有机物 已有研究证明纳米铁对很多有机物具有良好的
１ ０ ８
给水排水 Ｖ ｏ ｌ ． ３ ７ Ｎ ｏ ． １ ２ ０ １ １
去除能力 ， 尤其是氯代 、 溴代有机物 ， 如氯代甲烷 、 三 卤甲烷 、 氯代乙 烯 、 氯 代 芳 香 烃、 多 氯 联 苯、 五 氯 酚、 双酚 Ａ 等 。 也 可 用 于 某 些 杀 虫 剂 、 有 机 染 料、 消毒 副产物等的去除 。 １． １． １ 氯代有机物 纳米铁最早用于氯代脂肪烃的脱氯 。 用纳米铁 ， ／ 在初始浓度 ２ 纳米铁 去除三氯乙烯 （ Ｔ Ｃ Ｅ） ０ｍ Ｌ， ｇ ／ 投加量 ２ｇ 环境温度 （ １ ０ ０ｍ Ｌ， ２ ２±１） ℃ 的条件下 ， 而用 普 通 铁 Ｔ Ｃ Ｅ 经 １． ７ｈ 即可还原至检测限以下 ， ［ １］ 。 粉还原 Ｔ 纳米铁的反应速率常数 Ｃ Ｅ 则 需 ３ｈ
０ ２＋ ２＋ ； 式（ 二是纳米铁腐蚀产物 Ｆ 起 还 原 作 用， 式 １） ｅ ［ ６］
。 研究发
现， 初始 ｐ 降 解 效 率 越 好； Ｃ Ｎ Ｂ的初始浓 Ｈ 越 低， － ｐ
（ ／ 效果同样理想 ， 初始浓度 ８ ＴＮＴ） ０ｍ Ｌ 的 ＴＮＴ， ｇ ／ 在纳米铁投加 量 ５ｇ 温度４ Ｌ、 Ｈ＝４、 ０ ℃的条件 ｐ
５］ 。在 胶法 、 微乳液法 、 冷冻 －干 燥 法 、 微 波 辐 照 法 等［
而由于纳米材料的表面 ②零价铁本 身 具 有 还 原 性 ， 效应 ， 其活性中心随表面积的增大而增多 ， 因此纳米 铁表现出更 强 的 还 原 性 。 向 地 下 水 中 投 加 纳 米 铁 ， 氧化还原电位 （ 随即降至 －１ Ｏ Ｒ Ｐ） ０ ０～ －４ ０ ０ｍＶ，
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｅ ｏ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋ ｅ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｏ Ｐ ｏ ｌ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｇ ｆ ｇ ｇ， ｙ ｙ ｆ ａ ｎ ｄ Ｒ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ Ｒ ｅ ｕ ｓ ｅ， Ｔ ｏ ｎ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ Ｓ ｈ ａ ｎ ｈ ａ ｉ ０ ０ ０ ９ ２， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ） Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ２ ｇ ｊ ｙ， ｇ ：Ｔ Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｈ ｅ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ａ ｔ ｕ ｓ ｏ ｆ ａ ｌ ｉ ｎ ｎ ａ ｎ ｏ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｉ ｒ ｏ ｎ ｏ ｎ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｐ ｐ ｙ ｇ ， ， ａ ｒ ｅ ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ ｅ ｄ ．Ｎ ａ ｎ ｏ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｉ ｒ ｏ ｎ ｃ ａ ｎ ｒ ｅ ｍ ｏ ｖ ｅ ｈ ｅ ａ ｖ ｍ ｅ ｔ ａ ｌ ｓ ｉ ｎ ｏ ｒ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｎ ｉ ｏ ｎ ｓ ｎ ｕ ｃ ｌ ｅ ａ ｒ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｌ ｌ ｕ － ｙ ｇ ｐ ， ｔ ａ ｎ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ ｃ ｈ ｌ ｏ ｒ ｉ ｎ ａ ｔ ｅ ｄ ｏ ｒ ａ ｎ ｉ ｃ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｆ ｒ ｏ ｍ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｍ ｏ ｖ ａ ｌ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｉ ｓ ａ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｌ ｌ ｕ ｔ ａ ｎ ｔ ｓ － ｇ ｙ ｙ ｐ ， ， ｏ ｌ ｌ ｕ ｔ ａ ｎ ｔ Ｈ， ｅ ｄ ｂ ｉ ｎ ｉ ｔ ｉ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｎ ａ ｎ ｏ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｉ ｒ ｏ ｎ ｄ ｏ ｓ ａ ｅ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｉ ｍ ｅ ａ ｎ ｄ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ． ｐ ｐ ｙ ｇ ， Ｄ ｕ ｅ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｏ ｆ ｎ ａ ｎ ｏ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｉ ｒ ｏ ｎｉ ｔ ｓ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ｇ ｙ ｙ ｐ ｐ ｐ ， ｌ ｉ ｍ ｉ ｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｓ ｎ ｅ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｒ ｔ ｏ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｍ ｏ ｄ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ． Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｏ ｍ ｅ ｓ ｔ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｙ ｐ ， ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｍ ｅ ｎ ｔｔ ｈ ｉ ｓ ａ ｅ ｒ ａ ｎ ａ ｌ ｚ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｍ ｏ ｖ ｅ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ｓ ｏ ｆ ｎ ａ ｎ ｏ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｉ ｒ ｏ ｎ ｐ ｙ ｐ ｐ ｍ ｏ ｄ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｓ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｉ ｔ ｓ ａ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ． ｐ ｐ ｐ ｐ ｙ ： ； ； ； Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ Ｎ ａ ｎ ｏ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｉ ｒ ｏ ｎ Ｍ ｏ ｄ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ Ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｙ １ ０ ０ｎ ｍ 范围内的零价铁颗 纳米铁是指粒径在１ ～ 粒。它具有以下特点： 纳米铁 ① 比表面积大。 据测算，
－３ ２ ／ （ ） 。产 为 ３． ＫＳＡ 三倍于普通铁粉 ， ０×１ ０ Ｌ ｈ·ｍ 物为简单Biblioteka Baidu烃类 ， 包括乙烯 、 乙烷 、 丙烯 、 丙烷 、 丁烯 、
１ ０］ 。 邻位 ［
１． １． ２ 溴代有机物 纳米铁对溴代有机物同样具有良好的还原效果 。 ／ 用０ ． ５ｇ纳米铁处理 ２ ５ｍ Ｌ 浓度为 ７ ０ｍ Ｌ 的十溴 ｇ ， 二苯醚 （ Ｄ Ｂ Ｄ Ｅ） ４ ０ｍ ｉ ｎ内 ９ ０ ％的 Ｄ Ｂ Ｄ Ｅ 可 被 还 原， 处理效率相当于２ ４ 倍重量的微米级铁粉４ ０ｄ的降解
［３］ 。用傅里叶变换红外光 下， ３ｈ 的降解率 达 ９ ９％ １
（ ） ； 。 三是 纳 米 铁 腐 蚀 产 物 Ｈ２ 起 还 原 作 用 ， 式（ ２ ３）
［ ８］ ２＋ 但Ｄ 形成络合物的试 ｅ ｎ ｅ ｇ等 通过加入能与 Ｆ
和 ＵＶ 对 反 应 后 的 纳 米 铁 表 征 ， 谱法 （ Ｆ Ｔ Ｉ Ｒ） ＴＮＴ 被纳 米 铁 吸 附 在 表 面 ； 经 Ｘ 射线衍射仪（ 和 Ｘ Ｒ Ｄ） 在降 解 ＴＮＴ 的 过 程 中 ， 纳米铁表面的 Ｆ Ｔ Ｉ Ｒ 表征 ， ０ — ， 说明 Ｆ ｅ 和 吸 附 的 ＮＯ ２ 均 减 少 而 出 现 —ＮＨ ２， ＴＮＴ 已被纳米铁还原 。 含氮 染 料 是 环 境 中 一 类 难 处 理 的 有 机 物 。 Ｆ ａ ｎ
］ １ １ 。 纳米 铁 在 酸 碱 条 件 下 均 有 脱 溴 效 果 ， 效果［ 但其
酸性条件下效果更好 ； 脱除邻位和间位的 机制不同 ， 而对位的溴最不易被还原 。 溴较为容易 ， 可以发现 ， 纳米铁脱溴和脱氯的机理基本一致 。 无论是氯代脂肪烃还是氯代芳香烃 ， 都是通过还原反 应， 逐步脱出溴 （ 氯） 原 子， 最后变为脱溴（ 氯） 的有机 物； 而对于芳香烃 ， 又与取代基的位置和数量有关 。 １． １． ３ 其他有机物 纳米铁不仅可 用 于 有 机 物 脱 氯 ， 也可用于降解 ／ ／ 其他有 机 物 。 用 ４ｇ Ｌ 纳米铁去除４ ０ｍ Ｌ 甲草 ｇ ［ １ ２］ 反应迅速而完全 ， 降 解 产 物 为 脱 氯 甲 草 胺， 反 胺 ，
国家水 体 污 染 控 制 与 治 理 科 技 重 大 专 项 （ ２ ０ ０ ８ Ｚ Ｘ ０ ７ ４ ２ １ ） ； 国家高技术研究发 展 计 划 （ 项 ０ ０ ２， ２ ０ ０ ８ Ｚ Ｘ ０ ７ ４ ２ １ ０ ４ ８ ６ ３） ０ ；住 房 和 城 乡 建 设 部 研 究 开 发 项 目（ ２ ０ ０ ８ Ａ Ａ ０ ６ Ａ ４ １ ２） ） 。 目（ ２ ０ ０ ９ Ｋ ７ ４
［ ］ ２ ２ １ ／ ， ／ 比表面积为 ３ 而普通铁粉仅为 ０ ３ ． ５ｍ ． ９ｍ ｇ ｇ 。 ２］ 。 说明地下水中已经为还原环境 ［ ３， ４］ ， 纳米铁最早用 于 地 下 水 原 位 修 复 ［ 目前在
有 机 染 料／农 药 处 理 、 重金属 氯代有机物还 原 脱 氯 、 离子和放射性物质还原处理中均有应用 。 纳米铁的 制备技术近年来 也 取 得 了 显 著 进 展 ， 比较成熟的方 法有蒸发冷凝法 、 机械球磨法 、 化学 沉 淀 法 、 溶 胶 －凝
Ａ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｎ ａ ｎ ｏ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｉ ｒ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓ ｍ ｏ ｄ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ｏ ｎ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｐ ｐ
， Ｇ ａ ｏ Ｙ ａ ｎ ｆ ｅ ｉ Ｇ ａ ｏ Ｎ ａ ｉ ｕ ｎ ｙ
－５ ２ ／ （ ） ， 远高于微米 应速率常数为 ３ ８． ５×１ ０ Ｌ ｈ·ｍ ２ ／ （ ） 。处理三硝基甲苯 级铁粉 的 ３． ８～７． ７Ｌ ｈ· ｍ
丁烷和戊烷 ， 并无氯化物生成 。 纳米铁对氯代芳香烃也有很好的去除效果 。 初 ／ ， 在纳米铁 始浓度为 ５ ０ｍ Ｌ 的氯硝基苯（ Ｃ Ｎ Ｂ） － ｐ ｇ ／ 投加量为 １ｇ Ｈ＝２ 的 条 件 下 ， Ｌ、 １ ２ ０ｍ ｉ ｎ内几乎 ｐ 降解率达 ９ 全部降解为对氯苯胺 ， ８． ８％ 度越高 ， 其效率越低 。 关于纳米铁的 脱 氯 机 理 ， 最早认为由于体系中 存在 Ｆ 因此发生了以下三种还原反 ｅ、 Ｆ ｅ 和 Ｈ２ ， ［ ７］ 应 ： 一是氯代有机物在纳米铁表面直接得到电子 ，
纳米铁及其改性材料在水处理中的应用
高燕飞 高乃云
（ ） 同济大学环境科学与工程学院 ， 同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室 ， 上海 ２ ０ ０ ０ ９ ２
摘要 介绍了近年来纳米铁在水处理中的应用成果及现状 。 纳米铁可有效地去除水中重金属 、 无机阴离子 、 放射性物质及氯代有 机 污 染 物 等 ， 污 染 物 去 除 效 果 与 污 染 物 初 始 浓 度、 纳 米 铁 投 加 量、 反应时间等因素有关 。 纳米铁由于其强还原性 ， 不稳定 ， 在实际应用中受到限制 ， 有必要研制纳 Ｈ、 ｐ 。 ， 米铁改性材料 结合国内外的研究 进 展 分 析 了 纳 米 铁 改 性 材 料 对 污 染 物 的 去 除 效 果 和 机 理 ， 对纳 米铁及其改性材料在水处理领域的应用进行了展望 。 关键词 纳米铁 改性材料 还原反应 水处理
此基础上进一步 研 制 出 的 纳 米 铁 改 性 材 料 ， 在水处 理中取得了很好的效果 ， 有望推广到实际应用中 。 １ 纳米铁在水处理中的应用 １． １ 有机物 已有研究证明纳米铁对很多有机物具有良好的
１ ０ ８
给水排水 Ｖ ｏ ｌ ． ３ ７ Ｎ ｏ ． １ ２ ０ １ １
去除能力 ， 尤其是氯代 、 溴代有机物 ， 如氯代甲烷 、 三 卤甲烷 、 氯代乙 烯 、 氯 代 芳 香 烃、 多 氯 联 苯、 五 氯 酚、 双酚 Ａ 等 。 也 可 用 于 某 些 杀 虫 剂 、 有 机 染 料、 消毒 副产物等的去除 。 １． １． １ 氯代有机物 纳米铁最早用于氯代脂肪烃的脱氯 。 用纳米铁 ， ／ 在初始浓度 ２ 纳米铁 去除三氯乙烯 （ Ｔ Ｃ Ｅ） ０ｍ Ｌ， ｇ ／ 投加量 ２ｇ 环境温度 （ １ ０ ０ｍ Ｌ， ２ ２±１） ℃ 的条件下 ， 而用 普 通 铁 Ｔ Ｃ Ｅ 经 １． ７ｈ 即可还原至检测限以下 ， ［ １］ 。 粉还原 Ｔ 纳米铁的反应速率常数 Ｃ Ｅ 则 需 ３ｈ
０ ２＋ ２＋ ； 式（ 二是纳米铁腐蚀产物 Ｆ 起 还 原 作 用， 式 １） ｅ ［ ６］
。 研究发
现， 初始 ｐ 降 解 效 率 越 好； Ｃ Ｎ Ｂ的初始浓 Ｈ 越 低， － ｐ
（ ／ 效果同样理想 ， 初始浓度 ８ ＴＮＴ） ０ｍ Ｌ 的 ＴＮＴ， ｇ ／ 在纳米铁投加 量 ５ｇ 温度４ Ｌ、 Ｈ＝４、 ０ ℃的条件 ｐ
５］ 。在 胶法 、 微乳液法 、 冷冻 －干 燥 法 、 微 波 辐 照 法 等［
而由于纳米材料的表面 ②零价铁本 身 具 有 还 原 性 ， 效应 ， 其活性中心随表面积的增大而增多 ， 因此纳米 铁表现出更 强 的 还 原 性 。 向 地 下 水 中 投 加 纳 米 铁 ， 氧化还原电位 （ 随即降至 －１ Ｏ Ｒ Ｐ） ０ ０～ －４ ０ ０ｍＶ，
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｅ ｏ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋ ｅ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｏ Ｐ ｏ ｌ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｇ ｆ ｇ ｇ， ｙ ｙ ｆ ａ ｎ ｄ Ｒ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ Ｒ ｅ ｕ ｓ ｅ， Ｔ ｏ ｎ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ Ｓ ｈ ａ ｎ ｈ ａ ｉ ０ ０ ０ ９ ２， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ） Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ２ ｇ ｊ ｙ， ｇ ：Ｔ Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｈ ｅ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ａ ｔ ｕ ｓ ｏ ｆ ａ ｌ ｉ ｎ ｎ ａ ｎ ｏ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｉ ｒ ｏ ｎ ｏ ｎ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｐ ｐ ｙ ｇ ， ， ａ ｒ ｅ ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ ｅ ｄ ．Ｎ ａ ｎ ｏ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｉ ｒ ｏ ｎ ｃ ａ ｎ ｒ ｅ ｍ ｏ ｖ ｅ ｈ ｅ ａ ｖ ｍ ｅ ｔ ａ ｌ ｓ ｉ ｎ ｏ ｒ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｎ ｉ ｏ ｎ ｓ ｎ ｕ ｃ ｌ ｅ ａ ｒ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｌ ｌ ｕ － ｙ ｇ ｐ ， ｔ ａ ｎ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ ｃ ｈ ｌ ｏ ｒ ｉ ｎ ａ ｔ ｅ ｄ ｏ ｒ ａ ｎ ｉ ｃ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｆ ｒ ｏ ｍ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｍ ｏ ｖ ａ ｌ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｉ ｓ ａ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｌ ｌ ｕ ｔ ａ ｎ ｔ ｓ － ｇ ｙ ｙ ｐ ， ， ｏ ｌ ｌ ｕ ｔ ａ ｎ ｔ Ｈ， ｅ ｄ ｂ ｉ ｎ ｉ ｔ ｉ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｎ ａ ｎ ｏ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｉ ｒ ｏ ｎ ｄ ｏ ｓ ａ ｅ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｉ ｍ ｅ ａ ｎ ｄ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ． ｐ ｐ ｙ ｇ ， Ｄ ｕ ｅ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｏ ｆ ｎ ａ ｎ ｏ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｉ ｒ ｏ ｎｉ ｔ ｓ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ｇ ｙ ｙ ｐ ｐ ｐ ， ｌ ｉ ｍ ｉ ｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｓ ｎ ｅ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｒ ｔ ｏ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｍ ｏ ｄ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ． Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｏ ｍ ｅ ｓ ｔ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｙ ｐ ， ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｍ ｅ ｎ ｔｔ ｈ ｉ ｓ ａ ｅ ｒ ａ ｎ ａ ｌ ｚ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｍ ｏ ｖ ｅ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ｓ ｏ ｆ ｎ ａ ｎ ｏ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｉ ｒ ｏ ｎ ｐ ｙ ｐ ｐ ｍ ｏ ｄ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｓ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｉ ｔ ｓ ａ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ． ｐ ｐ ｐ ｐ ｙ ： ； ； ； Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ Ｎ ａ ｎ ｏ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｉ ｒ ｏ ｎ Ｍ ｏ ｄ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ Ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｙ １ ０ ０ｎ ｍ 范围内的零价铁颗 纳米铁是指粒径在１ ～ 粒。它具有以下特点： 纳米铁 ① 比表面积大。 据测算，
－３ ２ ／ （ ） 。产 为 ３． ＫＳＡ 三倍于普通铁粉 ， ０×１ ０ Ｌ ｈ·ｍ 物为简单Biblioteka Baidu烃类 ， 包括乙烯 、 乙烷 、 丙烯 、 丙烷 、 丁烯 、
１ ０］ 。 邻位 ［
１． １． ２ 溴代有机物 纳米铁对溴代有机物同样具有良好的还原效果 。 ／ 用０ ． ５ｇ纳米铁处理 ２ ５ｍ Ｌ 浓度为 ７ ０ｍ Ｌ 的十溴 ｇ ， 二苯醚 （ Ｄ Ｂ Ｄ Ｅ） ４ ０ｍ ｉ ｎ内 ９ ０ ％的 Ｄ Ｂ Ｄ Ｅ 可 被 还 原， 处理效率相当于２ ４ 倍重量的微米级铁粉４ ０ｄ的降解
［３］ 。用傅里叶变换红外光 下， ３ｈ 的降解率 达 ９ ９％ １
（ ） ； 。 三是 纳 米 铁 腐 蚀 产 物 Ｈ２ 起 还 原 作 用 ， 式（ ２ ３）
［ ８］ ２＋ 但Ｄ 形成络合物的试 ｅ ｎ ｅ ｇ等 通过加入能与 Ｆ
和 ＵＶ 对 反 应 后 的 纳 米 铁 表 征 ， 谱法 （ Ｆ Ｔ Ｉ Ｒ） ＴＮＴ 被纳 米 铁 吸 附 在 表 面 ； 经 Ｘ 射线衍射仪（ 和 Ｘ Ｒ Ｄ） 在降 解 ＴＮＴ 的 过 程 中 ， 纳米铁表面的 Ｆ Ｔ Ｉ Ｒ 表征 ， ０ — ， 说明 Ｆ ｅ 和 吸 附 的 ＮＯ ２ 均 减 少 而 出 现 —ＮＨ ２， ＴＮＴ 已被纳米铁还原 。 含氮 染 料 是 环 境 中 一 类 难 处 理 的 有 机 物 。 Ｆ ａ ｎ
］ １ １ 。 纳米 铁 在 酸 碱 条 件 下 均 有 脱 溴 效 果 ， 效果［ 但其
酸性条件下效果更好 ； 脱除邻位和间位的 机制不同 ， 而对位的溴最不易被还原 。 溴较为容易 ， 可以发现 ， 纳米铁脱溴和脱氯的机理基本一致 。 无论是氯代脂肪烃还是氯代芳香烃 ， 都是通过还原反 应， 逐步脱出溴 （ 氯） 原 子， 最后变为脱溴（ 氯） 的有机 物； 而对于芳香烃 ， 又与取代基的位置和数量有关 。 １． １． ３ 其他有机物 纳米铁不仅可 用 于 有 机 物 脱 氯 ， 也可用于降解 ／ ／ 其他有 机 物 。 用 ４ｇ Ｌ 纳米铁去除４ ０ｍ Ｌ 甲草 ｇ ［ １ ２］ 反应迅速而完全 ， 降 解 产 物 为 脱 氯 甲 草 胺， 反 胺 ，
国家水 体 污 染 控 制 与 治 理 科 技 重 大 专 项 （ ２ ０ ０ ８ Ｚ Ｘ ０ ７ ４ ２ １ ） ； 国家高技术研究发 展 计 划 （ 项 ０ ０ ２， ２ ０ ０ ８ Ｚ Ｘ ０ ７ ４ ２ １ ０ ４ ８ ６ ３） ０ ；住 房 和 城 乡 建 设 部 研 究 开 发 项 目（ ２ ０ ０ ８ Ａ Ａ ０ ６ Ａ ４ １ ２） ） 。 目（ ２ ０ ０ ９ Ｋ ７ ４
［ ］ ２ ２ １ ／ ， ／ 比表面积为 ３ 而普通铁粉仅为 ０ ３ ． ５ｍ ． ９ｍ ｇ ｇ 。 ２］ 。 说明地下水中已经为还原环境 ［ ３， ４］ ， 纳米铁最早用 于 地 下 水 原 位 修 复 ［ 目前在
有 机 染 料／农 药 处 理 、 重金属 氯代有机物还 原 脱 氯 、 离子和放射性物质还原处理中均有应用 。 纳米铁的 制备技术近年来 也 取 得 了 显 著 进 展 ， 比较成熟的方 法有蒸发冷凝法 、 机械球磨法 、 化学 沉 淀 法 、 溶 胶 －凝
Ａ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｎ ａ ｎ ｏ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｉ ｒ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓ ｍ ｏ ｄ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ｏ ｎ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｐ ｐ
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－５ ２ ／ （ ） ， 远高于微米 应速率常数为 ３ ８． ５×１ ０ Ｌ ｈ·ｍ ２ ／ （ ） 。处理三硝基甲苯 级铁粉 的 ３． ８～７． ７Ｌ ｈ· ｍ
丁烷和戊烷 ， 并无氯化物生成 。 纳米铁对氯代芳香烃也有很好的去除效果 。 初 ／ ， 在纳米铁 始浓度为 ５ ０ｍ Ｌ 的氯硝基苯（ Ｃ Ｎ Ｂ） － ｐ ｇ ／ 投加量为 １ｇ Ｈ＝２ 的 条 件 下 ， Ｌ、 １ ２ ０ｍ ｉ ｎ内几乎 ｐ 降解率达 ９ 全部降解为对氯苯胺 ， ８． ８％ 度越高 ， 其效率越低 。 关于纳米铁的 脱 氯 机 理 ， 最早认为由于体系中 存在 Ｆ 因此发生了以下三种还原反 ｅ、 Ｆ ｅ 和 Ｈ２ ， ［ ７］ 应 ： 一是氯代有机物在纳米铁表面直接得到电子 ，