应用纳米零价铁处理模拟含!(!)无氧地下水

目前， 已经有报道将纳米零价铁应用于去除铬 渣
［ #, ］
和废水
［ #- ］
中的 ). （ !） $ 然而， 应用纳米零价铁
处理地下 水 中 的 ). （ !） 还 鲜 有 报 道 $ 同 时， 对纳米 零价铁去除 ). （ !） 的 反 应 机 制， 目前尚缺乏统一的 认识 $ 本实 验 研 究 的 目 的 是， 通过模拟无氧地下水系 统， 考察应用纳米 零 价 铁 去 除 地 下 水 中 ). （ !） 的影 响因素和吸 附 动 力 学， 并 结 合 体 系 中 /0 & 1 浓 度、 氧 化还原电位、 2034 电 位 和 理 论 计 算 得 到 的 50657 图 对其机制进行深入地探讨 $ !" 材料与方法 !# !" 实验材料 纳米零价铁 的 制 备： 将 %8 %+, 9*: ・ ;
第 !" 卷第 ! 期 #$"$ 年 ! 月
环% % 境% % 科% % 学 &’()*+’,&’-./ 01)&’1&
(234 !" ， ’24 ! #$"$ ,564 ，
应用纳米零价铁处理模拟含 !" （ !） 无氧地下水
# 武甲 " ， ， 田秀君 " ， 王锦 " ， 景传勇 # !
（ "4 北京交通大学市政与环境工程系， 北京 % "$$$77 ； #8 中国科学院生态环境研究中心， 北京 % "$$$9: ） 摘要： 研究了实验室自制的纳米零价铁处理模拟含 16 （ !） 无氧地下水的影响因素、 吸附动力学， 并结合体系中 ;< # = 浓 度、 氧化 还原电位、 ><?5 电位和理论计算得到的 @<A@B 图对纳 米 零 价 铁 去 除 16 （ !） 的 机 制 进 行 了 探 讨 4 实 验 结 果 表 明， 纳米零价铁对 16 （ !） 的去除率随着初 始 16 （ !） C ;< 质 量 比 的 升 高 而 降 低 4 当 溶 液 的 @B 为 D8 $ ， 初 始 16 （ !） C ;< 质 量 比 为 $8 $#: 、 $8 $:$ 、 $8 $D: 和 $8 "$$ 时， 相应地 16 （ !） 的去除率分别为 "$$8 $E 、 9:8 FE 、 D#8 DE 和 !G8 FE 4 酸性条件更有利于纳米零价铁对 16 （ !） 的去除， 当初始 16 （ !） C ;< 质 量 比 为 $8 "$$ ， 溶 液 的 @B 为 !8 $ 、:8 $ 、D8 $ 、G8 $ 和 ""8 $ 时， 体 系 中 16 （ !） 的去除率分别为 D!8 7E 、 :D8 FE 、 !G8 FE 、 778 "E 和 7"8 #E 4 纳米零价铁去除 16 （ !） 的 过 程 符 合 拟 二 级 动 力 学 方 程 4 当 溶 液 的 @B 为 D8 $ ， 初始
% % 铬作为一种重 要 的 工 业 原 料， 被广泛地应用于 冶金、 电镀、 染料、 色素、 皮革制造等行业 4 但是， 传统 的铬盐 生 产 工 艺 会 产 生 大 量 含 "E O GE 16 （ !） 的铬渣
［"， #］
（ !） 接触更可诱发癌 于肺部 4 研 究 表 明 长 期 与 16 症［ 7 ］4 反之， 16 （ "） 性 质 稳 定， 溶 解 度 低， 能够与人 体内的酶相结合输送蛋白质、 盐分及脂肪， 是人体必 不可少 的 营 养 元 素 之 一［ : ］4 因 此， 将 16 （ !） 还原为
). （ !） 的浓度 $ !# &# $" 水中 /0 & 1 浓度的测定 水 中 /0 & 1 浓 度 采 用 邻 非 罗 琳 分 光 光 度 法 测 定［ &% ］$ 取 , 9; 水样， 加入 %8 # 9; 浓 7): 酸化， 然后 依 次 加 入 & 9; ) #& 7 D J & ・ 7 & = 和 # 9; J7 + ・ ) & 7 " = & ， 混合均匀， , 9QR 后 用 分 光 光 度 计 测 其吸光度， 从而得到 /0 & 1 的浓度 $ !# ’" 纳米零价铁表面 2034 电位的表征 采 用 2034 表 面 电 位 测 定 仪（ 2034(QS0.&%%% ， I4:T0.R ） 对 ). （ #） 6/0 和 ). （ !） 6/0 体 系 的 纳 米 零 价铁表面的 2034 电位进 行表征 $ 其 中， ). （ #） P /0 质 量比分别为 %8 , 和 &8 % ； ). （ !） P /0 质 量 比 为 %8 %D ， 反应时间分别为 # A 和 " A$ $" 结果与讨论 $# !" 纳米零价铁的表征 由图 # 所 示 的 纳 米 零 价 铁 的 扫 描 电 镜 图 可 知， 实验得到的纳米零 价 铁 是 由 形 态 匀 称， 排列错落有
硫化物［ G ］等传统还原 剂 还 原 效 率 较 低， 解毒效果不 彻底 4
收稿日期： #$$G A$:A"7 ； 修订日期： #$$G A$9 A"7 基金项目： 中国科学院 “ 百人计划” 项目 作者简介： 武甲（ "G97 O ） ， 男， 硕士研究生， 主要研究方向 为 16 （ !） 的吸附与去除， &AJ5K3 ：@2356KPQQQR "#F8 S2J &AJ5K3 ： STUKLIR 6S<<P4 5S4 SL ! 通讯联系人，
9］ 16 （ "） 可达到解毒 的 目 的 4 但 是， 铁 屑［ F ］、 ;< # =［ D ， 、
4 若这些含 铬 废 渣 得 不 到 妥 善 的 处 理， 铬
渣中 的 16 （ !） 将会随着降雨及地表径流等途径污 染土壤、 植被和地下水系统 4 这样不但会破坏自然生 态环境， 而且还会危害到人体健康［ ! ］4 铬主 要 以 16 （ !） 和 16 （ "） # 种价态存在于自 然界中 4 16 （ !） 具有强 毒 性， 易 进 入 水 环 境， 从而危 害生态环境、 影响动植物生长， 而且还可通过消化道 和皮肤进入人体， 分布在肝和肾中， 或经呼吸道积存
M 16 （ !） C ;< 质量比为 $8 $#: 时， 吸附速率常数 （ !） 最大， 为 G8 DF H "$ A! I ・ （ JI ・ JKL ）M " 4 16 # + # 吸附到纳米零价铁表面后被迅 D M 速 地还原为 16 ! = ， 生成的 16 ! = 与纳米零价铁表面的 ;<++B 结合生成 16A;< 膜 4 而 16A;< 膜将阻断电子在纳米零价铁与 16 # + # D M 之间的传输， 16 （ !） 得不到还原， 从而纳米零价铁对 16 # + # 的去除以吸附为主 4 D
关键词： 纳米零价铁； 16 （ !） ； 地下水； 动力学； 机制
中图分类号： N:#! % 文献标识码： .% 文章编号： $#:$ A!!$" （ #$"$ ） $! A$F7: A$9
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Baidu Nhomakorabea
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纳米零价铁还原法是一种新兴的环境修复技 术， 与传统的还原 剂 相 比， 纳 米 零 价 铁 具 有 粒 径 小、 比表面积大和还原能力强等特点 $ 近年来， 纳米零价
## ］ 铁已经广泛地应用 于 环 境 中 氯 代 有 机 物［ #% ， 、 无机 ［ #" ］ 、 )*［ #+ ］等重金属的修复 $ 物［ #& ］和 ’(