纳米零价铁在水处理中的应用研究

纳 米零 价铁 用 于去 除水 中铬 污染 的研 究很 多 。王 吟 等 ［ 认 为 纳 米铁 处理 含 铬废 水 机 理 主要 是 物理 吸 ８ １
米铁吸附硫离子的过程符合拟二级动力学方程。 纳米 铁 去 除硝 酸 盐 的原 理 主 要 是 氧 化还 原 作 用
纳 米铁 ｎｎｄａ ｒ一 ａ ｎ ｉ ｎ ａｏｃｌ ｚ ０ ｖｌ ｔｒ ，以下简 称 ｅｅ ｅ ｏ Ｎ Ｖ） Ｚ Ｉ由纳米 级 （～０ ｍ） １ １０ｎ 的零 价 铁粒子 组成 。大量
研究 表 明 ， 纳米 铁 能有效 去 除环 境 中许 多 常规 化学 方
当的表 面活 性剂来 提 高反应 活性 。
性质修饰方法及提高纳米铁实际应用效率的方法。 本
文 对纳 米铁 在水处 理领 域 的研究 应用 现状进 行 阐述 。 ｌ 纳 米铁去 除 有机 卤代物
纳米铁对许多有机氯污染物的快速降解 可在原 位或异位氧化还原过程 中完成 ， 中污染物作为电子 其 受体 ， 纳米铁作为电子供体 。利用纳米铁修复地下水 中氯污染物已成为一 门新技术 。１９ 年 ， ｉ ａ ９４ Ｇｌ ｍ等［ ｌ ｈ ・ １ 首次采用了零价铁（ｅ ｌ ｔｒ ， ｚｒｖ ｅ ｏ 以下简称 Ｚ Ｉ降 ０ ａ ｎｉｎ Ｖ） 解氯代有机物 ，并提出了原位可渗透反应墙概念 ， 用 于地下水有机氯化物的原位修复 。ｚ ａ ｇ 研究表 ｈｎ 等圆 明 ，纳米铁能有效降解一系列 常见 卤代烃有 机污染
粒子 ， 包覆后纳米铁在空气 中的稳定性 明显提高 。该 复合粒子仍能有效降解环境污染物 Ｔ Ｅ 包覆层 的存 Ｃ， 在并没有明显影响 Ｔ Ｅ的最终去除率和还原脱氯率 。 Ｃ 包覆型纳米铁对 Ｔ Ｅ的还原反应符合准一级反应动 Ｃ 力学。常春等同 利用在介质中处于团簇状态的纳米零 价铁对 一 Ｃ Ｈ Ｈ进 行 了还 原脱 氯研究 。结 果表 明 ， Ｎ Ｖ 具有很高的表面反应活性 ， ＺＩ 对 一 Ｃ Ｈ Ｈ去除率达 ９％以上。Ｎ Ｖ 对 一 Ｃ ０ ＺＩ Ｈ Ｈ的去除符合准一级反应动 力学方程 。根据检 出产物及理论推测 ， 确定降解途径 可能为 ：一 ｃ 一 四氯环 己烯一二氯环 己二烯一苯和 ＨＨ 氯苯 ，涉 及双 氯脱 除 反应 和脱 氯 化氢 两 种反 应 机 制 。
２ 纳米铁 去 除有 毒金属
据 Ｍ ｔｅ ｎ Ｔａ ｙｋ１ ａ ｓ 和 ｒ ｎｅｔ ｈ０ ｔ ３ 报道 ， Ｆ Ｏ ＨＯ体系 在 ｅ— ， 中存在 三 种还 原剂 ， 别为 金属 铁 、 铁离 子 和氢 气 。 分 亚
因此 ， 有机 氯化 物 的脱 氯过 程有 下 列 四种 可 能反 应途
［ 摘要 ］ 纳米铁 能有效去除常规方法难 以降解的 污染物。 对纳米铁 在 卤代有机物 的脱氯 ， 重金属 离子的还原处
理， 无机 离子的转化以及 染料废水的脱 色方面的研 究和应用现状进行 了总结 ， 望 了纳米铁在 水污染控 制领 展
域 的 应 用前 景 。
［ 关键词 ］ 纳米铁 ； 卤代 有机物 ； 有毒金属 ； 染料 ； 环境修 复 ［ 中图分类号 ］ ７ ３１ Ｘ０． ［ 文献标识码 ］ Ａ ［ 文章编号 ］０ ４ 源自文库 ４ （ ０ ２ ０ — ０ ６ ０ １０ — ０２ ２ １ ）３ ０ ３ — ３
普通 铁 粉 处 理 电镀 废水 以及 其 他 含 重 金 属 离 子
径： 一是金属铁直接反应将表面电子转移至有机氯化 物使之脱氯 ；二是金属铁腐蚀产生的 Ｆ 原作用使 ｅ
废水在国内外已有广泛应用。 ｉ ｑ ｉ ７ Ｘａ ｉ Ｌ 等【 ｏｎ Ｊ 根据重金 属离子氧化还原电位的不同提出了三种 Ｎ Ｖ 对重金 ＺＩ 属离子的去除机理 。 对氧化还原电位低于铁的重金属
Ｓ ＨＡＮＸ ＡＴ ＩＷ ＥＲ ＲＥ ０Ｕ Ｓ ＲＣＥ Ｓ
纳 米 零 价 铁 在 水 处 理 中 的 应 用 研 究
王静波 １田海风 ２ ，
（＿ １ 武汉大 学土木建筑工程 学院， 湖北 武 汉 ４０ ７ ； ． ３ ０ ２ ２太原大学建筑工程 系 山西 太原 ０ ０ ３ ） ３０ ２
王薇等［ 用微乳聚合原位包覆法制备了平均粒 ４ １ 利
径 约 为 ８ ｍ 的高 分 子 聚合 物 Ｐ ０ｎ ＭＭＡ包 覆 型 纳 米 铁
法或微 生物难 以降解的污染物 ，如含氯有机可溶物 质、 有机氯农药 、 有机染料 、 各种无机化合物 、 重金属
离子 等 。近年 来 ， 生 了各种 纳米铁 的合 成方 法 、 产 表面
物 ， 括氯 代烃 、 化 苯 、 药 、 卤 甲烷 、 包 氯 农 三 氯化 乙烯及 其 他多 氯碳 氢化 合物 等 。
胡存杰等ｆ ６ １ 对纳米铁降解水中氯代十六烷基吡啶的影 响因素进行 了探讨。结果表明： Ｄ 在 Ｈ值为 ６ 紫外光 、
照时间为 ６ ｉ 时， Ｏ ｎ 纳米铁粉末催化降解氯代十六烷 ｍ 基吡啶的最佳用量为 ０ ５ ５ Ｌ 对氯代十六烷基 ． ０ｇ ｏ ， ０ ／ ｍ 吡 啶溶液 的降解 率 达 ９．２ ４５％。
Ｎ２ ｐ ｚ ｉ ，ｂ 等通过吸附和还原共 同作用去 除重金 属离 ＋ ＋
子。Ａ ｃ Ｈ ２ ｃ６ ，ｕ ， ｇ ，ｒ等氧化还原 电位远高于铁的重 ＋ ＋
金属离子则与其发生氧化还原作用。
剂。因此 ， 在降解过程中可采用双金属系统或添加适
山 水利 鲁 西 昌
技术与应用 ・０ ２年第 ３期 ２１
ｎ Ｃ ２ ａ 等 Ｎ Ｖ 仅通过吸附作用将重金属 ＋ ， ＋ 部分有机氯化物脱氯 ； 三是反应体 系中的氢气使有机 如 Ｚ ２，ｄ＋Ｂ ２ ，Ｚ Ｉ 离子去除。而对氧化还原 电位稍高于铁 的重金属如 氯化物还原脱氯 ； 四是吸附作用。在修复地下水 中氯
污染物时 ， 若有合适的催化剂 ， 上述反应均可能发生 ， 铁的表面及 系统 中的其他 固相均可能提供这种催化