CMC穩(wěn)定納米FeS的制備及其性能研究.pdf

1、隨著采礦、冶煉、電鍍、化工、電子、制革等行業(yè)的發(fā)展，鉻污染物泄露事故的增多，民用固體廢棄物肆意堆放和填埋以及大量農藥、化肥的施用，使鉻污染物進入水體，對環(huán)境的污染越來越嚴重。Cr(Ⅵ)離子具有極強的毒性，對人體及其它生物具有強烈的“三致”效應。在重金屬污染種類中，鉻污染的普遍性排在第2位，僅次于鉛。因此，對含鉻地下水的處理，已成為鉻生產和應用工業(yè)中一個必須要解決的環(huán)境問題。
　　 近年來，利用納米鐵系材料處理含Cr(Ⅵ)污染物已

2、受到國內外學者的關注和研究，主要包括納米零價鐵和納米FeS，由于其特殊的性能，如(1)比表面積大，表面能大，反應活性高；(2)粒徑小利于直接注射到受污染的地下水中，在含水層中形成透水性反應墻，大大減少了工程費用，增加了靈活性；(3)具有低溫效應和催化性能等，使其能夠有效應用于地下水的原位和異位修復中，降解更多的污染物。而且與納米零價鐵相比，納米FeS的Fe2+和S2-均具有還原特性，除Cr(Ⅵ)速率更快，處理效果更好，納米FeS在地下水

3、修復的應用中的優(yōu)勢更為突出。但隨著研究的不斷深入，發(fā)現納米FeS在地下水修復領域仍然存在著一些問題，如微小的尺寸和極高的表面能使其在水體中易于團聚，難分散；單純納米鐵系材料穩(wěn)定性差，易失活；在土壤中的遷移性差等。這些不利因素都對納米FeS的制備和應用產生了嚴峻的挑戰(zhàn)。
　　 針對以上問題，本文對納米FeS制備的均相沉淀法進行改進，選擇無毒、可降解高分子材料羧甲基纖維素鈉(CMC)為納米FeS的穩(wěn)定劑，借鑒CMC復合納米粒子合成與

4、制備的成功經驗，制備出穩(wěn)定的納米FeS，并研究其對地下水中Cr(Ⅵ)的去除和在土壤中的遷移性能。論文的主要內容分為以下部分：
　　 (1)CMC穩(wěn)定納米FeS的制備：本實驗采用均相沉淀法制備穩(wěn)定型納米FeS。以無毒、可降解高分子材料羧甲基纖維素鈉(CMC)為穩(wěn)定劑，以七水合硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)和九水合硫化鈉(Na2S·9H2O)為原料，制備了穩(wěn)定、活性高且遷移性強的CMC穩(wěn)定納米FeS。
　　 (2)CMC穩(wěn)

5、定納米FeS表征結果顯示，CMC穩(wěn)定納米FeS以非晶型為主，具有良好的分散性，納米粒子呈球形或橢圓形，粒徑的分布范圍為30-100nm。用CMC包覆的納米FeS儲存24h后，仍能懸浮于水中且未發(fā)生氧化；而普通納米鐵在幾分鐘內便發(fā)生了下沉，1h內便氧化為黃棕色。
　　 (3)CMC穩(wěn)定納米FeS去除Cr(Ⅵ)的批實驗研究：針對目標污染物Cr(Ⅵ)，CMC穩(wěn)定納米FeS對水中Cr(Ⅵ)的去除率要優(yōu)于200目硫化亞鐵粉和普通納米FeS

6、。CMC投加量、Cr(Ⅵ)初始濃度、初始pH值和反應溫度等都對Cr(Ⅵ)的去除產生影響，其中pH值對還原去除效果影響最為明顯。
　　 (4)CMC穩(wěn)定納米FeS遷移性的研究：以未受污染區(qū)域的土壤為填充材料裝入有機玻璃柱中(30cm×Φ3.2cm)，土壤填充高度為10cm(重60g)，通過土柱穿透實驗模擬研究CMC穩(wěn)定納米FeS在土壤中的遷移性能。將一定量的納米懸浮液注入土柱頂部，在小柱底部收集溢出液。微米級FeS懸濁液不能穿透土