改性膨潤土-納米鐵協(xié)同去除廢水中的重金屬污染物.pdf

1、零價鐵(zero-valent iron, ZVI)處理重金屬污染物是一種很有發(fā)展前途的環(huán)境修復技術。鑒于 ZVI與污染物間發(fā)生的是表面反應，采用比表面積更大的納米零價鐵(nanoscalezero-valent iron，NZVI)，可顯著提高對污染物的去除效率，但是NZVI粒子的膠體性質(zhì)和其固有的鐵磁性，導致其易氧化、易團聚、穩(wěn)定性差，從而降低了對污染物的去除能力。因此選用合適的載體材料，制備出反應活性高、性能穩(wěn)定的負載型納米零價鐵

2、，有助于推進 NZVI在環(huán)境修復中的實際應用。
　　本文利用膨潤土有別于其它載體特有的結構－功能可調(diào)、緩沖介質(zhì) pH的性質(zhì)，根據(jù)待處理污染物的性能，用合適的方法制得表面 Zeta電位不同的改性膨潤土負載納米零價鐵，并用來處理不同的重金屬污染物，即：用荷正電的羥基鋁柱撐膨潤土負載納米零價鐵(NZVI/Al-bent)處理以Se(VI)(即：SeO42-)為代表的陰離子目標污染物；用荷負電的鈉基膨潤土負載納米零價鐵( NZVI/Na-

3、bent)處理以Ni(II)(即：Ni2+)為代表的陽離子目標污染物。通過 X-射線衍射儀( X-ray diffraction，XRD)、透射電子顯微鏡( Transmission electron microscopy，TEM)及比表面積和孔隙度分析儀等方法對 NZVI、NZVI/Al-bent和 NZVI/Na-bent進行了結構、形貌表征；結合原子吸收分光光度計(AAS)、X-射線光電子能譜(X-ray photoelectro

4、n spectroscopy，XPS)及同步輻射 X-射線吸收精細結構(X-ray Absorption Fine Stucture，XAFS)光譜技術等現(xiàn)代分析手段，考察了兩種改性膨潤土負載納米零價鐵(NZVI/Al-bent和 NZVI/Na-bent)與NZVI體系在去除 Se(VI)、Ni(II)重金屬污染物過程中污染物組分、介質(zhì) pH變化、溶液中鐵離子濃度、反應產(chǎn)物種類、組成以及主要元素的價態(tài)變化等，比較了反應動力學、材料重復

5、利用性等方面的差異，從微觀層面上研究了改性膨潤土與NZVI處理污染物過程中的協(xié)同作用機制。
　　主要研究結果表明：(1)以改性膨潤土( Na-bent、Al-bent)作為NZVI的載體，能有效地阻止其團聚，提高對污染物去除效率，還對介質(zhì) pH具有一定的緩沖作用；
　　(2) NZVI/Na-bent、NZVI/ Al-bent對 Se(VI)、Ni(II)去除率遠大于相同鐵含量的NZVI，也明顯高于 NZVI和對應膨潤土對

6、其去除率的加和，顯示了 NZVI還原和改性膨潤土吸附之間良好的協(xié)同效應；
　　(3)反應動力學結果表明，NZVI、NZVI/Al-bent及 NZVI/Na-bent對重金屬污染Se( VI)、Ni( II)的去除是表面反應，均符合 L-H動力學方程，反應速率與污染物NZVI、NZVI/Al-bent和 NZVI/Na-bent上的吸附成正相關關系，即荷負電的NZVI/Na-bent對陽離子 Ni(II)具有較高的去除能力，荷正電