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文檔簡介
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
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