零價(jià)鐵和酸洗零價(jià)鋁處理重金屬廢水的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、重金屬污染現(xiàn)已成為一個(gè)世界性的環(huán)境問題，引起人們越來越多的關(guān)注。零價(jià)鐵(ZVI)和零價(jià)鋁(ZVAl)有較強(qiáng)的金屬活潑性和還原性，因此在重金屬廢水治理方面也具有很大應(yīng)用前景。本文研究了草酸配體增強(qiáng)ZVI活性同時(shí)去除Cr(Ⅵ)和染料廢水的效果和反應(yīng)機(jī)理，研究了酸洗ZVAl去除Cr(Ⅵ)廢水的影響因素及反應(yīng)機(jī)理。設(shè)計(jì)了一個(gè)可滲透反應(yīng)墻(PRB)實(shí)驗(yàn)室模擬反應(yīng)柱，進(jìn)行了以ZVI和酸洗ZVAl混合物作為PRB反應(yīng)介質(zhì)材料的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，研究了PRB處

2、理五種重金屬混合離子(Ni2+、Cd2+、Zn2+、Cu2+和Cr(Ⅵ))的影響因素和反應(yīng)機(jī)理。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)草酸配體作用下ZVI同時(shí)去除Cr(Ⅵ)和酸性大紅(AR73)廢水的能力大大提高，草酸配體的催化效果比EDTA配體更強(qiáng)，同時(shí)產(chǎn)生更少的TOC。草酸配體增強(qiáng)ZVI同時(shí)去除Cr(Ⅵ)和酸性大紅廢水受到ZVI投加量、初始pH值、酸性大紅初始濃度等因素影響。最佳條件下（ZVI濃度0.3g/L，草酸濃度3.0mM

3、，pH3.0），20.0mg/L Cr(Ⅵ)和25.0mg/L AR73的去除率分別達(dá)到98.0％和80.0％以上。此外，在空氣條件下Cr(Ⅵ)和AR73的去除效果比在N2條件下要好，這是因?yàn)橛醒鯒l件下有利于·OH的生成。Fe(Ⅱ)在反應(yīng)中是一個(gè)至關(guān)重要的因素，F(xiàn)e(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)是一個(gè)不斷產(chǎn)生、消耗和再生的過程。通過XPS、紅外光譜和紫外光譜可知，Cr(Ⅵ)在ZVI表面被還原成Cr(Ⅲ)，Cr(Ⅵ)不通過吸附去除，而ZVI的表面反應(yīng)

4、后被Fe2O3和Fe3O4形成的氧化層所包裹。配體增強(qiáng)ZVI活性同時(shí)去除Cr(Ⅵ)和酸性橙Ⅱ(AO7)廢水的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也類似，最佳條件下(ZVI濃度0.3g/L，草酸濃度3.0mM，pH3.0)，20.0mg/L Cr(Ⅵ)和25.0mg/L AO7的去除率分別達(dá)到99.0％和78.0％以上。因此，ZVI在草酸的作用下可以作為一種綠色有效的方法去處理重金屬和染料廢水。
　　(2)酸洗ZVAl具有很強(qiáng)的還原性，可以作為一種新方法來處理

5、Cr(Ⅵ)廢水。酸洗ZVAl對Cr(Ⅵ)的處理效果受ZVAl投加量、初始pH值和酸洗時(shí)間的影響，Cr(Ⅵ)的去除率隨ZVAl投加量和酸洗時(shí)間增加而增加，隨初始pH值增加而降低。在最佳條件下（0.4g/L ZVAl在pH為2.0溶液中酸洗120min），20.0mg/L Cr(Ⅵ)反應(yīng)180min后去除率在98.0％以上。此外，腐植酸對酸洗ZVAl去除Cr(Ⅵ)廢水有抑制作用，而Fe2+的加入使得酸洗ZVAl對Cr(Ⅵ)去除效率大大提高。

6、通過SEM、XPS等檢測結(jié)果表明通過酸洗確實(shí)去除了ZVAl的氧化層，使得ZVAl的活性大大提高。Cr(Ⅵ)不是通過吸附作用去除，而是被還原成Cr(Ⅲ)，并以Cr2O3和Cr(OH)3形式存在于ZVAl表面。
　　(3)酸洗ZVAl和ZVI混合物作為反應(yīng)介質(zhì)材料的PRB去除五種重金屬混合廢水與只用酸洗ZVAl或ZVI作為反應(yīng)介質(zhì)材料的PRB相比處理效果大大增加。酸洗ZVAl和ZVI混合物中Al/Fe的質(zhì)量比也有著至關(guān)重要的作用，最佳

7、Al/Fe質(zhì)量比為1∶2。初始pH值、進(jìn)水流速以及初始重金屬溶液濃度在PRB處理重金屬廢水中也有很大影響作用，重金屬的處理效果隨著pH值的增加而增加，隨著進(jìn)水流速和初始濃度的增加而降低。五種重金屬離子初始濃度都為20.0mg/L，以1.0ml/min的流速進(jìn)入PRB反應(yīng)柱中，出水水樣中五種重金屬離子的去除率都達(dá)到99.5％以上的時(shí)間可以保持300小時(shí)以上。通過SEM、XRD和XPS對反應(yīng)前后的酸洗ZVAl和ZVI混合物進(jìn)行表征分析，結(jié)果