基于零價鐵(ZVI)技術去除水中六價鉻(Cr(Ⅵ))和三價銻(Sb(Ⅲ))的機理研究.pdf

1、重金屬廢水的排放已經(jīng)給環(huán)境和人體健康造成了嚴重威脅，重金屬污染問題目前已成為環(huán)境領域的熱點和難點問題。其中鉻(Cr)和銻(Sb)被廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個領域，其開采、冶煉和加工已經(jīng)導致了嚴重的水污染。近二十年來，零價鐵(zero-valent iron，ZVI)被廣泛應用于修復地下水或者去除含各種有機無機污染物的工業(yè)廢水。但ZVI的應用仍然存在一些技術上的缺陷，其中包括:鐵粉表面帶有生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的鈍化層，反應活性較低;有效pH范圍窄

2、;且隨著反應時間的推移，生成的金屬鐵氧化物和碳酸鹽覆蓋在ZVI表面造成鈍化，反應活性降低;對某些難降解污染物的處理效果較差，該技術仍然存在需要改進的地方。為此，本文分別采用活性炭負載納米零價鐵(NZVI/AC)技術以及弱磁場(WMF)與ZVI聯(lián)用技術分別去除水中Cr(Ⅵ)和Sb(Ⅲ)。具體如下:
　　(1)對NZVI/AC去除水中Cr(Ⅵ)考察了ZVI負載量、NZVI/AC投加量、溶液初始pH、反應溫度以及Cr(Ⅵ)初始濃度等各種

3、影響因素對處理效果的影響，探討了NZVI/AC去除水中Cr(Ⅵ)的作用機理。實驗結果表明:
　　NZVI/AC能夠高效去除水中的Cr(Ⅵ)，其機理為吸附、還原和共沉。將NZVI負載在AC上，可以減少鐵顆粒的團聚，提高材料的比表面積，從而提高NZVI的性能。NZVI負載量對去除效果有一定的影響，負載量為25％時去除效果最好，去除率達90％以上;溶液初始pH對NZVI/AC去除水中Cr(Ⅵ)的影響最為顯著，在pH=3.0-9.0范圍內

4、，Cr(Ⅵ)的去除率隨溶液初始pH值的升高而下降;升高溫度有利于反應的進行;Cr(Ⅵ)濃度的增加不利于反應的進行;在不同反應溫度和不同Cr(Ⅵ)濃度下，NZVI/AC去除水中Cr(Ⅵ)的反應符合偽一級動力學模型;反應后溶液中基本無Cr(Ⅲ)和鐵離子，不會造成二次污染。
　　(2)用WMF輔助ZVI去除水中Sb(Ⅲ)，研究了在不同pH條件下、不同初始Sb(Ⅲ)濃度下以及一些陰離子存在時WMF對ZVI去除Sb(Ⅲ)的影響，并對反應后的

5、材料進行了XAFS表征。實驗結果表明:
　　WMF輔助ZVI去除水中Sb(Ⅲ)時，大部分的Sb(Ⅲ)被氧化為Sb(Ⅴ)。在較寬的pH范圍內和較高的初始Sb(Ⅲ)濃度下，磁場都能顯著加速ZVI去除水中Sb(Ⅲ)。ZVI對Sb(Ⅲ)的去除受ZVI腐蝕速度的影響，與溶解在溶液中的Fe2+濃度和溶液的pH密切相關，WMF的引入極大地促進了ZVI的腐蝕速率。硝酸根和氯離子對ZVI去除Sb(Ⅲ)幾本上沒有影響，亞砷酸鹽、磷酸鹽和硅酸鹽在一定程