鐵還原劑去除水中含氧酸鹽的研究.pdf

1、針對(duì)地下水污染的修復(fù)，人們常采用具有還原性的鐵處理高氧化電位的無(wú)機(jī)污染物和有機(jī)污染物。鐵物質(zhì)在自然界中廣泛存在，具有多種價(jià)態(tài)和形態(tài)，其中零價(jià)鐵及二價(jià)鐵具有高效經(jīng)濟(jì)，后續(xù)處理簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，受到極大關(guān)注。目前，以鐵物質(zhì)還原降解有機(jī)污染物的途徑、反應(yīng)性能等方面的研究和應(yīng)用示范已經(jīng)達(dá)到了比較深入的水平，但是應(yīng)用零價(jià)鐵處理高氯酸鹽以及負(fù)載Fe(Ⅱ)/分子篩還原去除重鉻酸鹽(Cr(Ⅵ))的研究還有待進(jìn)一步深入。
　　 高氯酸鹽及Cr(Ⅵ)都是

2、易流動(dòng)的含氧酸鹽，容易被生物體吸收，對(duì)人體危害嚴(yán)重。高氯酸鹽是一種潛在的污染物，而Cr(Ⅵ)具有三致作用，因此，對(duì)含高氯酸鹽和Cr(Ⅵ)廢水進(jìn)行處理具有重要意義。
　　 鐵物質(zhì)還原去除污染物的本質(zhì)，是鐵物質(zhì)給出電子、污染物得到電子的氧化還原反應(yīng)。然而，實(shí)際的環(huán)境體系中，鐵作為還原物質(zhì)，往往同水和氧氣之間也相互作用，從而發(fā)生副反應(yīng)，引起鐵物質(zhì)的浪費(fèi)。
　　 本論文采用電沉積的方式制備了零價(jià)鐵(ZVI、Fe(0))，制備過(guò)程

3、中避免了鐵物質(zhì)的氧化等副反應(yīng)，獲得的鐵物質(zhì)表面沒(méi)有鈍化膜，然后研究電沉積ZVI還原去除高氯酸鹽和電沉積ZVI中性條件下還原去除Cr(Ⅵ)的性能。本文還研究了將Fe(Ⅱ)負(fù)載在13X分子篩上，從而避免鐵與氧氣發(fā)生副反應(yīng)，然后考察Fe(Ⅱ)/13X分子篩還原Cr(Ⅵ)的性能。
　　 本論文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:
　　 (1)在電沉積體系中，以鐵片作為陽(yáng)極，以鈦片為基體，在酸性FeSO4溶液中通過(guò)恒電流法電沉積得到Z

4、VI，并考察了溶液pH值對(duì)沉積效果的影響。電沉積得到的ZVI粘附性好，真空干燥后表面呈灰白色，在空氣中暴露放置表觀未變化。并利用掃描電鏡(SEM)、X射線粉末衍射(XRD)、INCA能譜(EDS)等手段分別對(duì)其形狀大小、表面形貌、化學(xué)組成等進(jìn)行表征。
　　 (2)用制備好的電沉積ZVI還原去除高氯酸鹽，通過(guò)改變ZVI的投加量，溶液pH值，背景液中氯離子的含量，溫度及還原劑對(duì)ZVI還原去除高氯酸鹽的性能進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)最適宜的高

5、氯酸鹽與ZVI摩爾比為1∶10，pH=6.5，此條件下高氯酸鹽在336h去除效率可達(dá)81.9％;中性pH更有利于還原反應(yīng);溶液中氯離子將會(huì)抑制還原反應(yīng)的進(jìn)行;電沉積Pd/Fe二元金屬還原去除效果最好。
　　 (3)用制備好的電沉積ZVI中性條件下還原去除重鉻酸鉀，通過(guò)改變EDTA、ZVI的投加量，以及EDTA對(duì)ZVI還原去除重鉻酸鉀的性能進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)得到EDTA為0.10 M，初始Cr(Ⅵ)與電沉積ZVI的質(zhì)量比為1∶1的條件

6、下，反應(yīng)25 min基本完全除去10 mg/L的Cr(Ⅵ)。溶液pH值越低，反應(yīng)越快，當(dāng)pH=5.0時(shí)，完全除去10 mg/L的Cr(Ⅵ)僅需10min。采用SEM-EDS分析發(fā)現(xiàn)，電沉積ZVI與Cr(Ⅵ)發(fā)生還原反應(yīng)后，ZVI顆粒變小，反應(yīng)后的ZVI表面沒(méi)有鐵氧化物覆蓋，ZVI表面沒(méi)有發(fā)生鈍化，有少許的鉻被吸附在ZVI表面。
　　 (4)用負(fù)載Fe(Ⅱ)/13X分子篩還原去除Cr(Ⅵ)，實(shí)驗(yàn)得到體系中溶液的pH并不影響負(fù)載Fe

7、(Ⅱ)/13X分子篩還原除鉻效果。不同pH值的體系中，溶解氧為2.9 mg/L的條件下，5g負(fù)載Fe(Ⅱ)/13X分子篩還原去除10 mg/L的鉻離子可以循環(huán)利用至少7次以上，除去總Cr(Ⅵ)量達(dá)到3.5 mg以上。而體系中溶液的pH值始終維持在6.5～9.0。分子篩中負(fù)載Fe(Ⅱ)的量為0.50mg/g，負(fù)載總Fe量為0.64 mg/g，F(xiàn)e(Ⅱ)占總Fe量的78％。用SEM觀察到13X分子篩結(jié)構(gòu)為多面體，孔徑大，空隙比較大，具有很大