CMC穩(wěn)定納米FeS的制備及其性能研究.pdf

1、隨著采礦、冶煉、電鍍、化工、電子、制革等行業(yè)的發(fā)展，鉻污染物泄露事故的增多，民用固體廢棄物肆意堆放和填埋以及大量農(nóng)藥、化肥的施用，使鉻污染物進(jìn)入水體，對(duì)環(huán)境的污染越來(lái)越嚴(yán)重。Cr(Ⅵ)離子具有極強(qiáng)的毒性，對(duì)人體及其它生物具有強(qiáng)烈的“三致”效應(yīng)。在重金屬污染種類(lèi)中，鉻污染的普遍性排在第2位，僅次于鉛。因此，對(duì)含鉻地下水的處理，已成為鉻生產(chǎn)和應(yīng)用工業(yè)中一個(gè)必須要解決的環(huán)境問(wèn)題。
　　 近年來(lái)，利用納米鐵系材料處理含Cr(Ⅵ)污染物已

2、受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注和研究，主要包括納米零價(jià)鐵和納米FeS，由于其特殊的性能，如(1)比表面積大，表面能大，反應(yīng)活性高；(2)粒徑小利于直接注射到受污染的地下水中，在含水層中形成透水性反應(yīng)墻，大大減少了工程費(fèi)用，增加了靈活性；(3)具有低溫效應(yīng)和催化性能等，使其能夠有效應(yīng)用于地下水的原位和異位修復(fù)中，降解更多的污染物。而且與納米零價(jià)鐵相比，納米FeS的Fe2+和S2-均具有還原特性，除Cr(Ⅵ)速率更快，處理效果更好，納米FeS在地下水

3、修復(fù)的應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)更為突出。但隨著研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)納米FeS在地下水修復(fù)領(lǐng)域仍然存在著一些問(wèn)題，如微小的尺寸和極高的表面能使其在水體中易于團(tuán)聚，難分散；單純納米鐵系材料穩(wěn)定性差，易失活；在土壤中的遷移性差等。這些不利因素都對(duì)納米FeS的制備和應(yīng)用產(chǎn)生了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
　　 針對(duì)以上問(wèn)題，本文對(duì)納米FeS制備的均相沉淀法進(jìn)行改進(jìn)，選擇無(wú)毒、可降解高分子材料羧甲基纖維素鈉(CMC)為納米FeS的穩(wěn)定劑，借鑒CMC復(fù)合納米粒子合成與

4、制備的成功經(jīng)驗(yàn)，制備出穩(wěn)定的納米FeS，并研究其對(duì)地下水中Cr(Ⅵ)的去除和在土壤中的遷移性能。論文的主要內(nèi)容分為以下部分：
　　 (1)CMC穩(wěn)定納米FeS的制備：本實(shí)驗(yàn)采用均相沉淀法制備穩(wěn)定型納米FeS。以無(wú)毒、可降解高分子材料羧甲基纖維素鈉(CMC)為穩(wěn)定劑，以七水合硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)和九水合硫化鈉(Na2S·9H2O)為原料，制備了穩(wěn)定、活性高且遷移性強(qiáng)的CMC穩(wěn)定納米FeS。
　　 (2)CMC穩(wěn)

5、定納米FeS表征結(jié)果顯示，CMC穩(wěn)定納米FeS以非晶型為主，具有良好的分散性，納米粒子呈球形或橢圓形，粒徑的分布范圍為30-100nm。用CMC包覆的納米FeS儲(chǔ)存24h后，仍能懸浮于水中且未發(fā)生氧化；而普通納米鐵在幾分鐘內(nèi)便發(fā)生了下沉，1h內(nèi)便氧化為黃棕色。
　　 (3)CMC穩(wěn)定納米FeS去除Cr(Ⅵ)的批實(shí)驗(yàn)研究：針對(duì)目標(biāo)污染物Cr(Ⅵ)，CMC穩(wěn)定納米FeS對(duì)水中Cr(Ⅵ)的去除率要優(yōu)于200目硫化亞鐵粉和普通納米FeS

6、。CMC投加量、Cr(Ⅵ)初始濃度、初始pH值和反應(yīng)溫度等都對(duì)Cr(Ⅵ)的去除產(chǎn)生影響，其中pH值對(duì)還原去除效果影響最為明顯。
　　 (4)CMC穩(wěn)定納米FeS遷移性的研究：以未受污染區(qū)域的土壤為填充材料裝入有機(jī)玻璃柱中(30cm×Φ3.2cm)，土壤填充高度為10cm(重60g)，通過(guò)土柱穿透實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究CMC穩(wěn)定納米FeS在土壤中的遷移性能。將一定量的納米懸浮液注入土柱頂部，在小柱底部收集溢出液。微米級(jí)FeS懸濁液不能穿透土