基于零價鐵(ZVI)技術(shù)去除水中六價鉻(Cr(Ⅵ))和三價銻(Sb(Ⅲ))的機(jī)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(yán)重威脅，重金屬污染問題目前已成為環(huán)境領(lǐng)域的熱點和難點問題。其中鉻(Cr)和銻(Sb)被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域，其開采、冶煉和加工已經(jīng)導(dǎo)致了嚴(yán)重的水污染。近二十年來，零價鐵(zero-valent iron，ZVI)被廣泛應(yīng)用于修復(fù)地下水或者去除含各種有機(jī)無機(jī)污染物的工業(yè)廢水。但ZVI的應(yīng)用仍然存在一些技術(shù)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(yīng)活性較低;有效pH范圍窄

2、;且隨著反應(yīng)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(yīng)活性降低;對某些難降解污染物的處理效果較差，該技術(shù)仍然存在需要改進(jìn)的地方。為此，本文分別采用活性炭負(fù)載納米零價鐵(NZVI/AC)技術(shù)以及弱磁場(WMF)與ZVI聯(lián)用技術(shù)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(fù)載量、NZVI/AC投加量、溶液初始pH、反應(yīng)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(jī)理。實驗結(jié)果表明:
　　NZVI/AC能夠高效去除水中的Cr(Ⅵ)，其機(jī)理為吸附、還原和共沉。將NZVI負(fù)載在AC上，可以減少鐵顆粒的團(tuán)聚，提高材料的比表面積，從而提高NZVI的性能。NZVI負(fù)載量對去除效果有一定的影響，負(fù)載量為25％時去除效果最好，去除率達(dá)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(nèi)

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(yīng)的進(jìn)行;Cr(Ⅵ)濃度的增加不利于反應(yīng)的進(jìn)行;在不同反應(yīng)溫度和不同Cr(Ⅵ)濃度下，NZVI/AC去除水中Cr(Ⅵ)的反應(yīng)符合偽一級動力學(xué)模型;反應(yīng)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(yīng)后的

5、材料進(jìn)行了XAFS表征。實驗結(jié)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(nèi)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(guān)，WMF的引入極大地促進(jìn)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