FeS和Fe-FeS顆粒的制備、表征及用于水中Cr(VI)去除的試驗研究.pdf

1、硫化亞鐵普遍存在于自然界，因其所具有的吸附性和還原性，對于環(huán)境修復(fù)起重要作用，特別是重金屬和含氯污染物的治理中表現(xiàn)出獨特的效果。但傳統(tǒng)方法合成的FeS顆粒易于團(tuán)聚，極大的降低了比表面積、污染物還原活性和擴(kuò)散能力。研究發(fā)現(xiàn)多組分的Fe/FeS顆粒具有特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，與單組分的零價納米鐵(nZVI)相比極大的增強了還原性能，是各種污染治理的一種有效處理劑。探索FeS及Fe/FeS制備方法，獲得分散性更好、比表面積更大、還原活性更強的環(huán)境

2、修復(fù)材料對于污染治理工作的開展具有重要的意義。
　　本課題主要基于前期對多種制備方法的文獻(xiàn)研究和預(yù)實驗的可行性成果，確定了兩種方法分別制備FeS及其Fe/FeS顆粒，通過SEM-EDS、XRD和BET等表征手段分析了FeS和Fe/FeS的微觀形態(tài)、元素組分、物相結(jié)構(gòu)及比表面積。并進(jìn)一步探索FeS和Fe/FeS對重金屬Cr(VI)的還原能力及修復(fù)Cr(VI)污染地下水的試驗研究。研究結(jié)論如下：
　　①水熱法可制備出多種微觀結(jié)構(gòu)

3、的四方硫鐵礦型FeS，純度較高。乙二胺的加入有助于提高FeS晶體的分散性。溫度對FeS的結(jié)構(gòu)影響較大，200℃條件下FeS的均一性更好，溫度更低時，由于L-半胱氨酸不能完全分解，F(xiàn)eS晶體生長極不規(guī)則。反應(yīng)時間的增加，F(xiàn)eS晶體生長過程中的結(jié)構(gòu)重建，形態(tài)將發(fā)生一定差異。Fe/S比例的改變直接影響FeS的形貌，隨著S含量的增加，結(jié)構(gòu)可從片狀結(jié)構(gòu)變?yōu)榘魻睿現(xiàn)eS與Cr(VI)的反應(yīng)速率加快。
　?、贜aBH4還原法所制備的Fe/FeS

4、，主要為顆粒結(jié)構(gòu)，平均粒徑約為100nm，F(xiàn)e0是主要成分。以3種不同物質(zhì)為硫源所制備的Fe/FeS微觀形貌及Cr(VI)去除性能都有明顯差異。以Na2S2O4和Na2S2O3為硫源時，Cr(VI)去除效率隨Fe/S比例的減小，先增大后降低。而以Na2S為硫源時，S含量增大，F(xiàn)e/FeS的活性將不斷提高。少量CMC的加入能有效控制Fe/FeS的粒徑，明顯提高Cr(VI)去除效率，CMC濃度為0.01％時為最優(yōu)。
　　③FeS與Fe

5、/FeS修復(fù)Cr(VI)污染地下水的試驗研究表明，投加量增大或溫度升高都有利于FeS與Fe/FeS對Cr(VI)的去除能力的增強。堿性環(huán)境或腐殖酸的存在都將一定程度抑制FeS和Fe/FeS對Cr(VI)的還原效果。FeS的去除容量隨Cr(VI)初始濃度增加而增大，Cr(VI)初始濃度為50mg/L時，可達(dá)到99.36mg/g。而Fe/FeS的去除能力則隨Cr(VI)初始濃度的增大先增加后降低，Cr(VI)初始濃度為50mg/L時，去除能