納米Fe0對Cr(Ⅵ)的還原及其影響因素研究.pdf

1、Cr(Ⅵ)是一種對環(huán)境有持久性危害的有毒污染物，具有很強(qiáng)的氧化性、腐蝕性及致癌性。傳統(tǒng)的處理技術(shù)存在降解不完全、效率低等缺點(diǎn)。納米技術(shù)的發(fā)展給污染物的降解帶來了一種新的頗具潛力的方法，納米材料具有粒徑小、比表面積大、高化學(xué)反應(yīng)活性等優(yōu)點(diǎn)。本文采用納米Fe0還原溶液中的Cr(Ⅵ)，分別考察了納米Fe0投加量、Cr(Ⅵ)初始濃度、溶液pH和有機(jī)酸等因素對Cr(Ⅵ)還原的影響；同時(shí)考察了納米Fe0對土壤中Cr(Ⅵ)的還原。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如

2、下：
　　 1.應(yīng)用不同粒徑的納米Fe0、鐵粉和鐵屑還原溶液中的Cr(Ⅵ)，結(jié)果表明：Cr(Ⅵ)初始濃度為20mg·L-1，F(xiàn)e0投加量為5g·L-1，反應(yīng)24h后，納米Fe0對Cr(Ⅵ)還原率達(dá)到82.7％，而鐵粉和鐵屑對Cr(Ⅵ)還原率分別只有12.3％和6.5％，納米Fe0對Cr(Ⅵ)的還原率分別是鐵粉和鐵屑的7倍和13倍。
　　 2.考察了納米Fe0投加量、Cr(Ⅵ)初始濃度、pH和水中硬度離子等不同因素對納米F

3、e0還原Cr(Ⅵ)的影響，結(jié)果表明：納米Fe0投加量為5g·L-1，Cr(Ⅵ)初始濃度在20～50mg·L-1范圍內(nèi)，Cr(Ⅵ)的還原率隨初始濃度的升高而降低，當(dāng)濃度增加到50mg·L-1時(shí)，還原率小于25％：低pH可促進(jìn)Fe0腐蝕速度，提高反應(yīng)速率，高pH會(huì)加速Fe0表面氫氧化物鈍化層的形成，阻礙反應(yīng)的進(jìn)行。當(dāng)pH為3.0時(shí)還原效果最好；水中硬度離子Ca2+和Mg2+均能夠提高納米Fe0對Cr(Ⅵ)的還原效果。當(dāng)體系中不存在Ca2+和

4、Mg2+時(shí)，24h時(shí)Cr(Ⅵ)的還原率僅為20.7％，當(dāng)Ca2+濃度增加到80mg·L-1時(shí)，Cr(Ⅵ)的還原率達(dá)到81％，當(dāng)Mg2+濃度增加到80mg·L-1時(shí)，Cr(Ⅵ)的還原率達(dá)到77％；陰離子HCO3-的存在對納米Fe0還原Cr(Ⅵ)的影響不大。
　　 3.研究了不同碳原子數(shù)、羥基數(shù)和羧基數(shù)的有機(jī)酸對納米Fe0還原Cr(Ⅵ)的影響，結(jié)果表明：有機(jī)酸能夠提高納米Fe0對Cr(Ⅵ)的還原效率。隨著碳原子數(shù)的增加，草酸、丙二酸

5、和丁二酸對納米Fe0還原Cr(Ⅵ)的提高率依次降低，為草酸>丙二酸>丁二酸；隨著分子中羥基數(shù)的增加，丁二酸、蘋果酸和酒石酸對納米Fe0還原Cr(Ⅵ)的提高率依次增大，為酒石酸>蘋果酸>丁二酸；隨著分子中羧基數(shù)的增加，乳酸、蘋果酸和檸檬酸對納米Fe0還原Cr(Ⅵ)的提高率依次降低，為乳酸>蘋果酸>檸檬酸。反應(yīng)平衡時(shí)，加入不同有機(jī)酸體系的pH值均略有升高。
　　 4.采用納米材料與污染土壤混合試驗(yàn)，研究了納米Fe0對Cr(Ⅵ)的還原

6、效果，結(jié)果表明：納米Fd0對不同性質(zhì)土壤中的Cr(Ⅵ)都有還原作用，且納米Fe0的還原效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于微米Fe0。反應(yīng)7d后，納米Fe0處理組中Cr(Ⅵ)的還原率分別為82.2％(紅壤)、62.2％(黃褐土)和53.1％(砂姜黑土)；而微米Fe0處理組中Cr(Ⅵ)的還原率分別為31.9％(紅壤)、25.3％(黃褐土)和22.9％(砂姜黑土)。Cr(Ⅵ)初始濃度為100mg·kg-1，納米Fe0投加量在0-2％范圍時(shí)，紅壤中Cr(Ⅵ)的還原率