銅離子-富里酸對(duì)納米零價(jià)鐵膠體穩(wěn)定性、遷移性和反應(yīng)活性的影響研究.pdf

1、納米零價(jià)鐵(NZVI)技術(shù)在環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。該技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，但目前還存在著很多問(wèn)題有待解決，如NZVI在環(huán)境中的長(zhǎng)期效應(yīng)、歸趨和健康風(fēng)險(xiǎn)等諸多問(wèn)題。
　　本論文首先研究了Cu2+和涂有三種表面修飾劑(即聚丙烯酸(PAA)、吐溫-20和淀粉）的NZVI之間的相互作用。系統(tǒng)研究了Cu2+的吸收，以及Cu2+存在時(shí)表面修飾NZVI(SM-NZVI)的膠體穩(wěn)定性和遷移性。通過(guò)研究SM-NZVI對(duì)Cu2+的吸收和載銅SM-N

2、ZVI的膠體穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)負(fù)載不同修飾劑的NZVI對(duì)Cj+的親和力不同，從而在Cu2+存在的情況下，不同SM-NZVI的膠體穩(wěn)定性也不同。Cu2+的存在對(duì)PAA或吐溫-20修飾的NZVI的團(tuán)聚和沉降產(chǎn)生了輕微的影響。然而，Cu2+的存在造成淀粉修飾NZVI的顯著團(tuán)聚和沉降，這是由于Cu2+與粒子表面涂層的淀粉分子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。本論文還通過(guò)柱實(shí)驗(yàn)研究了Cu2+與SM-NZVI在被水浸透的石英砂層中的協(xié)同遷移。研究發(fā)現(xiàn)載銅SM-NZVI幾乎全

3、部被截留在多孔介質(zhì)中，據(jù)推測(cè)其機(jī)制在于物理阻力截留。此外，Cu2+存在時(shí)， SM-NZVI的團(tuán)聚增強(qiáng)，也可能會(huì)增加該物理阻力截留效應(yīng)。
　　本論文還研究了不同pH值（5，7和9）條件下，水體中富里酸對(duì)納米零價(jià)鐵膠體穩(wěn)定性和反應(yīng)活性的影響。研究發(fā)現(xiàn)納米零價(jià)鐵在不同pH條件下的沉降特性不同。本研究利用兩階段模型對(duì)隨時(shí)間變化的沉降過(guò)程（即:快速沉降階段和慢速沉降階段）進(jìn)行了模擬，并計(jì)算了沉降速率。研究發(fā)現(xiàn)，納米零價(jià)鐵的沉降在零電點(diǎn)處最顯

4、著，而零電點(diǎn)會(huì)因富里酸在納米零價(jià)鐵表面上的吸附而改變。相比于pH9，在pH5-7條件下，富里酸在納米零價(jià)鐵表面上的吸附更顯著，從而表現(xiàn)出不同的沉降行為。另外，研究發(fā)現(xiàn)富里酸會(huì)同時(shí)影響納米零價(jià)鐵的穩(wěn)定性和反應(yīng)活性，并且發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定性和反應(yīng)活性之間存在權(quán)衡現(xiàn)象。在低濃度富里酸條件下，富里酸在納米零價(jià)鐵上的吸附會(huì)增強(qiáng)顆粒穩(wěn)定性，減少顆粒團(tuán)聚，從而增加納米零價(jià)鐵表面上的反應(yīng)位，從而促進(jìn)納米零價(jià)鐵與Cr(Ⅵ)的反應(yīng)。而當(dāng)富里酸濃度過(guò)高，以至于過(guò)多占據(jù)

5、了納米零價(jià)鐵表面上的反應(yīng)位，即使吸附的富里酸增強(qiáng)了納米零價(jià)鐵的穩(wěn)定性（即:降低了顆粒團(tuán)聚），也會(huì)降低納米零價(jià)鐵與Cr(Ⅵ)的反應(yīng)。在pH9條件下，富里酸促進(jìn)了納米零價(jià)鐵與Cr(Ⅵ)的反應(yīng)。因在pH9條件下，富里酸在納米零價(jià)鐵上的吸附不顯著，對(duì)顆粒沉降行為影響較小，所以該促進(jìn)反應(yīng)現(xiàn)象與顆粒穩(wěn)定性無(wú)關(guān)。本研究提出促進(jìn)反應(yīng)的機(jī)理在于富里酸能夠和反應(yīng)產(chǎn)物Fe(Ⅲ)/Cr(Ⅲ)形成溶解性的絡(luò)合物，從而降低了反應(yīng)產(chǎn)物在納米零價(jià)鐵表面上的沉積，進(jìn)而減