鐵鋁雙金屬去除Cr(Ⅵ)和As(Ⅲ)廢水的效能與機(jī)理研究.pdf

1、近年來，利用零價(jià)鐵(ZVI)去除水中污染物的研究取得了很大進(jìn)展，但使用ZVI存在反應(yīng)活性低、易失活、適用pH范圍小等缺點(diǎn)。為了提高ZVI的活性，通常會(huì)把如Pd、Cu、Ni、Ag、Pt和Pb這類金屬催化劑摻入ZVI形成活性更大的雙金屬體系。然而，在這些常作為催化劑摻入ZVI的金屬中，Pd、Pt、Ag是貴金屬，而Cu、Ni和Pb則是有毒重金屬。其高昂的成本和潛在的環(huán)境毒性驅(qū)使人們尋找一種性價(jià)比高而且毒性小的金屬替代目前常用的這些金屬。

2、>　　本研究通過簡單的直接置換反應(yīng)，把價(jià)廉低毒的金屬元素鋁與鐵組成雙金屬，并利用其去除Cr(Ⅵ)和As(Ⅲ)廢水。借助比表面分析儀(BET)、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)、X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM-EDS)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、X射線光電子能譜(XPS)等技術(shù)對(duì)鐵鋁雙金屬進(jìn)行表征。采用批試驗(yàn)法探討了鐵鋁質(zhì)量比、雙金屬投加量、初始pH等因素對(duì)Cr(Ⅵ)和As(Ⅲ)去除的影響，并對(duì)鐵鋁雙金屬的穩(wěn)定性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。通過對(duì)比

3、鐵鋁雙金屬反應(yīng)前后的表征結(jié)果，提出了鐵鋁雙金屬去除Cr(Ⅵ)和As(Ⅲ)的機(jī)理。
　　本研究得出的主要結(jié)論如下:
　　(1)鐵鋁雙金屬是以鋁為核心，新生成的細(xì)小鐵Fe顆粒沉積在鋁核表面的鐵磁性介孔材料。鐵鋁雙金屬顆粒粒徑大小為10～20μm，其表面的Fe顆粒粒徑為200～400nm。鐵鋁雙金屬的鐵鋁質(zhì)量比取決于制備時(shí)加入的FeSO4溶液的濃度。當(dāng)質(zhì)量比高時(shí)呈現(xiàn)多孔球狀結(jié)構(gòu)，而質(zhì)量比低時(shí)則是實(shí)心球狀結(jié)構(gòu)。
　　(2)鐵鋁

4、雙金屬能在較寬pH范圍內(nèi)高效去除Cr(Ⅵ)廢水，當(dāng)鐵鋁質(zhì)量比越大、雙金屬投加量越大且在酸性和中性條件下，Cr(Ⅵ)去除效果越好。對(duì)比酸洗前后的ZVI和ZVAl，鐵鋁雙金屬具有去除速度快，適用pH范圍廣等突出優(yōu)點(diǎn)。鐵鋁雙金屬的穩(wěn)定性較好，在pH值為3.0～7.0的范圍下去除Cr(Ⅵ)廢水時(shí)，溶出的總鐵和Al3+的濃度很低。在pH為3.0的情況下，鐵鋁雙金屬可使用5次保持高去除率，在pH為7.0時(shí)只能在前兩次保持高去除率，鈍化現(xiàn)象明顯。

5、r>　　(3)所有制備的鐵鋁雙金屬在各個(gè)pH條件下對(duì)As(Ⅲ)的去除效果良好，而且鐵鋁雙金屬的穩(wěn)定性較好，其中在pH值為5.0～9.0的范圍下去除As(Ⅲ)溶出的總鐵離子和Al3+的濃度最少，并不存在嚴(yán)重的金屬離子析出問題。
　　(4)鐵鋁雙金屬主要是利用鐵和鋁之間的原電池效應(yīng)來促進(jìn)Cr(Ⅵ)去除，這也是鐵鋁雙金屬能在較寬pH范圍內(nèi)快速去除Cr(Ⅵ)的主要原因。在利用鐵鋁雙金屬去除Cr(Ⅵ)廢水時(shí)，水中的Cr(Ⅵ)能從ZVI、零價(jià)

6、鋁(ZVAl)以及鐵和鋁之間組成的原電池這三個(gè)途徑獲得還原所需的電子而還原成Cr(Ⅲ)，然后再與反應(yīng)過程中產(chǎn)生的Fe3+、OH-離子結(jié)合形成Cr(OH)3沉淀或CrxFe1-x(OH)3共沉淀沉積在雙金屬表面，實(shí)現(xiàn)去除目的。
　　(5)鐵鋁雙金屬去除As(Ⅲ)的過程復(fù)雜，主要包括顆粒表面吸附與氧化以及顆粒內(nèi)還原兩個(gè)階段。其中，As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的吸附以及As(Ⅲ)的氧化主要發(fā)生在顆粒表面，而As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的還原則發(fā)生在