硫化纳米零价铁在场地修复中的问题及强化手段研究
编号:743
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更新:2021-10-22 10:05:46
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口头报告
摘要
近年来,硫化纳米零价铁(S-nZVI)在场地修复方面的研究受到了广泛关注。因其具有高电负性、反应活性、电子选择性的优势,S-nZVI能够作为还原剂去除场地中的有机污染物,但S-nZVI易团聚、分散性不佳,特别是在含水层中迁移性不足,因此修复效果尚不理想;除了作为还原剂,S-nZVI还可以与O2构建高级氧化体系生成活性氧物种(ROS)用以氧化降解有机污染物,但该体系的ROS产率不高,不足以实际应用。基于S-nZVI在场地修复中存在的问题,本报告从还原、氧化修复两方面展开了对S-nZVI的强化手段及性能研究。
在还原性能研究中,选择稳定剂羧甲基纤维素(CMC)来增强S-nZVI的分散性。研究比较了以不同稳定化与硫化的改性顺序合成的双重修饰nZVI的迁移性、反应性、电子选择性差异。研究发现,双重修饰的修饰顺序对nZVI的性能影响较大:先硫化后稳定化改性的S-CMC-nZVI具有更强的分散和迁移性,而先稳定化后硫化改性的CMC-S-nZVI和一锅法改性的(CMC-S)-nZVI具有更强的反应性和电子选择性。CMC对分散、迁移性的提高起主要作用,但其稳定化作用会被硫化试剂中的Na+和S-nZVI溶出的Fe2+所减弱。硫化改性形成的FeS外壳对反应性与电子选择性的提高起主要作用,但FeS外壳会被CMC溶蚀。
在氧化性能研究中,选择有机配体草酸盐(OX)和无机配体三聚磷酸盐(TPP)来增加氧化体系ROS产率。本研究以不同物料S/Fe比和硫化持续时间为合成变量,制备了一系列不同硫含量的S-nZVI,并添加不同类型和浓度的配体,探究S-nZVI/O2/配体体系降解污染物苯酚的性能。研究发现,无机配体TPP能够比有机配体OX更有效地强化S-nZVI/O2体系的氧化效果。在OX体系中,硫化nZVI的反应性均强于nZVI;在TPP体系中,低硫nZVI反应性比nZVI弱,高硫nZVI反应性比nZVI强。两种配体强化的氧化体系中起降解作用的ROS均为•OH,其产生机制为单电子传递。
综上,本报告系统地介绍了S-nZVI还原、氧化降解有机污染物的性能与反应机制,研究结果为S-nZVI的改性合成与强化降解提供了指导,为提高S-nZVI在场地中的修复性能提供了技术支持。
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