隨著人類經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,地球面臨著相對(duì)嚴(yán)峻的環(huán)境問題,例如重金屬及無機(jī)陰離子污染。這些污染問題嚴(yán)重地影響了生態(tài)安全和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展,因此環(huán)境修復(fù)成為當(dāng)下研究熱點(diǎn)。在環(huán)境治理中,零價(jià)鐵因其高效低毒性等特性而被廣泛應(yīng)用,但微米零價(jià)鐵顆粒尺寸較大,有效利用率低,易與空氣和水接觸形成氧化膜而使活性降低。在本文中,我們采用液氮浸泡鐵粉,低溫誘導(dǎo)鐵粉表面產(chǎn)生裂縫,暴露出更多的零價(jià)鐵和二價(jià)鐵。對(duì)于不同的重金屬污染物,液氮處理表現(xiàn)出截然不同的作用。液氮處理后的鐵粉對(duì)鋅（Zn）、鎘（Cd）、汞（Hg）、銀（Ag）的去除效果增強(qiáng),相反,對(duì)鎳（Ni）、鉛（Pb）、銅（Cu）的去除則被抑制。我們發(fā)現(xiàn),這主要與氧化還原電勢(shì)和去除機(jī)制有關(guān)。液氮處理后的鐵粉,Fe（0）會(huì)增多,溶液中能產(chǎn)生更多的OH-,從而會(huì)促進(jìn)Zn（Ⅱ）和Cd（Ⅰ）的共沉淀。同時(shí),增加的Fe（0）和Fe（Ⅱ）都能夠促進(jìn)Hg（Ⅱ）和Ag（Ⅰ）的還原。然而,在被液氮處理后,鐵粉表面的-OH或其他官能團(tuán)的減少則可能會(huì)抑制鎳（Ni）、鉛（Pb）和銅（Cu）的去除。另外,我們發(fā)現(xiàn)液氮處理能促進(jìn)鐵粉去除硝酸根的效率。在中性或堿性條件下,鐵粉幾乎不能去除硝酸根,... 

【文章來源】：華中師范大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?２０１７年中國地下水質(zhì)狀況??我國雖然水資源總量豐富，但由于人口基數(shù)大，人均占有量少

零價(jià)鐵去除污染物有幾個(gè)固有的局限性，零價(jià)鐵具有低反應(yīng)性，因?yàn)樗采w有在其??制造過程中產(chǎn)生的固有鈍化層并且具有相對(duì)低的比表面積。??零價(jià)鐵的反應(yīng)性下降隨時(shí)間，由于所引起的腐蝕產(chǎn)物，表面鈍化形成氫氧化物??［３９，４０］，如Ｆｅ（ＯＨ）２沉淀，Ｆｅ（ＯＨ）３以及碳酸化合物ＦｅＣ〇３【４１，４２，４３］。此外，一些污染物??可以鈍化零價(jià)鐵，導(dǎo)致零價(jià)鐵的反應(yīng)性下降；由于Ｈ＋直接參與腐蝕反應(yīng)和鈍化膜在??金屬表面沉淀所帶來的質(zhì)量傳遞限制，零價(jià)鐵的反應(yīng)性隨著ｐＨ的增加而急劇下降，??因此零價(jià)鐵技術(shù)通常僅在酸性條件下有效。??１．４．２零價(jià)鐵的改性與修飾??由于零價(jià)鐵表面易形成各種鐵氧化物，所以改性零價(jià)鐵表面是科研人員最近十??幾年的出發(fā)點(diǎn)。根據(jù)這些改良方法的共性和特點(diǎn)，我們?cè)诖肆信e以下幾類：原始零??價(jià)鐵的預(yù)處理、酸洗零價(jià)鐵表面、Ｈ２預(yù)處理、超聲、微波、弱磁場(chǎng)、球磨零價(jià)鐵等??來提高零價(jià)鐵的反應(yīng)活性，增強(qiáng)去除污染物的效率。??１．４．２．１預(yù)處理原始零價(jià)鐵??商品零價(jià)鐵粉由于生產(chǎn)過程中的氧氣存在，其表面往往會(huì)形成不同程度的氧化??

１．４．２．３Ｈ２預(yù)處理??據(jù)研宄報(bào)道，Ｈ２處理零價(jià)鐵的合成也有利于提高零價(jià)鐵的反應(yīng)活性。有研宄用４００°Ｃ的氫氣來改性零價(jià)鐵表面以加速零價(jià)鐵對(duì)硝酸鹽的去除［５８］。與未經(jīng)預(yù)處的零價(jià)鐵相比，經(jīng)Ｈ２預(yù)處理的零價(jià)鐵去除硝酸鹽通過掃描電子顯微鏡（ＳＥＭ）和??程序升溫還原（ＴＰＲ）表明處理后的鐵粉表面更加光滑，沒有點(diǎn)蝕和裂縫，并且對(duì)于未經(jīng)預(yù)處理的鐵粉，預(yù)處理的鐵上的氧分?jǐn)?shù)更少。結(jié)果表明，Ｈ２預(yù)處理的零鐵對(duì)硝酸鹽還原的增強(qiáng)主要?dú)w因于表面活性位點(diǎn)的增加，表面的鐵氧化層厚度變??薄。還有報(bào)道１１２在４００°（：下進(jìn)行預(yù)處理零價(jià)鐵，由于Ｈ２還原預(yù)處理，反應(yīng)位點(diǎn)的??數(shù)量和每單位鐵表面積的吸附容量均增加因此，Ｈ２預(yù)處理促進(jìn)了通過同時(shí)附和還原從污染水中除去ＴＣＥ。而本身三氯乙烯（ＴＣＥ）在金屬鐵－水體系中的下是由于還原反應(yīng)和在鐵表面上的吸附的結(jié)合。特別是高度不純的鐵，加速了?ＴＣＥ??從水相中的去除，但延遲了穩(wěn)態(tài)條件的普遍存在，此方法就很好的解決了該問題。??但Ｈ２處理鐵粉仍然存在其優(yōu)點(diǎn)，比如，雖然它不產(chǎn)生廢水或污泥。然而，Ｈ２處理的應(yīng)用可能受到反應(yīng)發(fā)生所需的髙溫的限制。操作復(fù)雜且難控制，成本高，易推廣應(yīng)用，這是在理論上適合，應(yīng)用型較差。??

【參考文獻(xiàn)】：
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