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《強化穩(wěn)定納米零價鐵對土壤中 cr(vi)的還原去除及其機理》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、強化穩(wěn)定納米零價鐵對土壤中Cr(VI)的還原去除及其機理第一章緒論1.1研究背景與意義土壤環(huán)境是人類賴以生存的基礎(chǔ)條件，關(guān)系到人類生產(chǎn)、生活的很多方面，尤其是關(guān)系到糧食安全問題，因此土壤污染的治理工作意義重大[1-4]。土壤環(huán)境保護已被國家列為今后一個階段環(huán)保界的重點工作。土壤污染[5,6]以及工業(yè)場地污染[7-10]是人類社會工業(yè)化的負面產(chǎn)物，其環(huán)境危害巨大而且持久[11-13]。土壤污染物既包括酸、堿、鹽類、重金屬、放射性元素等無機物，又包括酚類、氰化物、有機農(nóng)藥、石油類、洗滌劑類、病理性物質(zhì)等有機污染物[14-1
2、6]。世界各國都存在土壤污染治理的問題，已經(jīng)歷了30多年的集中治理，取得了很多技術(shù)與管理經(jīng)驗。美國于1980年通過了針對污染場地修復的《綜合環(huán)境反應(yīng)、賠償與責任法案》（常被稱為《超級基金法》），并以此為基礎(chǔ)實現(xiàn)了美國土壤污染治理的飛躍式發(fā)展。美國超級基金制度也成為了世界多數(shù)國家建立土壤污染管理制度的范本。加拿大遵循由各省共同均擔污染場地管理責任的原則。日本和中國的臺灣地區(qū)主要沿襲了美國的模式。荷蘭把土壤看作不可再生資源，并把土地修復的過程視為恢復土壤功能的過程?？傮w而言，國際上經(jīng)過在土壤重金屬污染修復領(lǐng)域開展了幾十年的
3、工作，獲得了相對成熟的技術(shù)、設(shè)備、裝置，但我國的土壤重金屬修復研發(fā)工作尚處于起步階段。隨著我國工業(yè)化和現(xiàn)代化進程的加速，城市和農(nóng)村都面臨著十分嚴峻的土壤污染問題。污染土壤的產(chǎn)生可以追溯到50多年前一些高污染工業(yè)企業(yè)的建設(shè)，由于很多老企業(yè)的經(jīng)營管理粗放，環(huán)保設(shè)施缺乏，造成土壤污染狀況日益嚴重。很多場地的重金屬污染物濃度超過監(jiān)管標準的數(shù)百倍，污染深度可以達到地下十幾米，各種重金屬污染物在地下土層中大量聚集，成為新的污染源，有些污染物甚至遷移至地下水并擴散導致更大范圍的污染。在我國的環(huán)境保護十二五規(guī)劃中，土壤環(huán)境保護被當作突
4、出的環(huán)境問題，排在改善水環(huán)境治理和控制大氣污染物之后，位列第三。.........1.2研究應(yīng)用現(xiàn)狀一旦人工合成了Fe0而且被順利輸送至土壤或地下水中的目標場所，其強還原性就成為了一種優(yōu)勢。Fe0易被氧化，土壤或地下水中的有毒的重金屬離子、無機陰離子、有機物離子都易于得到Fe0的電子而被還原，從而實現(xiàn)修復土壤或地下水中污染物的目的。Fe0用于處理重金屬離子時，F(xiàn)e與重金屬離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將重金屬離子轉(zhuǎn)化為難溶化合物或單質(zhì)析出。上世紀80年代初開始大規(guī)模應(yīng)用零價納米鐵降低有毒重金屬離子毒性。零價納米鐵治理Cr(VI
5、)時，先將Cr(VI)還原為Cr(Ⅲ)，反應(yīng)的初始階段以發(fā)生在Fe0表面的吸附效應(yīng)為主，利用了nZVI巨大的比表面積。nZVI被氧化后形成Fe2+與Fe3+，兩者都可發(fā)生水解反應(yīng)形成Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀及其螯合離子，上述沉淀物質(zhì)在土壤中增多時也會對Cr(VI)以及Cr(Ⅲ)產(chǎn)生良好的吸附效果，最終實現(xiàn)Cr的無害化治理。佟玉潔等應(yīng)用包覆固定化微生物，結(jié)合納米零價鐵構(gòu)成復合物，可長期保存而不失生物活性[94]。近年來研究者經(jīng)常利用CMC水溶液輔助納米Fe0的制備過程。采用液相化學還原法，CMC水溶液接通氮氣后
6、，使FeSO4?7H2O與NaBH4進行反應(yīng)，還原制備零價納米鐵，其懸浮液的分散效果良好。錢慧靜采用CMC穩(wěn)定化納米零價鐵，對其去除污染水體中六價鉻的影響進行了研究，F(xiàn)e0還原Cr(VI)的反應(yīng)機理進行了探索[56]。姬航等采用羧甲基纖維素包覆納米鐵表面制得ZVI，改性后的ZVI的穩(wěn)定性明顯優(yōu)于商用RNIP，在采用高CMC包覆比例時，ZVI的反應(yīng)活性良好[112]。.........第二章穩(wěn)定化nZVI基本性能研究2.1概述由于對土壤中的重金屬離子進行去除時，實質(zhì)是涉及到土壤顆粒以及孔隙溶液構(gòu)成的土壤溶液體系，為了更好
7、地反映GAM+CMC穩(wěn)定化nZVI的基本性能，本文研究先在水中進行了一系列的基礎(chǔ)性試驗，以初步明確穩(wěn)定化nZVI體系的基本參數(shù)。本章在完成了穩(wěn)定化nZVI的制備基礎(chǔ)上，對穩(wěn)定化nZVI的基本性質(zhì)進行了研究，包括各種穩(wěn)定劑溶液的pH值、不同濃度的穩(wěn)定劑條件下納米鐵溶液的分散度等。通過同等條件下的間歇式試驗，對各種穩(wěn)定劑體系去除水中Cr(VI)效果進行比較研究，重點針對半乳糖醛酸與CMC作為穩(wěn)定劑時nZVI去除水中Cr(VI)的效果進行探討。選取半乳糖醛酸與CMC構(gòu)成的混合體系作為nZVI的穩(wěn)定劑，對穩(wěn)定化nZVI去除液相
8、中Cr(VI)的影響因素進行了試驗。主要包括：穩(wěn)定劑投加濃度對零價鐵反應(yīng)效率的影響；穩(wěn)定化nZVI的投加量對Cr(VI)去除率的影響；初始pH值對Cr(VI)去除率的影響；負荷率對Cr(VI)去除率的影響。.........2.2試驗方法穩(wěn)定劑溶液的配制：稱取所需質(zhì)量的穩(wěn)定劑粉末，溶解于去氧的DI檢測；顆粒的形狀和大小，采用透射電
