空气稳定性纳米铁的合成及其修复地下水中TCE污染研究

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1、撼要摘要作为人类重要的水资源，地下求环境谳临着舀益严鲎的污染。在我国，地下求环境的污染蘑积、污染程度窥污染耪的种类正不断扩大。三氯乙爝(TCE)等卤代烃类污染物具有较强的毒性和致癌性，是浅层地下水中主要的有机污染物之一，其较难生耪降解，传统的处理方式耗资大、周麓长，且存在降解不完全等问题。近年来研究发现，纳米铁金属粒子是一种高效的还原脱卤剂，能够有效地将卤代烃类的有机物转纯药气态烃类。纳米铁粒径小，比表面积大，表瑟活性高，将其制成浆料直接注入污染的地下水中，是～釉毅型的原位修复技术，能够实现对污染物的快速降解。羹蔷誊，纳米铁在地下求环境酶原位修复中应麓巍存在一些阖题，熟纳米

2、粒子微小的尺寸和极高的表面能使其在水体中易于团聚，难分散；单纯纳米铁颗粒脱氯速度馒，稳定性差，易失活；亲永性缡米铁与疏求性的重质非东褶液体(DNAPL。dcnscnnonaqoueousphaseliquid)的有机分子难于接触反应；纳米颗粒降解有机卤化物的途径和反应动力学还有待进一步研究。为此，许多学者在纳米铁的合成与修馋，降解有机卤化物的效麓，降解污染物的机理等方垂开展大量研究。本论文针黯这些阎题，结合国家垂然科学基金矗乳纯炭载缡米铁原位修复地下水中有机氯代烃’’和天津市应用基础研究资助项斟“稳定纳米铁制备与修复水体中重金属的研究"的部分研究，进行了空气稳定性纳米铁的含

3、成研究，并考察其对TCE还原脱氯性能；初步掇讨了空气稳定二元金属纳米材料对TCE的还原降解及脱氯性能的长期稳定性。论文的主要研究内容包括以下几个方面：(一)分别采臻表面活性裁漓酸钠、不趣和有机酸涟酸作为改性材料，在液相还原体系中对纳米铁粉进行同步及分步表面改性，改性后纳米铁具有良好空气稳定性。油酸钠同步改性纳米铁(SoSNI)粒径lOOnm左右，呈明显核壳结构，具有较好的分散健；油酸分步改性纳米铁(0AANl)‘粒径东70-200hm之闻，呈球形链状。(二)改性后纳米铁处理地下水中污染物TCE效果研究。琵较不露方法改性纳岽铁粉对TCE的还磊脱氯效累，SOSNI在250h的脱

4、摘要氯率达90％，离于OAANI；

5、毽来改性缡米铁。考察改性聪纳米铁粉对TCE还原脱氯的影响因素，SOSNI投加量为49／L时，在25躔将10mg／L戆TCE去除9G％，杂质离子对SOSNI还原脱氯具有抑制作用，溶液中的HC03一在Feo表斌形成碳酸铁盐使纳米铁表面钝化，并且为反应体系提供酽而加快F≯的腐蚀。当TCE浓度褰子一定蕊蹲，SOSNI对TCE鹣降解速率随TCE规始浓度豹增加而降低。(--)裙步探讨油酸铺改牲纳米Fe／Cu(SOFe／Cu)二元金属嚣空气稳定性、脱氯性能及对TCE的脱氯长期有效性。SOFe／Cu二元金属粒径50．150rim，空气稳定性良好，里球形链

6、状；对TCE的脱氯效采优予SOSNI，反应体系中SOFe／Cu浓度为4牡，在150h内能够将10mg／L的TCE全部去除；40天豹长期脱氯实验表明，改性二元金属材料具有较高的稳定性和还原脱氯能力。关键诃；逮下水修复空气稳定纳米铁三氯乙烯表露改牲魏氯ⅡAbstractChlorinatedorganiccompounds，suchastrichloroethenefrCE)andtetrachloroethene(PCE)，havebeenwidelyusedasindustrialsolvents，detergentsfordrycleaning，ete．Historica

7、lly,largequantitiesofTCEhavebeenimproperlydisposedresultinginextensivecontaminationofsoilsandgroundwatersupplies。Theyalecompletelysyntheticorganiccompoundshavinganestheticandcarcinogenpropertiesandareknowntocausedamagetothehumanliverandkidney．髓e{rreleasesintosubsurfaceenviromnentsresultinc

8、ontaminationofthesoilandgroundwater．Hence,theirdecontaminationresearchesarecurrentlyveryactive．Sever啦reinediationtechniques,suchasph蛹巍(soilvaporextraction,pumpandaeration)，chemical(oxidativeandreductivereaction)andbiologicaltreatmentareusedincontaminatedsitesd