纳米铁材料去除地下水中三氯乙烯方法的研究

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1、摘要摘要作为人类重要的水资源，地下水环境面临着日益严重的污染。在我国，地下水环境的污染面积、污染程度和污染物的种类正不断扩大。三氯乙烯等有机卤化物是一类毒性强、难生物降解的环境污染物，传统处理技术存在着降解不完全、效率低等不足。纳米技术的发展给污染物的处理带来了一种新的颇具潜力的方法。纳米铁材料具有粒径小(1～lOOnm)，比表面积大，表面活性高等特点，能够去除水中有机物、重金属和硝酸盐等多种污染物，并可直接注入含水层实现原位修复，因而成为地下水修复领域的研究热点。目前，纳米铁在地下水环境的原位修

2、复应用中还存在一些问题，如纳米粒子微小的尺寸和极高的表面能吏其在水体中易于团聚，难分散；传统方式制备的纳米铁颗粒稳定性差，易参：活；亲水性纳米铁与疏水性的DNAPL(densennonaqoueousphaseliquid)类有机氯代烃分子难于接触而反应。针对这些问题，近几年来随着纳米铁制备技术的进步，纳米铁液相法制备技术也经历了普通液相法，微乳液法和纳米铁表面修饰等不断改进的阶段。本论文结合国家自然科学基金“乳化碳载纳米铁原位修复地下水中有机氯代烃研究”的部分内容，进行不同方法制备纳米铁之间的相

3、互比较，获得了性质稳定，对TCE有较高去除率的纳米铁制备技术；并考察其对TCE还原脱氯性能的影响；探讨了脱氯反应的动力学和反应机理。论文的主要研究内容分为以下三部分：1．采用普通液相法，微乳液法，微乳包覆法制备出纳米级别的Feo。考察了这三种方法制备的纳米铁粒子在空气中的稳定性，以及对TCE的脱氯效率，得出如下结论：(1)微乳包覆法与普通液相法，微乳液法制备的纳米铁相比具有更好的稳定性，能在空气中稳定的存在一周，而普通液相法，微乳液法制备的纳米铁在空气中迅速自燃。(2)微乳包覆法制备纳米铁与普通液

4、相法，微乳液法制备纳米铁相比，对TCE的去除效率相差不大，在反应700h后，TCE的去除率都超过了90％。但微乳包覆法制备纳米铁更稳定，而且包覆材料具有无二次污染、抗氧化、稳定、对氯代有机污染物选择性好的特点，具有广阔的应用前景。摘要2．论文选用微乳包覆法制备的纳米铁，对其去除水样中的TCE进行了研究，探讨了溶液初始pH，体系分散强度，纳米铁加入剂量，TCE初始浓度，氧对纳米铁去除TCE的影响等因素，并且用实际地下水样进行了模拟。主要结论有：(1)微乳包覆型纳米铁由于其表面有一层PMMA聚合物包覆

5、层，能很好的保护纳米铁对pH的急剧变化，对pH适用性比较广泛。因此反应体系的pH改变对TCE的去除效率影响不大。(2)分散强度对TCE去除效率有很大影响，一定强度的振荡可达到较好的分散效果，促使反应的进行，振荡强度越大(转速越高)反应速率越快。(3)对于相同浓度的TCE溶液，纳米铁加入量增加，反应速率加快；纳米铁量一定时(175mg·L-1)，浓度为5～10mg·L-1的TCE去除效果最好。(4)在空气中放置一段时间(2天)的纳米铁，其较强的供电子能力仍可以还原TCE；包覆后的纳米铁不易氧化失活，

6、在85天后仍对TCE有较高的脱氯性能。(5)用包覆型纳米铁材料处理模拟实际地下水时，达到了较好的效果，干扰离子影响水样的降解速率变慢。3．采用准一级反应动力学模型研究了包覆型纳米铁还原TCE的反应动力学，探讨了包覆型纳米铁材料对TCE的脱氯还原机理。得出如下结论：(1)TCE在不同pH值下的还原符合准一级反应动力学规律，pH值对TCE还原速率的影响不显著；在不同纳米铁质量浓度下的还原符合准一级反应动力学，且‰。与纳米铁质量浓度成正比。(2)TCE的降解产物主要为乙烯、乙烷，同时还有其他少量的含氯产

7、物，如二氯乙烯和氯乙烯，包覆型纳米铁对TCE进行还原后的腐蚀产物为Fe304。关键词：地下水修复三氯乙烯纳米铁材料微乳包覆AbstractAsoneimportantwatersourceofhumankind，groundwaterisnowencounteringincreasinglyseriouscontamination．InChina，thescaleofgroundwatercontaminationisexpanding，itsdegreeisdeeperandthevariety

8、ofpollutantsismoreandmore·Halogenatedorganiccompoundssuchastrichloroethylene(TCE)areenvironmentalcontaminantswhichareofstrongtoxicityanddifficulttobebiodegraded．Concernforpossiblehealthconsequenceshasledtoadesireforremediationofthecontaminated