纳米零价铁地下水修复技术的最新研究进展.pdf

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1、第40卷第1期水文地质工程地质Vol．40No．12013年1月HYDROGEOLOGY＆ENGINEERINGGEOLOGYJan．2013纳米零价铁地下水修复技术的最新研究进展韩占涛，吕晓立，张威，马丽莎，王平(中国地质科学院水文地质环境地质研究所，石家庄050061)摘要:纳米零价铁(NZVI)是粒径在1～100nm之间的铁颗粒，它的比表面积和反应活性远远大于普通铁屑和铁粉，可以直接注入到含水层的重污染区，形成一个高效的原位反应带，灵活、高效、低成本地治理地下水污染。NZVI不仅可以降解各种卤代烃，还可以降解部分不含卤族元素的有机污染物，吸附或

2、降解地下水中的重金属离子和多种无机阴离子。NZVI地下水修复技术在发达国家已经得到工程应用并正在迅速推广，原位场地因素对NZVI地下水修复效果的影响是今后该领域重要发展方向。NZVI在含水层中的有效分散和运移是今后NZVI用于地下水修复的主要突破点。关键词:卤代烃;砷污染;地下水原位修复;纳米零价铁中图分类号:X523文献标识码:A文章编号:1000-3665(2013)01-0041-07［6］零价铁即金属铁，由于它在环境中易于被氧化，可王明玉曾对国际上应用NZVI进行地下水修复的研以用作高价态重金属和氯代烃的还原剂，20世纪90究进行了很好的总结

3、，但此方面的研究发展很快，又涌年代初开始用作地下水修复剂;铁廉价易得，其氧化产现出了大量的研究成果。本文主要介绍该领域2008物在水中溶解性很小，不会形成二次污染，因此被大量年以来的一些最新研究成果，包括NZVI对各种污染用于可渗透反应墙(PermeableReactiveBarrier，简称物的降解、固着机理、影响因素，应用NZVI的地下水［1］PRB)中。十多年来，美国已经建立了100多个利用修复工程以及存在的问题等，同时，对今后的研究方向零价铁的PRB，使用的零价铁是用物理方法制成的铁提出了建议。屑、铁粉。多年运行结果证明，零价铁对于重金属和氯

4、代烃有非常好的去除效果，是非常经济有效的地下水［2］修复剂。纳米零价铁(图1)(NanoscaleZero-ValentIron，简称NZVI)是指粒径在1～100nm之间的铁颗粒。它2的比表面积(几十m/g)和反应活性远远大于普通铁［8］屑和铁粉(小于1m2/g)。它粒度小，可以直接注入到图1用硼氢化钠还原法制备的NZVI(透射电镜照片)Fig.1TEMimageofNZVIpreparedbysodium含水层的重污染区，形成一个高效的原位反应带，灵［3］borohydridereduction活、高效、低成本地治理地下水污染。如果用NZVI［4

5、］来建造PRB，还可以减少开掘体积，提高反应速率。1NZVI对地下水污染物的降解机理及影响因此，自从2001年NZVI首次用于地下水修复以［5］因素来，国际上关于NZVI在地下水修复中的应用研究方兴未艾，已经显示出了良好的应用前景。白少元和1.1NZVI降解地下水污染物的机理NZVI降解卤代烃的机理在于它的还原性。在水收稿日期:2012-04-28;修订日期:2012-06-15中零价铁可以和水中的氢离子反应生成氢气(式基金项目:国家自然科学基金项目(41002088);中国地质科学(1))。在标准状态下，此反应的氧化还原电位为院水文地质环境地质研究

6、所基本科研业务费项目0.440V，低于大多数卤代烃获得电子还原脱卤的反应(SK201002);人事部留学人员科技活动项目“纳米电位。因此，在水中加入零价铁后可以形成较低的氧粒子在孔隙介质中的运移研究”［7］化还原电位，并使卤代烃还原脱卤而降解。作者简介:韩占涛(1977-)男，博士，副研究员，主要从事地下水+2+污染修复研究。Fe(0)+2H→Fe+H2(1)［8］E-mail:hanzhantao1977@163．comWei-XianZhang等对NZVI可以降解的地下水·42·韩占涛，等:纳米零价铁地下水修复技术的最新研究进展2013年［8］污

7、染物进行了总结(表1)。从表1可以看出，NZVI不产物为烷烃。仅可以降解各种卤代烃，还可以降解部分不含卤族元1.1.2NZVI对硝酸盐的降解－+素的有机污染物，如二恶英、二甲基亚硝胺和TNT等，在厌氧条件下，NZVI可将NO3还原为NH4，但－还可以消除地下水中的重金属离子和多种无机阴离若有微生物存在，不但可提高NO3的还原速率，而且子。－［11］可将NO3还原为氮气。表1NZVI可以降解的地下水污染物NZVI也可以将NO－降解，降解产物也主要是2Table1Groundwatercontaminantsthatcan+NH4，只有很少量的N2产生。

8、超声可以明显促进这betransformedwithNZVI［12］一反应过程。污染物种类污染物名称1.1.