纳米铁快速去除地下水中多种重金属研究.pdf

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1、生态环境学报2014，23(5)：847．852http：／／www．jeesci．comEcologyandEnvironmentalSciencesE-mail：editor@jeesci．corn纳米铁快速去除地下水中多种重金属研究黄园英，王倩，刘斯文，袁欣1．国家地质实验测试中心，北京100037；2．中国地质大学水资源与环境学院，北京100083摘要：重金属污染的地下水治理不断面临着挑战，尤其是在一些发展中国家。纳米铁颗粒代表新一代环境治理技术，面对最具挑战的环境治理问题能够提供有效的解决办法。在实验室制得纳米铁颗粒，粒径为20-40nl'n，比表面积(BET

2、)为49．16m2．g～。通过考察纳米铁对多种重金属共存水体的去除情况，包括As(III)、As(V)、Cd(II)、Pb(II)、Cr(VI)、Cu(II)和Mn(II)，实验结果表明，重金属的去除效果与重金属类型，纳米铁投加量和反应时间有关。通常当纳米铁投加量为1．25g-L0时，反应时间在30min内，纳米铁对水体中质量浓度范围为0．1～1．0mg·L的重金属离子As(III1、As(V)、Cd(II)、Pb(II)、Cr(VI)、Cu(II)和Mn(II)去除率达90％以上，还可获得以下结论：1)纳米铁能同时对As(III)和As(V)去除，而不需要将As(II

3、I)预先氧化成As(V)；2)纳米铁对重金属去除速率快慢为Cu(II)>Pb(II)>cr(VI)>cd(II)；3)纳米铁对重金属去除由刚开始快速消失，到后期缓慢去除的2个步骤组成；4)纳米铁对实际水样中重金属都有很好的去除效果，尤其是对高浓度Mn去除效果更明显，可通过延长处理时间或增加纳米铁的投加量方式，去除率能达99％以上。纳米铁对重金属的去除机理取决于重金属的标准电势，纳米铁对As和cd(II)的去除主要是通过吸附沉淀作用，而对cu(II)、Pb(II)和Cr(VI)去除以还原为主。纳米铁因具有高的比表面积和高的反应活性，更重要的是，它在现场应用时具有很好的灵活

4、性，故可通过高压喷射方式直接注入到地下水中用于多种污染物治理。关键词：纳米铁；重金属；地下水；去除中图分类号：X523文献标志码：A文章编号：1674．5906(2014)05—0847．06引用格式：黄园英，王倩，刘斯文，袁欣．纳米铁快速去除地下水中多种重金属研究[J]．生态环境学报，2014，23(5)：847—852．HUANGYuanying，WANGQian，LIUSiwen，YUANXin．Rapidremovalofheavymetalsfromgroundwaterusingnanoscalezerovalentiron(nZVI)particles[J

5、]．EcologyandEnvironmentalSciences，2014，23(5)：847-852．重金属污染是水污染的重要问题之一。重金属开展最为广泛的研究内容，几乎每个国家都面临着通过矿山开采、金属冶炼、金属加工及化工生产废不同程度的水体重金属污染问题，所以这方面的研水、化石燃料的燃烧、施用农药化肥和生活垃圾等究备受关注。目前废水中重金属处理方法有：化学人为污染源，以及地质侵蚀、风化等天然源形式进沉淀法(Ludwig等，2007)、吸附法(Mohan等，入水体。当今人们主要关心的微痕量元素是汞、砷、2006)、离子交换法(Hansen等，1997)、膜分离铅、

6、锡、锑、铜、镉、铬、镍、钒等。尤其是当水法(Sang等，2008)以及生物法(Dvorak和Hedin，体被重金属~I]Cr(VI)、Cd(II)和Pb(II)污染，则问题1992)等。在这些方法中，吸附方法被认为是水体更严重，因为这些重金属对人体毒性更强。2O世纪中重金属污染治理非常有效的一种方法。目前常用6O年代，在日本的富山县神通川流域，由于铅锌冶吸附剂主要包括黏土(Sharma，2008)、沸石(Czurda炼厂排放的含cd废水污染稻田，居民长期食用含Cd和Haus，2002)、烘干的植物(Periasamy和稻米和含CdTJ~而造成Cd中毒，引发“骨痛病”(P

7、enceNamasivayam，1996)、农业废弃的生物料(Sud等，2000)。由于重金属具有较高的移动性和较低等，2008)、生物高聚物(Sciban和Klasnja，2004)、的中毒浓度，使得重金属污染具有一定的隐蔽性和活性污泥(Soltani等，2009)、金属氧化物(Meng延后性。这些元素以各种各样的化学形态存在于空等，2009)和活性炭(Dwivedi等，2008)等。而气、水和土壤中，工业的发展引起局域水体的重金这些吸附剂的吸附量相对来说比较低，纳米铁因具属超标造成严重的环境污染问题，危害人们健康并有高的还原能力和大的