纳米零价铁对污染物去除作用的机理研究
Advances in Environmental Protection 环境保护前沿, 2019, 9(2), 220-224
Published Online April 2019 in Hans. https://www.360docs.net/doc/f814636488.html,/journal/aep
https://https://www.360docs.net/doc/f814636488.html,/10.12677/aep.2019.92032
Study on Mechanism of Nano-Zero-Valent
Iron Removal of Pollutants
Huichao Guo, Jiabin Chen, Xuefei Zhou*
State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse, Tongji University, Shanghai
Received: Apr. 2nd, 2019; accepted: Apr. 17th, 2019; published: Apr. 24th, 2019
Abstract
Nano-zero-valent iron has a lower standard electromotive force and nano-size, which greatly in-creases the active reaction sites and active adsorption sites on the surface, and the rate of reduc-tion and degradation of pollutants is much higher than that of ordinary zero-valent iron materials.
This paper reviews the removal mechanism of organic zero pollution and heavy metals by na-no-zero-valent iron particles. The purpose is to provide reference and ideas for in-depth research in this field.
Keywords
Nano-Zero-Valent Iron, Pollutants, Mechanism
纳米零价铁对污染物去除作用的机理研究
郭慧超，陈家斌，周雪飞*
同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海
收稿日期：2019年4月2日；录用日期：2019年4月17日；发布日期：2019年4月24日
摘要
纳米零价铁具有较低的标准电动势、纳米尺寸，使得其表面的活性反应点位和活性吸附点位大大增加，还原降解和吸附污染物的速率远高于普通零价铁材料。本文综述了纳米零价铁颗粒去除有机污染、重金属的去除机理，旨在为该领域的深入研究提供借鉴和思路。
*通讯作者。
郭慧超 等
关键词
纳米零价铁，污染物，机理
Copyright ? 2019 by authors and Hans Publishers Inc.
This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY).
https://www.360docs.net/doc/f814636488.html,/licenses/by/4.0/
1. 引言
中国经济与工业的迅速发展带来了大量废水、废气以及固体废弃物，使环境污染成为社会各界关注的热点和重点问题[1]。重金属污染在飞速工业化和现代化的时代尤为突出，20世纪世界“九大污染事件”中有两件是重金属污染事件，即日本的水俣病和痛痛病[2]。重金属污染物具有毒性大，难降解，难发现，易富集等特点，使重金属污染难处理，难修复[3]。而传统的重金属污水处理方法存在不同程度的缺陷，如物化法一般费用较高，形成含重金属污泥易引起二次污染[4]；生物法只能针对低浓度污染，且修复时间较长，处理物种难以培育[5]。因此，面对日益严重的重金属污染，人们迫切需要更加高效且无二次污染的处理方法。
纳米零价铁作为一种高效绿色的环境功能材料，其与污染物作用的机理一直受到学者的关注。对比普通铁材料，纳米零价铁确实表现出其独特的反应机理，从而引起了相当广泛的讨论。而对于不同的污染物和反应条件，纳米零价铁也表现出不同的反应机理。因此对其反应机理的讨论，不但有助于认识影响纳米零价铁反应的因素，理解纳米级别的反应过程，更重要的是可为其应用打下坚实的理论基础。
2. 纳米零价铁与有机污染物
普通零价铁对某些污染物有一定的降解效果，但是速度较慢，适用性较窄且降解不完全，可能导致剧毒副产物。而纳米零价铁由于其独特的纳米特性可以迅速、完全的还原降解有机卤代物[6]。其主要机理可以归结为纳米零价铁表面的氧化还原反应，有机卤代物得到电子进行脱卤还原。其中Fe(0)作为电子供体，其反应方程式如下：
2RCl Fe H RH Fe Cl ++?++→++
还有研究认为，在纳米零价铁–水的体系中存在三种还原有机卤化物的还原剂，即零价铁，二价铁离子和氢气[7]。反应方程式如下：
222Fe 2H O Fe H 2OH +?+→++
2RCl Fe H RH Fe Cl ++?++→++ 23RCl 2Fe H RH 2Fe Cl +++?++→++
2RCl H RH H Cl +?+→++
有研究表明，为了加强对污染物的降解能力，将纳米零价铁和贵金属(Cu, Ag, Pd)复合制备纳米双金属材料。一方面，纳米双金属材料可在微粒表面负载一层惰性金属层，减缓纳米零价铁的氧化，从而增加纳米零价铁的有效时间；另一方面，贵金属如Pd ，其吸氢作用催化含氯化合物快速脱氯。黄园英[8]等制备了纳米铜、纳米零价铁镍双金属复合材料去除PCE ，反应速率提高了10~35倍。图1总结了纳米零价铁与含氯有机污染物反应的机理。
Open Access
郭慧超 等
Figure 1. Reaction mechanism of nano-zero-valent iron with chlorine-containing organic pollutants
图1. 纳米零价铁与含氯有机污染物反应机理
3. 纳米零价铁与重金属元素
铁的标准电极电势较低，理论上可以还原大部分重金属元素(除了Ba 、Zn 、Cd)，但是实际处理过程中普通零价铁只对部分重金属元素有一定处理效果，因为在重金属元素较为接近的零价铁的标准电极电势时，反应速度很慢。而纳米零价铁拥有极高的比表面积，大大增加了其表面活性位点的数量，使反应速率大大增加，实现了对大部分重金属的还原反应。另外，由于纳米零价铁极高的活性，在颗粒表面可与溶剂水反应生成大量H 2和OH ?，使得其表面的酸碱性质发生剧烈改变，形成具有强烈絮凝作用的络合离子，如Fe(OH)2+、Fe(OH)+，使Ba 、Zn 、Cd 等重金属元素可在颗粒表面形成共沉淀从而得到去除；另一方面，纳米零价铁一般具有核壳结构，其表面的FeOOH 氧化壳具有吸附材料特性，可吸附–表面络合部分重金属离子。表1列出了纳米零价铁对几种重金属的去除效果，重金属离子初始浓度为100 mg/L ，纳米零价铁投加剂量为5 g/L 。
Table 1. Comparison of nano-zero-valent iron removal of heavy metals [9] 表1. 纳米零价铁去除重金属效果对比[9]
金属离子 初始浓度(mg/L)
去除率(%) Cd 100 36.5 Ni 100 71.0 Zn 100 92.5 Cr 100 97.5 Cu 100 99.7 Pb 100 99.7 Ag
100
99.8
如图2所示，纳米零价铁可与大部分重金属元素发生多重反应，而其反应机理一般被归纳为以下四个过程：
1) 吸附–还原作用，适用于标准电极电势高于()
2Fe Fe Fe 2e ,E00.41V +?→+=
?的重金属阳离子，即理论上可以被铁还原，如Cu 2+
、Ni 2+
、Pb 2+
等[10]。这些阳离子将首先被纳米零价铁颗粒吸附于其氧化壳上，再通过与零价铁核进行电子交换后被还原为零价重金属并固定于纳米零价铁颗粒上。Zhang
[10]
郭慧超 等
的研究表明，纳米零价铁表面有50%的Ni 2+在3小时候逐步被还原为Ni 。这类反应的方程式可以概括为：
2FeOH M FeO-M H ++++→+
2FeO-M H O FeO-M-OH H +++→+
2FeO-M Fe H FeOH-M Fe +++++→+
2) 吸附–共沉淀，适用于标准电极电势低于()
2Fe Fe Fe 2e ,E00.41V +?→+=
?的重金属阳离子，即理论上不可以被铁还原，如Ba 2+
，Zn 2+
，Cd 2+
等。这些阳离子将首先被纳米零价铁颗粒吸附于其氧化壳上，由于纳米零价铁不能还原这些阳离子反应，因此纳米零价铁将与水应生成大量OH ?，改变纳米零价铁颗粒表面的酸碱性质，最后这些重金属离子和这些OH ?结合形成共沉淀并固定于纳米零价铁颗粒上，其反应方程式为：
222Fe 2H O Fe H 2OH +?+→++
2FeOH M FeO-M H ++++→+ FeO-M OH FeO-M-OH +?+→
3) 还原–共沉淀。纳米零价铁能迅速将毒性以及迁移能力远远大于Cr(III)的Cr(V)还原到Cr(III)，并将Cr(III)固定于纳米零价铁微粒表面。陈芳艳[11]等对纳米零价铁去Cr 的动力学进行了研究，发现纳米零价铁还原Cr(V)的速率比普通零价铁提高了6倍。因此纳米零价铁不但降低了Cr 的毒性也实现了对Cr 的固定。其反应方程式为：
2232723Fe Cr O 14H 3Fe 2Cr 7H O ?
+++++→++
32FeOH Cr 2OH FeO-Cr-OH H O +?+++→+
4) 吸附–氧化–还原。纳米零价铁不但可以将As(V)还原成As(0)，As(III)，将As(III)还原成As(0)，也可以将As(III)氧化成As(V)。Ramos [12]等分别分析纳米零价铁与As(V)和As(III)的反应产物，发现76%的As(III)被吸附在纳米零价铁表面，11%和13%的As(V)分别被还原为As(III)和As(0)。另一方面，不同形态的砷元素结合在纳米零价铁颗粒不同部位。Ramos [12]等也认为As(0)存在于靠近纳米零价铁内层，As(V)存在纳米零价铁最外层，而As(III)则存在两者之间。
Figure 2. Reaction mechanism of nano-zero-valent iron and heavy metal pollutants
图2. 纳米零价铁与重金属污染物反应机理
郭慧超等
4. 结论与展望
纳米零价铁是一种具有研究和应用前景的材料，其在去除环境污染物的应用上具有广阔前景和价值。
纳米零价铁具有较低的标准电极电势，是一种优秀的还原剂，能有效还原大部分有机污染物和重金属元素。同时还具有表面效应，其比表面积比普通铁屑增加了数十至数万倍，因此大大增加了表面的活性反应点位和活性吸附点位，使其还原降解和吸附污染物的速率远高于普通零价铁材料。但是，重点关注纳米零价铁颗粒去除重金属的具体机理研究，这将有利于此技术的合理应用。同时，为了提高反应效率，可进一步研究均匀分散铁粒子的方法以及纳米零价铁的功能负载的修饰。
参考文献
[1]李长嘉, 潘成忠, 雷宏军, 田培. 1992-2008年我国工业废水排放变化效应[J]. 环境科学研究, 2013, 26(5):
569-575.
[2]樊绑棠. 环境化学[M]. 杭州: 浙江大学出版社, 1991.
[3]李钰婷, 张亚雷, 代朝猛, 张伟贤. 纳米零价铁颗粒去除水中重金属的研究进展[J]. 环境化学, 2012, 31(9):
1349-1354.
[4]陈冠兰, 陈银广. 低成本生物材料吸附六价铬研究进展[J]. 水处理技术, 2008, 34(12): 7-10.
[5]闫研, 李建平, 赵志围. 超富集植物对重金属耐受和富集机制的研究进展[J]. 广西植物, 2008, 28(4): 505-510.
[6]Zhang, W.X. (2003) Nanoscale Iron Particles for Environmental Remediation: On Overview. Journal of Nanoparticle
Research, 5, 323-332. https://https://www.360docs.net/doc/f814636488.html,/10.1023/A:1025520116015
[7]徐新华, 卫建军, 汪大翚. Pd/Fe及纳米Pd/Fe对氯酚的脱氯研究[J]. 中国环境科学, 2004, 24(1): 76-80.
[8]何小娟, 刘菲, 黄园英. 利用零价铁去除挥发性氯代脂肪烃的试验[J]. 环境科学, 2003, 24(1): 139-142.
[9]Li, X.Q. and Zhang, W.X. (2007) Sequestration of Metal Cations with Zerovalent Iron Nanoparticles: A Study with
High Resolution X-Ray Photoelectron Spectroscopy (HR-XPS). Journal of Physical Chemistry C, 111, 6939-6946.
https://https://www.360docs.net/doc/f814636488.html,/10.1021/jp0702189
[10]Li, X.Q. and Zhang, W.X. (2006) Iron Nanoparticles: The Core-Shell Structure and Unique Properties for Ni(II) Se-
questration. Langmuir, 22, 4638-4642. https://https://www.360docs.net/doc/f814636488.html,/10.1021/la060057k
[11]陈芳艳, 唐玉斌, 吕锡武. 纳米零价铁对水中Cr(VI)的还原动力学研究[J]. 化学世界, 2007, 48(3): 144-147.
[12]Ramos Mauricio, A.V., Yan, W.L. and Li, X.Q. (2009) Simultaneous Oxidation and Reduction of Arsenic by Ze-
ro-Valent Iron Nanoparticles: Understanding the Significance of the Core-Shell Structure. Journal of Physical Chemi-
stry C, 113, 14-1-14594. https://https://www.360docs.net/doc/f814636488.html,/10.1021/jp9051837
1. 打开知网页面https://www.360docs.net/doc/f814636488.html,/kns/brief/result.aspx?dbPrefix=WWJD
下拉列表框选择：[ISSN]，输入期刊ISSN：2164-5485，即可查询
2. 打开知网首页https://www.360docs.net/doc/f814636488.html,/
左侧“国际文献总库”进入，输入文章标题，即可查询
投稿请点击：https://www.360docs.net/doc/f814636488.html,/Submission.aspx
期刊邮箱：aep@https://www.360docs.net/doc/f814636488.html,
纳米零价铁调研资料
纳米零价铁（NZVI）制备技术 一、拟开发关键技术简介 纳米零价铁具有优良的表面吸附和化学反应活性，可通过还原、沉淀、吸附和絮凝等作用处理含铬废水和其他有毒重金属废水。另外，基于纳米零价铁的高级Fenton氧化反应对于络合态重金属，特别是化学镍，具有很好的破络预处理功能，不仅可以大大提高反应效率，而且降低了药剂成本，减少了污泥产生量及其后续的处理处置费用。但是，由于纳米零价铁的活性较高，其表面易氧化，使反应性降低，并且纳米零价铁颗粒会快速团聚为微粒尺度甚至更大的颗粒，导致反应活性和流动性降低。因此，通过不同的修饰方法制备高效、廉价、性能稳定的纳米零价铁，解决纳米零价铁易失活易团聚的问题是开发基于纳米零价铁高效破络预处理技术的关键。 二、终极目标 1、纳米零价铁的制备方法简单、成本低、性能高效稳定。 2、纳米零价铁制备出来后不易失活。不易团聚。 三、文献资料 1、《活性炭纳米零价铁复合吸附剂的制备及对砷的去除应用》： 为了大批量低成本地制备纳米零价铁，采用电化学还原法在粒状活性炭表面电沉积纳米零价铁。通过电沉积法，在活性炭上直接电沉积纳米零价铁40分钟，可制备铁含量为5.3%的活性炭/纳米零价铁复合吸附剂，电流效率达79%。纳米零价铁具有粒径小，比表面积大，反应活性高，能有效去除多种重金属和难降解有机污染物，在环境工程领域有着巨大的应用潜力。 纳米零价铁主要是用NaBH4还原铁离子的溶液，原位还原生成纳米零价铁
胶体颗粒。该方法虽然较简便，但成本很高，反应过程产生大量氢气副产物，产物储存运输不便，仅适用于实验室少量制备这些问题限制了纳米零价铁的大规模工程应用另外，纳米零价铁在使用过程中，可能进入环境水体，和吸附的污染物一起进入生物体内，产生生物毒性，威胁生态环境安全。 本文尝试运用电沉积方法在活性炭颗粒表面沉积纳米零价铁，以降低纳米零价铁的制备成本，同时将纳米零价铁负载在活性炭颗粒表面，方便其工程应用，同时，利用铁碳腐蚀原电池提高纳米零价铁去除污染物的性能。 2、《纳米零价铁颗粒去除水中重金属的研究进展》：综述了纳米零价铁颗粒去除水中重金属的研究进展，包括纳米零价铁的常用制备方法及特性去除效能对不同重金属的去除机理以及发展前景和今后的研究方向。 （1）物理法包括物理气相沉积法、高能球磨法和深度塑性变形法溅射法等；其中的最常用的是高能球磨法：是在无外部热能供给条件下将大晶粒变成小晶粒的过程利用超声机械球磨机的转动或振动使硬球对金属铁粉末进行强烈的撞击研磨和搅拌，使之进一步粉碎为纳米级微粒。工艺简单，产量高，晶粒粒度随球磨时间的延长而降低。 （2）化学法包括化学还原法、热解羰基铁法、微乳液法、电化学法和活性氢-熔融金属反应法等；其中最常用的是液相化学还原法：在液相体系中利用强还原剂如KBH4、NaBH4和N2H4等还原金属离子为纳米零价铁微粒。反应中应保证BH4-过量以促进合成反应并确保铁晶粒的均衡生长反应完成后，用真空泵过滤并用去离子水和乙醇或异丙醇各清洗3次除去残留的H2BO3-和H+等，合成的纳米零价铁一般保存在充满N2的棕色瓶中，或者加入乙醇密封保存。 （3）目前将纳米零价铁大规模应用于实际工程修复还存在一些限制性条件：
纳米零价铁可研
纳米零价铁修复土壤项目 可 行 性 研 究 报 告 二0一三年四月十九日
一、国立中山大学环境工程研究所简介 国立中山大学环境工程研究所位于我国工业重镇之高雄巿，目前本所有六位专任教师、三位兼任教师、二位专任技术人员、二位行政助理、十位专任研究助理以及95位研究生，其中包括50位博士班研究生。本所目前所通过的研究计划金额超过捌千万台币，而平均每年的研究经费亦超过贰千万台币。 1.教育方面： 本所提供博士与硕士学位之课程及研究训练，以培训具独立研究、技术开发、决策及领导能力的高级环工人才为目的。 2. 研究方面： 研究领域涵盖空气污染控制技术、燃烧与焚化技术、除臭技术、固液废弃物处理、资源化技术及土壤及地下水污染整治技术。学术及基础性的研究与应用技术的开发及问题的解决均为研究的核心。 3. 服务方面： 本研究所接受政府、研究机构、公民营事业单位的委托，从事研发、管理、调查及评估等建教合作案。同时，并为校外及社会人士提供数种短期的在职或推广教育培训工作。 本所对于学术性与应用性的研究均极为重视，当前研究重点： 焚烧理论及技术 燃烧、裂解及热氧化分解。 有机污染物之焚化处理。 废弃物焚化处理。 二次污染物(有机气体、底灰、飞灰) 之监测及处理技术。 空气污染防治 空气质量监测及大气扩散。 排烟脱硫及脱硝处理。 气胶工程与除尘技术。 臭气鉴定与处理程序评估。 室内空气质量调查分析。
固体废弃物处理术 废弃物处理与处置。 资源回收及再利用。 土壤污染整治。 毒性物质管理及处理。 净水及水污染处理术 净水高级处理技术。 废水中生物难分解有机物之物化及生物处理。 二、睿元奈米环境科技股份有限公司简介 睿元奈米环境科技成立于2006年，以技术研发、生产制造、及顾问服务为主要的营运方向，是国内目前在土水领域唯一具有自主知识与技术的公司。 我们不但与全球同步，并具有奈米零价铁产品的领先质量及其他创新的环境奈米技术产品。奈米零价铁（Nanoscale Zero-Valent Iron, NZVI）整治药剂是目前清除土壤及地下水含氯有机污染物的最有效武器，这项新技术自1996年于美国宾州理海大学(Lehigh University)提出后，目前在欧美国外地区使用NZVI的实绩非常多，足见NZVI受到政府部门、私人企业、及技术业者的认同相当高。 睿元奈米环境科技已在国内外多处场址建立实绩，成效非常显著，并开发出客制化奈米铁(CNP)制程、微奈米释氢释氧控制器(H2R,O2R)、高效能吸附整治墙、及奈米铁处理序列技术等，将奈米铁的应用延伸至加油站/储槽污染场址，期许能以领先技术的品牌深入全球市场，为国内外之污染整治工作注入一股活力，使我们的地球环境得以永续经营，民众的健康受到应有的保护！ 三、土壤污染及修复现状 近年来，随着工业化进程的不断加快，矿产资源的不合理开采及其冶炼排放、长期对土壤进行污水灌溉和污泥施用、人为活动引起的大气沉降、化肥和农药的施用等原因，造成了土壤污染严重。2006年7月，国家环保总局局长周生贤在全国土壤污染状况调查及污染防治专项工作视频会议中表示，全国土壤污染的总体形势相当严峻。据不完全调查，全国受污染的耕地约有1.5亿亩，污水灌溉污
负载型零价铁处理含铬废水[开题报告]
毕业论文开题报告 环境工程 负载型零价铁处理含铬废水 一、选题的背景、意义 铬是生物体所必须的微量元素之一，但其浓度过高时，会对人类及环境等造很大的危害，如六价铬具有强毒性，被人体吸收后会在体内蓄积，导致癌症的发生。三价铬的浓度过高时，会使鱼类中毒死亡，同时水体受到严重污染而不能被使用。铬的工业污染主要来自铬矿石加工、金属表面处理、皮革鞣制、印染、照相材料等行业的废水、废渣的排放。铬是水质污染控制的一项重要指标。 二、相关研究的最新成果及动态 目前，对铬废水的处理主要采用生物法、离子交换法、化学还原法、电解法、化学沉淀法、电渗法和吸附法[1-2]，其中吸附法具有操作简单，投资费用少，处理效果好等特点而受到重视[2-3]。可用作吸附剂的天然高分子及其衍生物主要有：纤维素、淀粉、木质素、壳聚糖、单宁、蛋白质和藻类。这些天然高分子物质对铬有一定的吸附性能，且原料来源丰富，价格低廉，选择性大，投药量小，安全无毒，可以完全生物降解，无二次污染，不受pH值变化影响，因此在众多吸附剂的研究开发中备受关注。70年代以来，美、英、法、日和印度结合本国天然高分子资源，重视化学改性天然有机高分子吸附、絮凝剂的研制[4]，我国天然高分子资源极为丰富，但相对而言，这方面的研究还较少。 也有以粉煤灰做吸附材料的，粉煤灰是锅炉燃烧过程中没有完全燃烧的飞末，具有良好的吸附性与稳定的化学性，用粉煤灰吸附处理含铬废水，既可提高废水处理的经济效益，又可以解决粉煤灰对环境的污染问题[5]。 然而铁粉或铁屑由于反应速度慢，无法使零价铁得到充分的利用。近十几年来，纳米铁(Nanoscale Zero-Valent Iron，NZVI)由于具有巨大的比表面积和高反应活性等特点，在污染物修复领域开展了广泛的研究。物化方法治理Cr(VI)污染所需费用过高，且去除不具有选择性，只是发生了污染物的转移或浓缩。生物修复技术虽然高效低耗，但修复时间长，并且存
纳米零价铁的强化改性及其对水污染治理最新研究进展
纳米零价铁的强化改性及其对水污染治理最新研究进展 摘要：近年来，纳米零价铁的强化改性技术及其在水处理领域的应用成为研究热点。特别是针对卤代污染物、硝酸盐、重金属及废水中染料去除方面。介绍了纳米零价铁强化改性、负载功能化、工程实际应用及其对水污染治理研究进展，并对纳米零价铁改性的未来发展趋势进行展望。 关键词：零价铁；改性；水污染治理 纳米技术治理水体污染一直受到国内外广泛关注，其中，纳米零价铁（nano zero valent iron，以下简称NZVI）因其高反应性、无害性而被广泛应用到水污染治理当中。然而，由于NZVI具有较高的表面能，它在实际应用中容易氧化、集聚，抑制了NZ-VI的反应活性，从而降低了其对水中污染物的降解效率。针对NZVI的改性技术成为水污染治理领域的研究热点。同时，该技术的应用范围不断扩大，对目标污染物的治理已经从以氯代有机物为主扩展到对溴代有机物、硝酸盐、重金属及染料等的降解。 1 纳米零价铁强化改性技术 NZVI粒子微小，表面能高，容易集聚，由于集聚成团从而降低了NZVI在实际应用中的迁移性和反应活性等，因此，为促进NZVI技术处理实际废水，对NZVI的改性显得尤为重要。NZVI的改性方式主要有两种，一种是分散改性，另一种是负载功能化。具体主要有以下方法：（1）选择合适的分散剂去除特定的污染物；（2）选择创新型负载基质；（3）充分利用NZVI本身的金属性质；与其他技术相结合。 1.1 分散剂改性 1.1.1 聚合物 在分散剂改性NZVI的研究中，以一种聚合物为改性剂是研究较多的一个领域，如PMMA、CMC等。聚合物改性能使NZVI减少集聚，提高其稳定性和迁移性。另外，同时采用两种或两种以上聚合物改性也得到人们的关注，Krajangpan 等用PDMS/PEG双聚合物改性NZVI，其稳定性得到提高，但其改性过程较为复杂。如果能找到有效快捷的改性方法，此种双聚合物改性的方法也是一个值得深入研究的方向。 1.1.2 可生物降解分散剂 分散剂作为改性剂加入到NZVI中，在对水中污染物处理的过程中，分散剂对水质的影响尚不明确。所以，在选分散剂改性NZVI时，更倾向于选择环保型、可降解的分散剂。Wei等用可生物降解的分散剂PAA改性NZVI，原位修复氯代有机物污染源，结果表明，改性后的NZVI能有效的降解氯代污染物。Basnet等
零价铁的最新研究进展
零价铁处理污水的最新研究进展 [摘要]零价铁以其低毒、廉价、易操作而且对环境不会产生二次污染等优点，而在水污染治理中受到重视。作者介绍了零价铁处理污水的机理并综述了其处理包括重金属废水、偶氮染料废水、氯代有机物废水、硝基芳香族化合物废水、硝酸盐废水等在内各种废水的最新研究进展。指出了零价铁废水处理技术的研究方向．包括对纳米级零价铁的研究、对零价铁去除污染物的机理研究及零价铁与其他技术联用的研究。 [关键词]零价铁；废水处理；微电解 零价铁由于具有低毒、廉价、易操作而且对环境不会产生二次污染等优点。使其在水污染治理中的应用越来越受到重视。零价铁能够还原去除多种有毒有害污染物。被认为是最有应用前景的污染物治理技术之一。 零价铁化学性质活泼。电负性很大。电极电位E o(Fe2+/Fe)= -0．44V，具有较强的还原能力，可将金属活动顺序表中排于其后的金属置换出来并沉积在铁表面，还可以将氧化性较强的离子或化合物及某些有机物还原。自从20世纪80年代末有人报道零价铁可以还原去除水溶液中的氯代有机物以来，利用零价铁处理水体污染物一直是非常热门的研究领域。大量研究表明零价铁不但可以降解水体中的氯代有机物．还能还原去除重金属、偶氮染料、硝基芳香族以及硝酸盐、高氯酸盐、除草剂等多种污染物。这极大推动了零价铁在环境污染治理方面的应用。
1零价铁的去污机理 零价铁去除污染物的机理主要包括三个方面： (1)铁的还原作用。铁是活泼金属，有较强的还原性。它可以将多种污染物还原。 (2)微电解作用。零价铁具有电化学特性，其电极反应的产物中新生态[H]和Fez+能与废水中很多组分发生氧化还原作用而将很多污染物还原。 (3)混凝吸附作用。铁在腐蚀氧化过程中会产生絮状Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀等，它们都强的混凝吸附作用。可以吸附去除一部分污染物。 2零价铁在不同污水处理中的应用进展 2．1含重金属离子废水 零价铁处理废水最早始于对电镀废水和含重金属离子废水的处理。国内外许多科学研究结果表明：增加铁粉量、酸性条件有利于对废水的处理，铁粉颗粒粒径对处理效果也有重要的影响。从热力学角度来看，零价铁能够还原多种高价态的重金属。当前各国地下水砷污染问题日益严重。对其的治理远比地表水困难得多。由于零价铁性质活泼，具有处理过程简单、材料充足、经济和环境友好等特点，在地下水砷污染修复的研究中被广泛应用[1-2]。https://www.360docs.net/doc/f814636488.html,ckovic等[3]全面评价了零价铁除砷的技术，认为零价铁能有效地去除水溶液中的As(Ⅲ)和As(V)，并将As处理到5ug／L以下；砷的去除效率与零价铁的比表面积有关．而且铁一砷沉淀生成物相当稳定。尽管已有很多应用零
纳米零价铁土壤修复可行性分析报告
纳米零价铁修复土壤项目 口 r 行 性 研 究 报 告 二0一三年四月十九日
一、国立中山大学环境工程研究所简介 国立中山大学环境工程研究所位于我国工业重镇之高雄市，目前本所有六位专任教师、三位兼任教师、二位专任技术人员、二位行政助理、十位专任研究助理以及95位研究生，其中包括50位博士班研究生。本所目前所通过的研究计划金额超过捌千万台币，而平均每年的研究经费亦超过贰千万台币。 1.教育方面： 本所提供博士与硕士学位之课程及研究训练，以培训具独立研究、技术开发、决策及领导能力的高级环工人才为目的。 2.研究方面： 研究领域涵盖空气污染控制技术、燃烧与焚化技术、除臭技术、固液废弃物处理、资源化技术及土壤及地下水污染整治技术。学术及基础性的研究与应用技术的开发及问题的解决均为研究的核心。 3.服务方面： 本研究所接受政府、研究机构、公民营事业单位的委托，从事研发、管理、调查及评估等建教合作案。同时，并为校外及社会人士提供数种短期的在职或推广教育培训工作。 本所对于学术性与应用性的研究均极为重视，当前研究重点： 焚烧理论及技术 燃烧、裂解及热氧化分解。 有机污染物之焚化处理。 废弃物焚化处理。 二次污染物（有机气体、底灰、飞灰）之监测及处理技术。 空气污染防治 空气质量监测及大气扩散。 排烟脱硫及脱硝处理。 气胶工程与除尘技术。 臭气鉴定与处理程序评估。 室内空气质量调查分析。 固体废弃物处理术 废弃物处理与处置。资源回收及再利用。
土壤污染整治。 毒性物质管理及处理。 净水及水污染处理术 净水高级处理技术。 废水中生物难分解有机物之物化及生物处理。 二、睿元奈米环境科技股份有限公司简介 睿元奈米环境科技成立于2006年，以技术研发、生产制造、及顾问服务为主要的营运方向，是国内目前在土水领域唯一具有自主知识与技术的公司。 我们不但与全球同步，并具有奈米零价铁产品的领先质量及其他创新的环境奈米技术产品。奈米零价铁(Nan oscale Zero-Vale nt Iron, NZVI)整治药剂是目前清除土壤及地下水含氯有机污染物的最有效武器，这项新技术自1996年于美国 宾州理海大学(Lehigh University)提出后，目前在欧美国外地区使用NZVI的实绩非常多，足见NZVI受到政府部门、私人企业、及技术业者的认同相当高。 睿元奈米环境科技已在国内外多处场址建立实绩，成效非常显著，并开发出 客制化奈米铁(CNP)制程、微奈米释氢释氧控制器(H2R,O2R)、高效能吸附整治墙、及奈米铁处理序列技术等，将奈米铁的应用延伸至加油站/储槽污染场址， 期许能以领先技术的品牌深入全球市场，为国内外之污染整治工作注入一股活力，使我们的地球环境得以永续经营，民众的健康受到应有的保护！ 三、土壤污染及修复现状 近年来，随着工业化进程的不断加快，矿产资源的不合理开采及其冶炼排放、长期对土壤进行污水灌溉和污泥施用、人为活动引起的大气沉降、化肥和农药的施用等原因，造成了土壤污染严重。2006年7月，国家环保总局局长周生贤在全国土壤污染状况调查及污染防治专项工作视频会议中表示，全国土壤污染的总 体形势相当严峻。据不完全调查，全国受污染的耕地约有 1.5亿亩，污水灌溉污 染耕地3250万亩，固体废弃物堆存占地和毁田200万亩，合计约占耕地总面积的1/10以上，其中多数集中在经济较发达的地区。严重的土壤污染造成巨大危害。据估算，全国每年因重金属污染的粮食达1200万吨，造成的直接经济损失
硫化零价铁去除水体中Cr(Ⅵ)的性能及机理研究
硫化零价铁去除水体中Cr(Ⅵ)的性能及机理研究水体中重金属的污染给自然环境和人类健康构成严重威胁,已经成为环境领域的热点和难点问题。由于重金属铬(Cr)广泛应用于制革、电镀以及采矿行业,导致大量含Cr废水产生。 零价铁(ZVI)技术因其原料来源广泛、成本低廉、无毒以及具有较高的还原性而具有广阔的应用前景,但是由于ZVI表面钝化膜的生成极大限制了污染物与内部零价铁的进一步接触反应,导致ZVI反应活性的下降。本研究基于硫(S)的腐蚀特性,利用含硫化合物对ZVI进行硫化改性,有效提高了 ZVI对于水体中Cr(VI)的去除效率。 研究利用硫化钠对普通微米零价铁进行硫化改性合成粒径大约为30μm的硫化零价铁(S-ZVI)颗粒,并通过控制硫化钠含量制备出不同S/Fe的S-ZVI材料。合成后的S-ZVI通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线能谱(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)等固相表征探究S-ZVI的物理化学性质。 结果表明,与ZVI相比,S-ZVI表面更为粗糙并呈现多孔结构,负载在ZVI表面的S多以FeS形式存在。同时由于S/Fe的不同,S-ZVI呈现出不同物理性质,当S/Fe为0.056时,S-ZVI达到最大比表面积以及粗糙度。 实验系统研究了 ZVI和S-ZVI(S/Fe = 0.056)材料分别在厌氧和好氧条件下对Cr(Ⅵ)去除情况。结果表明,硫化和溶解氧之间的耦合作用显著改善了 ZVI 对于Cr(Ⅵ)的去除,同时反应活性符合以下规律:S-ZVI + aerobic>S-ZVI +anaerobic>ZVI + anaerobic>ZVI + aerobic。 为了进一步探究氧气和 S/Fe 对 S-ZVI去除Cr(Ⅵ)的影响,分别选取S/Fe 为0.056时的S-ZVI在不同氧气浓度以及好氧条件时不同S/Fe条件下S-ZVI对
纳米零价铁对污染物去除作用的机理研究
Advances in Environmental Protection 环境保护前沿, 2019, 9(2), 220-224 Published Online April 2019 in Hans. https://www.360docs.net/doc/f814636488.html,/journal/aep https://https://www.360docs.net/doc/f814636488.html,/10.12677/aep.2019.92032 Study on Mechanism of Nano-Zero-Valent Iron Removal of Pollutants Huichao Guo, Jiabin Chen, Xuefei Zhou* State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse, Tongji University, Shanghai Received: Apr. 2nd, 2019; accepted: Apr. 17th, 2019; published: Apr. 24th, 2019 Abstract Nano-zero-valent iron has a lower standard electromotive force and nano-size, which greatly in-creases the active reaction sites and active adsorption sites on the surface, and the rate of reduc-tion and degradation of pollutants is much higher than that of ordinary zero-valent iron materials. This paper reviews the removal mechanism of organic zero pollution and heavy metals by na-no-zero-valent iron particles. The purpose is to provide reference and ideas for in-depth research in this field. Keywords Nano-Zero-Valent Iron, Pollutants, Mechanism 纳米零价铁对污染物去除作用的机理研究 郭慧超，陈家斌，周雪飞* 同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海 收稿日期：2019年4月2日；录用日期：2019年4月17日；发布日期：2019年4月24日 摘要 纳米零价铁具有较低的标准电动势、纳米尺寸，使得其表面的活性反应点位和活性吸附点位大大增加，还原降解和吸附污染物的速率远高于普通零价铁材料。本文综述了纳米零价铁颗粒去除有机污染、重金属的去除机理，旨在为该领域的深入研究提供借鉴和思路。 *通讯作者。