关键词:
纳米零价铁
生物质炭
凹凸棒土
重金属污染
水处理
摘要:
近年来,环境铬(Cr(Ⅵ))污染受到广泛关注.单独使用纳米零价铁(nZVI)颗粒、生物炭(BC)和凹凸棒(ATP)修复水环境中的Cr(Ⅵ)污染引起了广泛关注.然而,关于这些复合材料的联合应用,即nZVI/ATP和nZVI/BC,以减轻水中Cr(Ⅵ)的毒性效应的研究很少.因此,本研究选择nZVI、BC和ATP的联合应用作为载体材料,采用液相还原法合成nZVI/BC和nZVI/ATP复合材料,研究负载比、添加量、Cr(Ⅵ)初始浓度和反应时间对去除性能的影响.结果表明:(1)负载nZVI后,其对Cr(Ⅵ)的去除效率显著提高了148.89%和131.90%;(2)在100 mg·L^(-1)的Cr(Ⅵ)浓度条件下,nZVI/ATP最佳添加量为4 g·L^(-1),去除容量为68.5 mg·g^(-1),nZVI/BC为6 g·L^(-1),去除容量为63.59 mg·g^(-1);此外,本研究进一步使用TEM、XRD、XPS和等温吸附拟合分析,对两种复合材料去除六价铬的机理进行了探讨,得出复合材料对Cr(Ⅵ)去除是Fe0、负载材料与Cr(Ⅵ)之间的氧化还原、吸附及共沉降等综合作用的结果,在低Cr(Ⅵ)浓度条件下,去除过程以氧化还原为主导,而在高浓度条件下吸附作用则占优势;此外,两种复合材料对六价铬的吸附具有差异性,nZVI/ATP对Cr(Ⅵ)的吸附主要为表面的单层吸附,nZVI/BC则以孔隙内的多层吸附为主,相比于凹凸棒,零价铁更容易被生物炭表面的官能团氧化而与之发生络合反应,这可能是凹凸棒改性复合材料的去除效果优于生物炭的原因之一.