应用纳米零价铁处理含铬污染物

【摘要】： 研究了实验室自制的纳米零价铁处理模拟含Cr(Ⅵ)无氧地下水的影响因素、吸附动力学,并结合体系中Fe2+浓度、氧化还原电位、Zeta电位和理论计算得到的pe-pH图对纳米零价铁去除Cr(Ⅵ)的机制进行了探讨。 实验结果表明,纳米零价铁对Cr(Ⅵ)的去除率随着初始Cr(Ⅵ)／Fe质量比的升高而降低。当溶液的pH为7.0,初始Cr(Ⅵ)／Fe质量比为0.025、0.050、0.075和0.100时,相应的Cr(Ⅵ)的去除率分别为100.0%、85.6%、72.7%和39.6%。酸性条件更有利于纳米零价铁对Cr(Ⅵ)的去除,当初始Cr(Ⅵ)／Fe质量比为0.100,溶液的pH为3.0、5.0、7.0、9.0和11.0时,体系中Cr(Ⅵ)的去除率分别为73.4%、57.6%、39.6%、44.1%和41.2%。纳米零价铁去除Cr(Ⅵ)的过程符合拟二级动力学方程。当溶液的pH为7.0,初始Cr(Ⅵ)／Fe质量比为0.025时,吸附速率常数(k)最大,为9.76×10-3g·(mg·min)-1。 通过Fe-Cr体系形态分布图,Fe(Ⅱ)浓度分析以及反应过程中的氧化还原电位可知,Cr2072-吸附到纳米零价铁表面后被迅速地还原为Cr3+,生成的Cr3+与纳米零价铁表面的FeOOH结合生成Cr-Fe膜。而Cr-Fe膜将阻断电子在纳米零价铁与Cr2072-之间的传输,Cr(Ⅵ)得不到还原,从而纳米零价铁对Cr2072-的去除以吸附为主。 应用该纳米零价铁处理实际铬渣,结果表明,应用纳米零价铁处理铬渣萃取液,当萃取液中Cr(Ⅵ)／Fe=0.017时,Cr(Ⅵ)的去除率可达100%；应用纳米零价铁同铬渣直接混合,当纳米零价铁同铬渣的质量比为4%时,铬渣中Cr(Ⅵ)的含量在一天内由16 g·kg-1降至0.01 g·kg-1以下；应用纳米零价铁和水泥处理铬渣,铬渣中的六价铬并不能被有效地去除。