硫掺杂零价铁去除Cr(Ⅵ)的机理及环境影响因素
2021-06-08刘丽梁乐缤时悦王小治封克王圣森
农业环境科学学报 2021年5期
刘丽,梁乐缤,时悦,王小治,封克,王圣森
(扬州大学环境科学与工程学院,江苏 扬州 225127)
铬(Cr)被广泛应用于冶金、颜料以及制革等行业,其常见价态为三价[Cr(Ⅲ)]和六价[Cr(Ⅵ)][1]。由于Cr(Ⅵ)活性高且具有强氧化性,对环境和人类健康造成了极大的危害,因此对Cr(Ⅵ)的还原固定研究具有重要意义[2]。
零价铁(ZVI)作为一种还原剂,具有很强的电子贡献能力以及高反应活性,已被广泛用于各种环境污染物的去除,但ZVI的高表面能及磁特性导致其容易发生团聚沉降[3],降低了ZVI 反应能力;此外ZVI 还易与水发生钝化反应形成钝化层[4],使其在反应过程中的活性逐渐降低,电子传递能力减弱,限制了ZVI 的应用范围。与ZVI 相比,硫化亚铁(FeS)具有更好的疏水性、较大的比表面积和较强的电子传递能力,对污染物的去除效果相对持久[5],但自身没有磁性,不利于回收。因此,将ZVI 与FeS 复合可提高ZVI 的分散性和电子传递能力。FeS较好的疏水性可以降低ZVI与水反应造成的钝化损失,使硫化零价铁(S-ZVI)复合材料能与水中的Cr(Ⅵ)充分接触;FeS 的还原性可协同提高ZVI的电子传递能力,进而提高复合材料对Cr(Ⅵ)的去除性能[6],同时也具备较好的磁响应性[5]。
S-ZVI 常用的合成方法是在湿法合成ZVI 的过程中加入硫源(硫代硫酸钠、硫化钠、连二亚硫酸钠等),硫化物腐蚀ZVI表层并在表面形成一层FeSx壳。根据合成过程中硫源的添加顺序可分为前置合成法和后置合成法。前置合成法是指将硫源和硼氢化物混合在一起还原溶液中的铁源(二价或三价铁离子)形成ZVI 和FeSx混合物;……
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