ZVI还原技术用于地下水污染物的同步修复及评估预测模拟研究

发布时间：2020-03-20 03:17

【摘要】：零价铁(ZVI)是一种强还原剂，对于地下水污染物去除具有良好的效果。本文在试验过程中，采用化学还原法制备了微米级Pd／Fe双金属，纳米级Fe和纳米级Ni／Fe双金属等催化还原剂，通过TEM、BET-N_2、XRD等表征手段对还原铁粉、纳米级、普通Pd／Fe颗粒和纳米级Pd／Fe等颗粒的形状和大小、比表面积以及纳米级Fe和纳米级Pd／Fe的晶体结构进行了测定。分别选用还原铁粉、纳米级Fe对六价铬去除率进行了系统研究；采用普通Pd／Fe双金属和纳米级Ni／Fe双金属对邻、对硝基氯苯进行了催化还原脱氯研究；然后采用纳米级Ni／Fe对六价铬和对硝基氯苯进行了同步修复研究，得出反应过程中各反应物和生成物的浓度变化规律。考察了不同催化还原剂、钯化率、纳米级Pd／Fe投加量、反应温度、初始pH值以及反应物初始浓度等因素对处理效果和反应速率的影响。通过产物分析结合铬的氧化还原电势E-pH图研究了六价铬的去除机理，通过中间产物和最终产物分析研究了对硝基氯苯的催化还原脱氯的反应机理。最后通过地下水原位修复中试装置，结合中试实验数据和基础试验数据，建立了ZVI修复污染地下水的预测模型。本文主要结论如下： 1．通过TEM分析得出纯还原铁粉的表面比较光滑、均匀；普通Pd／Fe表面形成了许多白色小突起，这些白色突起构成了表面催化活性位。大多数纳米级Fe和纳米级Ni／Fe颗粒的直径都在100nm以下，但有团聚现象，球状颗粒连接成树枝状。BET-N_2测得还原铁粉，钯／铁(0.005％)，纳米铁的比表面积分别为0.49、0.62、12.4m~2／g。纳米级Fe和普通Pd／Fe的XRD谱图上都出现与Fe的110衍射(d=0.2027nm)相对应的衍射峰，而普通Pd／Fe的XRD谱图上并未出现金属Pd的衍射峰。 2．影响零价铁去除六价铬反应速率的因素有：零价铁投加量、六价铬初始浓度、反应温度和初始pH值、腐殖酸浓度、铜离子浓度、淀粉投加量等。实验结果表明较大的零价铁投加量、较高的反应温度和较低的初始pH值有利于六价铬的去除反应。腐殖酸浓度、铜离子浓度和淀粉投加量则存在一个合适的浓度范围使六价铬的去除反应速率最快。Cr(Ⅵ)去除的表观动力学常数与铁粉的投加量、比表面积呈线性递增关系；随着初始pH值的升高而减缓。
【图文】：

反应装置图

表面形貌,扫描电镜,表面,纳米级

mn;RigkauDm/xa2550PCX射线衍射仪，日本)。4.1扫描电镜图分析还原铁粉，P价e双金属体系及纳米级金属颗粒的扫描电镜如图4一1()a、伪)、()c、(d)所示。(a)铁粉、b()把/铁、(c)纳米级铁、d()镍/铁比较图4一1(a)可以看出，纯铁的表面比较光滑、均匀。而图伪)则显示把分散在铁的表面形成了许多白色小突起，改变了铁的表面形貌。而且把化率越高，，白色小突起越多，表面越粗糙。这些白色突起构成了表面催化活性位，并有利于将反应物吸附在双金属表面，促进反应进行。与纯铁的表面比较光滑、均匀相比，刚制备出的纳米级Fe黑色团絮状，见图(。)。原因是:纳米级颗粒比可见光的波长小，吸收光波而成为物理学上的理想黑体，而且，由于超微颗粒的表面效应
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：X523

【引证文献】