纳米零价铁对溶液中铅镉铬砷的去除性能研究

摘要:通过液相还原法﹐采用KBH。还原Fe*成功制备了平均粒径40～80 nm、比表面积19.713 4m2/g.有较好表面活性的纳米零价铁(NZVI),NZVI在含铅﹑砷﹑铬、镉初始浓度为100 mg/L的 pH分别为2、7、12的溶液中进行去除试验。结果表明,在pH=2与pH=7的条件下NZVI对铅、砷、铬的去除效果较好,去除速率在前30 min较快;在pH=12条件下对镉的去除效果明显﹐去除速率在前40 min较快;不同pH条件下各离子的去除率差异较大﹐这主要与各离子在不同pH条件下的存在形态有关。NVZI去除溶液中的铅.砷、铬、镉,不仅效率高,而且绿色环保,不会对环境造成二次污染。

关键词:纳米零价铁(NZVI;比表面积;Pb;Cr; Cd; As;去除率

随着经济与工业的发展，特别是重金属污染物 事故性排放［１］，会导致含大量重金属的废水未经处 理直接排入水体，造成严重污染。重金属在水体中 不 易 被 生 物 降 解，具有生物富集和生物放大效 应［２－３］。重金属污染已成为人类身体健康的主要 威胁。近 年 来，纳 米 零 价 铁 （ＮａｎｏｓｃａｌｅＺｅｒｏ－Ｖａｌｅｎｔ Ｉｒｏｎ，ＮＺＶＩ）［４－５］作为水体污染修复剂得到了广泛应 用。它既可以去除水体中的重金属污染物，又可以 修复水体中的有机污染物。ＮＺＶＩ凭借其独特的性 能以及对重金属离子有很好的去除能力，成为近年 来处理水体污染物的研究热点［６－１１］。 目前 ＮＺＶＩ对含单一重金属离子溶液的去除试 验有较多研究。本文用 ＮＺＶＩ在不同 反 应 时 间、不 同ｐＨ 条件下对混 合 溶 液 中 的 铅、镉、铬、砷 的 去 除 效果进行研究。

１ 试验部分

１．１ 试剂与设备 本文所用试剂均为分析纯，主要有盐酸、氢氧化 钠、硼氢化钾、硫酸亚铁、无水乙醇、聚乙烯吡咯烷酮 （ＰＶＰ）、硝酸铅、重铬酸钾、氯化镉、亚砷酸钠等。 主要设备：Ｓ３１２搅拌器、电子天平、ＮｏｖａＮａｎｏ ＳＥＭ４５０型电 子 扫 描 电 镜、５１００ＩＣＰ－ＯＥＳ、９９０ 型 ｐＨ 计、ＴＨＺ８２Ａ 型恒温振荡器、Ｄ８ａｄｖａｎｃｅＸ 射线 衍射仪、ＪＷ－ＢＫ１３２Ｆ型 ＢＥＴ 比表面积测试仪。

1.2NZVI的制备 制备原理12-13]:以硫酸亚铁为原料﹐硼氢化钾为还原剂,PVP为表面活性剂﹐具有强还原性的硼氢化钾可以将Fe中还原为零价铁,PVP的加入可以对零价铁表面进行改性﹐从而防止生成的零价铁发生团聚1 4 ] 制备流程:按照摩尔比Fe2+/BH =1/2将一定量的硫酸亚铁溶液和硼氢化钾溶液混合均匀,加入少量溶于乙醇的PVP,超声条件下搅拌1 h,将制得的NZVI用去离子水和无水乙醇分别洗3次后，60℃置于真空干燥箱中烘干。

1.3试验方法 通过电子天平称取10 g NZVI置于200 mL锥形瓶中,加入100 mL质量浓度均为100 mg/L、pH分别为2、7、12的含铅、铬、镉﹑砷溶液中,放于恒温