球磨硫化亚铁@零价铁降解水中有机污染物和去除六价铬的研究

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零价铁价格低、环境友好,但零价铁表面钝化降低其反应活性,成为制约其实际应用的瓶颈。零价铁硫化改性可克服零价铁表面易钝化、比表面积小等缺陷从而提高其反应活性。目前,现有的零价铁硫化工艺(水合法)流程复杂,且会产生合成废水导致二次污染。本文利用硫化亚铁和零价铁球磨合成硫化零价铁,详细探讨了球磨条件对零价铁硫化的影响,优化球磨参数,通过简单的合成方法获得了高性能的硫化零价铁,并将其用于过硫酸盐活化以高效去除难降解有机污染物;同时将其用于水中六价铬的去除。本文获得的主要结论如下:在硫化亚铁和零价铁球磨过程中,硫化亚铁会与零价铁生成一层铁硫化物,有效地抑制零价铁的钝化,且球磨转速的增加有助于减少零价铁表面钝化层,从而提高零价铁的腐蚀性能。另一方面,球磨过程减小了材料的颗粒粒径,同时提高了零价铁的结晶度。这些变化提高了材料在溶液中的表面腐蚀性,且球磨转速越高,改性的效果越明显。采用球磨FeS/Fe~0活化过硫酸盐,实现了高效去除多种有机污染物。球磨后的材料中FeS可以还原Fe3+,生成亚铁离子和氢离子,进一步促进了零价铁的腐蚀,快速释放出亚铁离子,强化了过硫酸盐的活化效果。球磨FeS/Fe~0的最佳质量配比是1:1–4:1,最优球磨参数是600 rpm的球磨转速和30分钟的球磨时间。最优球磨材料在PS浓度为2.5 m M,球磨材料投加量为0.1 g/L的情况下,在10分钟内,对0.15 m M的吡虫啉(IMI)的去除率高达97%。采用球磨FeS/Fe~0去除水中六价铬,相比未经处理的零价铁,球磨FeS/Fe~0用零价铁用量的一半就获得了更高的六价铬去除率。体系内球磨FeS/Fe~0与Cr(VI)的比值越大,体系去除六价铬的速率就越快;当比值小于3.33时,体系去除六价铬的速率会达到最小值,10分钟内仅能去除约73%的六价铬。体系的p H对于六价铬去除有较大影响,酸性条件有利于六价铬去除。球磨FeS/Fe~0在酸性条件(p H=2)中释放出亚铁离子,还原体系中的六价铬;体系的酸性环境让材料表面带上正电,吸附重铬酸钾等负电荷污染物到表面的活性位点上,直接将其还原为三价铬。
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