稳定化绿锈去除水中重金属铬的研究快速高

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铬(Cr)是自然广泛存在的重金属,对人体健康和生态环境有着极大的潜在威胁,具有三致效应(致畸、致癌和致突变),是环境中的重要污染物。对于水中六价铬(Cr(VI))的去除,二价铁盐和零价铁被认为是成本低、效果好的传统修复材料。但是传统零价铁材料Fe0存在铁利用率低下、材料寿命不足等问题。绿锈(GRs)是一种富含Fe(II)的活性矿物,对Cr(VI)等污染物具有优秀的还原去除能力。但是,GRs的稳定性不足,需要通过改性来提高稳定性以优化它在污染区域的传质和运输。

暨南大学环境学院殷炜昭副教授团队长期致力于土壤和地下水的修复研究,近期他们发表在Chemosphere上的一项研究,针对绿锈的稳定问题进行了改性研究和考察,并对其在Cr(VI)污染修复能力方面与传统修复材料进行了比较和探讨。

该研究利用硅酸盐、磷酸盐、黄腐酸、羧甲基纤维素钠以及骨炭五种稳化剂对氯离子型绿锈(GRCl)进行改性合成稳定化绿锈(GR-X)。分别从二价铁溶出、GR-X的晶体结构和形态特征三个方面评价稳定化效果。通过Cr(VI)去除实验对GR-X还原去除六价铬的能力进行考察,并从去除效率、产物形态分析以及修复体系pH波动三个方面对Cr(VI)的修复效果进行评价。

研究结果表明,上述稳化剂都能够有效地抑制GRCl中结构型二价铁的溶出,使绿锈的晶体结构和形态特征得维持。另外,Cr(VI)还原去除实验表明,除磷酸盐稳定化绿锈对Cr(VI)的去除率同比下降了30%之外,其余稳定化绿锈对Cr(VI)的还原去除性能并没有因改性而大幅下降。GR-X能够将毒性高的、迁移能力强的水溶性Cr(VI)还原转化为低毒、高稳定性、迁移能力弱且生物可利用性低的铁锰氧化态铁铬沉淀物。除此之外,稳定化修复体系具有一定的pH缓冲能力,能够避免修复体系酸化,进一步降低重金属Cr重新浸出的风险。

与传统修复材料二价铁盐和零价铁材料相比,GR-X对Cr(VI)的去除效率快、铁利用率高,修复后体系酸化风险较低,能够保障Cr(VI)的长效去除。

GR-X去除水中Cr(VI)的机理图(来源:ScienceDirect)

该研究的开展受到丹麦哥本哈根大学HansChristianBruunHansen教授团队(丹麦,哥本哈根大学)的积极协助。科研经费受国家科学自然基金的资助。

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