中国科学院机构知识库网格
Chinese Academy of Sciences Institutional Repositories Grid
Cr(VI)污染地下水PRB修复硫化铁铜双金属材料制备与应用研究

文献类型:学位论文

作者屈敏
答辩日期2021-06-01
文献子类硕士
授予单位中国科学院过程工程研究所
导师徐红彬 and 李书鹏
关键词六价铬,铁铜双金属,硫化,Prb,地下水
英文摘要

我国铬化工场地土壤和地下水铬污染严重,其修复治理具有重要的现实意义。可渗透反应墙(PRB)作为一种地下水风险管控技术,具有安装简便、能耗低、成本低等优点,已被广泛应用于地下水修复。选择高效的反应介质是PRB技术应用的关键。零价铁能同时去除多种污染物,且环境友好、廉价易得,以零价铁为填料的PRB已广泛应用于Cr(VI)污染地下水修复。然而,零价铁表面容易发生钝化,导致其除铬性能下降及材料失活,降低了铁基PRB材料的运行寿命。因此,为开发一种除铬容量高、稳定性好的材料,本文通过对铁粉进行铁铜双金属-硫化耦合改性,制备了硫化铁铜双金属材料(S-ZVICu),揭示了S-ZVICu的结构,分析了其除铬机理,并测试了其应用性能。论文进展如下:(1) 通过对铁粉进行铁铜双金属-硫化耦合改性,制备出S-ZVICu,优化工艺流程与工艺条件,在硫化pH值为5.4、硫化时间为2 h、Cu/Fe质量比为0.0125、S/Fe摩尔比为0.084的优化工艺条件下,制备出了比表面积为8.9 m2·g-1、除铬容量为67.5 mg·g-1的S-ZVICu,其除铬容量达到商用原始铁粉的54倍。 (2) 分析表征了S-ZVICu的结构并研究了其除铬机理。XPS、SEM-EDS等表征结果表明,S-ZVICu具有特殊的Fe0/Cu0/FeSx的表面层状结构。该结构使得S-ZVICu具有疏松多孔表面和更加亲水性的界面。通过Fe(II)掩蔽实验研究,揭示了S-ZVICu的除铬机理:Cr(VI)主要通过还原、吸附与沉淀被S-ZVICu去除,S-ZVICu表面的Cu0和FeSx对内核零价铁与Cr(VI)之间电子传输起着双重促进作用。(3) 采用地下水静态与动态模拟试验,测试了S-ZVICu的应用性能。静态模拟实验结果表明,S-ZVICu具有较好的稳定性和应用安全性,无Cu(II)二次污染风险。地下水中Cl-可提高S-ZVICu的除铬效果。S-ZVICu具有较宽的pH适用范围,pH值为8时其除铬效率仍然可达到99%。在多种污染物共存的条件下,其对Cr(VI)、As(III)、V(V)和Pb(II)的去除效率均可达到99%。动态模拟试验结果表明,在渗透系数为10-2 m·d-1时,进水浓度越高,S-ZVICu的失效速率越快。S-ZVICu与商用原始铁粉比较,可节约材料成本62%左右,具有一定的成本优势。

语种中文
源URL[http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/60877]  
推荐引用方式
GB/T 7714
屈敏. Cr(VI)污染地下水PRB修复硫化铁铜双金属材料制备与应用研究[D]. 中国科学院过程工程研究所. 2021.

入库方式: OAI收割

来源:过程工程研究所

浏览0
下载0
收藏0
其他版本

除非特别说明,本系统中所有内容都受版权保护,并保留所有权利。