【摘 要】
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重金属具有不可生物降解和生物富集性等特点,环境中重金属污染影响动植物的生长与人类健康。重金属Cr(Ⅵ)因在环境中迁移性强,毒性高而备受关注,基于零价铁和纳米零价铁还原
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重金属具有不可生物降解和生物富集性等特点,环境中重金属污染影响动植物的生长与人类健康。重金属Cr(Ⅵ)因在环境中迁移性强,毒性高而备受关注,基于零价铁和纳米零价铁还原性的化学还原法是去除Cr(Ⅵ)的主要方法。然而,零价铁和纳米零价铁存在易钝化、团聚和流动性差以及铁离子二次污染等缺点。本文研究比较两种铝镁合金(镁含量分别为50%和56%,缩写为Al-Mg50和Al-Mg56),铝铁合金(Al-Fe20)和铝镁铁合金(Al-Mg40-Fe20)四种材料对Cr(Ⅵ)的去除性能,探讨了初始pH值、反应温度、反应时间、投加量以及预处理时间和温度对Cr(Ⅵ)去除率的影响,通过材料的水解析氢测试和反应前后材料的SEM和XRD表征探究Cr(Ⅵ)的去除反应机理。结果表明,Cr(Ⅵ)的去除速率随初始pH值减小,反应温度升高和投加量的增加而加快,四种材料去除Cr(Ⅵ)的能力为A1-Mg40-Fe20>Al-Mg50≈Al-Mg56>Al-Fe20。在初始pH 3,投加量 10 g/L,温度 25℃,Al-Mg40-Fe20 在 9 h 内对 25 mg/L Cr(Ⅵ)的去除率为70.1%。研究发现,合金材料表面的氧化物保护层是影响材料活性的主要因素,去离子水浸泡预处理可有效去除材料表层的氧化物,提高Cr(Ⅵ)的去除率,而且pH值越低,温度越高,预处理效果更好。采用pH 3去离子水,45℃预处理1h,Al-Mg40-Fe20对Cr(Ⅵ)的去除率在3min内达到99.7%。Al-Mg40-Fe20合金材料去除Cr(Ⅵ)的高活性可能与其含有的A112Mg17、Al13Fe4、Mg等组份以及表面结构结有关,尤其是在预处理后,表面产生层状Mg/Al双金属氢氧化物,Cr(Ⅵ)通过吸附或离子交换等机制进入其层间结构,从而加速Cr(Ⅵ)的还原去除。相比较零价铁和纳米零价铁,Al-Mg40-Fe20材料具有不易团聚、流动性好、不易钝化、无铁离子二次污染等优点,材料表面层状Mg/Al双金属氢氧化物吸附促进污染物去除协同作用机制为研发新型水处理和污染修复功能材料提供了新思路。
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