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硝基苯作为一种重要的化工原料,用于制备苯胺和苯胺衍生物、橡胶、杀虫剂、染料和药物等产品。环境中的硝基苯主要来自化工厂、印染厂的废水废气和存储运输过程中意外事故造成的泄漏。硝基苯一旦进入地下环境将对人类健康和发展构成巨大的威胁。随着纳米技术的发展,近年来利用纳米零价铁(Nanoscale zero-valentiron,nZVI)的还原和吸附作用去除污染物,特别是用于地下水原位修复,已成为一个备受关注的研究领域。纳米铁因其粒径小、比表面积大、反应活性高,能够高效迅速的还原降解污染物。但研究发现纳米铁在实际应用过程中存在易氧化、易团聚、易堵塞的问题。因此,纳米铁的改性成为一个重要的研究方向。植物油改性纳米铁(Vegetable oil modified nano-iron,VOMNI)是由植物油、食品级的表面活性剂和水进行高能搅拌后乳化包覆的纳米零价铁。植物油改性纳米铁在地下水原位修复的应用方面具有以下优势。首先,纳米铁表面包覆的憎水乳化植物油膜能有效的增强纳米铁的抗氧化能力,同时油膜也可以阻止地下水中的无机离子和极性溶液进入核心反应区而降低纳米铁的活性或钝化其表面;其次,纳米铁表面的植物油膜可增强纳米铁在含水层中的迁移和分散性能,有利于原位反应带的形成;最后,乳化植物油具有长期缓慢释放电子供体的性质,为微生物的生长提供碳源和能源,从而有利于污染物的降解。本文从应用植物油改性纳米铁的角度出发,考察了植物油改性纳米铁还原硝基苯反应动力学及地下水化学成分(pH、Ca2+、Fe2+、Cl-、SO42-)对纳米铁活性的影响,采用一维模拟柱,研究了植物油改性纳米铁在含水层介质中的迁移特性。研究成果如下:(1)研究了植物油改性纳米铁对硝基苯降解动力学及影响降解效果的因素。植物油改性纳米铁具有还原硝基苯的能力且反应符合一级动力学模型,反应速率常数为0.0783min-1。体系初始pH对硝基苯降解效果有较大影响,溶液偏酸性时有利于硝基苯的降解和苯胺的生成;(2)地下水化学成分均对植物油改性纳米铁还原硝基苯过程有一定的影响。Ca2+可生成沉淀沉积在纳米铁表面,降低反应活性点位的数量,抑制还原反应的进行。Fe2+、Cl-、SO42-对还原反应有一定的促进作用,促进作用由强到弱依次为:Fe2+>SO42->Cl-。(3)乳化植物油对纳米铁的改性能显著提高纳米铁的迁移能力,植物油改性纳米铁迁移距离为未改性的纳米铁的2~3倍,植物油改性纳米铁中乳化植物油会随水流迁移,体系中多余的乳化油会随地下水迁移出去。(4)含水层介质粒径越大越有利于植物油改性纳米铁的迁移,植物油改性纳米铁在粗砂中的迁移能力是细砂的1.9倍,植物油改性纳米铁注入速度为3cm/min,注入浓度为2g/L时迁移效果最好,地下水化学成分对植物油改性纳米铁的迁移距离影响不大。