改性纳米FeS原位修复Cr(Ⅵ)污染地下水的研究

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本研究利用均相沉淀法制备纳米FeS(Nano-Fe S),CMC改性FeS(CMC-FeS),瓜尔胶改性FeS(GG-FeS),鼠李糖脂改性FeS(Rh-FeS)和羟基铝柱撑膨润土改性FeS(Alb-FeS)。通过实验考察4种改性物质投加量对分散性和沉降性的作用;探讨了初始Cr(Ⅵ)浓度、初始pH值、低矿化度离子强度和高矿化度离子强度对Nano-FeS和4种改性FeS去除水中Cr(Ⅵ)的影响;通过实验考察了5种硫化亚铁(Nano-FeS,CMC-FeS,GG-FeS,Rh-FeS和Alb-FeS)的沉降性能,在粗、中、细砂三种介质中的迁移性能,并根据胶体过滤理论计算了Nano-FeS和4种改性FeS在三种介质中和不同注入浓度条件下的沉积速率及的最大迁移距离。结果表明:(1)未改性Nano-FeS易沉降,易氧化,稳定性差,聚集成团状。改性后的FeS抗沉降性良好,分散性好,CMC-FeS,GG-FeS,Rh-FeS,Alb-FeS的最适投加量为0.050%,0.075%,0.075%,0.100%,粒径均小于100nm。5种FeS粒径:Nano-FeS>Alb-FeS>Rh-FeS>CMC-FeS>GG-FeS。改性后的4种FeS更适用于地下水中的Cr(Ⅵ)的去除。(1)Nano-FeS呈现细丝状,聚集成团状,稳定性差。Nano-FeS和4种改性FeS的主要成分均为FeS。CMC-FeS,GG-FeS,Rh-FeS和Alb-FeS的最适投加量分别为0.050%,0.075%,0.075%,0.100%。改性后的FeS,抗沉降性强,稳定性好。5种FeS粒径:Nano-FeS>Alb-FeS>Rh-FeS>CMC-FeS>GG-FeS。(2)随着铬浓度增加,Nano-FeS和4种改性FeS对Cr(Ⅵ)的去除率均下降,去除能力Nano-FeS>Alb-FeS>CMC-FeS>GG-FeS>Rh-FeS。初始pH是影响Cr(Ⅵ)去除的主要因素。pH为3,5,7时,有利于Nano-FeS和改性FeS对Cr(Ⅵ)的还原。pH为9,12时,不利于Cr(Ⅵ)的去除,抗冲击能力Nano-FeS>Alb-FeS>GG-FeS>Rh-FeS>CMC-FeS。随着离子浓度的增加,Nano-FeS和改性Fe S对Cr(Ⅵ)的去除率降低。低矿化度离子较高矿化度离子影响更大。在高浓度条件下,抗冲击能力Alb-FeS>GG-Fe S>Nano-FeS>CMC-FeS>Rh-FeS。(3)在粗、中、细砂三种介质中,Nano-Fe S和4种改性FeS的迁移性能均随着介质粒径的减小和注入浓度的增加而降低;在同种介质中,迁移性能均为Rh-FeS>CMC-FeS>GG-FeS>Alb-FeS>Nano-FeS,但在细砂介质中CMC-FeS与GG-FeS迁移能力相近。FeS注入浓度的增加,会导致更多的FeS沉积到介质中,但改性后可以显著降低沉积速率k和沉积量SS,改性后的FeS沉积速率Nano-FeS>Alb-FeS>GG-FeS>CMC-FeS>Rh-FeS;改性后CMC-FeS和Rh-FeS在中砂的最大迁移距离(Lmax)高于Nano-FeS 6倍。
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