【摘 要】
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三氯乙烯(TCE)在工业生产过程中被广泛用作有机溶剂、金属脱脂剂、化学品合成中间体等,毒性强、易迁移,已成为工业场地地下水典型污染物,TCE经自然衰减生成的顺式-1,2-二氯乙烯(cis-1,2-DCE)和氯乙烯(VC)等产物毒性更强并难以被进一步还原,对场地地下水生态环境及人体健康构成严重威胁,亟需研发高效低耗的TCE、cis-1,2-DCE、VC等污染地下水修复技术。近年来,零价铁(ZVI)因
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三氯乙烯(TCE)在工业生产过程中被广泛用作有机溶剂、金属脱脂剂、化学品合成中间体等,毒性强、易迁移,已成为工业场地地下水典型污染物,TCE经自然衰减生成的顺式-1,2-二氯乙烯(cis-1,2-DCE)和氯乙烯(VC)等产物毒性更强并难以被进一步还原,对场地地下水生态环境及人体健康构成严重威胁,亟需研发高效低耗的TCE、cis-1,2-DCE、VC等污染地下水修复技术。近年来,零价铁(ZVI)因其强还原性和环境友好性,在地下水氯代烃污染修复领域应用潜力巨大,其中,针对ZVI的电子传递能力强化改性和宏量制备成为重要研究方向和研究热点。已有研究表明硫化改性零价铁(S-ZVI)相比ZVI对TCE的还原能力大幅提升,但对cis-1,2-DCE和VC的降解效果仍有待提高。为此,本研究采用操作简单、易规模化应用且成本效益高的球磨法制备了硫改性零价铁/活性炭(S-ZVI/C)材料,以实现对地下水中TCE、cis-1,2-DCE、VC等氯代烃类有机污染物的高效降解,并制备ZVI、零价铁/活性炭(ZVI/C)、硫改性零价铁(S-ZVI)作为对比研究。主要结论如下:(1)球磨法可简易制备S-ZVI/C并具有规模化应用潜力。基于XRD、SEM、BET及XPS等表征结果,可知硫粉和活性炭可增大二者与铁粉之间的摩擦力而最终减小S-ZVI/C颗粒粒径并提升其分散性;硫化改性显著增加ZVI的比表面积,为氯代烃的还原提供了更多的反应位点;硫粉与活性炭成功负载于ZVI,还原态铁硫化物的形成加强了Fe~0的电子传递能力,增强了材料对氯代烃的还原能力。(2)S-ZVI/C可有效降解TCE、cis-1,2-DCE、VC。在四种材料中,S-ZVI/C对TCE,cis-1,2-DCE和VC的降解性能皆最强。当初始浓度分别为10 ppm、2 ppm和2 ppm时,S-ZVI/C对TCE、cis-1,2-DCE和VC的降解率分别为90.4%、94.3%和68.4%。硫化物和活性炭的协同作用促进了S-ZVI/C对TCE、cis-1,2-DCE和VC的还原,S-ZVI/C对TCE和cis-1,2-DCE的还原路径主要为氢解反应。(3)S-ZVI/C可有效去除实际地下水中的VC,反应72 h降解率可达到60.3%。本研究通过绿色、高效且低成本的零价铁基复合材料的宏量制备及其在地下水中氯代烃污染修复中的应用提供了理论依据。
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