《納米級零價鐵負載六價鉻/五價砷在地下水的遷移轉化》是依託香港理工大學深圳研究院，由曾超華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：納米級零價鐵負載六價鉻/五價砷在地下水的遷移轉化
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：曾超華
- 依託單位：香港理工大學深圳研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鉻和砷普遍存在於受污染的土壤和地下水中。近年來，粒狀零價鐵可滲透反應格柵被廣泛套用於污染場地原位修復中。鑒於粒狀零價鐵存在較慢的反應速率及相對快的表面鈍化等限制，近期發展的納米級零價鐵（NZVI）因其較小的粒徑和高比表面積的特性逐漸成為一種頗具潛力的新選擇。然而，由於鉻和砷可以迅速吸附或沉澱於NZVI 的表面，所以NZVI 負載鉻/砷的遷移轉化成為潛在的環境風險。假定在不同的地球化學條件和土壤表面特性下，NZVI 可能沉積在土壤中並且最大限度地降低鉻/砷的移動性和生物有效性，或相反地移動較長的距離而導致鉻/砷的擴散。因此，本項目擬通過序批實驗和土壤柱實驗及光譜分析來闡明NZVI 負載鉻/砷在不同土壤介質與環境條件下的聚集、沉積、遷移、轉運和釋放，並建立和驗證用於預測相關環境風險的數學運移模型。研究結果將有助於提供NZVI 套用的理論基礎及可靠的風險管理工具。
結題摘要
本項目研究廢水中主要污染物（砷等金屬化合物及有機氯化物）在環境中的遷移、轉化機制，以及自然地質條件和廢水特點（高鹽度、成分複雜、多種污染物共存、性質多變）對其環境行為的影響。評估污染物在周邊土壤-水環境中的長期擴散分布情況。本項目對套用納米級零價鐵去除廢水中多種金屬與有機氯化物的效率及原理進行了探究。對廢水性質如離子強度、酸鹼度、競爭性陰離子等因素對零價鐵去除污染物的影響進行深入分析。利用聚合物對納米級零價鐵表面進行改性，研究對比改性後的納米零價鐵處理廢水金屬污染物及有機氯化物的效果及機理。 研究結果表明，高離子強度的廢水能加快金屬砷和硒在土壤-水環境中的擴散遷移。其遷移率、生物可利用性、土壤微生物脫氫酶活性和磷酸單酯酶活性均隨著廢水離子強度的增加而顯著降低。零價鐵能有效去除廢水中的金屬化合物，然而反應所需時間較長。納米零價鐵與廢水反應8小時後，隨著離子強度升高，銅的去除率逐漸升高，鋅的去除率逐漸降低，鉻的去除率先升高后降低，砷的去除率基本不受離子強度的影響。光譜分析結果表明銅的去除原理為共沉澱和還原，提高溶液離子強度，鐵溶出增加，從而促進了與銅的共沉澱過程，提高銅的去除效率。鉻的去除原理為吸附、還原、共沉澱。鋅和砷的去除原理為吸附。隨著溶液離子強度增加，鋅離子逐漸由正電性金屬陽離子轉化為負電性金屬陰離子，從而增加了與負電性納米零價鐵表面之間的靜電斥力，降低去除效率。由於砷與納米零價鐵表面形成了穩定的雙鍵內旋結構，溶液離子強度基本不影響砷的去除效率。經聚合物改性的納米零價鐵顯著提高金屬化合物的去除效率，並通過吸附和化學還原去除廢水中的1,1,2-三氯乙烷。 本項目研究成果闡明了廢水主要污染物在環境中的遷移、轉化機制，並探究了納米零價鐵處理廢水的可行性和原理，對廢水原位修復提供了一種安全可靠技術參考。
