纳米零价铁在污水处理中的应用及研究进展

纳米零价铁在污水处理中的应用及研究进展环保与节能90|2018年2月2018年2月|91纳米零价铁在污水处理中的应用及研究进展刘晓龙张宏(西北民族大学化工学院，甘肃兰州730030)摘要：近年来纳米零价铁(nZVI)作为新型的去污材料，其比表面积大、还原性强、表面活性高、原料丰富易得，是目前研究的热点。本文主要介绍了纳米零价铁的制备方法，同时针对纳米零价铁在实际应用中存在的易团聚和氧化等问题，总结了改进纳米零价铁活性的一系列的修饰方法，如表面改性、固体负载、纳米双金属等，以达到分散nZVI的目的，使其能够均匀稳定的存在于水处理体系。关键词：纳米零价铁；改性；污水纳米零价铁(nZVI)是指粒径处于纳米级别，并且小于100nm的零价铁颗粒，主要通过含铁化合物还原所得到，其原料丰富、价格低廉，已逐渐取代传统意义上的修复材料，成为目前广泛研究的环境纳米材料之一。另外，由于铁的电极电位E0(Fe2+/Fe)=－0.41V，具有很强的还原性，能够非常有效的还原污水中存在的无机物、有机物、重金属离子、染料和农药等污染物。1997年，Wang和Zhang[1]率先采用化学液相还原法合成了粒径大概在60nm左右的nZVI，并将其用于有机氯化物的降解，成功开创了nZVI在环境工程领域的先例。此后，越来越多的国内外学者证实了nZVI在环境领域确实有着极高的应用价值。但是，由于nZVI本身比较容易被氧化，会在其表面形成一层钝化层使得反应效率降低，另外，nZVI由于自身具有磁性，容易发生团聚，导致表面活性降低。因此，对于nZVI的改性(如表面修饰和与其他处理技术相结合)已经成为今后广大学者研究的热点之一。1nZVI的制备目前，最常见的纳米零价铁的制备方法主要是化学液相还原法。该方法是在液相环境下通过强还原剂硼氢化物(如NaBH4、KBH4等)将Fe2+、Fe3+还原成零价铁，从而制得nZVI颗粒[2]。该方法操作简单，反应条件温和，制得的纳米零价铁颗粒粒径大概在60～80nm之间，且纯度较高，但是容易在水洗的过程中被氧化。具体反应方程式如下所示：反应过程中应该充分保证BH4-的量，使得反应能够顺利的进行，反应完成后，用离心机离心并用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤、离心除去H2BO3-和H+等。2nZVI在废水处理中的应用纳米零价铁材料相较于其他材料而言有着不可比拟的优势，能够非常有效、快速的降解废