有序介孔硅负载纳米零价铁对环状硝基污染物的协同去除(3)
1.2.3 热解羰基铁法
羰基铁热解法是利用以羰基铁为原料，以热解、超声波和激光等手段，使原料分解，从而制得纳米金属铁颗粒。反应式为：
柳学全等[10]以羰基铁为原料，在载液及分散剂存在的情况下，制备了粒径6～26nm的纳米级球形铁颗粒。除了常规的热解外，一些学者研究利用激光作为热源来热解Fe(CO)5而制备纳米铁微粒。赵新清等[11]用激光气相热解制备了球形的粒径分别为15～30nm和30～100nm的α-Fe和γ-Fe晶颗粒。
1.2.4 电化学法
电化学法是在外加电流的作用下电解Fe2+或Fe3+盐溶液，析出铁晶粒后，再经一定的方法处理即可制得粒径在1-100nm的铁微粒。使用该法所制得的纳米晶体材料密度高，孔隙率小。张智敏等[12]采用十二烷基苯磺酸钠(DBS)-FeSO4-H2O体系，利用电化学沉积法制备出粒径为10-40nm的纳米铁微粒，且DBS包裹在纳米铁颗粒外面，可一定程度阻止纳米铁的氧化。
1.3 NZVI的应用
1.3.1 有机氯化物的去除
近年来研究发现，纳米铁可以催化还原多种有机卤化物，如卤代烷烃、卤代烯烃、卤代芳香烃、有机氯农药等难降解有机污染物均可被转化为无毒或低毒的化合物，同时提高了其可生化性，为进一步生物降解创造有利条件。Gillham等[17]提出金属铁屑用于地下水的原位修复，零价铁金属促进还原脱氯。张伟贤等用纳米铁降解三氯乙酸(TCA)、三氯乙烯(TCE)、四氯乙烯(PCE)，发现乙烷是主要产物，在24h内的去除效率达99%[18]。
1.3.2 硝基化合物
硝基芳香烃是最常见的环境污染物，可以用于炸药，除草剂，杀虫剂，等等。John等[19]研究了零价铁对硝基芳香烃的还原，结果表明零价铁对硝基芳香烃的还原速率明显快于脱氯，最终产物是芳香胺[17]。在还原反应中，硝基芳香烃可以通过多种途径进行反应，关于这些反应也进行了详细的研究，在硝基官能团的还原反应中最主要的反应是转化为相应的胺类。在这个过程包括两个电子增补系列，经过中间体亚硝基和羟氨基。
1.3.3 硝酸盐
NZVI对硝酸盐的去除主要是利用其大的比表面积和高活性，在无pH控制的地下水封闭厌氧体系中，NZVI在30min内可以将硝酸盐氮转化，使用NZVI还原硝酸盐的终产物以氨氮为主，占90%，同时有部分氮气产生[20]。反应过程中水体中的硝酸盐氮浓度随时间减少，氨氮浓度随时间升高，而亚硝酸盐氮的浓度随时间先增大再减小，在反应过程中出现极大值。这表明NZVI与硝酸盐氮在中性条件下的反应路径可能是NO3-→NO2-→NH4+。此外反应过程中水体中的总氮在某段时间内出现先降低后增加的趋势，其原因可能在于NZVI对硝酸盐氮的去除氧化还原途径之外还存在铁表面对硝酸盐氮的吸附过程。反应开始时NZVI量较多，吸附力强，硝酸盐与纳米铁粉发生氧化还原的同时也有一部分硝酸盐被吸附到铁粉表面，吸附使硝酸根离子被富集到固相反应位上，因而水相中总氮量减少，随着反应的进行，吸附到固相反应位上的NO3-与纳米铁粉反应逐渐地由中间产物NO2-转化为最终产物NH4+，并由固相解析到水相，使得体系中总氮又有所增大。
1.3.4 高氯酸盐
地下水和地表水的污染物中已检测到高氯酸盐，饮用水源中的高氯酸盐浓度在升高，对水体进行合理处理是目前重要的治理环境问题的方法。张伟贤等研究表明，ClO4-可以被纳米铁粒子还原为简单的氯化物。
1.3.5 铬和铅
无机污染物对饮用水是一个非常严重的危害。美国环境保护局规定铬的最高浓度时0.1mg/L，铅为0.015mg/L。大部分污染物来源于钢厂废水以及家用管道腐蚀，Pb和Cr事故中沉积下来的自然腐蚀。Ponder[20]等研究吹冰价铬还原为三价铬，二价铅还原为铅或者其他不溶解性物质。纳米铁对金属离子的还原过程为伪一级反应，表观速率常数kobs与纳米铁的表面积浓度成正比，kobs随pH值的降低和反应温度的升高而增大。但它是基于三个假设，所以这并没有被广泛应用。
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