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(4)
1.3.6 砷
砷是地壳中一种常见的元素，有致癌性。氧化还原以及pH条件的不同，砷在水中以不同的氧化状态和酸碱物质存在。世界健康组织规定饮用水中砷的最高浓度是0.01mg/L。在地下水中，砷的存在形式主要有亚砷酸盐、As(III) (H3AsO3,H2AsO3,HAsO3)，砷酸盐等，其中三价砷具有剧毒性，迁移性，是重点去除的砷类污染物。Kanel[21]研究表明，纳米铁也可以有效的去除地下水中砷，在很短的时间内吸附去除三价砷。
1.4 NZVI在实际应用中存在的问题及解决方法
1.4.1 NZVI存在的问题
NZVI在解决有机卤化物污染、重金属污染、含氮污染物污染和环境修复等一系列环境问题上表现出优越的性能。采用NZVI去除环境中的污染物是当前一个具有重大意义的研究领域。NZVI具有粒径小、比表面积和表面能大、反应活性高的优点，其处理效果远远好于普通铁。然而，正是NZVI自身的物理、化学性质，在应用中还存在以下问题：（1）NZVI粒径小，表面具有磁性，极易团聚，大大降低了比表面积使得反应活性降低，同时，NZVI颗粒的团聚也不利于其在环境水体和土壤中的迁移，对环境污染治理工作不利；（2）NZVI在空气中稳定性差，易被氧化甚至会发生自燃现象，导致降解效率降低；（3）纳米单质金属具有一定的生物毒性，在应用中纳米铁难以回收、易流失，会形成潜在的二次污染。这样就大大限制了NZVI的实际广泛应用。因此，提高NZVI的稳定性、保持其活性是现在的研究热点之一[22]。
1.4.2 解决方法
为解决纳米零价铁上述问题，需要对纳米零价铁技术进行改进,普遍采用的方法有：（1）物理辅助方法，如超声；（2）化学表面修饰，通过添加化学物质增溶有机卤代物，如添加环糊精，也是一种有效途径；（3）多孔载体负载，经纳米零价铁进行负载后可灵活应用于水体和土壤修复中，成为目前研究最多的方法[22]。
1.4.2.1 物理辅助方法
借助超声波物理手段防止纳米零价铁的团聚保持其分散性，将超声波的空化作用和纳米铁的还原作用结合起来，可充分发挥二者的优势，产生协同作用，显著提高降解速率和降解程度。超声波所产生的空化作用有利于纳米颗粒的解团聚，超声空化时产生的局部高温高压、强冲击波和微射流等作用力加强，从而有利于纳米颗粒的分散。
1.4.2.2 化学表面修饰
一种是在纳米零价铁表面附上另一种金属[23]（例如钯、镍、银、铂、铜等），形成双金属纳米材料。双金属纳米材料不仅能够稳定纳米零价铁，防止纳米零价铁的团聚，而且修饰金属还具有两方面的作用：（1）大大加快反应速率，其原理是零价铁与水形成铁水系统，反应中产生氢气，Ni,Pd等具有吸附氢气的能力并将其解离成原子态氢，氢气储存在Pb的晶格中，成为脱氯过程中的强还原剂（27），因此纳米双金属材料活性更高。（2）Pd金属还可以吸附氯代烃，使产生的氢气更好的与氯代烃在表面上发生反应。徐新华等研究纳米级Fe与纳米级Pd/Fe催化剂对2，4-DCP的脱氯效果，在相同反应条件下，在反应5h时纳米级Pd/Fe对2，4-DCP的脱氯率达到了91.6%，而纳米级Fe的脱氯率仅为12.7%，由此可见，纳米级Pd/Fe效果明显好于纳米级铁，这也说明Pd在氢的转移及与2,4-DCP的还原脱氯反应过程中起了重要的催化作用。
另一种在环境领域内同样应用较多的是有机高分子包覆[24]（例如CMC、壳聚糖、PMMA、PSS、PAP等），此外还有无机物包覆以及生物大分子包覆。耿兵等用稳定剂壳聚糖稳定纳米零价铁去除吹冰价铬的实验结果表明，壳聚糖稳定纳米零价铁不但对水中的吹冰价铬有很好去除能力，而且材料在空气中放置60天后，材料仍然具有很高的活性，而且壳聚糖中的氨基和羟基可与三价铁形成稳定的螯合物，阻止三价铬和三价铁共沉淀的形成，从这方面又促进了零价铁的腐蚀和吹冰价铬的还原。
下一篇：微流控芯片结构设计及其性能表征