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氯代有机物是重要的化工原料、中间体和有机溶剂,广泛应用于化工、医药、农药、制革等行业,使其成为最常见的有机污染物之一。该类污染物化学性质稳定、具有“三致效应”(致癌、致畸、致突变)和遗传毒性,是美国EPA、欧盟及我国优先控制的持久性有毒污染物(PTS)。近年来,环境污染治理和控制的新技术一零价铁(ZVI)还原技术,已被证实对氯代有机污染物具有还原脱氯与降解的活性。
文章系统研究了零价铁及其改进材料Fe/Cu双金属对典型氯代有机污染物的还原脱氯效果;研究设计了在铁屑表面还原沉积镍的方法-液相还原法,制备Fe/Ni双金属,考察了反应时间、反应物浓度以及体系的pH值对还原沉积反应的影响,并采用SEM和AAS对制备的双金属材料进行了表征;研究了Fe/Ni双金属对氯代有机污染物的降解效果,考察了Fe/Ni双金属还原脱氯过程中的影响因素:对制备的Fe/Ni双金属进行了初步的柱连续反应研究,考察了Fe/Ni双金属的反应活性变化,分析了活性下降的原因,并提出了改进措施。
实验结果表明:Fe/Cu双金属和零价铁对氯代烷烃具有较好的脱氯效果,而对氯代烯烃的脱氯效果不明显。由于Cu的催化作用,Fe/Cu双金属对1,1,2,2-四氯乙烷、四氯乙烯的脱氯效率分别为78%和13%,优于零价铁的55%和9%;液相还原法制备Fe/Ni双金属,实验确定NiSO4·6H2O:Na2S2O4:NaOH的投加比为1:1.3:5.2,反应时间为2h。表征结果显示,沉积在铁表面的镍以晶须的形式存在,且镍含量高于离子交换法制备的Fe/Ni双金属中的;Fe/Ni双金属催化脱氯效果受镍含量、投加量、初始pH值、氯代有机物结构、温度等因素的影响。镍对氯代烯烃的还原脱氯具有很好的催化作用,Fe/Ni双金属对四氯乙烯的脱氯率为75%,远高于Fe/Cu双金属的13%;Fe/Ni双金属的柱实验和反应活性实验表明Fe/Ni双金属表面氧化层的形成、体系中存在的还原态硫导致催化剂镍中毒以及Fe/Ni双金属的流失等是脱氯效率降低的主要原因。柱反应中Fe/Ni双金属添加改性人造沸石作为惰性填料,可以提高还原脱氯效果,减缓Fe/Ni脱氯性能的衰减。