摘要
对氯苯胺是一种常见的持久性、难降解氯代有机污染物。纳米铁技术能够将氯代有机物脱氯，但不能良好地去除脱氯产物。铁氧化物对有机污染物具有较强的吸附性，但不能使其脱氯降低毒性。本文针对以上问题，结合两者特点，制备了纳米Fe/Ni双金属，利用过渡金属Ni提高纳米Fe0对于对氯苯胺的脱氯性能和加速纳米Fe0向铁氧化物的转化，转化形成的各种铁氧化物继而吸附脱氯产物苯胺，从而达到了将水中对氯苯胺及其脱氯产物苯胺完全去除的目的。 本文研究了纳米Fe/Ni的制备参数选择，以及纳米Fe/Ni和转化形成的铁氧化物去除对氯苯胺及其脱氯产物的性能，考察了pH、温度、溶解氧等环境因素的影响。采用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜和X射线光电子能谱仪等测试表征纳米Fe/Ni和铁氧化物的理化性质，探讨了纳米Fe0向铁氧化物转化的过程与机制，分析了纳米Fe/Ni及铁氧化物去除对氯苯胺及其脱氯产物的机理，研究结果如下: (1)制备过程中使用0.01mol/L的硫酸溶解FeSO4，选择Ni复合质量比为12％、还原剂NaBH4与Fe2+的摩尔比为2:1，在此条件下制备的纳米Fe/Ni反应20min能将对氯苯胺近乎完全脱氯，48h时转化形成的铁氧化物对脱氯产物苯胺的吸附率达到99.8％。 (2)纳米Fe/Ni和铁氧化物去除对氯苯胺符合Langmuir吸附等温模型和Langmuir-Hinshelwood模型，以及准一级动力学模型，最大吸附量为146.26mg/g。 (3)纳米Fe/Ni在与对氯苯胺的反应过程中，纳米Fe0腐蚀产生Fe2+，Fe2+继而转化成水铁矿(Fe5O3(OH)9)，在Fe2+作用下继续转化为纤铁矿(γ-FeOOH)和针铁矿(α-FeOOH)，部分FeOOH在反应后期转化为磁铁矿(Fe3O4)。对转化形成的铁氧化物进行XRD半定量分析，结果表明，纤铁矿、针铁矿和磁铁矿同时存在且比例约为85％:5％:10％时，较其他比例的铁氧化物混合物对苯胺有更好的吸附性能。 (4)纳米Fe/Ni将对氯苯胺脱氯、转化形成的铁氧化物去除脱氯产物的机理为:Ni加速了纳米Fe0的腐蚀并催化腐蚀产生的H2转化为活性H*，从而将对氯苯胺脱氯。纳米Fe0转化形成的纤铁矿、针铁矿和磁铁矿通过与苯胺的配位作用将脱氯产物苯胺吸附。 (5)pH值为3.0～7.0，温度为25℃～40℃，溶解氧浓度约为9.43mg/L时，纳米Fe/Ni对于对氯苯胺能达到近乎完全脱氯，对脱氯产物苯胺的去除率为99.2％～99.7％，水体中常见的Cl-、Mg2+能促进纳米Fe/Ni对于对氯苯胺和脱氯产物苯胺的去除，而SO42-会抑制反应的进行，Na+对于纳米Fe/Ni去除对氯苯胺及其脱氯产物苯胺基本没有影响。
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