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納米Fe及納米Fe/Cu還原水中溴酸鹽研究

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【中文關鍵詞】納米Fe  納米Fe/Cu  溴酸鹽  還原  
【摘要】利用液相還原法制備了納米Fe、納米Fe/Cu,并對其應用于去除水中溴酸鹽進行了試驗研究。分別考察了乙醇含量、Cu負載量以及溶解氧等對納米Fe去除溴酸鹽速率的影響,對納米Fe/Cu還原溴酸鹽的產物及反應機理進行了初步分析。試驗結果表明,與納米Fe相比,納米Fe/Cu具有更高的活性,2mg/L投加量下納米Fe/Cu在20min內對溴酸鹽的去除率達到95%;制備溶液中乙醇含量50%,并負載2.5%Cu的納米Fe/Cu反應活性最高,而在含有溶解氧條件下,該納米材料對溴酸鹽的去除效果下降。納米Fe/Cu還原溴酸鹽反應是在納米Fe表面的活性位上進行的,溴酸鹽可完全還原為溴離子。
【部分正文預覽】

 原水中的溴離子在經過臭氧氧化時會形成次溴

酸(HOBr)及次溴酸自由基(BrO·),再進一步氧化成 溴酸鹽;也有研究表明,即使未使用臭氧而用次氯酸 鹽溶液進行氯化消毒,也能生成溴酸鹽[1]。溴酸鹽被 國際癌癥研究機構(IRAC)定為2B級潛在致癌物,世 界衛生組織(WHO)、美國環境保護局(EPA)和歐盟 (EC)制定的水質標準均規定溴酸鹽的最高允許濃度 為10μg/L。我國《生活飲用水衛生標準》(GB 5749— 2006)也規定在使用臭氧時,溴酸鹽的最大限值為 10μg/L。隨著臭氧—活性炭工藝在水廠中的廣泛 應用,溴酸鹽問題已成為一大挑戰。 近年來,納米零價鐵由于其具有高比表面積和 高反應活性而備受關注,在水污染修復等方面具有 獨特的優勢[2]。納米鐵可作為還原劑降解去除氯代 和溴代有機物及含氮染料[3,4],也可作為吸收劑去 除Cr(VI),Pb(II),As3+ 和Ba2+ 等金屬和準金 屬[5,6]。納米鐵的強還原性導致其存在不穩定性。 納米鐵改性材料的添加有助于保持活性,加入的金 屬材料具有一定的催化氫化作用和電化學作用,納 米鐵的還原速率和效率均有所提高。Wang[7]等研 究了乙醇水溶液改性的納米Fe,一定量的乙醇有助 于納米Fe反應速率的提高。國內外學者在納米Fe顆粒上負載Pd、Pt、Cu、Ni等金屬,制成納米Fe雙金屬顆粒,用于去除硝酸鹽、林丹、五氯酚等污染 物[8,9]。在改性金屬中,Cu作為溫和的加氫催化劑 而具有優勢[2],Liou[10]等比較了Cu、Pd、Pt 3種金 屬負載的納米鐵對硝酸鹽的去除效果,各雙金屬納 米鐵的反應活性為Cu>Pd>Pt。Su[11]等發現了還 原后負載在納米Fe上的Cu能促進六氯苯的降解 速率及效率,但對于改性納米鐵材料應用于溴酸鹽 去除方面的研究并不多。 在對納米Fe改性的基礎上制備了Fe/Cu雙金 屬納米材料,并進行溴酸鹽去除試驗,以期進一步提 高對溴酸鹽的去除效率。

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