纳米零价铁在含Cr(Ⅵ)水相中的结构性能演变研究

摘要：

纳米零价铁(nZVI)进行土壤及水体中污染物的修复过程中,结构和成分发生演化,生成铁氧化合物对污染物在环境中的迁移、转化和归宿等产生影响.本文研究了nZVI在充氧水介质中与铬酸根(Cr(Ⅵ))的反应,结果表明:nZVI的表面化学及晶相结构随溶液初始pH值、Cr(Ⅵ)浓度和反应时间等变化而变化.低浓度Cr(Ⅵ)(≤20mg·L-1)的存在使得nZVI的腐蚀加速,单个颗粒由链球状结构演变为片状和针状结构,主要腐蚀产物成为γ-Fe2O3/Fe3O4、γ-FeOOH的混合物.溶液中高浓度Cr(Ⅵ)(≥50 mg·L-1)与nZVI反应前后产物颗粒保持球形,证明其抑制nZI颗粒的腐蚀.这是由于Cr(Ⅵ)在nZVI表面还原产生Cr(OH)3或CrxFe1-x(OH)3或CrxFe1-xOOH,覆盖在表面阻止进一步的腐蚀.塔菲尔(Tafel)曲线测试发现,Cr(Ⅵ)浓度低于0.1 mg·L-1时,nZVI反应后固体产物制备的电极腐蚀电压负移,腐蚀电流密度增大;而当Cr(Ⅵ)浓度(≥20mg·L-1)增高时,腐蚀电位正移,腐蚀电流密度减少;且腐蚀电位随着Cr(Ⅵ)含量的增加而向正向移动,而腐蚀电流密度则减小,证明了腐蚀速率越慢.塔菲尔腐蚀电流测试结合扫描电镜、X-射线电子衍射和X-射线光电子能谱分析,nZVI中Cr(Ⅵ)含量越高抗腐蚀能力越强.本文对研究复杂环境条件nZVI与Cr(Ⅵ)反应后的最终产物以及其环境归趋具有重要意义.

关键词：纳米零价铁、六价铬、水相、表面化学、结构演变

所属期刊栏目：42

分类号：X703(一般性问题)

资助基金：国家重点研发计划;国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2022-10-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：92-101