过氧化氢氧化Cr(Ⅲ)_(x)Fe(Ⅲ)_(1-x)(OH)_(3)产生六价铬的规律与机制

在自然过程和工程修复中,Fe(Ⅱ)还原Cr(Ⅵ)主要生成铬铁氢氧化物[Cr(Ⅲ)_(x)Fe(Ⅲ)_(1-x)(OH)_(3)],但其中Cr(Ⅲ)的复氧化会极大影响用水安全以及铬污染修复治理效果。探究了过氧化氢(H_(2)O_(2))氧化Cr(Ⅲ)_(x)Fe(Ⅲ)_(1-x)(OH)_(3)产生Cr(Ⅵ)的规律与机制,主要关注的影响因素包括H_(2)O_(2)浓度、pH值和Cr(Ⅲ)含量,并选用甲醇作为活性氧化物种[HO~·、Fe(Ⅳ)]的淬灭剂,考察淬灭剂的加入对H_(2)O_(2)氧化Cr(Ⅲ)_(x)Fe(Ⅲ)_(1-x)(OH)_(3)产生Cr(Ⅵ)的影响。试验结果表明:(1)H_(2)O_(2)氧化Cr(Ⅲ)_(0.20)Fe(Ⅲ)_(0.80)(OH)_(3)产生Cr(Ⅵ)的速率与效率随着H_(2)O_(2)浓度、pH值的增加而增大,且Cr(Ⅵ)的产生效率还会受到Cr(Ⅲ)含量(x)的影响,即在pH=5.0条件下Cr(Ⅵ)的产生效率随x的降低而增加,在pH=9.0条件下Cr(Ⅵ)的产生效率随x的降低而降低;(2)甲醇淬灭试验证明,在pH=5.0~8.0范围内,H_(2)O_(2)是引起Cr(Ⅲ)氧化的主要氧化剂,同时Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)与H_(2)O_(2)发生(类)芬顿反应产生的活性氧化物种(HO~·)还可能进一步促进Cr(Ⅲ)氧化为Cr(Ⅵ),而在pH=9.0条件下,H_(2)O_(2)是引起Cr(Ⅲ)氧化的唯一氧化剂;(3)不同pH条件下,Cr(Fe)含量可以通过影响H_(2)O_(2)的消耗、活性氧化物种的产生、矿物表面的更新、Cr(Ⅵ)的释放而影响总Cr(Ⅵ)的产生速率和效率;(4)虽然Cr(Ⅲ)_(x)Fe(Ⅲ)_(1-x)(OH)_(3)被认为能更加稳定地保存还原产生的Cr(Ⅲ),但环境中的H_(2)O_(2)在特定条件下仍有可能将Cr(Ⅲ)氧化为Cr(Ⅵ),这是因为在偏酸性条件下共存的Fe(Ⅲ)可以提供更多的Cr(Ⅵ)吸附位点,将有利于H_(2)O_(2)和HO~·等氧化Cr(Ⅲ),在偏碱性条件下共存的Fe(Ⅲ)可以竞争消耗H_(2)O_(2)而抑制其对Cr(Ⅲ)的氧化。