酸碱改性生物质炭-纳米零价铁增强六价铬去除的机理

通过氢氟酸和氢氧化钠改性水稻秸秆生物质炭(BC),得到改性材料BC-HF和BC-NaOH,在此基础上负载纳米零价铁(Nanoscale zero-valent iron,nZVI)制得生物质炭负载纳米零价铁(nZVI@BC)、氢氟酸改性生物质炭负载纳米零价铁(nZVI@BC-HF)和氢氧化钠改性生物质炭负载纳米零价铁(nZVI@BC-NaOH)。通过比表面积分析、元素分析、红外光谱分析、X射线衍射分析以及动力学等方法,研究了不同材料对Cr(Ⅵ)的去除性能与机理。结果表明:酸碱改性后的生物质炭比表面积、孔体积显著增加,促进了Cr(Ⅵ)的去除,BC-HF和BC-NaOH对Cr(Ⅵ)的去除量分别为30.87、19.59 mg·g^(−1),为BC的2.68、1.70倍;负载nZVI后,进一步增强了Cr(Ⅵ)的去除效果,其中,nZVI@BC-HF和nZVI@BC-NaOH对Cr(Ⅵ)的去除效果显著,去除量分别为76.36、65.62 mg·g^(−1)。酸碱改性生物质炭使nZVI得到了有效分散,其表面的Si-O-Si官能团与nZVI耦合成Si-O-Fe键,增强了nZVI对Cr(Ⅵ)的还原;同时,酸碱改性生物质炭负载nZVI促进了铁铬化合物的结晶,有利于反应的持续进行。本研究表明,酸碱改性生物质炭-纳米零价铁复合材料对于地下水中Cr(Ⅵ)的去除具有较大的应用潜力。