纳米铁去除水体中六氯丁二烯的研究

摘要：采用实验合成的纳米铁进行六氯丁二烯降解试验，结果表明：在六氯丁二烯浓度为0.1mg/L，纳米铁投加量为1～5g/L的条件下，纳米铁对六氯丁二烯的去除速率较迅速，在10min时去除率即达到90%左右；在纳米铁投加量为1g/L，六氯丁二烯浓度分别为0.05、0.1、0.20mg/L的条件下，在反应240min后，溶液里六氯丁二烯的浓度分别降为0.0011、0.0016、0.0028mg/L；

关键词：纳米铁；六氯丁二烯；还原反应；水处理。

【Abstract】 the experimental synthesis iron nanoparticles for six chlorine butadiene degradation, the experimental results show that the concentration of butadiene in six chlorine 0.1 mg/L, iron nanoparticles dosing quantity for 1 ~ 5 g/L conditions, iron nanoparticles for six of the removal rate of butadiene chlorine is rapidly, in 10 min removal rate that is when is around 90%. In iron nanoparticles dosing quantity of 1 g/L, six chlorine butadiene concentration were 0.05, 0.1, 0.20 mg/L, under the condition of reaction in 240 min, six in the solution of butadiene chlorine respectively for concentration down 0.0011, 0.0016, 0.0028 mg/L;

【Keywords】iron nanoparticles; Six chlorine butadiene; Reduction reactions; Water treatment.

中图分类号：Q178.5文献标识码：A 文章编号：

六氯丁二烯是人工合成应用于工农业生产的化合物，近年来已在水体和土壤中普遍检出[1-5]，而我国《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）[6]中规定生活饮用水中六氯丁二烯的检出上限为0.0006mg/L，在2004年8月，欧盟在一份题为“化学污染：委员会想从世界上清除更多的肮脏物质”的新闻搞中提议扩大POPs名单，拟在《斯德哥尔摩公约》中加入9种新POPs，其中六氯丁二烯在列，并根据EPA致癌物质分类标准六氯丁二烯为“有可能的人类致癌物(C)”，所以水体中六氯丁二烯的污染去除应该引起我们的重视。

近年来，纳米零价铁以其尺寸小、比表面积大、表面活性高等特点在氯代有机物降解方面引起人们的关注[7]，零价铁还原降解地下水中氯代有机污染物，如三氯乙烯和四氯乙烯等的研究多有报道[8，9，10]，然而对高稳定的六氯丁二烯的研究较少。本研究以六氯丁二烯作为目标污染物，研究了反应条件对去除效果的影响，以期为水体中六氯丁二烯的污染去除提供一种新的方法。

1试验部分

1.1试剂

主要试剂：六氯丁二烯标准溶液（购自国家环保部标准物质中心），硼氢化钾、七水合硫酸亚铁、氢氧化钠、聚乙二醇4000、甲基橙、无水乙醇、盐酸（均为分析纯）。

1.2实验方法

还原脱氯降解六氯丁二烯的实验中，反应在50m1三角瓶瓶中进行，将50mL的一定浓度的六氯丁二烯溶液注入三角瓶瓶中，反应瓶中保证充满溶液。将保存于无水乙醇中的单纯纳米铁摇匀并超声波充分分散后，用移液管吸取一定体积的纳米铁悬浊液注入六氯丁二烯水溶液中，塞好磨口瓶塞，用吹扫捕集气质联用仪进行测定。

2结果与讨论

实验中考察了纳米铁对六氯丁二烯的去除效果，以及纳米铁投加量、六氯丁二烯初始浓度和降解体系初始pH的影响。

2.1单纯纳米铁投加量的影响

实验采用的六氯丁二烯的浓度为0.1mg/L，每个反应瓶中加50mL的六氯丁二烯溶液。实验分三组反应瓶，这三组反应瓶中注入的纳米铁悬浊液的量分别约为：2.5mL、5mL、10mL，即反应体系中纳米铁的投加量分别为：1.07g/L、2.04g/L、3.73g/L。各物质的量如表2-1所示

表2-1 不同投加量的单纯纳米铁降解六氯丁二烯的实验数据

反应瓶密封后置于恒温水浴振荡器上，常温下反应，定时取样过滤后检测，实验结果如图2-1所示。

图2-1 纳米铁投加量对纳米铁降解六氯丁二烯的影响

从图2-1中结果可以看出，在六氯丁二烯浓度为0.1mg/L，纳米铁投加量为1～5g/L的条件下，纳米铁对六氯丁二烯的去除作用较迅速，在10min时去除率即达到90%左右；而后降解速率很快趋于缓和，并且随着纳米铁投加剂量的增加，对六氯丁二烯的去除效果有所提高。分析原因可能是由于纳米材料本身比表面积较大，具有极大的吸附能力，从而在反映初期时纳米铁就将大部分的六氯丁二烯吸附至其表面并还原降解掉；而随着溶液中纳米铁投加量的增加，总的比表面积增大，并且纳米铁表面活性位和污染物接触的机会也得到提高，因此增加纳米铁的投加量就能够有效提高去除效果。

2.3六氯丁二烯初始浓度的影响

我国《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）[6]中规定生活饮用水中六氯丁二烯的检出上限为0.0006mg/L，所以从实际应用出发，本实验考察了纳米铁对水中微量六氯丁二烯的去除效果。

实验结果如图2-2所示。

图2-2 初始浓度对纳米铁降解六氯丁二烯的影响

从实验结果可以看出，在纳米铁投加量为1g/L，六氯丁二烯浓度分别为0.05、0.1、0.20mg/L的条件下，在反应240min后，溶液里六氯丁二烯的浓度分别降为0.0011、0.0016、0.0028mg/L。在反应至10min时，三种浓度的六氯丁二烯溶液的去除率均达到90%以上，并且去除率随着底物浓度的增大而减小；而后随着反应继续进行，在50-240min的反应时间段，单纯纳米铁对六氯丁二烯的去除率随着底物初始浓度的增大而略微提高。

2.4结论

（1） 纳米铁对水体中的六氯丁二烯降解具有很好的效果，并通过分析总离子流图发现，六氯丁二烯被纳米铁降解后，其产物为烯烃类化合物，从而达到降低其毒性。

（2） 研究了各因素对纳米铁降解六氯丁二烯反应效率的影响，结果表明:加入的纳米铁量存在一个较佳值，反应液的初始pH值越低，降解效率越好；

（3） 纳米铁具有很好的应对不同浓度冲击的能力，操作工艺简单，处理成本低，效率高，可以很好的降解处理水体中六氯丁二烯污染物。

参考文献：

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以珠江三角洲部分地区为例[J]. 环境科学学报，2005，25（8）：1078-1083.

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