导　　师： 吴锦华

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 纳米零价铁(nFe~0)因其小粒径、大比表面积和强还原能力的优势,可用于铬污染土壤的修复。但是,自身磁性和高表面能使nFe~0极易团聚和被氧化,且随着反应的进行,nFe~0表面形成的钝化层会降低其反应活性。因此,急需行之有效的方法提高nFe~0的稳定性并解决其钝化问题。本研究采用羧甲基纤维素改性纳米零价铁(CMC-nFe~0),并将其与厌氧微生物结合,研究协同体系修复铬污染土壤的效果。实验结果表明,CMC-nFe~0比nFe~0具有更高的分散性和抗氧化性,能在14 d内保持良好的悬浮状态且56 d内不被氧化。在CMC-nFe~0协同体系中,土壤水溶态Cr(Ⅵ)的去除率为95.3%,与nFe~0单独体系(18.9%)相比,除铬能力提高了4倍。其中0.5倍的提升是由于微生物能够利用CMC作为碳源,维持自身的生长并增强去除Cr(Ⅵ)的能力;0.9倍的提升来源于CMC改性后提高了纳米铁的稳定性;2.6倍的提升源于纳米铁与微生物之间的协同效应。扫描电镜和X射线衍射结果显示,微生物能通过分泌胞外聚合物清除纳米铁表面的钝化层,促进铁腐蚀并诱导纳米铁表面生成具有高比表面积和强反应活性的铁矿物如磁铁矿、纤铁矿和绿锈等,为协同体系去除Cr(Ⅵ)提供反应位点。此外,微生物在消耗CMC时会释放纳米铁表面的反应位点,促进纳米铁与Cr(Ⅵ)之间的传质和反应。经协同体系修复后,土壤中64%的可溶态Cr(Ⅵ)和总铬转变为铬铁结合态,并在随后的铁矿物相变过程中嵌入晶相,最终以低毒性和难生物利用的形态稳定在固相中,使土壤中铬的危害大幅度下降。土壤常见的环境因子对CMC-nFe~0协同体系去除Cr(Ⅵ)有不同的影响。在一定范围内,低pH能加速铁的腐蚀和表面反应位点的更新,有利于协同体系去除Cr(Ⅵ);乙酸钠和腐殖酸能作为碳源被微生物利用,增强微生物的反应活性,促进协同体系去除Cr(Ⅵ)的过程;土壤溶解氧的存在会�

关 键 词： 纳米零价铁 羧甲基纤维素 微生物 铬污染土壤 协同作用

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