纳米铁颗粒对土壤铬的钝化效果研究摘要
由于铬在工业活动中广泛应用因而释放到环境中,导致的土壤铬污染问题已引起国内外学者广泛关注。随着纳米铁技术研究的不断创新,及其高效的修复能力,纳米铁被越来越多的的应用到环境治理中。对中低污染程度农田的重金属铬进行原位钝化,生产出安全的农产品为当务之急。本试验通过盆栽试验研究不同铬污染水平土壤施加纳米铁颗粒对不同时期青梗菜(Brassica rapa L.ssp.Chinensis L.)吸收土壤铬的抑制效果,而后对纳米铁颗粒进行回收并探讨纳米铁颗粒在土壤中的转化,最后对回收纳米铁颗粒进行还原性能测定。盆栽试验结果表明,施加纳米铁使不同铬浓度土壤pH均上升,且随着纳米铁投加量的增加,不同土壤铬浸出毒性随之降低。纳米铁颗粒能够有效抑制青梗菜对Cr的富集,且在施加铬、铁比例为1:20和1:40时效果较好,与对照相比,青梗菜根、茎、叶铬含量最高减少量分别达到66%、79%、78%。同一污染土壤,发现不同采集时期青梗菜体内铬含量无显著差异。此外,青梗菜体内富集的Cr含量与土壤总Cr浓度呈正相关,青梗菜富集量呈现根部>茎部>叶部。纳米铁颗粒长期在土壤环境中的最终产物试验结果表明:扫描电子显微镜(SEM)观察修复50天后的土壤环境,发现大量纳米铁仍以球状颗粒存在,粒径相较于未投加前增加了22.97%。X-射线衍射(XRD)和X-射线光电子能谱(XPS)分析结果表明,纳米铁在土壤中腐蚀产物主要为磁铁矿(Fe3O4)和磁赤铁矿(γ-Fe2O3)以及少量的纤铁矿(γ-FeOOH)。纳米铁对土壤Cr(VI)固定效率试验结果表明:增加纳米铁的用量和降低初始溶液pH值均有利于提高土壤Cr(VI)的固定效率。新鲜纳米铁投加量为1 g/L时对Cr(VI)浓度为100 mg/kg的污染土壤固定率达到了70.76%,对Cr(VI)吸附量达到了6.18 mg/g。而腐蚀纳米铁投加量为1.5 g/L仅有30.57%的固定效率,对Cr(VI)吸附量仅有1.85mg/g。新鲜纳米铁与腐蚀纳米铁在固定Cr(VI)的前30分钟过程内均符合伪一级反应动力学模型,但表观反应速率常数新鲜纳米铁大于腐蚀纳米铁。
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