硫化纳米铁对模拟地下水中Cr(Ⅵ)的去除效果及影响因素

硫化纳米铁（S-nZVI）是一种具有壳核结构的新型纳米铁（nZVI）改性材料，在多种污染物的去除上表现出超越nZVI的反应活性。本文采用两步合成法制备了S-nZVI，并采用透射电镜-能量色散X射线（TEM-EDX）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱分析（XPS）方法对S-nZVI和nZVI进行表征，探讨了不同硫铁摩尔比（n（S）/n（Fe））、初始pH值、试剂投加量和地下水化学成分对nZVI及S-nZVI去除Cr（Ⅵ）的影响。结果表明：S-nZVI具有明显的壳核结构，其Fe⁰核外层包覆着非晶的硫化亚铁和多硫化物；S-nZVI去除Cr（Ⅵ）的最佳n（S）/n（Fe）为0.14；增加S-nZVI投加量会提高其对Cr（Ⅵ）的去除率，投加量相同时，S-nZVI对Cr（Ⅵ）的去除率显著高于nZVI；提高初始pH值时，S-nZVI和nZVI对Cr（Ⅵ）的去除率均逐渐降低，但在相同pH值条件下，S-nZVI对Cr（Ⅵ）的去除率和去除速率始终高于nZVI，尤其是在pH=5时，S-nZVI仍能去除100%的Cr（Ⅵ），而nZVI只能去除85%；K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、NO₃^-和Cl^-对S-nZVI和nZVI去除Cr（Ⅵ）均有促进作用，但对S-nZVI体系的促进作用更强；HCO₃^-的存在会使溶液的pH值升高从而抑制S-nZVI和nZVI对Cr（Ⅵ）的去除，对nZVI的抑制作用强于S-nZVI。总体来说，S-nZVI对Cr（Ⅵ）的去除率在不同pH值和多种地下水化学组分影响条件下均高于nZVI，因此具有更广泛的应用前景。