腐殖酸和磷酸盐对蒙脱土负载纳米零价铁在多孔介质中迁移性的影响开题报告

1. 研究目的与意义

研究的背景：纳米零价铁（nano-zero valence iron, nzvi），由于其颗粒直径达到纳米级别，所以有很大的比表面积，而铁本身具有还原性，反应活性强，因此能够去除多种污染物。对于纳米零价铁的研究，国内外都有比较全面的研究，无论是合成、吸附机理、还是实际应用。

有文献报道，可以去除水体中有机氟化物，无机氟化物，重金属铅、铬等。因此纳米零价铁多应用于除去污染水体中的污染物，比如地下水，工业废水。shaolin li, wei wang等研究了使用纳米零价铁处理有色金属工业的冶炼废水。

近年来,nzvi(纳米零价铁)以其高效的反应活性和较大比表面积等优势逐渐应用于地下水环境修复领域,并在实际场地修复过程中具有较好的应用前景。由于地下水中离子强度、nzvi颗粒间磁吸引力、范德华力以及密度等因素,导致 nzvi 颗粒极易聚合成较大颗粒、沉积并附着在多孔介质颗粒表面或截留在多孔介质孔隙中, 从而使其在多孔介质中的迁移严重受阻，针对 nzvi 在多孔介质中易聚合的现象,许多学者提出利用聚乙烯醇乙酸乙烯酯衣康酸(pv3a)、聚丙烯酸(paa)、羧甲基纤维素(cmc)、黄原胶等聚合物将nzvi进行表面改性,以此降低颗粒之间的范德华力、增大空间位阻、降低其在介质中的聚合几率,从而提高nzvi在介质中的迁移性.此外,如何将 nzvi 在可控制条件下运送至污染区域成为成功修复地下水和包气带的关键,也逐渐成为针对该技术的研究重点.schrick 等于 2004 年提出“媒介”的概念,即利用聚丙烯酸溶液作为携带 nzvi 的流体,该流体与 nzvi 形成一定的键桥作用,结果发现,在该流体作用下,nzvi在多孔介质中的迁移距离远大于水溶液作为流体时的迁移距离,从而有效促进了nzvi在多孔介质中的运移.研究表明,在水溶液携带作用下nzvi 在多孔介质中的迁移距离为几 cm 或者十几 cm,即使在实际场地研究中, nzvi 的迁移距离也局限在几 cm 甚至更小的范围.kanel 等将paa 溶液作为运送 nzvi 的流体,探究注入流量和paa 浓度对 nzvi 迁移的影响,结果表明,当 paa的浓度为 6g/l、流量为 2m l/min 时,nzvi 在多孔介质中的迁移距离最大.然而,这些基于水的运输方式存在重力流和优先流等弊端,其中重力流导致nzvi悬浊液在重力作用下垂向迁移,从而限制悬浊液的水平运移,降低其影响范围;在非均匀介质中,优先流会导致nzvi悬浊液绕过渗透性低的区域,优先进入高渗透区域,从而使低渗透区域中的污染物难以去除。最近的工业化和城市化增加了对人类健康和环境有毒的各种污染物的水浓度。因此，对水环境的修复问题已成为一个重要的环境问题。在过去的十年里，蒙脱土支撑的nzvi复合材料越来越受到人们的关注。 在污水处理和地下水修复技术中具有广阔的应用前景。 利用蒙脱土负载的nzvi复合材料修复受污染的水溶液，以去除重金属硝酸盐、硒、染料、酚醛化合物、氯化有机化合物、硝基芳香化合物和多溴二苯醚。据报道在蒙脱土支撑下，nzvi复合材料对不同类型污染物具有明显的去除效果。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容：

本课题主要研究腐殖酸和磷酸盐对蒙脱土负载的纳米零价铁在多孔介质中迁移影响。通过改变磷酸盐﹑腐殖酸等环境因子对纳米零价铁在石英砂柱中的迁移影响效果。通过分析纳米零价铁颗粒水力学半径、表面zeta电位等，探究其在多孔介质中迁移机制。

3. 研究的方法与步骤

研究方法：实验法和文献法。

步骤：

具体步骤：

4. 参考文献

[1]林洁文，黄兰兰，翁秀兰，陈祖亮.反应气氛对绿色合成纳米铁的组分及其活性的影响[j].环境科学学报.2015,6,35(6):1817-1832.

[2] shaolin li, wei wang, yiyuan liu, wei-xian zhang.zero-valent iron nanoparticles (nzvi) for the treatment of smelting wastewater: a pilot-scale demonstration[j].chemical engineering journal.254 (2014): 115–123.

[3]白少元,王明玉.零价纳米铁在水污染修复中的研究现状及讨论[j].净水技术.2008,27(1):35-40,53.

5. 计划与进度安排

1.2022-02-20——2022-02-26搜索文献，制定实验方案，查找影响纳米零价铁迁移性的土壤环境因素等。

2.2022-02-27——2022-03-10探究不同浓度溶液对zeta电位的影响。

3.2022-03-11——2022-05-21探究不同磷酸盐浓度对纳米零价铁迁移性的影响。