生物炭负载零价铁修复六六六农药污染土壤研究开题报告

1. 研究目的与意义

有机氯农药自接污染作物，并且大量的残留在土壤中。由于一般的有机氯农药是疏水性的脂溶性化合物，它大多在水中的溶解度会低于1ppm,因此在土壤中的有机氯农药均可滞留长达数年时间。又由于氯苯的结构稳定，不容易被生物体内酶所降解，在生物体内不易消失。积累的有机氯农药还会经由母乳排出，禽类可转入蛋、卵等组织，从而影响到后代。因为拥有以上这些特性，有机氯农药通过生物富集和食物链的作用，从而引起广泛而严重的农药公害。

本次研究就是利用生物炭大的表面积多孔结构和特殊的表面组成，在土壤保水、固持营养元素、吸附固定重金属和有机污染物及抑制温室气体的释放等方面都表现出的足够的潜力。以及，纳米零价铁其本身粒径小、反应活性高及对环境友好等特点，在还原脱卤、脱硝等方面表现出的非常明显的优势。两者相互结合，利用生物炭的优点解决零价铁自身的缺点，提高反应的速率及程度。研究生物炭负载零价铁修复滴滴涕农药污染土壤的有效程度。

2. 国内外研究现状分析

相较于国内的土壤修复技术研究起步较晚，以及土壤修复技术的不成熟，加之区域发展不均衡性，土壤类型多样性，污染场地特征变异性，污染类型复杂性，技术需求多样性等因素，还有一部分技术停留在实验室部分未能应用于时间段场地修复中。国外对于土壤污染的修复技术起步较早。1994年，Gillham等人提出零价铁还原脱氯技术，发现铁屑能与十二种氯代脂肪烃发生反应，并提出零价铁对氯代脂肪烃具有还原脱氯作用[5]。Dror等以氰钴胺素为分散剂将纳米零价铁固定在硅藻上，并将其应用于几种有机物的降解[4]。虽然国内起步较晚，但是国内科研者也没有松懈，紧追国外的先进技术，着力于发展更加完善，更环保的技术。刘世科等人研究发现生物质炭和土壤的相互作用对BDE-47在土壤中的吸附行为的影响可能同时具有抑制作用和促进作用，在低浓度下促进作用占主导，在高浓度下抑制作用占主导[8]。

3. 研究的基本内容与计划

江苏省有机氯农药污染场地问题十分突出，有机氯农药污染土壤亟待修复。生物炭负载纳米零价铁是一种极具前景的环境修复材料，兼具了零价铁的还原活性和生物炭的吸附作用。本课题通过合成生物炭负载纳米零价铁复合体系，选择相关的影响因素，提出生物炭负载纳米零价铁修复六六六污染土壤的的技术工艺，为中低浓度有机氯农药污染土壤治理提供技术支撑。

计划在2015年11月到12月期间，现在实验室准备，了解一般的实验过程与步骤。2016年1月，准备开题报告和文献综述。1月到2月，查看资料，文献和数据等相关的资料，了解并深入探讨。3月，开始实验。4月到5月，写论文。最后，准备答辩。

4. 研究创新点

纳米零价铁凭借其本身粒径小，反应灵活等优势在修复土壤的过程中广受关注的同时，随之反映出来的一些缺点也不能忽视。其粒径小的优势也带来了容易在反应中团聚，反应不便，而且由于有机污染物亲水性普遍较差，纳米零价铁很难与目标污染物接触完全，脱氯反应不能顺利完成。

近年来陆续出现了使用二氧化硅、石墨、树脂、有机膨润土、海藻酸盐凝胶、各种膜材料和活性炭等各种纳米零价铁固定化方法的报道，成为该领域的一个热点方向[5]，国内外的此类研究也取得了不同的进展。

若将纳米零价铁负载在生物炭上，由于生物炭具有大的表面积多孔结构而拥有很强的吸附能力，可以将亲水性较弱的有机氯污染物吸附到空隙中，有效地解决了零价铁不能和污染物充分接触的难题。另一方面，易团聚的纳米零价铁可以均匀分布在生物炭的表面上，防止在反应过程中发生团聚而影响反应的进行。综上所述，生物炭负载零价铁能够有效地解决反应过程中出现的问题，提高反应速率。