弱磁场与阴离子对零价铁去除水中Cr(Ⅵ)的协同作用效能及机理研究

铬污染水体的治理是当前亟待解决的问题之一,零价铁（zero-valent iron,ZVI或Fe0）由于价廉易得且毒性较低、使用方便而被广泛用于除Cr（VI）。然而,普通零价铁去除Cr（VI）的反应活性较低且Cr（VI）会导致零价铁较快钝化。针对此问题,本论文结合前人研究,通过开展间歇实验及连续流实验,探索了弱磁场存在时,自然水体中典型阴离子对零价铁除Cr（VI）的影响规律及其作用机理。主要研究成果如下:（1）弱磁场与典型阴离子能够协同强化零价铁去除水中Cr（Ⅵ）。在几乎没有电解质的超纯水中,无论有无弱磁场对零价铁去除污染物的影响均很弱。加入高氯酸根、硝酸根离子其与弱磁场能共同提高零价铁除Cr（Ⅵ）效果。氯离子、硫酸根离子在无弱磁场存在时,就能对零价铁活性起到明显改善,施加弱磁场后,其促进效果已非常强烈。对于这四种阴离子,其协同作用随着离子浓度升高呈现双曲型变化,先升高最后趋于平稳。并且,有着以下变化:硫酸根离子>氯离子>高氯酸根离子>硝酸根离子。（2）弱磁场与阴离子的协同作用对零价铁去除污染物具有广谱性,阴离子和亚铁离子同时迁移是协同作用的机理。对于零价铁不同除污染原理,以As（III）、Se（Ⅳ）、Sb（V）为例,阴离子与弱磁场仍能表现出协同作用,二者共存能提高去除效率。磁场梯度力是弱磁场强化零价铁活性的主要途径,亚铁离子在磁场梯度力作用下沿着磁场强度高的位置迁移,阴离子的存在是维持亚铁持续迁移的前提。亚铁离子的迁移引起局部正电荷积累,为保持溶液中的电中性,阴离子将和亚铁离子同时迁移,维持零价铁持续腐蚀,改善活性。（3）连续流条件下,弱磁场与阴离子对零价铁柱除Cr（Ⅵ）的协同作用具有长效稳定性。连续流条件,采用蒸馏水配水进行实验,未加硫酸根离子前,出水Cr在很短时间内穿透,当加入硫酸根离子后,其与弱磁场产生协同作用,使出水Cr保持在水质标准限值以下较长时间。固相物质中Fe主要以Fe3O4形式存在,有弱磁场的柱子中形成明显的(Cr0.336Fe0.664)（OH）3、Cr0.336Fe0.664OOH等Fe-Cr配合物。模拟地下水配水、取实际地下水配水试验也得到相同结果。