[发明专利]一种提高零价铁粉还原脱氯活性的方法

说明书

本发明公开了一种提高零价铁粉还原脱氯活性的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、将黄铁矿放入水中，然后在水中通入空气；（2）、加入零价铁粉，搅拌混合均匀，常温超声波振荡反应一段时间后，使零价铁粉表面的氧化铁钝化膜被硫化铁膜所取代；（3）、从反应液中分离出活化零价铁粉；剩余黄铁矿悬浮液回收，循环用于零价铁粉的活化处理，本发明采用黄铁矿来对零价铁粉进行活化处理，经活化处理后的活化零价铁，在还原去除氯代有机污染物方面表现出优异的反应活性，同时，减少了处理剂总量，黄铁矿实现了活化处理的循环利用。

技术领域：

本发明是基于申请人在先专利申请201610831556.4的进一步改进，具体涉及一种提高 零价铁粉对氯代有机物还原脱氯反应活性和去除效率的方法，涉及环境修复材料及技术领 域。

背景技术：

随着工农业的快速发展，地下水和地表水体经常存在不同程度的有毒有机物污染问题， 其中地下水中检出率高、分布较广的主要污染物包括分子结构中含有氯原子的各种氯代有机 物，如氯代烃、氯代酚、杀虫剂DDT、氯代酰胺类除草剂等。由于氯原子的钝化作用，氯 代有机物生物降解困难，为此，现有技术方案中常采用零价铁粉做还原剂去除这些污染物或 者将其转化为更易生物降解的物质。例如，以零价铁粉为活性材料的可渗透反应墙 (ZVI-PRB)修复技术已经大规模应用于地下水修复工程中(刘翔,等.环境科学研究,2013, 26:1309)。但是，零价铁粉在处理有机污染物时仍存在以下不足：铁粉与有机物等污染物反 应时需消耗H⁺，随着反应的进行，介质pH将升高，导致铁粉反应活性下降；铁粉表面形 成的铁氧化物钝化膜抑制了内核铁与污染物之间的电子转移，使零价铁粉的反应活性下降。

黄铁矿是地壳中分布最广的硫化物矿物，经常存在于煤矿、硫铁矿等矿业废渣中。黄铁 矿中的Fe²⁺和S₂²均有一定还原性，可以还原氯代有机物、硝基苯等污染物。黄铁矿在有氧 环境中不稳定、易被氧化，处置不当会产生矿山酸性废水污染。利用这一特点，申请人在中 国专利申请201610831556.4公开了以下方案：将黄铁矿与零价铁混合用于处理六价铬() 等重金属污染物，可以提高对重金属污染物的去除效率，为解决零价铁在去除Cr(Ⅵ)等强氧 化性污染物进程中的活性下降问题提供了一条有益的思路。但是，氯代有机污染物的氧化性 远低于Cr(Ⅵ)等重金属，将二者直接混合用于还原脱氯存在以下问题：首先，黄铁矿还原脱 氯的能力较弱，二者混合使用增加了所需处理剂总量，成本效率较低；其次，黄铁矿与零价 铁直接混合用于还原脱氯，黄铁矿的利用率不足，反应后的剩余固体物量较多。因此，在利 用零价铁去除氯代有机污染物时，如何充分发挥黄铁矿的作用、提高零价铁活性和利用率仍 然是需要解决的问题。

发明内容：

本发明的目的是提供一种利用黄铁矿提高零价铁粉还原脱氯反应活性的方法，该方法能 够强化零价铁粉对氯代有机污染物的还原去除、提高零价铁粉和黄铁矿利用率。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案得以实现：

一种提高零价铁粉还原脱氯活性的方法，包括：(1)、将黄铁矿放入水中，然后在水中 通入空气；(2)、加入零价铁粉，搅拌混合均匀，常温超声波振荡反应一段时间后，使零价铁粉表面的氧化铁钝化膜被硫化铁膜所取代；(3)、从反应液中分离出活化零价铁粉；剩余黄铁矿悬浮液回收，循环用于零价铁粉的活化处理。

结合以下反应方程式，描述本发明的工作原理如下：

2FeS₂+7O₂+2H₂O→2Fe²⁺+4SO₄²-+4H⁺ (1)

Fe₂O₃@Fe+6H⁺→2Fe³⁺+Fe⁰+3H₂O (2)