水热法制备铁炭复合材料及其对地下水中三氯乙烯的降解性能

来源：精细化工杂志2022年第4期北京时间：

作者：占敬敬

摘要：以蔗糖和无水三氯化铁为原料，以氨水调节溶液pH，采用水热-炭化法在不同pH下合成了系列铁炭复合材料(Fe/C pH2、Fe/C pH4、Fe/C pH6、Fe/C pH8、Fe/C pH10)。进一步将Fe/C pH10球磨为粒径分布在100~1000nm的铁碳复合材料（Fe/C pH10-Q）。考察了各个产物对三氯乙烯的吸附和降解性能。采用SEM、XRD、TG、N2吸附-脱附对不同pH下制备的产物形态和组成进行了表征。采用气相色谱(GC)和离子色谱(IC)对污染物三氯乙烯和降解产物乙烷、乙烯、氯离子进行了定量检测。结果表明，复合材料中纳米零价铁（nZVI）和生物炭共同存在，nZVI被随机分散在碳球或碳颗粒上，不发生团聚现象。随着反应液pH的增加，产物中nZVI的含量和粒径从Fe/C pH2的6.52%、20 nm增加到Fe/C pH10的36.35%、60 nm，比表面积由Fe/C pH2的369 m2/g 减小到Fe/C pH10的302 m2/g。不同pH下制得Fe/C复合材料对TCE降解速率大小顺序为：Fe/C pH10＞Fe/C pH8＞Fe/C pH6＞Fe/C pH4＞Fe/C pH2。48h的反应时间下， Fe/C pH10对TCE的去除率可接近100%。球磨不会改变Fe/C复合材料中nZVI粒径、含量和材料的反应活性。通过石英砂柱评价了Fe/C pH10-Q的传输性能，其具有良好的地下传输性能。与市售nZVI和Fe/C pH10相比，其流动性显著提高。

关键词：Fe/C复合材料、纳米零价铁、地下水修复、三氯乙烯、降解

基金资助：国家自然科学基金项目（21876022）；国家重大研发计划（2019YFC1803803）