多硫化钙修复Cr(VI)污染地下水及其同位素分馏效应

The groundwater contaminated by Cr(Ⅵ) is an serious environmental problem at present. Removing chromium with Calcium Polysulfide(CPS) is considered to be a promising new techique which is cheap, high efficent and no secondary pollution. However, the remediation effects, and mechanisms of this technique, were not intensively researched, the efficiency of in situ-remediation assessed by accurate quantitative indexes was simultaneous a technical problem which is urgent to be solved. Thus, this project intends to select CPS as the reagent to remediate the Cr(Ⅵ) contaminated groundwater, researching the isotope fractionation effect and its influencing factors of the chromium reduction based on the further study on the removal efficiency, reaction mechanism and influencing factors.This study may eventually have positive results in elucidating the mechanism of Cr(Ⅵ)-contaminated environment that remedying by CPS, enriching the isotope fractionation database of chromium, and providing theoretical basis and technique for Cr(Ⅵ)-contaminated groundwater.

目前国内外地下水六价铬（Cr(Ⅵ)）污染问题突出，多硫化钙（Calcium Polysulfide，CPS）修复Cr(Ⅵ)污染被认为是一种廉价、处理效率高、无二次污染且具有广泛发展前景的新型技术。目前针对该技术在修复效果、机理方面的研究并不深入，同时如何准确量化修复效果以评价原位修复的有效性，也是亟待解决的技术难题。因此本项目拟选择CPS作为Cr(Ⅵ)污染地下水的修复试剂，在深入研究其修复效果、修复机理、影响因素的基础上，进行CPS还原Cr(VI)的同位素分馏效应及其影响因素的研究，揭示动静态条件下不同水文地质条件、环境条件对铬同位素分馏效应的影响。该研究为揭示CPS修复Cr(VI)污染环境的机理、丰富铬同位素分馏数据库、Cr(VI)污染地下水的修复提供理论依据和技术。

铬是污染场地中检测频率第二高的污染物质，其修复治理研究具有重要意义。CPS由于其高效、成本低等特点被用于Cr(VI)铬的去除，然而Cr(VI)同位素分馏效应及还原机理等研究尚不深入，CPS改性零价铁对污染物的去除效果及机理也尚不明确。另外，生物质炭作为廉价易得材料，在环境修复中广泛应用，有必要进行生物质炭、改性生物质炭去除Cr(VI)的效果及机理研究。. 1. Cr(VI)能够被相同摩尔当量的CPS还原，这个值低于理论上Cr(VI)与CPS的比值（1:1.5），该结果可为准确评价CPS修复Cr(VI)污染场地时的使用量。反应中加入CPS会导致pH值升高，但在高pH的条件下，OH-会和单质硫反应，逐步降低溶液的pH。Cr(VI)同位素分馏值− 2.5 ‰，这个值更接近于FeS还原Cr(VI) 的同位素分馏值− 2.11 ‰，说明FeS还原过程中最大的贡献者应该是硫而不是铁。XANES分析可知Cr反应产物主要为Cr(OH)3。.2. CPS合成S-nZVI还原去除水中三氯乙烯.CPS合成S-nZVI可将99%以上TCE还原为乙炔。与文献报道S-nZVI相比，该系统对TCE的还原具有宽的pH适用范围（5-9）。同时，S-nZVI具有良好的可重用性。.3.三种不同生物质炭去除Cr(VI)的效果.橡树、松针和苹果木生物质炭均能够有效地去除水溶液中的Cr(VI)，橡树\苹果木生物炭可以几乎完全去除溶液中的Cr(VI)。反应后，Cr均主要以Cr(III)为主。共聚焦 µ-XRF结果表明，Cr在橡树和松针生物质炭上，主要分布在生物质炭的边缘；在苹果木生物炭上主要分布在颗粒的表面，这与生物质炭表面官能团的不均匀分布有关。.4.绿色nZVI负载橡树生物质炭去除Cr(VI).当初始Cr(V)的浓度较低0-50 mg/L时，TP-nZVI-OB对Cr(VI)的去除率均为99.9%以上。Cr(VI)的去除机理：Cr(VI)吸附到材料上；Cr(VI)被溶解的Fe(II)和OB表面的官能团还原；生成的Cr(III)和Fe(III)以氢氧化物的形式结合在TP-nZVI-OB上。.5.零价铁负载橡树基氮掺杂生物质炭对Cr(VI)的去除.Fe，N共掺杂OB既是还原剂又是nZVI的载体，Fe/N-OB能够快速地去除水溶液中的Cr(VI)，10min去除率可达99.9%，快于其他文献报道。