电促吸附/零价铁还原复合技术去除饮用水中高氯酸盐的效能和机理研究

高氯酸盐是一种新型持久性污染物，伴随着检测技术的不断进步，其对环境和健康的危害逐渐被人们所认识和重视。较低浓度的高氯酸根即会干扰人体甲状腺的正常功能，危害人体健康。而高氯酸根稳定的物理化学性质导致了对其处理的困难。尤其对微污染饮用水体而言，目前的处理方法均存在一定的局限性。本课题利用电促吸附技术具有提高吸附材料的吸附量和选择性以及易再生的特性，探讨该技术对高氯酸根的去除效果以及去除机理；利用零价铁的强还原性质，制备纳米零价铁和稳定型纳米零价铁，研究各还原材料对高氯酸根的还原效率和还原机制；同时，将电促吸附技术和零价铁还原技术进行耦合，探究该复合工艺是否能实现对高氯酸根离子的同步吸附和还原降解，研究两种工艺间的相互作用效应，以期为微污染饮用水中高氯酸盐的彻底去除提供高效实用的处理新技术。

高氯酸盐作为一种新型持久型污染物，近年来广泛存在于地下水、地表水、土壤乃至人类的食物中。本项目首先制备了Fe(III)/壳聚糖小球吸附剂，并用于水体中高氯酸盐的去除。当pH在3-10范围内时，pH对吸附过程的影响较小；水体中共存阴离子会与高氯酸盐产生竞争作用；吸附机理主要为静电作用和Fe(III)的螯合作用；采用NaCl作再生液，可实现吸附剂的再利用。其次，合成了易于分离的磁性壳聚糖微球，并用于高氯酸盐的去除。吸附剂的饱和磁化强度为19.8 emu/g，具有较好的磁分离性能；当溶液的pH在4~9之间时，均有较好的吸附效果；反应过程非常迅速，反应30 min内即达到吸附平衡；该吸附剂适合于高氯酸盐微污染水体的处理；采用1%的NaCl溶液作再生液，几乎可完全置换出吸附于吸附剂上的高氯酸盐。最后，结合壳聚糖对高氯酸盐的高效吸附特性以及纳米铁的强还原性质，制备了壳聚糖悬浮型纳米铁。壳聚糖的加入可提高nZVI的分散性能，从而提高反应活性；CS-nZVI对高氯酸盐降解过程的表观活化能较低，反应速率快；溶液的盐度和pH对降解过程的影响不显著；CS-nZVI对高浓度高氯酸盐废水具有极好的应用潜力；CS-nZVI对高氯酸盐的降解是由初期的快速吸附和后期的化学还原共同作用的结果，且绝大多数高氯酸盐能被彻底还原成Cl^-，副产物少。这些研究成果为处理不同高氯酸盐污染水体提供了新方法和理论依据。