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        南京土壤所在化學氧化修復場地土壤過程機制方面取得進展

        2020-11-19 分享到:

        2014年《全國土壤污染狀況調查公報》指出,我國重污染企業用地的點位超標率為36.3%。場地污染土壤的修復不僅是土壤修復領域的研究熱點和難點,也是目前國家面臨的重大科技需求。在眾多的土壤修復技術中,化學氧化技術為場地有機污染土壤的快速、高效修復提供了支撐,但氧化劑需要通過活化的方式產生高活性自由基來實現污染物的降解與修復,因此高效、低成本和環境友好活化材料開發一直是該領域的研究熱點?;诖?,南京土壤研究所王玉軍團隊方國東副研究員構建了基于金屬-硫化物耦合多電子供體的活化體系,將還原性硫引入活化劑,顯著提高了活化劑的催化效率和污染物的降解速率,克服了傳統金屬氧化物活化氧化劑過程中活性位點再生速度慢、氧化劑利用效率低等問題,主要研究進展如下:

        1)構建了基于天然鐵-硫、銅-硫等礦物活化過硫酸鹽的化學氧化技術體系,實現了不同類型有機污染物的高效去除,其主要機制是礦物表面金屬活性點位如Fe(II)通過與過硫酸鹽間的電子傳遞形成高活性的硫酸根自由基或羥基自由基,從而實現污染物的高效降解;同時還原性的硫將礦物表面Fe(III)還原成Fe(II),實現活性點位的再生,顯著提高了污染物的降解效率;另外,通過在傳統亞鐵-過硫酸鹽類芬頓體系添加不同類型的金屬硫化物,也大大促進了亞鐵在礦物表面的循環,將污染物的降解速率提高了約5~16倍。

        2)天然金屬硫礦物在促進過硫酸鹽活化和污染物降解方面具有重要的作用,但由于天然礦物含有一些無定型的金屬硫化物,反應過程中存在部分金屬溶出,同時天然礦物粒徑較大,其很難在土壤中遷移,這就限制其在場地修復中的大規模應用。為了克服上述缺點,研究小組研發鐵-硒納米材料高效活化過硫酸鹽的技術,首先通過一步水熱合成法成功合成了尺寸為5~10nm的硒化鐵納米顆粒,其具有高效活化過硫酸鹽、過氧化氫的能力,能夠降解多氯聯苯、氯酚等有機污染物,而此過程中硒化鐵的111晶面是活化氧化劑產生自由基的主要位點。上述研究通過硒代替硫和材料的納米化,不僅解決了金屬離子的溶出問題,還增加了納米材料在土壤中的遷移性,這將為場地有機污染土壤的修復提供了新的技術。

        相關研究成果得到國家重點研發計劃(2017YFA0207001)、國家自然科學基金和江蘇省杰出青年基金的資助。

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        納米硒化鐵活化過硫酸鹽降解污染物的過程機制

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