络合剂甘氨酸修饰微米级零价铁降解对硝基苯酚的研究

摘要

为解决零价铁（Zero valent iron, ZVI）在储存和使用过程中易钝化、表面氧化层阻碍质子传递，以及pH值变化导致铁沉淀生成等问题，通过球磨法将甘氨酸（Gly）修饰于ZVI表面，成功制备了ZVI@Gly复合材料.系统研究表明，该改性方法通过调控ZVI表面特性，显著提升了其对有机污染物的降解性能，并有效改善了材料的环境适应性.实验结果表明，当Gly添加量为10%时，复合材料表现出最优的降解性能：中性条件下对对硝基苯酚（PNP）的30 min去除率达96.21%,表观反应速率常数(k_obs)提升至0.279 min^-1,较未改性ZVI提高11.62倍.更重要的是，Gly修饰有效拓宽了ZVI的工作pH值范围，在pH值为10的碱性条件下仍保持84.15%的PNP去除率.通过X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、X射线衍射及电化学测试等表征手段证实：Gly不仅通过球磨过程有效附着于ZVI表面破坏其钝化层，还能持续抑制氧化壳再生，促进Fe²⁺/Fe³⁺循环；反应后材料表面Fe²⁺比例显著提高，电荷转移阻抗降低，腐蚀电流增大.经过5次循环实验后，ZVI@Gly仍保持优异的污染物去除能力，证明Gly修饰可同时增强ZVI的反应活性和使用寿命.为ZVI的改性及其在有机废水处理中的应用提供了新思路.

关键词

零价铁 / 甘氨酸 / 对硝基苯酚 / 机理

基金资助

国家自然科学基金面上项目(52370087); 四川省科技厅基金项目(2023NSFSC0345); 西南民族大学中央高校项目(ZYN2024004)