聚丙烯酰胺改性的硫化纳米零价铁用于砷污染地下水修复：增强表面反应性和迁移性

《ACS ES&T Water》：Polyacrylamide-Modified Sulfidated Nanoscale Zerovalent Iron for Arsenic-Contaminated Groundwater Remediation: Enhanced Surface Reactivity and Mobility

纳米零价铁硫化物通过聚丙烯酰胺改性提升其稳定性和迁移能力，可高效去除地下水中的砷污染物。改性后材料表面硫物种比例变化促进砷的氧化和固定，柱实验显示其穿透曲线更平缓，迁移性能提高15%-20%，在26孔隙体积流量下砷去除率仍超80%。

　　

通过使用聚电解质对硫化纳米零价铁（S-nZVI）进行改性，可以提升其稳定性、分散性和迁移能力。在本研究中，采用阴离子聚丙烯酰胺（APAM）对S-nZVI进行改性，得到了APAM-S-nZVI。吸附在纳米颗粒表面的APAM减少了颗粒的聚集，并提高了其在沙柱中的迁移性能。APAM的改性作用使表面硫物种从S₂^2–和S^2–转变为SO₄^2–和S^2–，从而影响了S-nZVI的化学反应性和行为。在批次实验中，APAM-S-nZVI在30分钟内去除了水中95%的砷（As），性能优于未经改性的S-nZVI（84%）。APAM-S-nZVI外壳上的氧化铁不仅促进了As(III)与表面物质的络合，还加速了其氧化为As(V)的过程。当APAM与砷发生相互作用时，其长链结构会发生断裂，这一过程可能是由氧化作用引起的。柱实验结果显示，APAM-S-nZVI的穿透曲线（C/C₀ = 90–100%）明显优于S-nZVI（C/C₀ = 80–90%），这证实了APAM改性提高了其在多孔介质中的传输能力。在持续流入浓度为1 mg/L的砷溶液的情况下，APAM-S-nZVI在26个孔体积内的砷去除效率超过了80%。因此，利用聚电解质对S-nZVI进行改性是修复砷污染地下水的一种有效方法。