Dittmarite纳米片能捕获由S-nZVI厌氧腐蚀释放的溶解铁，并促进地下水中三氯乙烯的降解

《Environmental Science & Technology Letters》：Dittmarite Nanosheets Capture Dissolved Iron Released by Anaerobic Corrosion of S-nZVI and Enhance Trichloroethene Degradation in Groundwater

纳米零价铁硫化物（S-nZVI）处理三氯乙烯（TCE）时因电子转移导致铁溶出，影响水质。本研究开发dittmarite-S-nZVI（DS-nZVI）复合材料，通过磷酸铁镁晶格（(Fe,Mg)?(PO?)?·8H?O）的形成实现铁的持续固定，在电子富余条件下Fe溶出量降至0.3 mg/L，TCE降解效率达1.46×1023分子/Fe?，显著优于S-nZVI。

　　

将纳米级零价铁（nZVI）硫化以显著提高其对三氯乙烯（TCE）的电子选择性及其降解效率，从而生成无害的最终产物，这是一个重大突破。然而，S-nZVI向TCE或水传递电子的过程中也会导致Fe²⁺的浸出，而这一问题尚未得到有效解决。在TCE降解过程中，1.2克/升的S-nZVI在厌氧条件下会发生腐蚀：在电子过剩的情况下，溶解的Fe含量高达353 ± 26毫克/升；而在电子受限的情况下，溶解的Fe含量为427 ± 30.2毫克/升，这会降低地下水处理后的水质。在本研究中，ditmarite-S-nZVI（DS-nZVI）复合物能够高效降解TCE，并持续固定释放出的Fe离子。S-nZVI在ditmarite（NH₄MgPO₄·H₂O）纳米片上分散良好。与S-nZVI相比，DS-nZVI在电子过剩条件下能够更快、更完全地去除氯离子，Fe的浸出量减少了约1000倍（低于0.3毫克/升）；在电子受限条件下，Fe的去除率超过90%，TCE的降解能力为每摩尔Fe⁰ 1.46 × 10²³个分子。Fe²⁺不断与Mg²⁺离子交换并形成磷酸盐复合物，随后发生结构转变，生成结晶状的baricite（(Fe, Mg)₃(PO₄)₂·8H₂），从而为地下水修复提供了一种更可持续的TCE降解方法。