改性生物炭负载零价铜纳米复合材料协同硼氢化钾高效去除地下水中1,2-二氯乙烷的机制研究

针对1,2-二氯乙烷(1,2-DCA)地下水污染治理难题，研究人员开发了改性生物炭负载零价铜纳米复合材料(nZVC/BBC)协同KBH4的吸附-还原体系。实验表明，1.5 g/L nZVC/BBC与25 mmol/L KBH4组合12小时可去除86.94%的1,2-DCA，实际地下水处理效率达95%。该材料在pH 5-13范围稳定有效，经5次循环再生后仍保持70%效率，为氯代烃污染治理提供了新思路。

　　

【研究背景】
1,2-二氯乙烷(1,2-DCA)这个看似晦涩的化学名称，实则是潜伏在地下水中的"隐形杀手"。作为聚氯乙烯(PVC)生产的关键原料，它在全球工业领域广泛应用，却因管理不善大量渗入地下水系统。这种化合物不仅具有强烈的致癌、致畸风险，其稳定的C-Cl键更让传统治理方法束手无策——物理吸附治标不治本，生物降解效率低下，而零价铁(nZVI)等常规还原剂对其几乎无效。更棘手的是，地下水中普遍存在的SO₄^2-等离子还会进一步抑制降解反应。面对这个环境治理领域的"顽固分子"，科学家们亟需开发更高效、经济的解决方案。

【技术方法】
国家自然科学基金资助的研究团队创新性地将改性生物炭(BBC)与零价铜纳米颗粒(nZVC)复合，并引入强还原剂KBH₄构建三重协同体系。通过SEM/TEM/EDS表征材料形貌，结合XRD和XPS分析反应机制，采用GC-MS鉴定降解中间产物。实验设置单因素变量考察pH、离子干扰等因素，并通过循环实验评估材料再生性能，最终在实际地下水样本中验证处理效果。

【研究结果】
SEM/TEM/EDS分析：
BBC经酸改性后形成丰富孔隙结构，nZVC以20-50 nm球形颗粒均匀负载，铜元素占比达12.35%。这种独特结构既防止了纳米颗粒团聚，又提供了大量活性位点。

1,2-DCA实际地下水处理：
在真实复杂水质条件下，3.5 g/L nZVC/BBC与35 mmol/L KBH₄组合展现出惊人适应性，对3-350 mg/L浓度范围的1,2-DCA去除率达37.3-95%，远超实验室模拟条件。特别值得注意的是，体系对实际样本中未知干扰物质表现出强耐受性。

【结论与意义】
这项发表于《Environmental Research》的研究突破了氯代烃治理的传统局限：nZVC/BBC/KBH₄体系通过BBC吸附富集、nZVC催化活化、KBH₄持续供氢的"三位一体"机制，将1,2-DCA的去除效率提升至传统方法的2.5倍。材料在宽pH范围内的稳定性、优异的再生性能(5次循环保持70%效率)以及实际应用中的卓越表现，为地下水修复提供了兼具高效性与经济性的解决方案。更深远的意义在于，该研究揭示了铜基纳米材料在环境催化领域的独特优势，为其他难降解有机污染物的治理开辟了新路径。