核壳结构Fe0@Fe3O4复合材料活化过硫酸盐降解土壤中菲

作     者：廖用开 钟雅琪 沈悦 林姗娜 曹鸿健 蔡超 

作者机构：中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室 中国科学院大学 

出 版 物：《环境科学学报》 (Acta Scientiae Circumstantiae)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：12[管理学] 1204[管理学-公共管理] 082803[工学-农业生物环境与能源工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 120405[管理学-土地资源管理] 

基　　金：国家重点研发计划项目(No.2023YFC3709700) 福建省科技计划引导性项目(No.2022Y0073) 

主　　题：Fe @Fe O 过硫酸盐 菲 土壤修复 硫酸根自由基 

摘      要：纳米零价铁用作过硫酸盐（PS）活化剂具有反应活性高和环境友好等优点，但因高表面能衍生的易钝化问题极大限制了纳米零价铁在场地污染土壤修复中的实际应用.本研究采用“液相还原+共沉淀两步法成功制备了核壳结构零价铁/四氧化三铁复合材料（Fe0@Fe3O4），并用于活化过硫酸盐降解土壤中菲.结果表明，Fe0@Fe3O4/PS体系处理60 min后，菲的降解率可达63.93%，显著高于Fe0/PS（52.95%）、Fe3O4/PS（29.16%）、Fe2+/PS（44.88%）体系的降解效率.在Fe0@Fe3O4投加量为5%、PS浓度为126 mmol·L-1、土水比为1∶2(m/V, g·L-1)的条件下对菲的降解效果最佳，降解率在60 min内可达68.80%. Fe0@Fe3O4/PS体系在较广泛的pH范围（3～11）内均表现出一致的菲降解效能.电子顺磁共振（EPR）谱和自由基淬灭实验证实了Fe0@Fe3O4/PS体系中同时存在SO4·-、HO·、O2·-，其中，SO4·-对菲的降解起主要作用.Fe0@Fe3O4/PS体系修复的土壤电导率和溶解性有机碳含量明显升高，土壤pH、氧化还原电位及有机碳含量均显著降低，而土壤总氮和总磷含量无明显变化.此外，Fe0@Fe3O4/PS体系修复的土壤中部分重金属的环境风险发生变化，重金属Co、Ni、Cu的DTPA提取态含量分别增加了8.50、1.40和1.30倍，Zn和Pb的DTPA浸提态含量分别下降了21.57%和71.94%，而As和Cd的DTPA提取态含量无显著变化.研究成果可为Fe0@Fe3O4/PS体系在土壤修复中的推广应用及化学氧化技术发展提供科技支撑.