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草酸改性铁炭材料强化修复六价铬污染场地效果及机理研究

零价铁,草酸,生物炭,电子转移,六价铬污染场地

六价铬（Cr(VI)）具有“三致”毒性，Cr(VI)污染土壤的修复迫在眉睫。本研究采用湿式球磨法制备生物炭上草酸修饰零价铁（OA-ZVI/BC），用于修复Cr(VI)污染土壤。微观表征表明ZVI在生物炭上分布均匀，湿法球磨也增强了生物炭与ZVI界面相互作用。电化学分析表明，OA-ZVI/BC具有较强的电子传递能力和较强的腐蚀性能。此外，添加1,10-菲罗啉对Cr(VI)去除的抑制效率表明，OA-ZVI/BC中有丰富的Fe²⁺生成，这有助于Cr(VI)还原为Cr(III)。通过理论计算进一步表明，草酸修饰后的ZVI更容易与Cr(VI)发生固-固界面反应，并且有更多的电子转移到Cr(VI)上。当其用于修复Cr(VI)污染土壤时，OA-ZVI/BC能钝化96.7%的总Cr(VI)，并维持90天稳定。采用毒性特征浸出法（TCLP）和简单提取法（SBET）分别评价了Cr(VI)的浸出毒性和生物可及性。经OA-ZVI/BC修复后，土壤中TCLP-Cr(VI)由10.04 mg·L^-1降至0.11 mg·L^-1，远低于ZVI/BC和OA-ZVI修复土壤的1.5 mg·L^-1和4.1 mg·L^-1。经过3个月的修复，Cr(VI)的生物可及性降低了93.5%。形态提取实验结果表明，经过OA-ZVI/BC修复后，土壤中的Cr组分由弱酸可提取转化为更稳定的形式（残渣态和可氧化态）。在草酸、生物炭和湿球磨的协同作用下，OA-ZVI/BC对Cr(VI)污染土壤表现出优异的修复效果，其修复机制包括吸附、还原（Fe⁰/Fe²⁺、Fe²⁺/Fe³⁺）和共沉淀。总之，本研究制备的铁基钝化材料效果稳定且环境友好，在重金属污染土壤的修复中具有实际应用价值。