常 春,祝凌燕,朱淑貞 (南開(kāi)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,教育部環(huán)境污染過(guò)程與基準(zhǔn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津市城市生態(tài)環(huán)境修復(fù)與污染防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津 300071)

納米零價(jià)鐵對(duì)γ-HCH的降解效果及機(jī)理研究

常 春,祝凌燕*,朱淑貞 (南開(kāi)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,教育部環(huán)境污染過(guò)程與基準(zhǔn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津市城市生態(tài)環(huán)境修復(fù)與污染防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津 300071)

采用液相還原法制備納米零價(jià)鐵(nZVI),透射電鏡表征顯示,其粒徑＜20nm,在介質(zhì)中處于團(tuán)簇狀態(tài).利用所合成的nZVI對(duì)γ-HCH進(jìn)行了還原脫氯研究,結(jié)果表明,nZVI具有很高的表面反應(yīng)活性,當(dāng)用量為0.5g/L時(shí),反應(yīng)90min,對(duì)2.5mg/L的γ-HCH去除率達(dá)90%以上.nZVI對(duì)γ-HCH的去除符合準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程,其反應(yīng)速率和去除率與pH值、nZVI添加量、γ-HCH初始濃度、共存離子等因素有關(guān).反應(yīng)速率隨pH值的減小而增大,NO3-對(duì)反應(yīng)速率有較強(qiáng)的抑制作用,Ca2+,Mg2+和SO42-對(duì)反應(yīng)速率影響不大.利用GC-MS檢測(cè)到降解產(chǎn)物四氯環(huán)己烯(TeCCH)和氯苯(CB)的存在,推測(cè)反應(yīng)機(jī)制為雙氯脫除反應(yīng)和脫氯化氫反應(yīng).

nZVI;γ-HCH；脫氯；反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；反應(yīng)機(jī)制

HCHs曾經(jīng)在我國(guó)大量使用,它具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、半衰期長(zhǎng)、不易分解和親脂特性[1].作為HCH唯一有效成分的γ-HCH(林丹),仍然在許多國(guó)家和地區(qū)使用,在一些地區(qū)甚至有較高的檢出

[2-4].雖然γ-HCH在自然條件下能被降解,但這一過(guò)程非常緩慢.因此,采用物理、化學(xué)或生物的方法對(duì) γ-HCH進(jìn)行降解具有十分重要的意義.然而,對(duì) γ-HCH有效降解途徑的研究相對(duì)較少,并主要集中在其生物降解的探討上[5-9],而非生物降解只是偶有提及.

近年來(lái),納米零價(jià)鐵(nZVI)被用于環(huán)境污染治理[10-11].nZVI粒徑小,具有較大的表面積及表面能[12-13],因而具有優(yōu)良的表面吸附和較高的化學(xué)反應(yīng)活性[14],是一種有效的脫鹵還原劑,可以催化還原多種有機(jī)鹵化物,如鹵代烷烴[15]、鹵代烯烴[16]、鹵代芳香烴[17]等,將這些難降解有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)毒或低毒的化合物.

本實(shí)驗(yàn)以七水合硫酸亞鐵和硼氫化鉀為原料,采用液相還原法制備nZVI,對(duì)其降解γ-HCH的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、影響因素、降解機(jī)制等進(jìn)行探討.

1 材料與方法

1.1 試劑與設(shè)備

試劑包括:硼氫化鉀(KBH4,天津傲然精細(xì)化工研究所)、七水合硫酸亞鐵(天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠)、聚乙二醇-4000(上海天蓮精細(xì)化工有限公司)、疊氮化鈉(成都市科龍化工試劑廠)、無(wú)水乙醇(天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠)、硫酸鎂(天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠)、硫酸鈣(天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠)、硝酸鎂(天津市永大化學(xué)試劑開(kāi)發(fā)中心),以上試劑均為分析純.正己烷(色譜純,天津市康科德科技有限公司)、γ-HCH (AccuStandard, New Haven,CT,USA).

設(shè)備包括:氣浴恒溫振蕩器(TH2-C,太倉(cāng)市實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠)、低速大容量離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠)、數(shù)顯電動(dòng)攪拌器(JJ-6A,金壇市金南儀器廠)、氣相色譜(Agilent 6890N)配有ECD檢測(cè)器、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(Thermo-Quest, Austin, TX,USA)、透射電鏡(JEM-2010FEF,200KV,日本JEOL).

1.2 nZVI的制備

nZVI采用液相還原法合成.室溫下,將0.0669mol/L KBH4水溶液通過(guò)恒壓漏斗以2滴/s的速度滴加到裝有0.0223 mol/L FeSO4?7H2O醇/水混合體系(醇/水比為 3:1)的三口燒瓶中,兩種溶劑的體積相等.并加入適量 PEG-4000作為分散劑,在高純氮?dú)獗Ｗo(hù)下以1500 r/min進(jìn)行快速攪拌,溶液中立刻出現(xiàn)黑色沉淀,其反應(yīng)為:

待KBH4溶液滴加完畢后,繼續(xù)攪拌30min.棄去上清液,分別用脫氧去離子水和無(wú)水乙醇洗滌數(shù)次,最后保存在無(wú)水乙醇中備用.

1.3 透射電鏡(TEM)表征所合成材料的性質(zhì)

用吸管從反應(yīng)器中取出少量溶液,密封保存在小試管中,利用超聲使其分散均勻,再將溶液滴在銅網(wǎng)上,利用 TEM對(duì)所合成的零價(jià)鐵的粒度和形貌進(jìn)行分析.

1.4 降解動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)

反應(yīng)在100mL頂空瓶中進(jìn)行,瓶中加入一定量的nZVI和一定濃度的γ-HCH水溶液,并加入50mg/L的疊氮化鈉抑制微生物生長(zhǎng),瓶口用帶聚四氟乙烯的橡膠塞密封,置于恒溫振蕩器中振蕩(25℃,225r/min),用注射器定時(shí)取樣 2mL,過(guò)0.45μm濾膜后用 2mL正己烷萃取,用氣相色譜測(cè)定反應(yīng)產(chǎn)物.

1.5 樣品編號(hào)

pH值3.5,7.0,9.5分別編號(hào)為P1,P2,P3;nZVI濃度為0.25,0.50,1.00g/L分別編號(hào)為F1,F2,F3;γ-HCH 濃度為 1.25,2.50,5.00mg/L分別編號(hào)為L(zhǎng)1,L2,L3;考慮共存離子時(shí)的編號(hào),加入CaSO4為P2F2L2CS,加入 MgSO4為 P2F2L2MS,加入Mg(NO3)2為P2F2L2MN.

1.6 分析方法

采用Agilent 6890N自動(dòng)進(jìn)樣氣相色譜-電子捕獲檢測(cè)器測(cè)定,柱子為 HP-5(30m×0.32mm× 0.25μm);γ-HCH 的工作條件:進(jìn)樣口溫度為200

℃,檢測(cè)器溫度為 300℃,高純氮?dú)庾鳛檩d氣和尾吹氣,流速分別為 20mL/min和 30mL/min,程序升溫為初始溫度 100℃,以 30℃/min升至180℃,保留 1min,以 5℃/min升至 200℃,以30℃/min,升至240℃.

采用 GC-MS (Thermo-Quest,Austin,TX, USA)測(cè)定γ-HCH降解產(chǎn)物.降解反應(yīng)條件為:pH 7.0,nZVI用量0.5g/L,γ-HCH濃度2.5mg/L,反應(yīng)45min.實(shí)驗(yàn)重復(fù) 3次.GC/MS所用柱子為DB-5(30m×0.25mm×0.25μm),采用電子轟擊源(EI)和全掃描模式,質(zhì)量范圍(m/z)50～650amu,進(jìn)樣口溫度為 250℃,離子源溫度為 230℃,程序升溫為初始溫度35℃,保留1min,以15℃/min升至150℃,保留4min,以15℃/min升至250℃.

2 結(jié)果與討論

用 TEM(JEM-2010FEF,200kV)觀察所合成的nZVI的形貌特征,由圖1可見(jiàn),所合成的nZVI粒徑＜20nm,顆粒尺寸均勻、呈球狀,有規(guī)則由球心向外呈輻射狀生長(zhǎng)堆積形成一個(gè)較大的納米 鐵團(tuán)簇,團(tuán)簇中的孔隙和通道清晰可見(jiàn).

圖1 透射電鏡下的納米零價(jià)鐵Fig.1 TEM image of nZVI

2.1 nZVI與普通鐵粉降解效果的比較

γ-HCH的初始濃度為 2.5mg/L,在相同實(shí)驗(yàn)條件下分別采用 2.5g/L普通鐵粉(100目)和0.5g/L nZVI進(jìn)行還原脫氯比較實(shí)驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)圖2.

圖2 普通鐵粉與nZVI還原γ-HCH的比較Fig.2 Comparison of the reduction effect of γ-HCH with nZVI and normal Fe power

從圖2可見(jiàn),中性條件下2.5g/L的普通鐵粉在 165min內(nèi)對(duì) γ-HCH的去除率不足 10%,而0.5g/L的nZVI,在90min之內(nèi)即可獲得大于90%的去除率.這主要是由于球形顆粒的比表面積和直徑成反比,隨著粒徑變小,粒子比表面積顯著增大,同時(shí)表面原子占總原子的百分?jǐn)?shù)也顯著提高,當(dāng)尺寸達(dá)到納米尺度時(shí),表面原子所占比例由微米尺度時(shí)的 1%～2%急劇增加到超過(guò) 50%[13].表面原子所占比例的增加使得nZVI的表面反應(yīng)活性大幅提高.

2.2 降解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

在nZVI過(guò)量的情況下,γ-HCH的還原脫氯反應(yīng)可以看作準(zhǔn)一級(jí)速率反應(yīng),其動(dòng)力學(xué)方程可表示為:

積分變得:

半衰期可表示為:式中:t為反應(yīng)時(shí)間,min;t1/2為反應(yīng)半衰期,min; Cγ-HCH,t為 t時(shí)刻溶液中 γ-HCH 的濃度,mg/L; Cγ-HCH,0為 γ-HCH的初始濃度,mg/L;kobs為該降解反應(yīng)的準(zhǔn)一級(jí)速率常數(shù),min-1.以ln(C/C0)-t曲線作圖,如圖3所示.

圖3 γ-HCH脫氯反應(yīng)動(dòng)力學(xué)Fig.3 Dechlorination kinetics for γ-HCH

由圖3可知,ln(C/C0)與t具有很好的線性關(guān)系,說(shuō)明在該反應(yīng)條件下,nZVI對(duì)γ-HCH的還原脫氯反應(yīng)基本符合準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程.通過(guò)式(2)擬合可以得出 nZVI在不同反應(yīng)條件下還原γ-HCH的反應(yīng)速率常數(shù)和半衰期,見(jiàn)表1.

表1 nZVI還原γ-HCH的反應(yīng)速率常數(shù)和半衰期Table 1 Reaction rate constant and half life for reduction of γ-HCH by nZVI

2.3 nZVI對(duì)γ-HCH降解反應(yīng)的影響因素

2.3.1 溶液初始pH值的影響 在nZVI-H2O體系中,溶液的 pH值是降解反應(yīng)的重要影響因素

[18].由圖4和表1可以看出,隨著溶液pH值的降低,nZVI降解γ-HCH的速率逐漸上升.在強(qiáng)酸性條件下,nZVI還原γ-HCH具有較快的反應(yīng)速率,調(diào)節(jié)溶液初始pH值3.5,振蕩反應(yīng)60min其去除率可達(dá) 95%;在堿性條件下,反應(yīng) 60min,只有77%被去除.這可能是由于pH值較低時(shí),大量H+的存在導(dǎo)致 nZVI腐蝕速度加快,產(chǎn)生了更多的活性氫(H0)以還原γ-HCH[19];在高pH值條件下,容易產(chǎn)生鐵的氫氧化物鈍化層并沉積于nZVI表面,表現(xiàn)為反應(yīng)速率低,且去除效果差.

圖4 初始pH值對(duì)γ-HCH去除效果的影響Fig.4 Effects of initial pH on the dechlorination efficiency

2.3.2 nZVI添加量的影響 圖5和表1表明,隨著nZVI添加量的增加,γ-HCH的去除速率加快,相同反應(yīng)時(shí)間的去除率提高.這是由于溶液中 nZVI量的增加增大了其總的比表面積以及新鮮表面和污染物接觸的機(jī)會(huì),因此加快了反應(yīng)的進(jìn)行.

圖5 nZVI量對(duì)γ-HCH去除效果的影響Fig.5 Effects of amount of nZVI on the dechlorination efficiency

從圖 5可見(jiàn),即使對(duì)于 nZVI添加量為0.25g/L的反應(yīng)體系,振蕩反應(yīng)165min其降解效率也可達(dá)到99%以上.表明在實(shí)驗(yàn)條件下,只要接觸時(shí)間足夠長(zhǎng),較少量的 nZVI也可以完全去除體系中的γ-HCH,在此基礎(chǔ)上nZVI量的增加只是提高了反應(yīng)速率.因此在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)根據(jù)需要選擇合適的劑量.

2.3.3 γ-HCH初始濃度的影響 不同 γ-HCH初始濃度對(duì)反應(yīng)的影響如圖6所示,過(guò)量的nZVI與不同初始濃度的γ-HCH溶液反應(yīng),表現(xiàn)出相似的反應(yīng)趨勢(shì),對(duì)試驗(yàn)中不同初始濃度的溶液,均可達(dá)到迅速完全的脫氯效果.

從圖6和表1可以看出,當(dāng)其他實(shí)驗(yàn)條件相同時(shí),γ-HCH的初始濃度越高,達(dá)到同樣去除率所需的時(shí)間就越長(zhǎng).

圖6 初始濃度對(duì)γ-HCH去除效果的影響Fig.6 Effects of initial concentration of γ-HCH on the dechlorination efficiency

2.3.4 共存離子的影響 在實(shí)際水樣中往往存在大量其他離子,這些離子可能會(huì)對(duì)γ-HCH還原過(guò)程產(chǎn)生不同的影響,分別考察了幾種常見(jiàn)共存離子對(duì)γ-HCH去除過(guò)程的干擾作用,干擾離子濃度為 200 mg/L.從圖 7可知,Ca2+,Mg2+,SO42-對(duì)nZVI降解反應(yīng)的影響較小,而NO3-對(duì)γ-HCH的降解反應(yīng)有明顯抑制作用.這可能是由于 NO3-與nZVI發(fā)生了脫硝反應(yīng)[20],與γ-HCH的脫氯反應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)位,在一定程度上阻礙了γ-HCH的去除.

2.4 降解反應(yīng)機(jī)制的研究

在nZVI-γ-HCH反應(yīng)體系中,運(yùn)用GC-MS檢測(cè),根據(jù)質(zhì)譜特征離子與標(biāo)樣質(zhì)譜(NIST)進(jìn)行比對(duì),結(jié)果發(fā)現(xiàn)有降解產(chǎn)物四氯環(huán)己烯和氯苯的存在(圖 8).同時(shí),從理論上推測(cè),二氯環(huán)己二烯(DCCD)和苯完全可能作為降解產(chǎn)物存在本體系中,但由于二氯環(huán)己二烯不穩(wěn)定而易被進(jìn)一步脫氯轉(zhuǎn)化,因此,在 GC-MS上未掃描到.同時(shí)在GC-FID上檢測(cè)到微弱的苯的信號(hào)峰.

圖7 共存離子對(duì)γ-HCH去除效果的影響Fig.7 Effects of co-ions on the dechlorination efficiency

圖8 γ-HCH被nZVI降解產(chǎn)物的質(zhì)譜Fig.8 Mass spectrogram of degradation products of γ-HCH by nZVIpH 7.0, nZVI 0.5 g/L,γ-HCH 2.5mg/L,時(shí)間45min

根據(jù)檢測(cè)到的降解產(chǎn)物以及上面的理論推測(cè),歸納γ-HCH在nZVI體系中的降解途徑如圖9所示,與Elliott等[21]利用nZVI降解γ-HCH所得結(jié)論一致,另外Middeldorp等[22]與van Doesburg等[23]利用微生物降解 β-HCH也得到了類似轉(zhuǎn)化途徑.為了避免微生物降解帶來(lái)的干擾,在本研究中加入50mg/L的疊氮化鈉抑制微生物生長(zhǎng).

γ-HCH在納米零價(jià)鐵體系中主要有如下2種轉(zhuǎn)化機(jī)制:一是脫氯化氫反應(yīng);另一機(jī)制為雙氯脫除反應(yīng),產(chǎn)物可進(jìn)一步發(fā)生脫氯化氫反應(yīng)(圖9).

圖9 γ-HCH在納米零價(jià)鐵體系中可能的轉(zhuǎn)化途徑Fig.9 The possible pathways of γ-HCH transformation in nZVI system

3 結(jié)論

3.1 采用液相還原法合成的 Fe0均在納米級(jí)范圍內(nèi),由于其具有較高的比表面積,對(duì) γ-HCH具有很高的去除效率,0.5g/L的nZVI在90min之內(nèi)就可以達(dá)到90%以上去除效果.

3.2 nZVI對(duì)γ-HCH的降解符合準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程,對(duì) γ-HCH影響因素的研究結(jié)果表明,反應(yīng)速率與pH值、nZVI添加量、γ-HCH初始濃度、共存離子等因素有關(guān).隨著pH值的減小反應(yīng)速率增大,Ca2+,Mg2+和 SO42-對(duì)反應(yīng)速率影響不大,其中SO42-對(duì)反應(yīng)速率略有促進(jìn),而NO3-對(duì)反應(yīng)速率有較強(qiáng)的抑制作用.

3.3 根據(jù)檢出產(chǎn)物及理論推測(cè)確定降解途徑可能為:γ-HCH→四氯環(huán)己烯(TeCCH)→二氯環(huán)己二烯(DCCD)→苯和氯苯,涉及 2種反應(yīng)機(jī)制,即雙氯脫除反應(yīng)和脫氯化氫反應(yīng).

[1] Walker K, Vallero D A, Lewis R G. Factors influencing the distribution of lindane and other hexachlorocyclohexanes in the environment [J]. Environmental Science and Technology, 1999,33(24):4373-4378.

[2] Ngabe B, Bidleman T F, Falconer R L. Base hydrolysis of alphaand gamma-hexachlorocyclohexanes [J]. Environmental Science and Technology, 1993,27(9):1930-1933.

[3] Huang Hong, Ou Wen-hua, Wang Lian-Sheng. Semivolatile organic compounds, organochlorine pesticides and heavy metals in sediments and risk assessment in Huaihe River of China [J]. Journal of Environmental Science, 2006,18(2):236-241.

[4] 龔香宜,祁士華,呂春玲,等.洪湖表層沉積物中有機(jī)氯農(nóng)藥的含量及組成 [J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2009,29(3):269-273.

[5] Brajesh K, Singh R C K. Degradation of insecticide lindane (gamma-HCH) by white-rot fungi Cyathus bulleri and Phanerochaete sórdida [J]. Pest Management Science, 2000,56(2): 142-146.

[6] Datta J, Maiti A K, Modak D P, et al. Metabolism of gammahexachlorocyclohexane by Arthrobacter citreus strain Bl-100: identification of metabolites [J]. Journal of General and Applied Microbiology, 2000,46(2):59-67.

[7] Deo P G, Karanth N G. Biodegradation of hexachlorocyclohexane isomers in soil and food environment [J]. Critical Reviews Microbiology, 1994,20(1):57-78.

[8] Okeke B C, Siddique T, Arbestain M C, et al. Biodegradation of gamma-hexachlorocyclohexane and alpha-hexachlorocyclohexane in water and a soil slurry by a Pandoraea species [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2002,50(9):2548-2555.

[9] Siddique T, Okeke B C, Arshad M, et al. Temperature and pH effects on biodegradation of hexachlorocyclohexane isomers in water and a soil slurry [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2002,50(18):5070-5076.

[10] Masciangioli T, Zhang W X. Environmental technologies at the nanoscale [J]. Environmental Science and Technology, 2003, 37(5):102A-108A.

[11] Zhang W X. Nanoscale iron particles for environmental remediation: An overview [J]. J. Nanopart Res., 2003,5(3/4):323-332.

[12] Zhang W X, Wang C B, Lien H L. Treatment of chlorinated organic contaminants with nanoscale bimetallic particles [J]. Catal Today, 1998,40(4):387-395.

[13] Ball P, Garwin L. Science at the atomic scale [J]. Nature, 1992, 355(6363):761-766.

[14] Choe S, Chang Y Y, Hwang K Y, et al. Kinetics of reductive denitrification by nanoscale zero-valent iron [J]. Chemosphere, 2000,41(8):1307-1311.

[15] Song H, Carraway E R. Reduction of chlorinated ethanes by nanosized zero-valent iron: kinetics, pathways, and effects of reaction conditions [J]. Environmental Science and Technology, 2005,39(16):6237-6245.

[16] Quinn J, Geiger C, Clausen C, et al. Field demonstration of DNAPL dehalogenation using emulsified zero-valent iron [J]. Environmental Science and Technology, 2005,39(5):1309-1318.

[17] Lowry G V, Johnson K M. Congener-specific dechlorination of dissolved PCBs by microscale and nanoscale zerovalent iron in a water/methanol solution [J]. Environmental Science and Technology, 2004,38(19):5208-5216.

[18] Lu M-C, Anotai J, Liao C-H, et al. Dechlorination of hexachlorobenzene by zero-valent iron [J]. Practice Periodical of Hazardous, Toxic, and Radioactive Waste Management, 2004,8(2): 136-140.

[19] Matheson L J, Tratnyek P G. Reductive dehalogenation of chlorinated methanes by iron metal [J]. Environmental Science and Technology, 1994,28(12):2045-2053.

[20] 李鐵龍,劉海水,金朝暉,等.納米鐵去除水中硝酸鹽氮的批試驗(yàn)[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版), 2006,36(2):264-268.

[21] Elliott D W, Lien H L, Zhang W X. Degradation of lindane by zero-valent iron nanoparticles [J]. Journal of Environmental Engineering, 2009,135(5):317-324.

[22] Middeldorp P J M, Jaspers M, Zehnder A J B, et al. Biotransformation of alpha-, beta-, gamma-, and deltahexachlorocyclohexane under methanogenic conditions [J]. Environmental Science and Technology, 1996,30(7):2345-2349.

[23] van Doesburg W, van Eekert M H A, Middeldrop P J M, et al. Reductive dechlorination of β-hexachlorocyclohexane (β-HCH) by a Dehalobacter species in coculture with a Sedimentibacter sp. [J]. FEMS Microbiology Ecology, 2005,54(1):87-95.

Degradation efficiency and mechanisms of γ-hexachlorocyclohexane by nanoscale zero valent iron particles.

CHANG Chun, ZHU Ling-yan*, ZHU Shu-Zhen (Key Laboratory of Pollution Process and Environmental Criteria, Ministry of Education, Tianjin Key Laboratory of Urban Ecology Environmental Remediation and Pollution Control, College of Environmental Science and Engineering, Nankai University, Tianjin 300071, China) . China Environmental Science, 2010,30(2)：167～173

Nanoscale zero valent iron particles (nZVI) were synthesized using liquid phase reduction method. TEM analysis indicated that the size of nZVI was ＜ 20 nm, and clustered in the medium. It displayed high reactivity to decompose γ-hexachlorocyclohexane (γ-HCH). More than 90% of γ-HCH was removed in 90 min with 0.5 g/L of nZVI in the solution. The degradation reaction followed a pseudo-first order kinetic. The reaction rate coefficient and removal efficiency were affected by many factors, such as the amount of nZVI, pH, the initial concentration of γ-HCH and coexisting ions. The reaction rate decreased with increasing initial pH. NO3-greatly inhibited the degradation reaction, but

Ca2+, Mg2+and SO42-had little effect on it. Degradation products such as tetrachlorocyclohexene (TeCCH) and chlorobenzene (CB), were identified by GC/MS. Based on this, the main reaction mechanism was suggested as dehydrochlorination and dichloroelmination.

nanoscale zero valent iron particles；γ-hexachlorocyclohexane；dechlorination；reaction kinetics；reaction mechanism

X131

A

1000-6923(2010)02-0167-07

2009-07-17

天津市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)(06TXTJJC14000,07JCZDJC01900, 08ZCGHHZ01000);國(guó)家水體污染控制專項(xiàng)基金;“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃(200603746006);教育部新世紀(jì)人才項(xiàng)目.

* 責(zé)任作者, 教授, zhuly@nankai.edu.cn

致謝：本實(shí)驗(yàn)在納米零價(jià)鐵制備過(guò)程中得到南開(kāi)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院博士生安毅的大力幫助,在此表示衷心的感謝.

常 春(1983-),男,遼寧錦州人,南開(kāi)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生,主要從事納米材料修復(fù)環(huán)境污染技術(shù).