过氧化氢氧化Cr(Ⅲ)xFe(Ⅲ)1-x(OH)3产生六价铬的规律与机制

作者：胡珊琼; 钱傲^*; 袁松虎

来源：安全与环境工程, 2022, 29(05): 164-174.

DOI：10.13578/j.cnki.issn.1671-1556.20211587

• 六价铬
• 铬铁氢氧化物
• 三价铬
• 过氧化氢
• 活性氧化物种
• 铬污染修复

在自然过程和工程修复中，Fe(Ⅱ)还原Cr(Ⅵ)主要生成铬铁氢氧化物[Cr(Ⅲ)xFe(Ⅲ)1-x(OH)3],但其中Cr(Ⅲ)的复氧化会极大影响用水安全以及铬污染修复治理效果。探究了过氧化氢(H2O2)氧化Cr(Ⅲ)xFe(Ⅲ)1-x(OH)3产生Cr(Ⅵ)的规律与机制，主要关注的影响因素包括H2O2浓度、pH值和Cr(Ⅲ)含量，并选用甲醇作为活性氧化物种[HO·、Fe(Ⅳ)]的淬灭剂，考察淬灭剂的加入对H2O2氧化Cr(Ⅲ)xFe(Ⅲ)1-x(OH)3产生Cr(Ⅵ)的影响。试验结果表明：(1)H2O2氧化Cr(Ⅲ)0.20Fe(Ⅲ)0.80(OH)3产生Cr(Ⅵ)的速率与效率随着H2O2浓度、pH值的增加而增大，且Cr(Ⅵ)的产生效率还会受到Cr(Ⅲ)含量(x)的影响，即在pH=5.0条件下Cr(Ⅵ)的产生效率随x的降低而增加，在pH=9.0条件下Cr(Ⅵ)的产生效率随x的降低而降低；(2)甲醇淬灭试验证明，在pH=5.0～8.0范围内，H2O2是引起Cr(Ⅲ)氧化的主要氧化剂，同时Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)与H2O2发生(类)芬顿反应产生的活性氧化物种(HO·)还可能进一步促进Cr(Ⅲ)氧化为Cr(Ⅵ),而在pH=9.0条件下，H2O2是引起Cr(Ⅲ)氧化的唯一氧化剂；(3)不同pH条件下，Cr(Fe)含量可以通过影响H2O2的消耗、活性氧化物种的产生、矿物表面的更新、Cr(Ⅵ)的释放而影响总Cr(Ⅵ)的产生速率和效率；(4)虽然Cr(Ⅲ)xFe(Ⅲ)1-x(OH)3被认为能更加稳定地保存还原产生的Cr(Ⅲ),但环境中的H2O2在特定条件下仍有可能将Cr(Ⅲ)氧化为Cr(Ⅵ),这是因为在偏酸性条件下共存的Fe(Ⅲ)可以提供更多的Cr(Ⅵ)吸附位点，将有利于H2O2和HO·等氧化Cr(Ⅲ),在偏碱性条件下共存的Fe(Ⅲ)可以竞争消耗H2O2而抑制其对Cr(Ⅲ)的氧化。

• 单位
  中国地质大学（武汉）; 生物地质与环境地质国家重点实验室