納米硫化鐵在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

宋世琨，蘇益明，代朝猛，周雪飛，張亞雷（同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海0009；同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院，上海 0009；同濟(jì)大學(xué)污染控制與資源化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海0009）

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納米硫化鐵在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

宋世琨1，蘇益明2，代朝猛2，周雪飛3，張亞雷3
（1同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海200092；2同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院，上海 200092；3同濟(jì)大學(xué)污染控制與資源化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海200092）

摘要：總結(jié)了近二十年來(lái)納米硫化鐵在環(huán)境中的應(yīng)用報(bào)道，綜述了納米硫化鐵的合成方法、污染物去除效果和機(jī)理以及溶液組分對(duì)材料本身和污染物去除的影響。介紹了納米硫化鐵目前在環(huán)境中主要用于重金屬離子去除（如鎘、汞、鈾、锝等）、氯代有機(jī)物的脫氯和難降解有機(jī)物的高級(jí)氧化等過(guò)程，其對(duì)污染物的去除機(jī)理主要包括吸附、（共）沉淀、還原、催化氧化。指出雖然納米硫化鐵在污染物處理方面取得了良好的效果，但是依然存在問(wèn)題，如溶液中共存的陰陽(yáng)離子和腐植酸會(huì)對(duì)材料的團(tuán)聚、腐蝕以及污染物的吸附行為和處理效果產(chǎn)生不同的影響。提出目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于納米硫化鐵材料自身性能研究尚未深入，材料在反應(yīng)過(guò)程中及實(shí)際環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化及其對(duì)污染物去除的影響值得深入。

關(guān)鍵詞：納米硫化鐵；納米材料；合成；去除機(jī)理；環(huán)境污染物

第一作者：宋世琨（1991—），男，碩士研究生。聯(lián)系人：蘇益明，博士后。E-mail su_yi_ming@126.com。

納米零價(jià)鐵由于其較高的比表面積、良好的吸附性能、較強(qiáng)的還原能力以及豐富的原料來(lái)源而廣受關(guān)注，其在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用研究可追溯到20世紀(jì)90年代。但由于其對(duì)某些污染物的去除速度較慢、活性pH值范圍較窄、表面易形成氧化膜致使反應(yīng)活性降低等問(wèn)題，研究人員更多地將研究重點(diǎn)放在材料改性方面，以期克服其缺點(diǎn)。近年來(lái)關(guān)于納米零價(jià)鐵改性方式大多是在材料中引入其他金屬元素（Pd、Au、Cu）[1-3]，將其負(fù)載于各種碳基[4-5]、硅基[6]或其他材料上，但改性后的一些材料存在使用壽命較短（例如催化劑中毒導(dǎo)致失活）[7-8]和載體價(jià)格過(guò)高等問(wèn)題。硫元素廣泛存在于自然界中，易與金屬鐵反應(yīng)生成硫化鐵混合物，硫化后的納米零價(jià)鐵由于具有更大的比表面積、更強(qiáng)的導(dǎo)電能力、便捷的磁分離特性，因此受到了廣泛的關(guān)注[9-10]。本文總結(jié)了近二十年來(lái)關(guān)于納米硫化鐵（主要成分為納米級(jí)硫化亞鐵或表面覆蓋硫化亞鐵的納米零價(jià)鐵，下同）在環(huán)境中的應(yīng)用報(bào)道，詳細(xì)介紹了其不同合成方法，闡述了污染物去除機(jī)理以及水體中共存離子與材料和污染物之間的相互影響，為進(jìn)一步優(yōu)化納米硫化鐵在環(huán)境中的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。

1　納米硫化鐵合成方法

1.1一步法合成

圖1　不同合成方式制得納米硫化鐵TEM圖

由于一步法直接合成硫化鐵相較分步法更為便捷，大多數(shù)研究人員在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中均采用一步法合成納米硫化鐵材料。MAJI等[11]使用單一前體Fe(ACDA)3（HACDA為2-氨基環(huán)戊烯-1-二硫代羧酸）熱解的方法成功制備了納米硫化鐵顆粒。謝翼飛等[12]通過(guò)使用硫酸鹽還原菌直接制備合成了生物納米硫鐵材料。KIM等[13]則最先使用液相法，直接在溶液中合成出了納米硫化鐵/零價(jià)鐵混合顆粒，大大提高了合成過(guò)程的可操作性。BUTLER等[14]通過(guò)直接將硫化鈉和氯化亞鐵溶液在厭氧箱中混合的方式得到硫化鐵的納米沉淀。劉紅華等[15]通過(guò)在硫化鈉與硫酸亞鐵合成溶液中加入二烴基二硫代磷酸鹽，使合成出的硫化鐵顆粒在溶液中有良好的分散性，且平均粒徑保持在4～6nm之間。圖1為不同合成方法制得的納米硫化鐵TEM圖。另外，閻鑫等[21]以硫化鈉和硫酸亞鐵為原料，采用將低溫溶液蒸發(fā)的方法制備多硫化鐵納米材料，并作為催化劑成功將其用于煤加氫熱解過(guò)程。XIONG等[20]同樣使用硫酸亞鐵和硫化鈉直接反應(yīng)合成方法，但反應(yīng)過(guò)程以羧甲基纖維素為穩(wěn)定劑，獲得了分散性較好的納米硫化鐵顆粒。CHIN等[18]則以氯化鈉為分散劑，直接利用機(jī)械研磨的方法，成功以黃鐵礦為原料制得硫化鐵與硫化亞鐵混合納米顆粒，極大簡(jiǎn)化了制備過(guò)程。POL等[22]詳細(xì)介紹一種在硫粉存在的情況下，采用一步法熱解Fe(CO)5直接得到核殼結(jié)構(gòu)的硫化鐵納米顆粒/多壁碳納米管的方法。與其類(lèi)似的合成方法還有FEI等[23]，其直接采用二茂鐵和硫磺為原料且無(wú)需溶液的一步法合成硫化鐵和碳的混合納米顆粒的方法，大大提高了合成的可操作性，并隨后對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。

1.2分步法合成

相較于一步法合成過(guò)程，分步法合成納米硫化鐵操作過(guò)程顯得較復(fù)雜，但是由于納米硫化鐵在環(huán)境中的不同應(yīng)用功能，采用分步法合成可能能獲得更適于使用的材料。

HU等[24]通過(guò)將事先合成得到的零價(jià)鐵在含有硫的溶液中浸泡、冷卻并干燥的方式制備出硫化鐵納米薄膜，并將其用于進(jìn)一步用于制作太陽(yáng)能電池。MA等[17]采用化學(xué)氣相沉積法首先合成了鐵和碳納米管的復(fù)合物，并將其與硫粉共同加熱制得了硫化鐵碳納米管的復(fù)合顆粒，該復(fù)合顆粒的用于催化反應(yīng)時(shí)受體系的pH值影響較小。RAJAJAYAVEL等[16]采用分步法，即首先合成納米鐵，再通過(guò)將其置于硫化鈉溶液中得到表面硫化的納米鐵顆粒，其硫化層在重金屬處理過(guò)程中起了重要作用。CHEN等[25]報(bào)道了在表面活性劑的協(xié)助下，通過(guò)硫鐵原子液相中組合結(jié)晶，再通過(guò)高溫轉(zhuǎn)化有機(jī)物的方式合成超薄碳/硫化鐵納米薄膜的方法，此材料在快速充放電性能上有較大優(yōu)勢(shì)。

2　納米硫化鐵在環(huán)境中的應(yīng)用

納米硫化鐵由于其良好的吸附性能、高效的氧化還原能力、較小的帶隙能量以及半導(dǎo)體的性質(zhì)[26-27]，而被用于重金屬及有機(jī)物去除等方面，同時(shí)也能用于制作太陽(yáng)能電池的電極、治療診斷學(xué)試劑等。

2.1重金屬的去除

XIONG等[20]研究發(fā)現(xiàn)，采用纖維素為穩(wěn)定劑的硫化鐵納米顆粒能有效地將汞元素固定在黏性土壤中，其在硫化鐵納米顆粒中的分配系數(shù)可達(dá)(8930+1480)L/g，使柱實(shí)驗(yàn)中進(jìn)入水體中的汞含量降低了97%。BI等[28]研究發(fā)現(xiàn)采用流通式反應(yīng)器，在硫化鐵納米顆粒存在的條件下，能有效地阻止溶解氧將二氧化鈾固體中的四價(jià)鈾氧化為五價(jià)鈾，防止了鈾溶解釋放重新進(jìn)入環(huán)境。SU等[29]報(bào)道了硫化納米鐵顆粒對(duì)于鎘的去除容量達(dá)到了85mg/g，比納米零價(jià)鐵的去除效果提高了不止一倍，且老化對(duì)其吸附容量并未產(chǎn)生負(fù)面影響。陳儀取[30]利用納米硫化鐵溶膠處理模擬電鍍廢水，結(jié)果表明采用此方法在反應(yīng)時(shí)間10～15min內(nèi)，可以使含有多種重金屬和絡(luò)合劑的模擬電鍍廢水達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。謝翼飛等[12]研究報(bào)道了生物硫化納米鐵材料對(duì)水中的六價(jià)鉻的去除，10min內(nèi)即可使反應(yīng)后的出水達(dá)標(biāo)。

2.2有機(jī)物降解

該調(diào)查2016年和2017年調(diào)查了各族裔美國(guó)醫(yī)生對(duì)收入的滿(mǎn)意度，只有10%左右的醫(yī)生對(duì)收入不滿(mǎn)意，這個(gè)比例遠(yuǎn)低于倦怠發(fā)生率，2018年，有38%的醫(yī)生認(rèn)為更多收入有助于減輕倦怠，該調(diào)查并未開(kāi)展收入和倦怠的相關(guān)研究，可以確定的是收入對(duì)倦怠會(huì)有一定影響，但并不是決定因素。根據(jù)美國(guó)醫(yī)生調(diào)查的數(shù)據(jù)，收入更可能是“保健因素”而并非“激勵(lì)因素”，而真正的與收入相關(guān)的“激勵(lì)因素”是對(duì)工作本身的獎(jiǎng)勵(lì)(比如晉升發(fā)展)，增加的經(jīng)濟(jì)獎(jiǎng)勵(lì)只是附帶的收入增加[9]。

KIM等[13，31]對(duì)比研究了納米硫化鐵以及兩種納米零價(jià)鐵對(duì)三氯乙烯的去除效果，結(jié)果表明納米硫化鐵對(duì)于三氯乙烯有更強(qiáng)的去除能力，其同時(shí)還研究了離子強(qiáng)度與腐植酸對(duì)去除的影響，結(jié)果表明納米硫化鐵反應(yīng)體系受兩者的影響較小。RAJAJAYAVEL等[16]則詳細(xì)報(bào)道了硫化納米鐵對(duì)三氯乙烯降解機(jī)理。MA等[17]發(fā)現(xiàn)納米硫化鐵/碳納米管復(fù)合材料對(duì)環(huán)丙沙星的去除效率可達(dá)近90%。PAKNIKAR 等[32]詳細(xì)報(bào)道了納米硫化鐵顆粒對(duì)六氯環(huán)己烷的降解過(guò)程，并且降解產(chǎn)物在后續(xù)的生物處理過(guò)程中可以得到完全降解。POURETEDAL 等[33]使用三氧化二鐵與硫化鐵復(fù)合納米材料對(duì)對(duì)硝基酚進(jìn)行了光催化降解，發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料在可見(jiàn)光波段具有較強(qiáng)的光催化活性，180min內(nèi)對(duì)對(duì)硝基酚去除率可達(dá)98%。FENG等[34]利用市場(chǎng)上可購(gòu)買(mǎi)的納米零價(jià)鐵為基礎(chǔ)，合成了具有核殼結(jié)構(gòu)硫化鐵/零價(jià)鐵混合納米顆粒，并將其用于光催化降解亞甲基藍(lán)，取得了良好的效果。DZADE等[35]使用硫化鐵顆粒進(jìn)行甲胺的吸附實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行了相關(guān)的密度泛函理論研究。

2.3其他用途

DAI等[36]合成了片狀結(jié)構(gòu)的納米硫化鐵用于作為模擬過(guò)氧化氫酶，并發(fā)現(xiàn)了過(guò)氧化氫探頭對(duì)片狀結(jié)構(gòu)的納米硫化鐵比對(duì)球狀結(jié)構(gòu)的納米硫化鐵更加敏感，且比辣根過(guò)氧化物酶更加穩(wěn)定。YANG 等[37]報(bào)道了使用聚乙二醇功能化后的硫化鐵納米顆粒作為治療診斷學(xué)中的試劑，用于癌癥的磁共振成像制導(dǎo)光照療法，并發(fā)現(xiàn)其并無(wú)明顯的生物毒性。DI GIOVANNI等[38]報(bào)道了將合成的硫化鐵納米顆粒用于電催化產(chǎn)氫的研究，發(fā)現(xiàn)其穩(wěn)定性和活性在一定時(shí)間內(nèi)都能得到很好的保持。KIM等[39]研究了鋰離子電池中陽(yáng)極采用不同粒徑的硫化鐵顆粒對(duì)電池放電能力的影響。MAJI等[27]則將硫化鐵納米薄膜用于太陽(yáng)能電池的陽(yáng)極以及過(guò)氧化氫探頭。

3　納米硫化鐵對(duì)污染物的去除機(jī)理

納米硫化鐵顆粒由于同時(shí)存在鐵和硫兩種元素，其結(jié)構(gòu)相對(duì)于零價(jià)鐵也有一定改變，對(duì)于污染物的去除過(guò)程雖與納米零價(jià)鐵相似，包括吸附、還原、共沉淀、催化氧化，其簡(jiǎn)單反應(yīng)機(jī)理圖如圖2所示。同時(shí)，由于大多數(shù)反應(yīng)在溶液中進(jìn)行，而水溶液會(huì)對(duì)硫化鐵產(chǎn)生腐蝕[16，40]，腐蝕后生成的產(chǎn)物會(huì)和硫化鐵產(chǎn)生協(xié)同作用，促進(jìn)污染物的去除。

3.1吸附、沉淀和共沉淀作用

目前環(huán)境領(lǐng)域中納米硫化鐵大多用于吸附重金屬，對(duì)吸附有機(jī)物的報(bào)道很少。SU等[29]使用納米硫化鐵顆粒去除重金屬實(shí)驗(yàn)表明，由于其相對(duì)于納米零價(jià)鐵更大的比表面積，其吸附容量較零價(jià)納米鐵也更大，同時(shí)，納米硫化鐵對(duì)鎘的去除效率在好氧條件下比缺氧條件更高。XIONG等[20]將羧甲基纖維素作為穩(wěn)定劑制得的硫化鐵納米顆粒用于固定沉積物中的汞，發(fā)現(xiàn)沉積物中的硫化汞和硫氫化汞90%以上得到了去除。FAN等[41]使用硫化后的零價(jià)納米鐵顆粒對(duì)高锝酸鹽進(jìn)行了吸附還原，結(jié)果表明硫化鐵對(duì)高锝酸鹽的吸附效果好于鐵的氧化物，同時(shí)一定濃度的硫鐵比也有利于形成锝的四價(jià)硫化物沉淀，提高去除速率。以二價(jià)重金屬污染物為例，其被納米硫化鐵吸附去除的機(jī)理可用方程式(1)～(4)表示。

溶液體系中的重金屬離子通過(guò)表面離子交換的方式結(jié)合到納米硫化鐵表面[方程式(1)]，同時(shí)與表面的活性位點(diǎn)反應(yīng)形成穩(wěn)定的吸附態(tài)[方程式(2)]?；蛘咧苯优c材料中的硫元素反應(yīng)，形成比硫化鐵更加穩(wěn)定的金屬硫化物，從而使重金屬離子去除[方程式(3)]。在硫含量較高時(shí)，溶液中也可能存在有離子態(tài)的硫離子或者硫氫根離子，同樣可以和溶液中的重金屬離子反應(yīng)產(chǎn)生共沉淀，從而使重金屬離子得到去除[方程式(4)][29，41-42]。

3.2還原作用

零價(jià)納米鐵表面通常覆蓋有一層鐵氧化物膜，其電子傳遞主要依靠局部的共振隧穿效應(yīng)。而當(dāng)其表面出現(xiàn)混合價(jià)態(tài)時(shí)，這種效應(yīng)會(huì)得到有效的加強(qiáng)[43]。硫化鐵相比于鐵氧化物有更小的帶隙，更加利于電子傳遞，納米硫化鐵顆粒由于其表面存在硫化鐵，相較于普通納米鐵顆粒有更強(qiáng)的導(dǎo)電能力[44]。從表1可知，硫化亞鐵的等電位點(diǎn)低于普通的零價(jià)鐵，在溶液處于弱酸性和中性范圍內(nèi)有利于吸附帶正電的離子，同時(shí)由于其相對(duì)鐵氧化物更小的禁帶寬度，更有利于電子傳導(dǎo)，因此相比覆蓋有鈍化膜的納米零價(jià)鐵顆粒，硫化納米鐵顆粒具有更強(qiáng)的電子傳導(dǎo)能力，如圖2。

圖2　納米硫化鐵對(duì)污染物的簡(jiǎn)單機(jī)理圖

表1　鐵及其相關(guān)物質(zhì)理化性質(zhì)

3.3催化氧化作用

納米硫化鐵和納米鐵結(jié)構(gòu)類(lèi)似，能為高級(jí)氧化提供鐵離子，也常被用于芬頓或類(lèi)芬頓的催化氧化過(guò)程。硫化鐵和硫化亞鐵礦物由于豐富儲(chǔ)量，已經(jīng)被廣泛用于催化氧化過(guò)程[48-50]。GUO等[51]報(bào)道了通過(guò)表面負(fù)載硫鐵混合物，有效加快了材料表面過(guò)氧化物與鐵離子的電子傳遞過(guò)程。MA等[17]將硫化鐵納米顆粒/碳納米管復(fù)合材料用于非均相類(lèi)芬頓催化氧化抗生素，在pH值為3～7范圍內(nèi)取得了良好的效果。在光催化氧化反應(yīng)中，將硫元素引入納米鐵，類(lèi)似于硫負(fù)載二氧化鈦光催化過(guò)程，即在帶隙間形成陷阱態(tài)，有效促進(jìn)光催化過(guò)程[52-54]。

4　水溶液中共存組分對(duì)納米硫化鐵反應(yīng)體系的影響

納米硫化鐵參與的反應(yīng)大多處于水溶液中，其本身會(huì)與水反應(yīng)生成鐵的氧化物，使反應(yīng)速度降低，同時(shí)水中存在的離子或腐植酸等物質(zhì)也會(huì)影響納米顆粒的性質(zhì)或污染物去除過(guò)程[55]。KIM等[31，56-57]通過(guò)研究納米硫化鐵與三氯乙烯反應(yīng)的過(guò)程，從顆粒團(tuán)聚、腐蝕以及污染物競(jìng)爭(zhēng)吸附3個(gè)方面介紹了離子強(qiáng)度以及腐植質(zhì)等對(duì)納米硫化鐵反應(yīng)體系所帶來(lái)的影響。

4.1還原作用

溶液中的電化學(xué)性質(zhì)對(duì)納米硫化鐵在溶液中的分散性有較大影響，KIM等[31]使用動(dòng)態(tài)光散射實(shí)驗(yàn)研究了硫化納米鐵顆粒在一價(jià)離子和二價(jià)離子存在的溶液中團(tuán)聚情況。結(jié)果表明，一價(jià)離子如鈉離子濃度達(dá)到20mmol/L及以上時(shí)，二價(jià)離子如鈣鎂離子濃度達(dá)到5mmol/L及以上時(shí)，納米硫化鐵/零價(jià)鐵由于表面電荷被離子中和發(fā)生了明顯團(tuán)聚。LI等[58]在研究納米銀顆粒時(shí)發(fā)現(xiàn)納米銀顆粒在電解質(zhì)溶液中的團(tuán)聚結(jié)果符合Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek理論，而團(tuán)聚后的納米顆粒對(duì)于有機(jī)物的吸附能力也有一定降低[55]。

4.2腐蝕作用

TURCIO ORTEGA等[59]研究表明，納米硫化鐵體系比納米氧化鐵零價(jià)鐵體系更加容易受到溶液中化學(xué)成分影響，發(fā)生腐蝕反應(yīng)。NURMI等[60]分別使用零價(jià)納米鐵/氧化亞鐵和納米硫化鐵/零價(jià)鐵制作粉盤(pán)電極，并使用相應(yīng)的電化學(xué)手段進(jìn)行表征，根據(jù)塔菲爾曲線(xiàn)分析結(jié)果，納米硫化鐵體系更易受體系中離子影響而受到腐蝕，且含氯離子溶液加快了材料的腐蝕速度。如圖3所示，KIM等[14]報(bào)道了在存在不同金屬離子的溶液中，氧化還原電位比鐵高的金屬離子將以離子態(tài)的形式吸附在納米硫化鐵表面，最終形成共沉淀。氧化還原電位接近鐵的金屬離子將部分以離子態(tài)的形式吸附于硫化納米鐵表面，而部分與納米硫化鐵反應(yīng)生成單質(zhì)吸附于材料表面，而氧化還原電位比鐵低很多的金屬離子將基本被鐵置換生成單質(zhì)吸附于材料表面并參與反應(yīng)[61-62]。部分金屬離子的加入有利于被吸附物質(zhì)的在材料表面更好分布[63-64]，加快了電子傳遞速率，并取得了比鐵單獨(dú)存在時(shí)更好的脫氯效果。

4.3競(jìng)爭(zhēng)吸附

TURCIO ORTEGA等[59]報(bào)道了通過(guò)制作納米粉末電極，利用電化學(xué)方法分析，當(dāng)環(huán)境中存在有其他環(huán)境有機(jī)物質(zhì)時(shí)，會(huì)在納米硫化鐵顆粒表面形成一層導(dǎo)電能力相對(duì)較弱的保護(hù)層，使其導(dǎo)電性能明顯降低，如圖3所示。KIM等[31]報(bào)道，當(dāng)環(huán)境中存在腐植酸時(shí)納米硫化鐵/零價(jià)鐵體系對(duì)三氯乙烯的去除效果大大降低，這主要是因?yàn)楦菜嵴紦?jù)了一部分吸附位點(diǎn)，與污染物產(chǎn)生了競(jìng)爭(zhēng)吸附。但與之前的研究結(jié)果不同的是[65-66]，當(dāng)溶液中加入鈣、鎂等硬離子后，腐植酸的競(jìng)爭(zhēng)吸附得到了良好的改善，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖3　溶液中金屬離子、硬離子、腐植酸與納米硫化鐵顆粒反應(yīng)原理圖

圖4　溶液中離子與腐植酸對(duì)納米硫化鐵去除三氯乙烯的速率常數(shù)影響[31]

5　結(jié)語(yǔ)與展望

相較于納米零價(jià)鐵，納米硫化鐵對(duì)于重金屬離子具有更強(qiáng)的吸附、還原以及共沉淀能力，對(duì)氯代有機(jī)物，如三氯乙烯有很強(qiáng)的脫氯效果，同時(shí)由于表面存在的硫鐵混合薄膜，減少了鈍化膜的產(chǎn)生，使材料不易受老化的影響，能在更長(zhǎng)的時(shí)間范圍內(nèi)保持活性，而且其在有機(jī)物的催化氧化過(guò)程中也獲得了良好的效果。其在環(huán)境中污染物去除方面具有巨大的潛力。但是，目前研究人員對(duì)于其脫氯效果的研究大多集中于短鏈的氯代有機(jī)物，對(duì)于長(zhǎng)鏈物質(zhì)的研究較少，同時(shí)對(duì)于反應(yīng)降解途徑以及硫元素在反應(yīng)過(guò)程中的形態(tài)變化研究不夠深入。另一方面，硫元素的引入導(dǎo)致系統(tǒng)中存在其他活性金屬催化劑的情況下，面臨催化劑中毒的風(fēng)險(xiǎn)，而自然環(huán)境中存在的各種陰陽(yáng)離子也會(huì)對(duì)納米硫化鐵的反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生重要影響。因此，建議今后研究因著重考慮材料本身在反應(yīng)過(guò)程中鐵與硫的價(jià)態(tài)與形態(tài)變化，并研究在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境條件下，不同溶液組成對(duì)于納米硫化鐵反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的影響。

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綜述與專(zhuān)論

Recent advances in the application of iron sulfide nanoparticles in environment

SONG Shikun1，SU Yiming2，DAI Chaomeng2，ZHOU Xuefei3，ZHANG Yalei3
（1College of Environmental Science and Engineering，Tongji University，Shanghai 200092，China；2College of Civil Engineering，Tongji University，Shanghai 200092，China；3State Key Laboratory of Pollution Control and Resources Reuse，Tongji University，Shanghai 200092，China）

Abstract：This paper summarized the applications of iron sulfide nanoparticles in environment in last twenty years. Synthesizing method of iron sulfide nanoparticles，pollutants removal mechanism，and influences of solution components on reaction system were described in detail. Iron sulfide nanoparticles could be used in the removal of heavy metal ions such as cadmium，mercury，uranium，and technetium，the dechlorination of chlorinated organic compounds，and the advanced oxidation process for resistant organic pollutants degradation. The removal pathways，mainly including adsorption，precipitation，co-precipitation，reduction and catalytic oxidation，were described in this paper elaborately. Although the iron sulfide nanoparticles has achieved good performance in pollutant treatment field，but there are still problems such as，the presence of ions and humic acids in reaction solution which can cause agglomeration，corrosion of nanoparticles，and competitive adsorption. Up to date，the research on iron sulfide nanoparticles’s property is still inadequate，and subsequent researches on the migration，transportation，and transformation of iron sulfide nanoparticles during reaction in environment and their influences on pollutants removal are needed.

Key words：iron sulfide nanoparticles；nanomaterials；synthesis；removal mechanism；environmental pollutants

基金項(xiàng)目：“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2012BAJ25B02）。

收稿日期：2015-07-09；修改稿日期：2015-09-03。

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.01.034

中圖分類(lèi)號(hào)：X 13

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1000–6613（2016）01–0248–07