随着城鎮化與工業化的進程，水污染問題越來越受到人們的關注。居民飲水通常由自來水廠處理後經管網輸送至住戶終端。雖然經處理後的自來水各方面指标符合飲水标準，但經漫長的輸水管網及水塔、水箱等環節後，會産生新的消毒副産物、可溶性重金屬及病原微生物等污染物。其中，受管網中水體物化性質的變化及管網材質等因素影響，出水中可溶性重金屬離子濃度可能超标，進而對居民的身體健康造成潛在威脅。例如，由鉛管、錫塗層、黃銅材料和PVC管釋放的鉛離子會損害人體的神經、生殖系統及腎髒。淨水用活性炭因具有巨大的比表面積及豐富可控的表面化學性質，是去除水環境中各類污染物的理想材料。但淨水活性炭的應用也存在局限，一是對重金屬離子去除效率與容量較低；二是炭層表面易形成微生物膜，對淨化水造成二次污染。納米零價鐵具有高反應活性及低氧化還原電勢，能夠同時高效降解轉化多種污染物，但因其易團聚及表面易鈍化而影響了實際應用。
基于此，中國科學院城市環境研究所清潔能源技術與炭材料研究組（汪印團隊），以淨水活性炭為載體，納米零價鐵為活性中心，首次合成極低納米零價鐵負載量、具備高效安全轉化水中鉛離子功能的淨水炭。該研究以安全高效轉化水中鉛離子為目标，通過調控負載的納米零價鐵的尺寸、形狀、分散性以及表面組成等特性，顯示出5min内完全轉化水中鉛離子，轉化能力相對原淨水炭提升8.2倍的優異效果。鉛離子與負載納米零價鐵淨水炭的相互作用使可溶性的鉛離子轉化為不溶态鉛，大部分被圈附于鐵表層氧化物中，過程中不存在鐵浸出的現象。上述研究加強了對負載納米零價鐵的特征及其轉化水中鉛的過程與機制的深入認識，拓寬了其應用領域，從實際應用角度，鉛離子不僅被吸附，而且進一步被轉化為低毒或無毒的物質。
研究成果以 Performance of Pb(Ⅱ) removal by an activated carbon supported nanoscale zero-valent iron composite at ultralow iron content 為題發表于Journal of Hazardous Materials（2019, 361, 37-48），劉學蛟為第一作者，汪印為通訊作者。該研究得到中日國際合作重大專項項目及國家自然科學基金等的資助。
負載納米零價鐵淨水炭高效安全轉化水中鉛研究取得進展
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