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生态环境学报
生物炭负载纳米零价铁对沉积物中十溴二苯乙烷去除效果及机制
引用格式：卢聪, 2024. 生物炭负载纳米零价铁对沉积物中十溴二苯乙烷去除效果及机制[J]. 生态环境学报, 33(8): 1279-1288.
文章亮点
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本研究利用nZVI/BC去除沉积物中的DBDPE，研究了影响因素、动力学以及热力学参数。
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本研究揭示了nZVI/BC对DBDPE的吸附和降解机制，预测了产物毒性。
01. 导读
新型溴代阻燃剂十溴二苯乙烷（DBDPE）已经成为目前最常用的溴代阻燃剂。随着DBDPE在各种环境介质中被普遍检测到，其环境污染和治理正引起广泛关注。迄今为止，生物炭负载零价铁材料（nZVI/BC）去除沉积物中DBDPE的应用未见报道。本研究为利用碳基零价铁去除沉积物中DBDPE提供了科学依据和技术支持。
本研究利用甘蔗渣通过液相还原法制备nZVI/BC，研究nZVI/BC去除沉积物体系里DBDPE的动力学过程，并探究其作用机制。研究材料投加量、含水量、反应温度和初始质量分数对DBDPE去除效率影响。利用SEM表征纳米零价铁（nZVI）在生物炭表面分散情况。利用GC-ECNI-MS研究nZVI/BC降解DBDPE生成的降解产物。利用ECOSAR软件预测nZVI/BC降解DBDPE生成降解产物的生物毒性。
02. 数据图表
03. 研究结论
（1）增加nZVI/BC投加量、降低DBDPE初始质量分数能提高沉积物中DBDPE的去除率。投加量为0.02、0.04、0.08和0.10 g∙g−1 sed，反应时间为24 h时，DBDPE的去除率分别为15.94%、25.48%、30.32%和43.63%。当nZVI/BC投加量为0.10 g∙g−1 sed，反应时间为24 h时，DBDPE初始质量分数为10、15、20 mg∙kg−1的去除率分别为43.63%、33.43%、28.74%。
（2）动力学结果表明，提高材料投加量、降低DBDPE初始质量分数、提高含水量、升高温度，都能有效地增加反应速率。热力学参数结果表明，温度升高有利于沉积物中DBDPE的去除。
（3）nZVI/BC对DBDPE去除机制涉及吸附及脱溴反应过程。nZVI/BC的微介孔结构及表面的Fe−O、Fe−CO、−OH、−CH2−、C=O、C−O、C−H等官能团为DBDPE提供了吸附位点，而DBDPE分子中的芳香环结构则与nZVI/BC表面的芳香环结构通过π−π作用相连接。DBDPE降解过程中可能脱溴产生Octa-BDPE，ECOSAR软件预测nZVI/BC对DBDPE的降解降低了母体的生物毒性。
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