发布时间：2022-12-13

零价铁 (ZVI) 技术已被广泛应用于土壤、底泥、废水、地下水、饮用水的污染修复过程中，具有相当大的应用前景。然而，铁表面衍生的氧化物不仅阻碍了电子传递，还降低了从内核到壳层的界面传质效率，导致反应性较弱。因此，在过去几十年里，对 ZVI 活性的强化处理大多集中在提高其与目标污染物的反应速率上。其中，球磨法在克服 ZVI 钝化问题、提高 ZVI 污染去除效率方面具有重要的研究前景。为拓展球磨活化 ZVI 复合材料 (ZVI^bm) 的大规模实际应用，有必要进行一项综合、全面的回顾工作，以便我们能够清楚地了解 ZVI^bm 的前沿进展。

基于此，中国地质大学（北京）博士研究生王鹏与中科院生态中心胡健副研究员、天津师范大学柳听义研究员合作，梳理了球磨方法在 ZVI 领域的应用趋势，总结了球磨过程中的主要机理，讨论了不同球磨工艺参数对球磨产物的影响，评价了 ZVI^bm 复合材料的现场应用效果，并且为 ZVI^bm 技术的未来研究提出一些可借鉴的新思路。

结果表明:

(1) 球磨处理改变了 ZVI 的界面结构，降低了颗粒尺寸，使其活性显著增强。与单组分机械粉碎不同，多组分机械合成可以有效改善 ZVI 的团聚效应，缓解表面钝化，促进电子转移。

(2) 一个或多个球磨参数的变化将影响球磨产物的粒度、形状和类型 (图 1)。针对特定的 ZVI^bm 复合体系，有必要对其效果进行优化，并在实际应用中进行综合评估。

(3) 微电解的形成、增强体之间界面相和基体的不稳定以及微观结构的变化促进 Fe²⁺ 的大量生成 进而可高效去除环境中的污染物(图 2)。

(4) 与 ZVI 的低活性和纳米零价铁 (nZVI) 的高毒性不同，ZVI^bm 因其活性适中、毒性低，在未来具有更大的研究价值。

(5) 球磨诱导的机械化学反应能够有效地提高 ZVI 的活性。然而，在持续能量输入条件下，机械化学改性的积极作用与颗粒团聚和过度压实所引起的消极作用有待进一步评估。

图1  球磨过程中颗粒的形态形貌变化

图2  机械活化ZVI复合材料去除环境污染物的主要机理

论文信息：Wang, P., Hu, J.*, Liu, T.*, Han, G., Ma, W., Li, J., 2022. New insights into ball-milled zero-valent iron composites for pollution remediation: An overview. Journal of cleaner production, 385, 135513.

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.135513