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Screening for the action mechanisms of Fe and Ni in the reduction of Cr(VI) by Fe/Ni nanoparticles

零价铁 六价铬 钝化 双金属片 环境修复 化学 电子转移 纳米颗粒 氧化还原 纳米材料 腐蚀 冶金 核化学 材料科学 金属 无机化学 污染 纳米技术 吸附 生物 有机化学 图层(电子) 生态学
作者
Xia Ruan,Hong Liu,Xiaoyong Ning,Dongye Zhao,Xianyuan Fan
出处
期刊:Science of The Total Environment [Elsevier BV]
卷期号:715: 136822-136822 被引量:49
标识
DOI:10.1016/j.scitotenv.2020.136822
摘要

Zero-valent iron (ZVI), Fe2+ and H2 are possible electron donors in the reduction of Cr(VI) by nanoscale ZVI (n-ZVI). However, it is often ambiguous about the roles of these electron donors in the reductive removal of Cr(VI) from groundwater and wastewater. This study investigated the action mechanisms of Fe and Ni in Cr(VI) reduction by Fe/Ni nanoparticles (n-Fe/Ni). Among the three possible reduction mechanisms of ZVI, direct electron transfer from ZVI and its corrosion product, Fe2+, were confirmed to be responsible for the reduction removal of Cr(VI). H2, another product of ZVI corrosion, was found incapable of reducing Cr(VI). In addition, the secondary metal Ni in n-Fe/Ni was found to facilitate the direct electron transfer from ZVI owing to its ability to inhibit the passivation of ZVI and to enhance the production of Fe2+ due to the formation of FeNi galvanic cells. The results of characterizations on n-Fe/Ni before and after the reaction with Cr(VI) demonstrated that Cr(VI) was reduced to Cr(III), which existed as FeCr2O4 precipitates on the surface of n-Fe/Ni, resulting in effective sequestration of Cr(VI). These findings are important for understanding the main mechanisms of bimetallic nanoparticles or nanomaterials for reductive immobilization of Cr(VI), and may guide further ZVI-based technology development for remediation of contaminated water or soil with redox-active contaminants.
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