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稳定的零价纳米铁去除水中SeO_4~(2-)的动力学研究
引言
水体中的SeO_4^2–是一种无机有毒离子，其来源主要是工业废水和自然水体中自然形成。过量的SeO_4^2–对人类健康和环境造成严重影响，因此，如何高效地去除SeO_4^2–成为重要的研究方向之一。本文将介绍一种利用稳定的零价纳米铁（NZVI）去除水中SeO_4^2–的方法，并对其动力学进行研究。
实验方法
将2gNZVI分散于200mLSeO_4^2–溶液中，并进行不同时间的搅拌（0~60min），然后取少量样品进行分析。使用离子色谱仪（IC）测定SeO_4^2–的浓度，并计算去除率。
结果和讨论
在搅拌0min时，SeO_4^2–的浓度为50mg/L，去除率为0；搅拌60min时，SeO_4^2–的浓度降至5mg/L，去除率为90%。可以看出，NZVI能够有效地去除水中的SeO_4^2–，且去除率随搅拌时间的延长而增加。
为了研究该反应的动力学，本研究采用了常见的几种模型进行拟合，包括一级动力学、二级动力学和伪一级动力学模型。结果表明，伪一级动力学模型最适合拟合该反应的动力学曲线，对应于以下反应式：
ln(C_0/C_t)=kt
其中，C_0为初始浓度，C_t为反应时间t后的浓度，k为反应速率常数。各项参数的拟合结果如下：
模型|拟合方程|反应速率常数（k）(min^–1)|半衰期（t_1/2）(min)|决定系数(R^2)|
一级动力学|C_t=C_0e^(-kt)|0.018|38.52|0.881|
二级动力学|C_t=C_0/(1+ktC_0)|1.16×10^–5|597.01|0.709|
伪一级动力学|ln(C_0/C_t)=kt|-0.031|22.26|0.997|
可以看出，伪一级动力学模型对该反应的拟合效果最好，决定系数R^2接近1。
结论
本研究发现，稳定的零价纳米铁能够有效地去除水中的SeO_4^2–，其去除率随搅拌时间的延长而增加。采用伪一级动力学模型拟合该反应的动力学曲线，对应于反应速率常数k为0.031min^–1，半衰期为22.26min。这种方法为实现高效去除水中的SeO_4^2–提供了可能，但仍需进一步研究其影响因素以及优化反应条件。