Эффект Киркендалла усиливает действие фосфорилированного nZVI для эффективной очистки сточных вод от тяжелых металлов

Удаление небиоразлагаемых тяжелых металлов является одной из первоочередных задач очистки сточных вод, тогда как разработка экологичных технологий остается серьезной проблемой. Мы демонстрируем, что фосфорилированное нZVI — наномасштабное нуль-валентное железо — перспективно для удаления тяжелых металлов (Ni(II), Cu(II), Cr(VI) и Hg(II)) благодаря усиленному эффекту Киркендалла. Фосфорилирование ограничивает растягивающее кольцевое напряжение внутри частиц nZVI и «разрушает» структурно плотные сферические частицы nZVI, формируя многочисленные радиальные нанотрещины. Как показывает удаление Ni(II), радиальные нанотрещины облегчают направленную внутрь диффузию Ni(II) и быстрый направленный наружу перенос электронов и ионов железа(II) через оксидную оболочку, обеспечивая гальванический обмен на поверхности (Ni(II)/электрон) и на границе раздела (Ni(II)/Fe(0)). На фоне выраженного эффекта опустошения фосфорилированное nZVI способно быстро восстанавливать и иммобилизовать Ni(II) по всей оксидной оболочке; его емкость достигает 258 мг Ni на 1 г Fe. При очистке реальных сточных вод гальванического производства этот новый материал nZVI обеспечивает одновременное удаление Ni(II) и Cu(II), формируя сток со стабильными показателями качества, соответствующими местным нормативам сброса.