地下水是印度全国饮用水的重要来源。然而，地下水中的重金属污染对健康构成了重大危害。印度科学研究所 (IISc) 的研究人员开发了一种基于纳米材料的解决方案，可以有效减少地下水中铬等重金属的存在。

基于纳米粒子的铬污染水修复显示出高效性

该团队包括可持续技术中心 (CST)、土木工程系 (CiE) 和仪器与应用物理系 (IAP) 的研究人员。这项研究发表在《水过程工程杂志》上。

铬通常通过皮革鞣制、电镀和纺织制造等行业的废水进入土壤和地下水。“重金属进入环境是因为城市化和某些行业的管理不善，”CST 博士生兼研究报告的主要作者 Prathima Basavaraju 说。

目前，大多数去除重金属污染的方法都是从地下抽水，然后在不同地点使用化学沉淀、吸附、离子交换和反渗透进行净化。IISc 团队提出了一种现场替代方案，即使用可以修复重金属的铁纳米颗粒。

“如果地下水受到污染，我们可以将这些纳米颗粒注入地下水区域，在那里它会与铬发生反应并将其固定，从而产生清澈的水，”Prathima 解释道。

该团队首先尝试合成由纳米零价铁 (nZVI) 组成的纳米粒子。这种形式的铁可以与有毒且致癌的铬 (Cr 6+ ) 发生反应，并将其还原为危害较小的形式 (Cr 3+ )，进而导致共沉淀。然而，该团队很快意识到 nZVI 颗粒往往会聚集在一起，从而限制了它们的应用。

为了防止结块，该团队采用了羧甲基纤维素 (CMC)。“我们通过用 CMC 涂层对 nZVI 进行了改性。它在 nZVI 周围形成了一个稳定层，将单个颗粒隔开，”Prathima 解释道。CMC 涂层还通过防止铁芯氧化延长了材料的使用寿命。

该团队还通过在缺氧条件下将 CMC-nZVI 暴露于含硫化合物中来提高其反应性。这使得表面形成保护性硫化铁层，这一过程称为硫化。这些修改提高了 S-CMC-nZVI 的稳定性并保持了其反应性和效率。

S-CMC-nZVI 在不同条件下(例如不同的 pH 值和地下水中可能存在的其他竞争离子)表现出近 99% 的 Cr 6+去除效率。该团队在模拟地下水含水层的自然环境条件下测试了这种增强型纳米材料。

当他们将受污染的水泵入含有纳米材料的沙柱中时，他们观察到了强大的修复活性。还对受污染的土壤和沉积物进行了实验，使用 nZVI 来固定重金属。扩大实验仍在进行中。

作者认为，S-CMC-nZVI 是一种很有前途的材料，可用于现场修复铬污染的地下水。“像贝兰杜尔湖(班加罗尔)这样的地方有很多受污染的沉积物，”CiE 和 CST 教授、合著者 GL Sivakumar Babu 指出。

“这项开发的技术在修复贝兰杜尔湖污染沉积物中的镉、镍和铬等污染物方面也被证明非常有用。”