Nano zero-valent iron (nZVI) has been considered as a promising material for groundwater remediation in the past few decades. The size distribution of nZVI is one of the main factors that influences its transport capability and remediation capacity. However, studies on the size distribution of nZVI under different environmental conditions are still limited. In this study, the influence of the pH (pH = 5, 7, 9) and ionic strength (IS = 0, 15, 30, 45 mM) on the size distribution of nZVI are investigated. The dynamic light scattering (DLS) method is used to study the variation of the size distribution of nZVI aggregate with time, and batch tests are performed to evaluate the efficiency of phosphate removal. Meanwhile, the phosphate removal capacity of nZVI with different size distribution was examined. Experimental results show that under low IS and high pH conditions, nZVI aggregate exhibited a stable, narrow and one-peak size distribution. By contrast, under high IS and low pH conditions, nZVI exhibited a wide and complicated size distribution with multiple peak values. This different pattern in size distribution was further explained by the Derjaguin–Landau–Verwey–Overbeek (DLVO) theory. The phosphate removal rate of nZVI under acidic and neutral conditions is higher than 98% but is only 68% under alkaline conditions. The phosphate removal capacity is insensitive to the variation of IS since the removal rate is higher than 97% for different IS conditions. Favorable environmental conditions for colloidal stability and removal capacity of nZVI can be different, which needs comprehensive consideration in the application.

中文翻译：

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纳米零价铁 (nZVI) 的尺寸分布和磷酸盐去除能力：pH 值和离子强度的影响

在过去的几十年中，纳米零价铁（nZVI）被认为是一种很有前途的地下水修复材料。nZVI 的粒径分布是影响其运输能力和修复能力的主要因素之一。然而，对不同环境条件下 nZVI 尺寸分布的研究仍然有限。在本研究中，研究了 pH（pH = 5、7、9）和离子强度（IS = 0、15、30、45 mM）对 nZVI 尺寸分布的影响。使用动态光散射 (DLS) 方法研究 nZVI 骨料粒度分布随时间的变化，并进行批量测试以评估除磷效率。同时，考察了不同粒径分布的 nZVI 的除磷能力。实验结果表明，在低 IS 和高 pH 条件下，nZVI 聚集体表现出稳定、窄且单峰的尺寸分布。相比之下，在高 IS 和低 pH 条件下，nZVI 表现出广泛而复杂的粒径分布，具有多个峰值。Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) 理论进一步解释了这种不同的尺寸分布模式。nZVI在酸性和中性条件下的磷酸盐去除率高于98%，而在碱性条件下仅为68%。磷酸盐去除能力对 IS 的变化不敏感，因为在不同的 IS 条件下去除率高于 97%。nZVI胶体稳定性和去除能力的有利环境条件可能不同，在应用中需要综合考虑。nZVI 聚集体表现出稳定、窄的单峰尺寸分布。相比之下，在高 IS 和低 pH 条件下，nZVI 表现出广泛而复杂的粒径分布，具有多个峰值。Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) 理论进一步解释了这种不同的尺寸分布模式。nZVI在酸性和中性条件下的磷酸盐去除率高于98%，而在碱性条件下仅为68%。磷酸盐去除能力对 IS 的变化不敏感，因为在不同的 IS 条件下去除率高于 97%。nZVI胶体稳定性和去除能力的有利环境条件可能不同，在应用中需要综合考虑。nZVI 聚集体表现出稳定、窄的单峰尺寸分布。相比之下，在高 IS 和低 pH 条件下，nZVI 表现出广泛而复杂的粒径分布，具有多个峰值。Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) 理论进一步解释了这种不同的尺寸分布模式。nZVI在酸性和中性条件下的磷酸盐去除率高于98%，而在碱性条件下仅为68%。磷酸盐去除能力对 IS 的变化不敏感，因为在不同的 IS 条件下去除率高于 97%。nZVI胶体稳定性和去除能力的有利环境条件可能不同，在应用中需要综合考虑。在高 IS 和低 pH 条件下，nZVI 表现出广泛而复杂的粒径分布，具有多个峰值。Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) 理论进一步解释了这种不同的尺寸分布模式。nZVI在酸性和中性条件下的磷酸盐去除率高于98%，而在碱性条件下仅为68%。磷酸盐去除能力对 IS 的变化不敏感，因为在不同的 IS 条件下去除率高于 97%。nZVI胶体稳定性和去除能力的有利环境条件可能不同，在应用中需要综合考虑。在高 IS 和低 pH 条件下，nZVI 表现出广泛而复杂的粒径分布，具有多个峰值。Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) 理论进一步解释了这种不同的尺寸分布模式。nZVI在酸性和中性条件下的磷酸盐去除率高于98%，而在碱性条件下仅为68%。磷酸盐去除能力对 IS 的变化不敏感，因为在不同的 IS 条件下去除率高于 97%。nZVI胶体稳定性和去除能力的有利环境条件可能不同，在应用中需要综合考虑。Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) 理论进一步解释了这种不同的尺寸分布模式。nZVI在酸性和中性条件下的磷酸盐去除率高于98%，而在碱性条件下仅为68%。磷酸盐去除能力对 IS 的变化不敏感，因为在不同的 IS 条件下去除率高于 97%。nZVI胶体稳定性和去除能力的有利环境条件可能不同，在应用中需要综合考虑。Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) 理论进一步解释了这种不同的尺寸分布模式。nZVI在酸性和中性条件下的磷酸盐去除率高于98%，而在碱性条件下仅为68%。磷酸盐去除能力对 IS 的变化不敏感，因为在不同的 IS 条件下去除率高于 97%。nZVI胶体稳定性和去除能力的有利环境条件可能不同，在应用中需要综合考虑。磷酸盐去除能力对 IS 的变化不敏感，因为在不同的 IS 条件下去除率高于 97%。nZVI胶体稳定性和去除能力的有利环境条件可能不同，在应用中需要综合考虑。磷酸盐去除能力对 IS 的变化不敏感，因为在不同的 IS 条件下去除率高于 97%。nZVI胶体稳定性和去除能力的有利环境条件可能不同，在应用中需要综合考虑。