膨润土负载纳米铁镍同步修复地下水中三氯乙烯和六价铬复合污染

纳米零价铁原位注射修复地下水污染是近年发展的新技术,以往研究多侧重于单一目标污染物的去除效果及作用机理,但是地下水多种污染物共存问题不容忽视。本文针对典型污染物三氯乙烯TCE和六价铬Cr(Ⅵ),运用合成的活性高、稳定性强的膨润土负载纳米铁镍(B-Fe/Ni)开展修复实验,研究B-Fe/Ni对TCE和Cr(Ⅵ)共存复合污染的修复效果及其作用机制。通过一步法合成B-Fe/Ni,对TCE和不同浓度Cr(Ⅵ)混合污染的去除进行试验研究,对反应前后的样品B-Fe/Ni进行表征,并跟踪反应过程中TCE和Cr(Ⅵ)的浓度变化。结果表明:B-Fe/Ni同步去除水中TCE和Cr(Ⅵ)快速高效,50 mg/L Cr(Ⅵ)在2 h内能被B-Fe/Ni (1 g/L)完全去除而不受共存TCE(0. 1 mmol/L)的影响,然而TCE降解速率会随共存Cr(Ⅵ)的浓度(0、10、30、50 mg/L)增大而降低。经透射电镜-电子能谱及X射线光电子能谱表征验证,这是由于B-Fe/Ni与Cr(Ⅵ)快速反应,生成部分Fe-Cr共沉淀会覆盖B-Fe/Ni表面的活性位点,抑制了TCE的降解,但通过分析TCE降解产物可知,B-Fe/Ni同样能对TCE完全脱氯。因此,B-Fe/Ni适用于地下水复合污染修复,实际应用时需考虑多种污染物共存的相互影响,选择适宜试剂用量和注射方式,这对纳米零价铁修复技术的发展具有重要理论意义和应用参考价值。     

纳米零价铁地下水修复技术的最新研究进展

纳米零价铁（NZVI）是粒径在1～100nm之间的铁颗粒,它的比表面积和反应活性远远大于普通铁屑和铁粉,可以直接注入到含水层的重污染区,形成一个高效的原位反应带,灵活、高效、低成本地治理地下水污染。NZVI不仅可以降解各种卤代烃,还可以降解部分不含卤族元素的有机污染物,吸附或降解地下水中的重金属离子和多种无机阴离子。NZVI地下水修复技术在发达国家已经得到工程应用并正在迅速推广,原位场地因素对NZVI地下水修复效果的影响是今后该领域重要发展方向。NZVI在含水层中的有效分散和运移是今后NZVI用于地下水修复的主要突破点。     

有机小分子对膨润土负载钠米零价铁还原铬(Ⅵ)的实验研究

<正>零价铁作为一种还原剂,一直以来被用作含Cr(Ⅵ)等重金属废水的净化材料和地下水污染的修复材料。但是普通零价铁的还原速度慢、效率低;纳米零价铁由于尺寸极小、比表面积大,具有很大的反应活性,但是易团聚、易被氧化失去     

阴-阳离子有机膨润土制备及其吸附Cr(Ⅵ)的影响因素研究

本文采用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)和十二烷基硫酸钠(SDS)对辽宁黑山膨润土进行不同工艺的阴-阳离子有机膨润土制备,探讨了阴-阳离子有机膨润土对Cr(Ⅵ)的吸附机理,并利用正交实验分析了各实验因子对Cr(Ⅵ)吸附效果的影响,为污染地下水修复技术PRB提供一种新的反应介质和技术参数。研究结果表明:阴-阳离子有机膨润土(Na-R-ACOMMT)吸附Cr(Ⅵ)是物理吸附和化学吸附联合作用的结果;pH值和投加量是影响Na-R-ACOMMT对Cr(Ⅵ)吸附效果的2个最主要的因素,尤其是pH值;Na-R-ACOMMT吸附Cr(Ⅵ)的最佳条件是投加10g/l 60~80目的样品,在40℃、pH值等于2、150r/min的环境下振荡60min,Cr(Ⅵ)去除率高达93.55%,且吸附等温线符合Langmuir和Freundlich方程。     

羧甲基纤维素稳定纳米铁去除水中六价铬的研究

零价纳米铁(NZVI)具有较高活性,近年受到人们关注并将其应用于地下水污染原位修复,但在实际应用中NZVI易发生氧化与团聚,容易失活。因此尝试运用环境友好型材料对NZVI进行表面改性,选择羧甲基纤维素(CMC)对纳米铁进行表面包覆获得CNZVI,研究不同CMC含量包覆NZVI的分散稳定性和CNZVI对水中六价铬的去除效果。结果表明：经过改性后的CNZVI分散稳定性要明显优于商用纳米铁RNIP,包覆CMC的比例越高,CNZVI的稳定性越好,在较高的CMC包覆比例下,纳米铁不易失活并具有良好的反应活性,对溶液中六价铬有很好的去除效果。     

渗透反应格栅修复铬污染地下水的试验研究

试验用零价铁 (Fe0) 和活性炭作为反应介质,设计渗透反应格栅 (PRB),对六价铬[Cr(Ⅵ)]污染地下水进行了实验室修复研究.试验结果表明:活性炭对 Cr 有一定的吸附作用;Fe0 对 Cr(Ⅵ) 有较强的还原作用;Fe0 和活性炭的协同作用有效地增强了Fe0 PRB 的处理能力;可以使 Cr(Ⅵ) 从 20 mg/L 降低到 0.05 mg/L 以下.冲洗试验表明,Fe0 还原 Cr(Ⅵ) 生成 Cr(Ⅲ),Cr(Ⅲ) 生成 Cr(OH)3 沉淀,而没有随着水体流动而流失到"下游"水体中.实验结果说明 PRB 技术治理 Cr(Ⅵ)污染地下水是可行的.     

蒙脱石负载型零价铁纳米颗粒吸附水体中Cr(Ⅵ)污染物实验研究

零价铁纳米颗粒具有许多异于本体物质的独特性质,在废水处理方面应用潜力巨大。以蒙脱石为载体和分散剂,通过硼氢化钠液相还原法制备了零价铁纳米颗粒。采用电镜及多种谱学技术手段对所得铁纳米颗粒进行了表征。结果表明,铁纳米颗粒大致呈球状形貌,平均粒径约为55 nm,在蒙脱石表面分散良好,具有零价铁内核-铁氧化物外壳结构,提高了纳米铁在空气氛中的稳定性。通过批次实验考察了负载型铁纳米颗粒净化Cr(Ⅵ)的效率、过程及机理。净化效果受p H值影响显著,在最优p H值为1.0条件下,零价铁内核因其表面氧化膜酸溶而出露,可作为有效成分快速高效去除水体中Cr(Ⅵ)污染物,机理为零价铁将吸附至其表面的Cr(Ⅵ)异相还原为Cr(Ⅲ)而去除。属自发放热吸附过程,动力学行为符合准二级模型,吸附等温线可用Langmuir方程较好拟合。研究成果为新型纳米零价铁材料的制备及其铬污染治理提供了理论支撑。     

动态光散射技术原位表征天然有机质存在下纳米零价铁的团聚效应

纳米零价铁原位修复地下水污染是近年发展起来的新技术,通过改性合成不同种类纳米零价铁可以克服其易团聚易氧化的问题,水体中存在的天然有机质也会对纳米铁的分散性和反应活性产生影响,因此开展原位测试并研究不同种类纳米铁在水中的团聚效应具有重要意义。本文对实验合成的纳米零价铁、羧甲基纤维素包覆纳米零价铁、膨润土负载纳米零价铁以及商用纳米零价铁,基于动态光散射技术(DLS),运用纳米粒度/Zeta电位分析仪,结合透射电子显微镜(TEM)和沉降光谱曲线等手段,对比研究了天然有机质(腐植酸HA)对纳米铁团聚效应的影响。结果表明,羧甲基纤维素包覆或膨润土负载改性提高了纳米零价铁颗粒的分散稳定性,有效抑制了团聚沉降,团聚体粒径分布在1000 nm以下。HA会吸附在纳米铁颗粒表面,从而增加静电排斥力,进一步减缓了团聚效应,尤其是对膨润土负载纳米零价铁的影响最为显著,其团聚体粒径能降至100 nm以下,沉降速率也极大减缓,分散稳定性表现最佳。本研究表明DLS结合TEM表征纳米颗粒是获得更加丰富的微观粒子信息的一种非常重要的手段。     

铬污染地下水的PRB反应介质筛选及修复试验

通过实验研究筛选出一种经济可行的用于修复Cr(Ⅵ)污染地下水的PRB反应介质。实验以Cr(Ⅵ)污染地下水为研究对象,选用MB、Fe0、粉煤灰和活性炭4种材料进行PRB介质筛选的静态实验,选取处理效果好且经济的MB作为PRB反应介质进行动态修复实验。结果表明:以MB作为PRB反应介质可以使Cr(Ⅵ)的质量浓度从0.50 mg/L降低到0.05 mg/L以下,达到地下水水质Ⅲ类标准;且MB具有吸附量大、固液分离容易、无解吸、无二次污染等优点。以MB作为PRB反应介质修复Cr(Ⅵ)污染的地下水是可行的。     

长沙市固体废弃物处理场水文地质及环境效应评价

为了解垃圾填埋场周边地下水环境污染状况,以长沙市固体废弃物处理场周边土壤、地下水及下游水库水质为研究对象,对研究区进行采样分析,采用单因子污染指数法和内梅罗污染综合指数法对该垃圾填埋场周边环境重金属含量特征进行分析与风险评价。结果表明：As、Cr（Ⅵ）、Ni、Pb、Zn、Cu重金属是填埋场周边环境中的主要污染物,区域采样点及下游水库中重金属含量均值低于地下水质量标准Ⅲ类,填埋场区污染状况良好;Cr（Ⅵ）含量在ZK1与R1样品中均高于地下水质量标准Ⅲ类,是填埋场周边地下水的主要风险污染物;ZK1~ZK4中土壤重金属元素以Pb、Cr（Ⅵ）富集为主,其达中度污染程度,应引起重视。     

溶解氧对零价铁去除水中六价铬的影响

六价铬Cr(Ⅵ)有巨毒性,对人类及生态环境有极大危害,运用纳米零价铁(nZVI)去除水中六价铬是一种快速高效的环境修复手段。前人的研究更多报道了pH值、温度、初始浓度等因素的影响,溶解氧(DO)的存在对于nZVI去除水体中Cr(Ⅵ)的作用却少有研究。在对比普通铁粉和纳米铁对六价铬去除的基础上,着重探讨了溶解氧(DO)对水中六价铬去除效果的影响及作用机制。批实验短期结果表明:由于纳米铁有较大的比表面积和更高的反应活性,导致nZVI的除Cr(Ⅵ)效率明显高于普通铁粉;溶解氧的存在促进了nZVI对Cr(Ⅵ)的去除,这是因为氧化作用产生较多的Fe2+,有利于Cr(Ⅵ)的去除,随着nZVI进一步氧化,产生的针铁矿、磁铁矿等铁氧化物能够进一步吸附Cr(Ⅵ),使得在有氧环境下Cr(Ⅵ)的去除效果好于无氧环境。     

黄原胶改性微米铁修复地下水中Cr(Ⅵ)污染的试验

为了解决微米铁的重力沉降问题,提高微米铁修复地下水Cr（Ⅵ）污染的原位修复效果,本文利用黄原胶对微米铁进行改性,并通过沉降实验探究改性微米铁浆液的稳定性,同时选择Cr（Ⅵ）作为目标污染物,探究黄原胶改性微米铁去除地下水Cr（Ⅵ）污染的降解能力。实验结果显示：当黄原胶的投加质量浓度分别为0.0、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、6.0 g/L时,改性微米铁浆液的悬浮稳定性逐渐得到加强,在5 h沉降实验结束时,对应的相对分光光度值分别为0.05、0.25、0.46、0.57、0.65、0.73和0.87;黄原胶具有抑制微米铁吸附Cr（Ⅵ）的能力,其可促进Cr（Ⅵ）的还原,提高Cr（Ⅵ）的去除率;随着黄原胶投加质量浓度的增加,对应的Cr（Ⅵ）去除率分别为33.4%、41.2%、47.4%、51.1%、53.0%、63.9%和64.1%;6.0 g/L黄原胶改性的微米铁浆液具有最佳的悬浮稳定性,黄原胶的投加提高了微米铁的反应活性,但当黄原胶投加质量浓度超过3.0 g/L时,其对Cr（Ⅵ）的去除率没有显著提高;黄原胶投加质量浓度越大,黄原胶的缓冲作用就越明显。     

青海海晏海北化工厂地下水Cr(Ⅵ)污染机理及治理方案

为研究青海省海晏县海北化工厂地下水Cr(Ⅵ)污染治理方案,在深入分析青海省海北化工厂一带环境水文地质条件、历年地下水及地表水环境Cr(Ⅵ)监测资料、地下水Cr(Ⅵ)点状污染源现状规模、污染羽空间展布特征以及地下水污染途径等的基础上,分析了海北化工厂地下水Cr(Ⅵ)污染地下水污染机理。基于此,从保护水环境的角度,经多方案比选,推荐可渗透反应墙(PRB)技术为修复治理海北化工厂Cr(Ⅵ)污染地下水的最佳方案。     

六价铬污染模拟含水层的注入型黄原胶凝胶阻截屏障试验研究

由于工业废物的不合理排放,大量的重金属污染物Cr(Ⅵ)进入地下环境,严重威胁着人类健康和生态环境。Cr(Ⅵ)在地下水环境中高度易迁移的特性,造成其污染修复上的困难,亟待一种绿色、经济、有效的阻截方式提高地下水对Cr(Ⅵ)的阻控能力。研究利用焦亚硫酸钠原位还原地下水中的Cr(Ⅵ),产生Cr³⁺作为黄原胶交联剂,形成凝胶阻截屏障,探究了各类成分对凝胶时间、黏度变化的影响及凝胶屏障对含水层的阻截效果,得到如下结论：(1)在Cr(Ⅵ)质量浓度达到200 mg/L的体系中,质量分数0.4%的黄原胶溶液在1.5 h内即可形成具有一定机械强度的凝胶;(2)凝胶具有耐盐性,适用于常见含水层,2.5～5 g/L的Na⁺和K⁺对凝胶起促进作用;(3)注入型凝胶阻截屏障能够大幅降低中砂介质的渗透系数至1×10^-7 cm/s,满足地下水阻截需求。注入型凝胶屏障的形成无需引入有害物质,阻截结束后注入型屏障可经生物作用自然降解,不会长期改变含水层水力条件。研究成果可为Cr(Ⅵ)污染地下水中凝胶阻截屏障的构筑提供理论基础。     

生物质炭负载纳米零价铁对水中硝态氮的还原去除机理研究

采用液相还原法成功制备纳米零价铁,并组装出生物质炭负载纳米零价铁复合材料(NZVI/BC)。XRD图谱显示,NZVI/BC由生物质炭(BC)和纳米零价铁(NZVI)两种成分复合而成;SEM图像显示,加入生物质炭之后,NZVI颗粒在炭表面分散良好。研究考察溶液p H值、还原剂投加量、铁/炭比和NO-3初始浓度等因素对NZVI/BC还原性能的影响。结果表明,NZVI/BC显示出优良的还原性能。在相同条件下,反应2 h,NZVI对NO-3的去除率为75%,而NZVI/BC对NO-3的去除率为96%。NZVI/BC是一种具有应用前景的硝态氮净化材料。     

Mn-Cr(Ⅵ)在岩溶水系统内的交互作用

采用窄缝槽实验装置, 分别模拟岩溶水系统内单一Mn、Cr(Ⅵ)以及Mn-Cr(Ⅵ)复合体系的动态吸附、物理解吸、化学解吸3个阶段的行为特征, 分析含锰、铬污水对地下水的污染规律及其相互作用.结果表明: 土壤对单一体系Mn的吸附率远大于Cr(Ⅵ), 但两者均以专性吸附为主, 不易活化、迁移; 在复合体系内均出现吸附率降低、解吸率升高, 表现为以物理吸附为主, 易活化、迁移, 从而引起水体重金属污染; 两者表现为显著的协同作用, 但Mn对Cr(Ⅵ)的影响远小于Cr(Ⅵ)对Mn的影响; 在酸性环境下, Mn对Cr(Ⅵ)的化学活性有轻微的抑制作用.      

利用δ53Cr定量评价Cr(VI)还原程度的实验研究

地下水污染的原位修复是当今国际上净化地下水最具发展前景的新技术,但对铬污染地下水原位修复尚未有科学有效的评价方法。定量评价地下水中Cr(Ⅵ)的被还原程度成为保护与修复铬污染地下水的关键问题。通过室内Cr(Ⅵ)的还原实验,分析Cr(Ⅵ)在还原过程中铬稳定同位素变化规律,研究其分馏机理,探索利用铬同位素定量评价地下水中Cr(Ⅵ)还原程度的可行性。研究结果表明:Cr(Ⅵ)在被还原成Cr(Ⅲ)过程中,发生明显的同位素分馏,即反应物中53Cr逐渐富集,同时生成物中52Cr逐渐富集;分馏过程可用瑞利分馏模型描述,分馏系数α为常数0.99842。表明δ53Cr能够定量评价水体中Cr(Ⅵ)的还原程度,为评价地下水铬污染修复提供了新途径。     

地下水中稳定铬同位素的生物地球化学作用

铬是地下水中常见的一种变价重金属污染物,在自然界中广泛分布且应用广泛。将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)是地下水铬污染防治中的主要策略。在Cr(Ⅵ)的非生物还原过程中存在铬同位素分馏现象,通过地下水中铬同位素组成的变化情况可以定量地指示Cr(Ⅵ)的还原程度和速率。这被认为是一个重要发现,在地下水铬污染防治中有着广阔的应用前景。文中对铬与铬的来源、地下水中铬同位素的测定方法、铬同位素的生物地球化学作用、铬同位素在地下水污染防治中的应用等进行了系统综述。研究认为：微生物广泛参与地下水中铬的氧化与还原作用,并有可能产生显著的铬同位素分馏。地下水中被还原的Cr(Ⅵ)在微生物作用下有可能被活化,用非生物还原条件下的铬同位素分馏规律指示地下水中Cr(Ⅵ)还原程度可能会产生较大的误差。开展地下水中铬同位素的生物地球化学作用研究,特别是生物氧化Cr(Ⅲ)过程中的铬同位素分馏规律研究,对于更全面地认识铬同位素的指示作用具有重要意义。     

利用δ~(53)Cr定量评价Cr(Ⅵ)还原程度的实验研究

地下水污染的"原位修复"是当今国际上净化地下水最具发展前景的新技术,但对铬污染地下水"原位修复"尚未有科学有效的评价方法。定量评价地下水中Cr(Ⅵ)的被还原程度成为保护与修复铬污染地下水的关键问题。通过室内Cr(Ⅵ)的还原实验,分析Cr(Ⅵ)在还原过程中铬稳定同位素变化规律,研究其分馏机理,探索利用铬同位素定量评价地下水中Cr(Ⅵ)还原程度的可行性。研究结果表明:Cr(Ⅵ)在被还原成Cr(Ⅲ)过程中,发生明显的同位素分馏,即反应物中53Cr逐渐富集,同时生成物中52Cr逐渐富集;分馏过程可用瑞利分馏模型描述,分馏系数α为常数0.99842。表明δ53Cr能够定量评价水体中Cr(Ⅵ)的还原程度,为评价地下水铬污染修复提供了新途径。     

重金属铅、铬在土壤中的迁移特征——以泉州市为例

泉州市地处福建省东南部,工农业均比较发达。随着经济的发展,工矿企业遗留下来的污染问题也愈发突出。选择重金属Pb和Cr为研究对象,通过土柱实验和Hydrus-1D软件模拟,研究其在红壤和风沙土中的迁移特征。结果表明:重金属Cr在土壤剖面中的迁移速率和迁移量变化明显,尤其是风沙土,重金属Cr可以在两个月左右迁移至土壤剖面底部(80cm土层厚度)进入地下含水层;而重金属Pb在土壤剖面中的迁移速率很慢,迁移量也不大,污染源产生的污染物绝大多数在研究期内均被表层土壤吸附。因此在场地污染调查、评价和修复时,重金属Pb主要应该针对污染场地表层土壤层,而重金属Cr主要应考虑地下水,尤其是风沙土区域的地下水,且应于污染初期进行污染控制。