纳米镍-铁去除四氯乙烯的影响因素

氯代烃是地下水中最常检出的有机污染物之一,传统的处理方法需要很长时间与大量经费。本文利用批实验的研究方法以四氯乙烯(PCE)为目标污染物,研究纳米镍铁在去除PCE过程中的影响因素。实验结果表明,暴露后的纳米镍铁脱氯速率比不暴露时速率降低约4倍;反应温度是影响反应速率的重要因素之一,每升高10℃,反应速率常数kSA提高2～3倍;在一定范围内,镍/铁质量比越高,越利于脱氯反应的快速进行,镍/铁的质量比为8%左右时,对氯代烃脱氯速率最快;反应液中的溶解氧不利于纳米颗粒对氯代烃的降解。     

纳米镍／铁对四氯乙烯快速脱氯试验

实验室合成的纳米Ni/Fe(粒径20~60nm,比表面积为52. 61m2 /g),在固液比相对较低条件下(5. 4g/L),对四氯乙烯(PCE)能够快速并完全脱氯,在6h时,脱氯率为99. 70%,反应符合准一级反应动力学方程,标准化反应速率常数kSA为3. 04mL·m-2·h-1。反应过程中水样未检测到其他的氯代中间产物或最终产物,无毒的烃类乙烷(C2H6 )是主要产物,约占加入时PCE总碳质量的94% ~110%。试验结果说明加氢催化剂Ni的存在,通过原电池腐蚀作用提高了脱氯速率并同时增加了良性产物的产量(如CH )。     

零价铁降解水中氯代烃的实验室研究

由于氯代有机溶剂的大量使用和使用氯气对饮用水消毒 ,致使四氯化碳 (CT)和四氯乙烯 (PCE)成为地下水和饮用水中常见的污染物 .利用廉价铁屑对CT和PCE进行还原性脱氯 ,对其动力学过程进行初步研究 ,并对影响反应速率的因素进行探讨 .结果表明 ,零价铁对氯代烃有明显的脱氯作用 ,相同氯代程度的烷烃和烯烃 ,烷烃的脱氯速度快 ,反应符合一级反应动力学方程 ,反应是准一级反应 ,反应速率受到传质速率即零价铁比表面积的影响 .     

零价铁降解水中氢代烃的实验室研究

由于氯代有机溶剂的大量使用的使用氯气对饮用水消毒，致使四氯化碳（CT）和四氯乙烯（PCE）成为地下水和饮用水中常见的污染物，利用廉价铁屑对CT和PCE进行还原性脱氯，对其动力学过程进步初步研究，并对影响反应速率的因素进行探讨。结果表明，零价铁对氯代烃有明显的脱氯作用，相同氯代程度的烷烃和烯烃，烷烃的脱氯速度快，反应符合一级反应动力学方程，反应是准一级反应，反应速率受到传质速率即零价铁比表面积的影响。     

与铁相关的几种渗透反应格栅材料性能的比较

挥发性氯代有机化合物为地下水和饮用水中最常见的挥发性有机污染之一。文中对日益引人注意的渗透反应格栅(PRB:permeable reactive barrier)材料进行了研究。主要在实验室条件下,利用中国现有的实用性材料———铸铁的铁屑、实验室合成双金属和纳米双金属作为反应介质,对反应的脱氯效果和机理、还原性脱氯的反应动力学和影响因素进行初步的研究,以寻求一种可以大量得到的廉价而高效的材料,研究它对氯代烃的降解效率。在研究中选择最有代表性的CT和PCE作为目标污染物,讨论粒状铁、双金属以及纳米双金属对氯代有机物的降解速率,确定气相色谱法测定水溶液中的氯代有机物浓度的最佳实验条件,比较3 类反应介质的特点和应用范围。     

纳米镍/铁去除氯代烃影响因素的探讨

氯代烃是地下水中最常检出的有机污染物之一,传统的处理方法去除率很低。近年来随着铁还原技术的发展,纳米铁和纳米双金属也成为一个活跃的研究领域。利用批实验的研究方法以四氯乙烯(PCE)和四氯化碳(CT)为目标污染物,研究纳米镍/铁在去除PCE过程中的影响因素。实验结果表明,在碱性条件下,纳米Ni/Fe对PCE脱氯速率比在酸性和中性条件下脱氯速率更快;纳米Ni/Fe对初始浓度为6·51mg/L的PCE溶液脱氯速率是对初始浓度为20·56mg/L的PCE溶液脱氯速率的1·8倍;对于氯代程度相同的CT和PCE,对CT的脱氯速率明显快于对PCE。     

纳米镍/铁去除四氯乙烯的影响因素

氯代烃是地下水中最常检出的有机污染物之一,传统的处理方法需要很长时间与经费。近年来随着铁还原技术的发展,纳米铁和纳米双金属也是一个活跃的研究领域。本文利用批实验的研究方法以四氯乙烯(PCE)为目标污染物,研究纳米镍/铁在去除PCE过程中的影响因素。实验结果表明,暴露后的纳米Ni/Fe脱氯速率比不暴露时速率降低约4倍;反应温度是影响反应速率的一个重要因素之一,每升高10℃,反应速率常数kSA提高2~3倍;在一定范围内,Ni/Fe质量比越高,越利于脱氯反应的快速进行,当Ni/Fe的质量百分比为8%左右时,对氯代烃脱氯速率最快;反应液中的溶解…     

纳米铁还原脱氮动力学及其影响因素

饮用水中硝酸盐(NO3-)对人体健康有危害。为了去除水溶液中NO3-,在实验室制得纳米铁颗粒。它的粒径为20～40 nm,比表面积(BET)为49.16 m2/g。本研究通过批实验考察了纳米铁对NO3-还原脱氮动力学性质和影响NO3-脱氮快慢的主要因素,如反应pH、纳米铁投加量和NO3-起始浓度。实验结果表明,pH越低越有利于NO 3-还原。在一定范围内,NO 3-还原速率随纳米铁投加量增加而增大,而随NO 3-起始浓度升高而降低,反应遵循准一级反应动力学方程,表面吸附和氧化还原反应是纳米铁对NO3-脱氮的主要去除机理。纳米铁对NO3-还原过程中可能反应的途径进行了讨论,NO3-还原产物取决于反应条件。在本研究条件下,纳米铁对NO3-脱氮的最终产物主要为NH4+-N而不是N2,必须进行更多的研究来解决这一问题。     

基于SEM-EDS及GC-MS技术研究有机氯分子结构对零价铜脱氯机制的影响

零价铜作为一种廉价金属很少应用于促进氯代有机物脱氯研究,其原因是零价铜的催化还原脱氯活性差,且反应机制复杂。本文采用机械球磨技术制备了Cu-Fe和Cu-Ni合金,研究零价铜在不同微观环境下对对氯苯酚(4-CP)的脱氯行为,旨在考察有机氯分子结构对零价铜脱氯机制的影响。应用扫描电镜-能谱(SEM-EDS)及色相色谱-质谱(GC-MS)分析发现,铜原子的微环境及有机氯分子结构均影响铜的脱氯机制。在Cu-Fe体系中,Cu遵循经典的催化加氢脱氯机制,4-CP的降解产物为苯酚;Cu-Ni体系的还原作用来源于零价铜,其中的镍金属并未起到催化加氢作用,Cu-Ni合金及单独零价铜对4-CP的降解产物是环己酮。零价铜对4-CP的降解率可达70%以上,而Cu-Fe体系的降解率仅为34%,两者对芳香族氯代物的降解效率差距显著。零价铜能够降解化学稳定性高的4-CP和苯酚,但不能降解化学稳定性相对较差的脂肪族氯代有机物(如一氯乙酸和二氯乙酸),因此认为零价铜脱氯机制并非传统的催化加氢机制,而是遵循直接电子传递还原机制,且有机氯分子的苯环结构是零价铜直接电子传递还原的诱因。     

有机氯农药的零价铁脱氯降解研究进展

结合氯代有机物的零价铁脱氯降解研究进展,综述了国内外在零价铁脱氯降解有机氯农药领域的研究情况,大多研究表明零价铁降解有机氯农药的反应符合准一级反应动力学方程,普遍认同氢解反应机理但尚有争议,研究降解过程需考虑溶液pH值和铁表面活性作用的影响,尤其是铁表面的吸附作用不可忽略。最后提出了该技术存在的一些值得思考的问题,探讨了该研究领域的发展前景。     

Impact Factors on Removal of Perchloroethylene with Nano-Ni/Fe Methodology

Chlorinated hydrocarbons are widely detected in groundwater, but conventional removal methodologies are not time-and-cost effective. With the development of iron reducing technology in recent years, research on nano-iron and nano-bimetal has become a hot spot. The paper presents the results of impact factors on perchloroethylene （PCE） removal by nano-Ni/Fe method. The data show that the reaction rate of unexposed nano-Ni/Fe is 4 times higher than exposed one; and temperature is one of the important controlling factors. Reaction rate constant KSA increases by 2-3 times with every 10℃ increment of temperature. Within a specific range, higher Ni/Fe ratio favors dechlorination process. When the Ni/Fe is 8%, the dechlorination process reaches the highest rate. Dissoved oxygen in the solution does not favor the degradation of chlorinated hydrocarbons.     

壳聚糖包覆纳米铁镍双金属的迁移性能及其降解地下水中三氯乙烯的研究

地下水中三氯乙烯(TCE)严重威胁公众健康和环境安全,纳米零价铁原位注射技术可以还原降解TCE,但是应用中,纳米零价铁存在易氧化团聚而失活、迁移性差等问题。为此,利用天然高分子壳聚糖作包覆剂增强分散性和稳定性,镍作催化剂增强反应活性,成功制备获得壳聚糖包覆纳米铁镍双金属颗粒(CS Fe Ni)。沉降光谱实验表明包覆壳聚糖后纳米铁的分散稳定性得到增强,Zeta电位测试进一步证实颗粒表面负电荷增加,提高了静电排斥力,使得CS Fe Ni分散稳定性明显改善。柱迁移实验表明改性后的CS Fe Ni迁移能力得到提高。批实验表明CS Fe Ni能够高效降解TCE并能完全脱氯,研究结果为纳米铁原位注射技术的实际应用提供了理论基础和实验参考。     

Comparison of 1,2,3-Trichloropropane reduction and oxidation by nanoscale zero-valent iron,zinc and activated persulfate

Trichloropropane(TCP) is a chlorinated solvent which derives from chemical manufacturing as a precursor, and it is also an important constituent of solvent formulations in cleaning/degreasing operations. The control and remediation of TCP in polluted sites is a challenge for many conventional remediation techniques due to its refractory behaviour. This challenge in mind, some nano-materials and oxidants were tested to evaluate their effectiveness as in TCP degradation in a laboratory setting. Experimental results indicate that the use of nanoscale zero-valent iron prepared by green tea(GT) as a reductant has negligible degradation effect on TCP under normal temperature and pressure conditions. However, zinc powders of similar size but higher surface reactivity, demonstrated stronger dechlorination capacity in the breakdown of TCP, as almost all of TCP was degraded by carboxymethocel(CMC) stabilized nanoscale zinc within 24 h. Activated persulfate by citric acid(CA) and chelated Fe(Ⅱ) was also used for TCP treatment with a TCP removal efficiency rate of nearly 50% within a 24 h reaction period, and a molar ratio of S_2O_8~(2-), Fe~(2+) and CA is 20:5:1. Both the reduction and oxidation reactions are in accordance with the pseudo-first order kinetic equation. These results are promising for future use of TCP for the remediation of polluted sites.     

负载型纳米Pd/Fe对挥发性氯代烃的去除

氯代烃的污染治理已成为当今世界最热门的研究领域之一。以水体中最常见的氯代烃污染物1,1-二氯乙烯（1,1-DCE）、林丹（γ-HCH）为主要目标污染物,探讨了不同条件下负载型纳米Pd/Fe对氯代烃的去除效果。负载型纳米Pd/Fe采用浸渍→液相还原→还原沉淀的方法制备,透射电镜显示采用该方法制备的负载型金属钯和铁的平均粒径均在纳米级范围内。负载型纳米Pd/Fe具有较高的表面反应活性,当负载型纳米Pd/Fe 用量为40 g/L、反应时间达2 h时,1.1-二氯乙烯和林丹的去除率分别达到85%和100%。脱氯率与Pd/Fe投加量、钯含量、初始pH值、反应温度等因素有关,与溶液的初始浓度关系不大。负载型纳米Pd/Fe对11-DCE和γ-HCH去除均符合一级反应动力学方程,速率常数分别为0-528 3 h^-1及2-012 9 h^-1,反应的半衰期t1/2分别为1.31 h和0.34 h。推断在反应过程中,Fe腐蚀产生的H2为主要还原剂,Pd是良好的加氢催化剂,在金属颗粒表面形成高浓度反应相,使反应短时间内完成。     

Interpreting nanoscale size-effects in aggregated Fe-oxide suspensions: Reaction of Fe(II) with Goethite

The Fe(II)/Fe(III) redox couple plays an important role in both the subsurface fate and transport of groundwater pollutants and the global cycling of carbon and nitrogen in iron-limited marine environments. Iron oxide particles involved in these redox processes exhibit broad size distributions, and the recent demonstrations of dramatic nanoscale size-effects with various metal oxides has compelled us, as well as many others, to consider whether the rate and extent of Fe(II)/Fe(III) cycling depends upon oxide particle size in natural systems. Here, we investigated the reaction of Fe(II) with three different goethite particle sizes in pH 7.5 suspensions. Acicular goethite rods with primary particle dimensions ranging from 7 by 80 nm to 25 by 670 nm were studied. Similar behavior with respect to Fe(II) sorption, electron transfer and nitrobenzene reduction was observed on a mass-normalized basis despite almost a threefold difference in goethite specific surface areas. Scanning electron microscopy (SEM) images, dynamic light scattering (DLS) and sedimentation measurements all indicated that, at pH 7.5, significant aggregation occurred with all three sizes of goethite particles. SEM images further revealed that nanoscale particles formed dense aggregates on the order of several microns in diameter. The clear formation of particle aggregates in solution raises questions regarding the use of primary particle surface area as a basis for assessing nanoscale size-effects in iron oxide suspensions at circum-neutral pH values. In our case, normalizing the Fe(II) sorption densities and rate constants for nitrobenzene reduction by BET surface area implies that goethite nanoparticles are less reactive than larger particles. We suspect, however, that aggregation is responsible for this observed size-dependence, and argue that BET values should not be used to assess differences in surface site density or intrinsic surface reactivity in aggregated particle suspensions. In order to realistically assess nanoscale size-effects in environmentally relevant systems that are likely to aggregate, new methods are needed to quantify the amount of surface area accessible for sorption and reaction in wet nanoparticle suspensions, rather than assuming that this value is equivalent to the surface area determined from the characterization of dry nanoparticles.     

利用铁屑腐蚀电池原位修复被氯代烃污染地下水的研究进展

简述了氯代烃的主要物理性质和用途，认为铁屑腐蚀电池处理氯代烃污水是基于氧化还原反应、铁屑中活性炭微粒对氯代烃的吸附与对反应的催化、氯离子对氧化膜的破坏和微电池的电场效应等原理；简要总结了迄今利用铁屑去除氯代烃的室内实验和利用原位铁屑反应墙处理地下水中的氯代烃污染研究所取得的成果，认为这种反应墙是一种效果好，成本低，维护方便，有望投入商业运行的最佳方法，并指出了其存在的问题。     

苯、甲苯对粒状铁去除四氯乙烯影响的柱实验研究

挥发性氯代烃和石油烃类污染是地下水中最常见的混合污染类型,而且这两类污染物毒性极强,对人类危害非常严重。文中选取具有代表性的四氯乙烯、苯和甲苯为研究对象,采用柱实验的方法研究苯和甲苯在粒状铁反应系统中吸附平衡后,对粒状铁去除四氯乙烯的机理及反应动力学的影响。在实验装置运行的过程中,苯、甲苯和四氯乙烯的浓度始终控制在2mg/L左右的水平。实验结果表明:苯或甲苯的存在对被还原的产物组成没有影响,主要氯代中间产物均为TCE、1,1-DCE、cis-1,2-DCE和VC,但组成比例略有不同。苯和甲苯的存在对去除速率有影响,即苯对四氯乙烯的去除有促进作用,去除速率平均提高13.5%;而甲苯则抑制四氯乙烯的去除,去除速率平均降低13.8%。对比控制柱,苯和甲苯存在时对出水水化学变化的影响没有明显差异。     

水资源中氯代烃污染物的去除方法

随着工业化的发展。氯代有机溶剂使用越来越广泛。并且难于去除。在20世纪90年代初期，人们就已认识到用Fe^0恢复污染的地下水的潜力。国外正在研究帮使用扔几种还原挥发性氯代烃的还原反应介质，尤其要提高的是双金属反应系统，反应速度快，而且脱Cl中国难解产物少，目前国也只停留在实验室研究阶段，个别做了地上反应器的验证实验，它的脱Cl机理、介质钝化和完全脱Cl问题还有待于进一步研究。