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。     

超声强化零价铁活化过硫酸盐降解地下水中二恶烷

本文采用超声强化零价铁活化过硫酸盐氧化降解地下水中的二恶烷污染物。主要探讨了零价铁添加量、超声强化、不同过硫酸盐用量及地下水中不同碳酸根浓度等对二恶烷降解效果的影响,并对零价铁进行了表征分析。结果表明：超声能够促进硫酸根自由基和Fe²⁺的产生,提高二恶烷的降解率;零价铁添加量和过硫酸盐浓度的增加均能促进二恶烷的降解,但零价铁相对过硫酸盐过多时将降低最终降解率;地下水中的碳酸根会消耗硫酸根自由基,因此碳酸根浓度越高,二恶烷降解率越低。超声强化零价铁活化过硫酸盐氧化法能够有效降解二恶烷,并具有应用于处理地下水中二恶烷的潜力。     

底泥原地稳定化过程中药剂对上覆水体的影响

采用底泥原地稳定化处理技术中的药剂投加方法,对苏州河底泥中投加零价铁(Fe0)、硝酸钙的上覆水体进行为期80 d研究比较.结果表明:投加Fe0后上覆水体的溶解氧(DO)被迅速消耗,体系易形成厌氧环境,而硝酸钙则减缓了上覆水体DO的消耗;投加零价铁或硝酸钙后都会使上覆水体的pH升高,Eh下降;投加Fe0后对上覆水体COD_Cr或TOC的影响较硝酸钙小;此外,两者上覆水体DO、pH和Eh与COD_Cr和TOC之间均具有一定的相关性.     

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。     

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。     

空气氛围制备核壳纳米零价铁实验研究及其对地下水原位修复的启示意义

运用纳米零价铁进行地下水污染原位处理是近年新发展的环境修复新技术,传统合成纳米零价铁一般多采用无氧条件(通氮气保护)液相法,操作繁琐,不适合批量生产。为了达到纳米零价铁液相法大规模制备和便于现场应用的目的,通过对比传统方法(通氮气除氧),提出在空气氛围中(有氧)制备纳米零价铁。透射电镜和X射线衍射分析表明,空气中直接制备的纳米零价铁Fe@Fe_2O_3有明显核壳结构,粒径40~100nm,内核零价铁,外壳氧化铁厚4~5nm。纳米铁降解水中甲基橙和去除六价铬的实验表明,空气氛围中制备的纳米铁反应活性最好,10min内0.4g/L(RO)Fe@Fe_2O_3能够把200mg/L甲基橙降解98.6%,30min内0.2g/L(RO)Fe@Fe_2O_3能够把20mg/L六价铬去除84.7%。因此,省略了氮气保护环节,成功合成核壳结构纳米零价铁,这有利于现场应用时现配现用,并降低运输保管纳米铁的成本和风险,对开展原位现场污染修复具有启示和应用价值。     

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。     

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。     

天然有机质对纳米零价铁去除水中六价铬的影响

应用纳米零价铁进行地下水污染治理是近年迅速发展的环境修复新技术,但在实际应用中,纳米零价铁的反应活性受到环境条件的影响,其中自然界中广泛存在的天然有机质就是重要影响因素。通过批实验研究腐殖酸(天然有机质代表物)对纳米零价铁去除水中六价铬的影响,结果表明,腐殖酸的存在能够极大地抑制纳米铁去除六价铬的反应速度和去除效率,原因在于纳米铁对腐殖酸具有一定的吸附作用,从而减少了纳米铁表面的有效活性位点,降低了对六价铬的作用。此外发现,水体中溶解氧的存在有利于纳米铁对六价铬的去除。关于腐殖酸-纳米零价铁-六价铬的相互作用研究,对于进一步揭示修复体系作用机制具有重要的理论和应用价值。     

Fe2+在零价铁还原去除NO3-中的作用效应

零价铁（Fe0） 被广泛用于地下水中硝酸盐原位与异位修复,但二价铁（Fe2+） 的存在对具有氧化膜的Fe0还原硝酸盐的作用效应仍有待研究。以100 目的未经酸化的颗粒状零价铁作为还原剂,采用室内批试验方法,研究了Fe2+在零价铁还原去除NO3-系统中的作用效应。实验结果表明,Fe2+可显著提高Fe0对于NO3-的去除速率与去除效率,且Fe2+浓度越高,去除速率与效率越高;由于未经酸化的Fe0具有氧化膜,反应初期的NO3-还原速率较慢。Fe2+将零价铁表面的Fe2O3氧化膜转化为Fe3O4,加速电子由Fe0向NO3-的转移,促进NO3-还原。此外,在反应系统中加入Fe3O4,可进一步提高Fe0对于硝酸盐的去除能力,若Fe2+不存在,仅添加Fe3O4,NO3-的去除效率没有提高。     

不同种类纳米零价铁的毒性比较研究

纳米零价铁是一种高效的环境修复材料,可以处理多种污染物;然而,纳米粒子的尺寸效应可能导致其在自然界中存在潜在毒性风险。选择几种常用包覆型、负载型和裸露的纳米铁,通过大肠杆菌的耐受性实验,比较3种纳米铁的毒性。研究表明,负载型纳米铁的分散性最好,而裸露纳米铁最差。3种纳米铁虽然对大肠杆菌都表现出毒性,但是负载型纳米铁的毒性最小。通过毒性减缓的机理分析,说明纳米铁改性后阻止了纳米颗粒与细菌的直接接触,这是空间位阻效应的作用。研究结果进一步证实了在使用纳米材料前应充分评估潜在毒性和环境效应的重要性。     

联合脱氮法用于硝酸盐污染地下水修复的机理研究

地下水硝酸盐已经成为了世界性环境和健康问题。目前针对硝酸盐的化学还原脱氮、自养脱氮、异养脱氮等单一脱氮方法研究较多;联合脱氮体系包括化学还原、自养脱氮和异养脱氮三种脱氮途径,综合了单一脱氮法的优点,但研究甚少。本研究通过静态批试验,采用零价铁、甲醇和混合菌液研究了联合脱氮法的脱氮能力、脱氮产物、脱氮途径及脱氮机理。结果表明,5 d后单一的零价铁化学还原、自养脱氮和异养脱氮的去除率分别为5.79%、14.30%和63.03%;而联合脱氮的去除率接近100%,去除效果显著优于单一的化学还原脱氮、自养脱氮或异养脱氮。在联合脱氮法体系中,零价铁化学还原、自养脱氮未引起亚硝酸盐积累,而异养脱氮造成了亚硝酸盐积累;化学还原、自养脱氮和异养脱氮引起的铵盐增量均<0.6 mg/L,绝大部分硝酸盐未被还原成铵盐,进而省去了后续除铵工艺;零价铁化学还原、自养脱氮、异氧脱氮三者发生协同作用,表现于在厌氧环境下,零价铁发生腐蚀,产生阴极氢和二价铁,为自养脱氮菌提供了电子供体,从而促进了自养脱氮;异养脱氮不仅占主导地位,而且还会产生CO2,CO2被自养脱氮菌作为无机碳源加以利用,从而提高了体系中自养脱氮能力。这种协同作用表现为联合脱氮法的去除率增加,而在单一的异养脱氮或自养脱氮体系中则无法形成这一良性过程。实验表明联合脱氮法是一种潜在的有效可行的地下水原位修复方法。     

褐铁矿纳米结构化相变零价铁及其除磷性能

利用X射线粉末衍射仪、X射线荧光光谱仪、热分析仪、场发射扫描电镜表征手段研究了铜陵褐铁矿的矿物组成及其形貌形态特征,通过热处理方式获得褐铁矿纳米结构化相变零价铁作为动态柱填料并探究其除磷性能。结果表明,铜陵褐铁矿主要由针铁矿(90%)和石英组成,针铁矿晶体呈针状和片状,具纳米尺寸,集合体呈笋状和球状;热处理促使针铁矿进一步纳米结构化相变形成零价铁,具多孔结构、高比表面积特征;零价铁作为动态柱填料净化模拟含磷(5mg/L)废水可运行1年以上,磷去除效率超过99%,出水磷浓度达到城镇污水一级A排放标准(0.5mg/L)。研究结果可促进褐铁矿资源在保护环境中的应用,也为深度处理含磷废水提供一种新材料。     

多孔介质中磷负载纳米铁运动特性的模型试验

纳米零价铁在多孔介质中的运动能力影响其作为污染地下水修复材料的应用潜力。已有研究多采用一维柱试验研究纳米零价铁的运动行为,对于其二维运动行为的报道有限。自主研发了模拟多孔介质中纳米颗粒运动的模型试验系统,采用细、中、粗3种不同粒径的玻璃珠模拟土体,通过取样测量和图像分析等方法获得了磷负载纳米铁在多孔介质中的运动行为。一维柱试验结果表明磷负载纳米铁在中玻璃珠和粗玻璃珠中均有一定的运动能力,其液相回收率分别为50.3%和41.0%,而在细玻璃珠中运动能力较差;二维模型试验表明磷负载纳米铁在中玻璃珠中的滞留量随距离逐渐降低,而在粗玻璃珠中则呈现出滞留量随距离先升高后降低的趋势。由模型试验结果分析可知,磷负载纳米铁的运动和滞留过程与多孔介质孔隙结构和流速密切相关,颗粒阻塞与表面沉积等不同物理过程的共同作用导致了其在不同粒径多孔介质中运动特性的差异。研究成果可用于评估磷负载纳米铁的运动能力及分析其在多孔介质中的运移和滞留机制,为纳米零价铁技术的工程应用和环境风险评价提供参考依据。     

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。     

膨润土负载纳米铁去除地下水中六价铬研究

随着人民生活水平的提高和城市化进程的加快,有机污染物及重金属高强度场地污染对人类健康、生态环境及社会安全构成了严重威胁。地下水中的重金属Cr(Ⅵ)污染逐渐受到重视,纳米零价铁可以有效地将六价铬还原成三价铬,使其沉淀固定下来,从而将污染源区的污染物消减固定,防止其向周围扩散。然而由于纳米铁颗粒微小,易被氧化,极易团聚,自身活性受到限制,因此,纳米铁的分散性、稳定性、良好活性研究至关重要。采用低成本环境友好型粘土矿膨润土作为负载材料制备膨润土负载纳米铁（B-NZVI）,批实验和柱实验研究B NZVI去除模拟地下水中Cr(Ⅵ)。结果表明：(1)自制的膨润土负载纳米铁个体呈球形,呈分散状负载于膨润土;(2)相同铁含量的B-NZVI处理Cr(Ⅵ)的效率远大于纳米铁,还原反应符合伪一级反应动力学模型,表观速率常数K随着B NZVI初始浓度的减小而减小;(3)B NZVI在石英砂柱中基本无迁移,适用于点源污染,Cr(Ⅵ)穿透曲线为B-NZVI的实际应用提供了理论和实验基础。     

有机蒙脱石负载纳米铁的制备与应用

<正>零价纳米铁颗粒具有较大的比表面积和丰富的表面活性点位,可用于去除土壤和水体中的污染物。地下水的流动可以带动纳米颗粒的移动,纳米颗粒与水的混合物也可以在压力和重力的作用下注入受污染的区域。纳米铁颗粒可作     

新疆铁陨石穆斯堡尔效应的研究

本文利用穆斯堡尔谱仪，X射线衍射等方法研究了新疆铁陨石。新疆铁陨石主要由体心立方的铁纹石及立方面心的镍纹石组成，此外还有极少量的其他矿物。新疆铁陨石中镍含量分布不均匀，并且铁限石中的铁都是零价的。     

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。