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。     

Ni/Fe双金属对PCE脱氯影响因素研究

以四氯乙烯(PCE)为目标污染物, 利用批试验研究Ni/Fe双金属对氯代烃脱氯的影响因素.结果表明: (1)当参加反应的Ni/Fe双金属分别为10 g和20 g时, 反应速率常数k_obs分别为0.047 7 h-1和0.097 0 h-1, 说明增加参加反应的Ni/Fe双金属的质量可提高脱氯速率; (2)当粒度分别为20~ 40目、40~ 65目和80~ 100目时, k_obs分别为0.047 7 h-1, 0.059‥ 8 h-1和0.088 6 h-1, 说明选用Ni/Fe双金属颗粒越小脱氯速率越快; (3)当Ni/Fe质量比分别为0.024%, 0.048%和0.072%时, 所得k_obs分别为0.047 7 h-1, 0.066 2 h-1和0.073 4 h-1, 说明Ni/Fe双金属系统中Ni/Fe质量比越高脱氯效果越好, 但最优Ni/Fe质量比还有待于进一步研究.      

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 )。     

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。     

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 .     

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。     

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。     

基于砂槽电化学-水动力学循环系统氯代烃反应迁移实验与模拟研究

在室内砂槽实验尺度,建立了潜水-微承压含水层中电化学-水动力循环系统下混合氯代烃生物降解的反应迁移模型,求取了混合氯代烃体系中各组分的反应动力学参数,并基于模型探究了含水层性质及工艺参数对该修复过程的影响机制.研究结果表明:（1）增大抽水流量可加快反应速率常数大的污染物降解,同时也会抑制反应速率常数较小的污染物去除.（2）增大电流强度和井内电极对氯代烃的好氧降解和厌氧脱氯过程分别具有促进和抑制作用.（3）含水层非均质性越强,氯代烃降解速率越小,这尤其体现在低渗区,且含水层非均质性对易降解污染物修复效果的影响较小.      

利用扫描电镜技术研究纳米Ni-Fe颗粒对四氯化碳快速脱氯的机理

纳米铁具有高的比表面积和高反应活性,能快速将氯代烯烃还原成无毒氯离子、乙烯和乙烷,但对于氯代烷烃的脱氯仍能产生大量的氯代中间或最终产物,可以通过合成制得纳米双金属提高脱氯速率和减少氯代中间产物。本文利用扫描电镜测得实验室制备的纳米Ni-Fe(2%,质量分数)颗粒直径为20~60 nm,通过批实验方式对纳米Ni-Fe降解四氯化碳的反应动力学性质、产物、持久性能和反应机理进行了探讨。结果表明,纳米Ni-Fe体系主要最终产物为42%CH4和17%CH2Cl2。与铸铁屑和纳米铁相比,纳米Ni-Fe由于催化脱氯加氢,显著提高了氯代烃脱氯速率,同时降低了有毒氯代产物的产量,且Ni作为催化剂不会进入水体引起二次污染。纳米Ni-Fe颗粒在空气中具有很好的稳定性,虽然降解四氯化碳的最终产物CH4与纳米Pd-Fe相比少13%,但由于价格便宜,有望在工程上应用于氯代有机化合物水土污染治理。     

浅层地下水氯代烃污染天然衰减速率的估算

天然衰减恢复技术是恢复和控制浅层地下水氯代烃污染的技术之一,如何简便获取可靠的氯代烃衰减速率常数是该技术应用的一个关键。趋势线分析方法是一种简便有效的方法,在污染羽状体稳定的条件下,通过地下水流向上至少3口监测井的资料,能够比较准确地估算出污染物的天然衰减速率常数和生物降解速率常数。某氯代烃污染典型区的应用实例研究表明,该区四氯乙烯(PCE)的天然衰减速率常数和生物降解速率常数分别为0·000925d-1和0·000537d-1,证实该区浅层地下水中的PCE存在天然生物降解,但降解速率比较缓慢。忽略吸附作用的天然衰减容量计算所得出的天然衰减速率常数明显小于实际结果,说明尽管典型区包气带及含水层介质的有机碳含量很少,但它们对PCE的吸附作用不容忽视。     

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。     

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。     

天然地下水环境四氯乙烯的强化生物降解

采用批实验方法, 以天然地下水为基础培养液, 利用在实验室条件下培养驯化的微生物, 以醋酸作为共代谢基质, 加入酵母粉提供氮源, 研究了四氯乙烯(PCE) 的降解效果.研究表明, 通过强化影响PCE降解的某些因素, 在20℃的地下水环境中, PCE可以很快转化为三氯乙烯(TCE), 并可以进一步转化为二氯乙烯(DCEs), 但没有检测到DCEs的脱氯产物.PCE的脱氯速率为0.1848d-1, 半衰期为3.75d.亦研究了低温环境下PCE的降解效果.结果表明, 在低温环境下, PCE也可以发生生物降解, 但是脱氯速率相对较慢, 为0.0761d-1, 半衰期为9.11d, 且终产物为TCE.      

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。     

地下水中氯代烃的格栅水处理技术

挥发性氯代烃是地下水中检出率较高的有机污染物 ,同时也是饮用水氯气消毒的副产物 ,而它对人体的危害也已经得到了USEPA等机构的认同。文中主要从格栅材料、降解机理、影响还原性脱氯效率的因素、实际工程中应注意的问题以及发展方向等方面 ,对地下水中挥发性氯代烃的处理技术进行了阐述 ,介绍了格栅处理地下水中挥发性氯代烃的最新进展和实际意义 ,提出了格栅系统的实际应用潜力和存在的问题 ,特别是双金属系统的催化机理和催化剂失活问题 ,给国内这方面的研究者提供思路。     

影响铁渗透反应格栅修复地下水中氯代烃长期运行性能的研究进展

铁渗透反应格栅技术修复地下水中氯代烃,尤其是四氯乙烯和三氯乙烯,已日臻成熟;近年,研究者对该技术的关注已集中到影响格栅长期运行性能的因素上。文章从地下水的常量化学组分、铁表面形成的矿物沉淀、铁渗透反应格栅中的微生物和共存有机污染物4个方面,对影响其长期运行性能的因素进行了综述。分析表明,铁表面矿物的长期积累是降低格栅长期运行性能的主要因素,并对该技术的发展进行了展望。     

纳米铁还原高浓度硝基苯的实验

采用液相还原法制备纳米铁粒子,粒径约为50 nm,主要成分为ɑ-Fe。实验研究了纳米铁还原高浓度硝基苯的效果及反应动力学。结果表明:自制的纳米铁具有很高的活性,短时间内能将高浓度硝基苯彻底还原,效果远优于普通铁粉。当摩尔比满足n纳米铁∶n硝基苯=4∶1时,纳米铁还原硝基苯属于一级反应动力学,反应速率常数和半衰期分别为0.159 3 h-1和4.351 2 h。整个实验过程中,ρ(DO)在0.5 mg/L以下,pH值约为9.0,体系呈弱碱性的厌氧环境,有利于厌氧微生物的生长。纳米铁反应后的产物为Fe6(OH)12CO3和MgFe3O4,且以Fe6(OH)12CO3为主。纳米铁反应后较以前比粒径变化不大,分散性较好,但表面被严重腐蚀。     

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。     

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。