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。     

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 .     

土壤类型及组分对热活化过硫酸盐氧化降解土壤中挥发性氯代烃的影响

为了探究高级氧化技术对土壤中有机氯代烃的氧化降解作用,为ISCO（in situ chemical oxidation）技术体系提供重要的理论依据和数据支撑,考察了热活化过硫酸盐（persulfate,PS）氧化降解不同类型土壤（砂类土壤、黏土类土壤）中挥发性氯代烃污染物（三氯乙烯（TCE）、三氯乙烷（TCA）、顺式-1,2-二氯乙烯（cis-1,2-DCE）、1,2-二氯乙烷（1,2-DCA））的效能;同时,通过硫酸盐与土壤相互作用过程研究,探究了不同土壤介质中有机质和无机组分在过硫酸盐消耗中所占比例。结果表明：在50℃时,热活化过硫酸盐可有效降解土壤中1,2-DCA、cis-1,2-DCE、TCA和TCE,砂类土壤介质中4种氯代烃降解效果依次为25%、89%、5%和61%,黏土类土壤介质中4种氯代烃降解效果依次为35%、86%、8%和63%;4种氯代烃的降解效果从高到低顺序依次为cis-1,2-DCE、TCE、1,2-DCA、TCA,砂类土壤中的氯代烃总体降解效果优于黏土类土壤中氯代烃的降解效果。另外,土壤中过硫酸盐氧化降解氯代烃反应研究发现,砂类和黏土类土壤介质组分中有机质消耗率分别为81.3%和72.6%,铁元素消耗率分别为80.5%和38.6%,表明土壤介质组分与过硫酸盐发生了氧化还原反应,从而导致过硫酸盐自身的大量消耗。由此可知,土壤介质中的有机质、铁元素等矿物质均参与过硫酸盐的消耗过程,且土壤有机质、铁元素与氯代烃之间在消耗过硫酸盐反应上存在竞争关系,土壤组分过多地消耗了过硫酸盐,导致了氯代烃的氧化降解效率较低。因此,针对实际有机氯代烃污染场地,采用过硫酸盐氧化技术进行修复时,过硫酸盐的实际投加量要远高于化学计量值,需充分考虑到土壤组分对过硫酸盐自身的消耗作用。     

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。     

含氯代烃污水土地处理（RI系统）研究

利用空内吸附、解吸、生物释解及挥发实验，讨论了二氯乙烷在土层中的净化能力及迁移机制．根据环境容量模型及于、湿周期的计算模型，确定利用土地处理污水中二氯乙烷等氯代烃的最佳水力负荷和进水频率．研究了污水中氯代烃的浓度与干、湿周期的关系，以及合理控制进水条件的具体措施。     

含氯代烃污水土地处理（RI系统）研究

利用室内吸附，解吸，生物释解及挥发实验，讨论了二氯乙烷在土层中的净化能力及迁移机制。根据环境容量模型及干，湿周期的计算模型，确定利用土地处理污水中二氯乙烷等氯代烃的最佳水力负荷和进水频率。研究了污水中氯代烃的浓度与干，湿周期的关系，以及合理控制进水条件的具体措施。     

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…     

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.      

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。     

含硫酸废水处理利用的实验研究

实验研究了含高浓度硫酸废水的一种资源化利用方法─—与废铁屑反应生成化工原料七水硫酸亚铁。给出了酸浓度、反应时间、反应温度、剩余酸等各种因素对产品产量的影响。提供了处理工艺,并且把自制品与分析纯试剂及理论计算值进行了比较,三者基本在同一质量水平上。     

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。     

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。     

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。     

地下水微量有机污染

在简要评述其污染特征与研究特点的基础上，总结介绍了地下水微量有机污染的分布，污染物种类、性质、危害和来源，有机物的物化特征及其在环境中的迁移转化，以及污染控制技术。非极性难溶挥发性有机物（ＶＯＣ＇ｓ）是地下水中危害最大而又最为常见的有机污染物，主要由氯代脂肪烃（ＣＨＣ）和单环芳香烃（ＢＴＥＸ）构成。多数水溶相ＶＯＣ＇ｓ不易被吸附，在地下环境具有很强的迁移性，但在适当条件下可生物降解。非水溶相ＣＨＣ常在地下水中积聚潜伏于含水层底板，迁移不受地下水流向的控制；非水溶相ＢＴＥＸ则漂浮于地下水表面。非水溶相ＶＯＣ＇ｓ很难产生生物降解。ＶＯＣ＇ｓ的去除过程复杂，许多领域有待探索。     

Understanding pH effects on trichloroethylene and perchloroethylene adsorption to iron in permeable reactive barriers for groundwater remediation

Metallic iron filings have been increasingly used in permeable reactive barriers for remediating groundwater contaminated by chlorinated solvents. Understanding solution pH effects on rates of reductive dechlorination in permeable reactive barriers is essential for designing remediation systems that can meet treatment objectives under conditions of varying groundwater properties. The objective of this research was to investigate how the solution pH value affects adsorption of trichloroethylene (TCE) and perchloroethylene (PCE) on metallic iron surfaces. Because adsorption is first required before reductive dechlorination can occur, pH effects on halocarbon adsorption energies may explain pH effects on dechlorination rates. Adsorption energies for trichloroethylene and perchloroethylene were calculated via molecular mechanics simulations using the Universal force field and a self-consistent reaction field charge equilibration scheme. A range in solution pH values was simulated by varying the amount of atomic hydrogen adsorbed on the iron. The potential energies associated trichloroethylene and perchloroethylene complexes were dominated by electrostatic interactions, and complex formation with the surface was found to result in significant electron transfer from the iron to the adsorbed halocarbons. Adsorbed atomic hydrogen was found to lower the energies of trichloroethylene complexes more than those for perchloroethylene. Attractions between atomic hydrogen and iron atoms were more favorable when trichloroethylene versus perchloroethylene was adsorbed to the iron surface. These two findings are consistent with the experimental observation that changes in solution pH affect trichloroethylene reaction rates more than those for perchloroethylene.     

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。     

The influence of hydrocarbon expulsion on carbon isotopic compositions of individual n-alkanes in pyrolysates of selected terrestrial kerogens

Expulsion of petroleum from source rock is a complex part of the entire migration process. There exist fractional effects on chemical compositions in hydrocarbon expulsion. Does the carbon isotopic fractionation occur during expulsion and to what extent? Here the influence of hydrocarbon expulsion on carbon isotopic compositions of individual n-alkanes from pyrolysates of selected terrestrial kerogens from Tuha basin and Fushun, Liaoning Province of China has been experimentally studied. The pyrogeneration-expulsion experiments were carried out under semi-closed system. The carbon isotopic compositions of individual n-alkanes were measured by GC-IRMS. The main conclusions are as follows. First, there is carbon isotopic fractionation associated with hydrocarbon expulsion from Type III kerogens in Tuha Basin. There exist differences of carbon isotopic compositions between the unexpelled n-alkanes and expelled n-alkanes from Tuha desmocollinite and Tuha mudstone. Second, there is almost no carbon isotopic fractionation associated with hydrocarbon expulsion from Type II kerogens in Fushun and Liaohe Basin. Third, carbon isotopic fractionation in hydrocarbon expulsion should be considered in making oil-source correlation of Type III kerogens at least in the Tuha Basin. Further studies need to be carried out to determine whether this is true in other basins. Fourth, oil and source at different maturity levels cannot be correlated directly for Type III kerogens since the carbon isotopic compositions of expelled hydrocarbons at different temperatures are different. The expelled hydrocarbons are usually lighter (depleted in ¹³C) than the hydrocarbons remaining in the source rock at the same maturity.