氯代有机污染物在厌氧条件下还原脱氯的研究进展

对氯代有机污染物在产甲烷和硫酸盐还原条件下还原脱氯的研究成果进行了综述 ,并介绍了国内外加速厌氧条件下还原脱氯的方法与成果以及缓释氢物质 (hydrogenreleasecompounds ,HRC)的工作原理与工程应用。此外 ,作者还对厌氧还原脱氯的机理和未来的研究方向进行了讨论和展望     

高效液相色谱法测定厌氧废水处理液中氯酚的含量

氯酚是一种重要的工业原料,广泛应用于化工、杀虫剂、杀菌剂、防腐剂和造纸等工业中.具有恶臭、异味和高度毒性,是重要有机污染物之一.其废水排放后在环境中具有一定的稳定性,通过迁移,可进一步扩大其污染范围.曾有在井水和雨水中检测到五氯酚的报道.在厌氧条件下,芳香环上的氯可被直接还原脱去,而在好氧条件下却不会发生这一反应,而且厌氧条件下的降解产物毒性更小,所以厌氧方法处理氯酚废水引起了人们的注意.本文报道了对厌氧废水处理液中单氯酚和五氯酚的富积方法和高效液相色谱法测定的结果.     

纳米Pd／Fe双金属颗粒对单氯酚及二氯酚的还原脱氯

采用改进液相化学还原法制备纳米Pd／Fe双金属颗粒,研究其钯化率为0．045％和0．135％的条件下分别对3种单氯酚（2-CP、3-CP和4-CP）和3种二氯酚（2,3-DCP、2,4-DCP和2,6-DCP）的脱氯反应。结果表明,合成的纳米Pd／Fe颗粒分散性良好,粒径分布介于25～40nm。纳米Pd／Fe双金属颗粒对单氯酚及二氯酚具有良好的去除效果,3种单氯酚和3种二氯酚的脱氯难易程度分别为2-CP〉4-CP〉3-CP和2,6-DCP〉2,4-DCP〉2,3-DCP,脱氯反应均符合拟一级反应动力学方程。通过还原脱氯实验揭示了分子中氯原子的化学环境对还原脱氯过程具有明显影响。     

用于四氯乙烯降解的厌氧污泥的培养与驯化研究

由于四氯乙烯(PCE)的大量使用和不合理的处置使其成为常见的污染物之一。PCE在好氧条件下不发生生物降解，只在厌氧条件下通过还原脱氯发生生物降解。本研究主要是对从不同处理厂获得的厌氧污泥进行培养，选出合适的厌氧污泥，进行降解PCE的厌氧污泥的驯化，为以后进行降解PCE的动力学研究和优势菌种的筛选做准备。同时，在实验中检测到了三氯乙烯(TCE)，表明PCE是通过还原脱氯发生生物降解的。     

Pd/Fe催化脱氯水中PCE的动力学研究

以GC-MS为分析方法,采用Pd／Fe双金属对水溶液中四氯乙烯（PCE）进行了催化还原脱氯处理,考察了PCE初始浓度、钯含量、Pd／Fe用量和溶液初始pH值等各因素对脱氯效果影响及还原动力学规律。结果表明,Pd／Fe双金属对PCE有较好的还原脱氯效率,反应遵循准一级反应动力学规律,以反应物PCE浓度为参照的反应速率常数K变化范围为0．019min^-1～0．16min^-1,对应的PCE半衰期从6min到36min,揭示反应有可能是在过量的Pd／Fe双金属表面进行。当PCE溶液初始浓度为1mmol／L,投加1．2g钯含量为0．03％的Pd／Fe双金属,在25℃下反应60min,PCE的脱氯率达到95％以上。增大钯含量和Pd／Fe用量可有效提高脱氯率,在初始pH值为弱酸性条件下有利于还原脱氯反应进行。     

纳米级铁粉脱氯降解四氯化碳

四氯化碳的生产和使用，给人类带来了较大危害。为此，采用纳米铁粉这一新方法对其进行脱氯处理。试验以纳米级铁粉对四氯化碳的脱氯率为考察指标，选用L25（5^6）正交试验方案，考察了降解介质的初始pH值、纳米铁粉的质量、降解温度、摇床转速和脱氯时间5个影响因素。结果表明，pH值这一因素有极显著影响；在得出的纳米铁粉对四氯化碳脱氯的最佳工艺条件下，获得了99．5％的脱氯率，为有机氯化物脱氯开辟了一条新途径。     

用于四氯乙烯降解的厌氧污泥的培养与驯化研究

由于四氯乙烯 (PCE)的大量使用和不合理的处置使其成为常见的污染物之一。PCE在好氧条件下不发生生物降解 ,只在厌氧条件下通过还原脱氯发生生物降解。本研究主要是对从不同处理厂获得的厌氧污泥进行培养 ,选出合适的厌氧污泥 ,进行降解PCE的厌氧污泥的驯化 ,为以后进行降解PCE的动力学研究和优势菌种的筛选做准备。同时 ,在实验中检测到了三氯乙烯 (TCE) ,表明PCE是通过还原脱氯发生生物降解的。     

2-氯酚在超临界水-NaOH体系中的脱氯特性

研究了2-氯酚在超临界水-NaOH体系中的脱氯特性,考察了NaOH添加对2-氯酚转化率、Cl-生成率、脱氯选择性等的影响。实验结果表明,NaOH的添加能够显著提高2-氯酚的转化率、Cl-的生成率和脱氯选择性。2-氯酚的转化率随着NaOH添加量的增大而增大,460℃、25 MPa条件下,NaOH添加量与2-氯酚的摩尔比为1∶1时,停留时间27 s时可实现2-氯酚的完全转化。     

产酸克雷伯氏菌Klebsiella oxytoca对硝基苯及4-氯硝基苯的降解

硝基苯类化合物生物降解菌的筛选及性能研究,是制药、染料等行业废水达标的重要基础。以浓度梯度升高法筛选到一株硝基苯厌氧降解菌Klebsiella oxytoca NBA-1。考察了该菌对氧气的需求,以及在厌氧条件下,温度、pH值、外加葡萄糖及硝基苯初始浓度等环境因子对菌株降解硝基苯能力的影响,并进一步讨论菌株对氯取代硝基苯类化合物的降解情况。结果表明,该菌在厌氧条件下生长比好氧条件下慢,但降解速度更快;厌氧降解硝基苯的最佳pH值和温度和分别为8．3和30～35℃;加入0．3％～0．5％的葡萄糖可促进降解,且对300mg／L以下的硝基苯均有降解能力;该菌能将4-氯硝基苯转化为4-氯苯胺,并进一步脱氯为苯胺。研究结果可为硝基苯及含氯硝基苯的处理工艺选择提供相关的参考依据。     

产酸克雷伯氏菌Klebsiella oxytoca对硝基苯及4-氯硝基苯的降解

硝基苯类化合物生物降解菌的筛选及性能研究,是制药、染料等行业废水达标的重要基础。以浓度梯度升高法筛选到一株硝基苯厌氧降解菌Klebsiella oxytoca NBA-1。考察了该菌对氧气的需求,以及在厌氧条件下,温度、pH值、外加葡萄糖及硝基苯初始浓度等环境因子对菌株降解硝基苯能力的影响,并进一步讨论菌株对氯取代硝基苯类化合物的降解情况。结果表明,该菌在厌氧条件下生长比好氧条件下慢,但降解速度更快;厌氧降解硝基苯的最佳pH值和温度和分别为8.3和30~35℃;加入0.3%~0.5%的葡萄糖可促进降解,且对300 mg/L以下的硝基苯均有降解能力;该菌能将4-氯硝基苯转化为4-氯苯胺,并进一步脱氯为苯胺。研究结果可为硝基苯及含氯硝基苯的处理工艺选择提供相关的参考依据。     

纳米级铁粉脱氯降解四氯化碳

四氯化碳的生产和使用,给人类带来了较大危害.为此,采用纳米铁粉这一新方法对其进行脱氯处理.试验以纳米级铁粉对四氯化碳的脱氯率为考察指标,选用L25(56)正交试验方案,考察了降解介质的初始pH值、纳米铁粉的质量、降解温度、摇床转速和脱氯时间5个影响因素.结果表明,pH值这一因素有极显著影响;在得出的纳米铁粉对四氯化碳脱氯的最佳工艺条件下,获得了99.5%的脱氯率,为有机氯化物脱氯开辟了一条新途径.     

氯苯类化合物的生物降解

氯苯类生物降解机制可分为三类:氧化脱氯、还原脱氯和共代谢.氯苯类的氯化脱氯机制基本遵循一个相似的降解途径,即首先在双氯化酶攻击下形成二醇,此二醇脱氢形成氯代邻二酚.邻二酚开环产物是相应的氯化粘康酸,脱氯过程发生在此粘康酸内酯化过程中和内酯开环后;还原脱氯需要多种微生物共同参与,脱氯途径很不一样,这与不同微生物种群和不同的环境条件有关;共代谢作用降低了氯苯类化合物的生物毒性,使其更易为别的微生物同化.     

吸附邻氯酚的超高交联树脂微波辅助再生研究

以NDA-150超高交联树脂为吸附剂，邻氯酚为吸附质，氢氧化钠稀溶液为脱附剂，采用微波间歇辐照的方法，对吸附氯酚树脂的再生过程进行了研究。系统分析了微波功率、辐照时间、碱液浓度对脱附效果的影响，并确定了最佳脱附条件。结果表明，微波辐照再生速度非常快。与传统热脱附不同，微波再生过程中脱附效率并不随碱浓度的增加而升高，微波辐照功率和辐照时间对脱附效果影响明显。树脂经多批次微波辐照，吸附性能和化学结构保持稳定。     

场地地下水中氯代甲烷烃自然衰减机制

自然衰减监控技术在农药污染场地的实践应用较少,作用机制尚不明确.为此,以农药污染场地监控自然衰减实际工程案例为基础,对地下水中氯代甲烷烃的自然衰减能力、作用机制及降解时间进行了分析.Mann-Kendall趋势检验结果表明,作为污染源的MW1-17点位地下水中的四氯化碳和氯仿随时间呈现下降趋势,在4 a内降解率分别在95％和94％以上.经计算,四氯化碳和氯仿的降解速率常数分别为0.002 d-1和0.001 3 d-1.随着时间的延长,有充足的证据表明MW1-17点位存在微生物降解.四氯化碳与NO3-、DOC的相关性分析结果表明,MW1-17的四氯化碳在2016年8月-2018年12月期间以微生物共代谢降解为主,而在2018年12月以后以还原脱氯降解为主.微生物多样性的结果也表明,从2016年到2021年,地下水中微生物群落结构发生变化,逐渐向厌氧型转化,还原脱氯功能细菌丰度有所增加.     

钯/铝双金属体系对3-氯酚的脱氯降解

研究了钯/铝双金属体系对水相中3-氯酚的催化脱氯降解效果,通过置换沉积制备了钯/铝双金属颗粒,考察了该双金属颗粒的稳定性以及溶液pH和钯负载量对脱氯效果的影响。结果表明,pH在4.0以下的酸性条件,钯负载量在1.43%时,可实现水相中3-氯酚的有效脱氯,反应30 min后0.389 mmol/L的3-氯酚转化率可达99%以上,产物主要为苯酚,而钯/铝颗粒在重复测试中能保持较好的稳定性,这与铝基材表面自发形成的氧化膜有关。钯/铝材料表征的结果表明,钯颗粒高度分散在铝基材表面,并极大地提高了铝基材的表面积,从而有助于后续的脱氯反应。     

硝酸盐还原条件下对氯硝基苯的生物还原转化

针对对氯硝基苯和硝酸盐复合污染问题,以乙醇作为共基质,通过间歇式实验,在基质充足和不足2种条件下考察了NO3-对对氯硝基苯还原过程影响。实验结果表明,在基质充足条件下,对氯硝基苯和NO3-还原过程不互相产生抑制作用。当初始COD浓度为100 mg/L,由于基质不足,NO3-对对氯硝基苯还原过程产生竞争性抑制作用,且抑制作用随着NO3-浓度升高而增强,当NO3-浓度为150 mg/L和300 mg/L时,与空白样相比对氯硝基苯还原速率分别下降20%和54%,且溶液中出现NO2-积累,浓度分别为33.68 mg/L和44.92 mg/L。当采用生物法修复氯硝基苯化合物和硝酸盐复合污染水体时,应考虑基质的供给和硝酸盐的影响。     

氯苯类化合物的生物降解

氯苯类生物降解机制可分为三类;氧化脱氯、还原脱氯和共代谢。氯苯类的氯化脱氯机制基本遵循一个相似的降解途径,即首先在双氧化酶攻击焉基层一醇,此二脱氯形成氯代邻二酚,邻二酚开环产物是相应的氯化粘康酸,脱氯过程发生在此粘康酸内酯化过程中和内酯开环后;还原脱氯需要多种微生物共同参与,脱氯途径很不一样,这与不同微生物种群和不同的环境条件有关,共代谢作用降低了氯苯类化合物的生物毒性,使其更易为别的微生物同化。     

纳米零价铁的制备及其去除水中对氯硝基苯的研究

通过FeSO4与KBH4反应,利用液相还原法制备纳米零价铁颗粒(NZVI),用XRD、SEM和BET对其性能进行表征。在常温常压下利用纳米铁还原废水中的对氯硝基苯(p-CNB),探讨了反应条件对还原率的影响。结果表明,制备过程中碱性物质(NaOH)的添加可以明显减小颗粒粒径,增大比表面积,提高纳米铁还原反应的效率。NZVI对于对氯硝基苯有很好的去除效果,NZVI用量、p-CNB初始浓度和pH值均对其去除效率产生影响。在纳米铁投加量为1 g/L,pH=2的条件下,添加NaOH的纳米铁能在120 min内将质量浓度为50 mg/L的对氯硝基苯基本完全降解,降解率为98.8%。此外,还对NZVI还原对氯硝基苯的机理进行了初步探讨。     

垃圾焚烧过程中水分促燃脱氯效果的研究

分别在转式垃圾焚烧炉和固定床加热炉中，研究了水分对垃圾焚烧及钙基脱氯效果的影响。研究结果表明，垃圾焚烧过程中一定量水分的存在能促进垃圾焚烧效率，提高钙基氯剂的脱氯效率。同时，分析水分促进垃圾焚烧率和脱氯效果提高的原因，这是由于水分能强化焚烧过程的传质传热，能活化脱氯剂，改善脱氯剂的物理和化学性质，这些研究结果将为垃圾焚烧技术在我国的进一步推广提供科学依据。     

微波活化对Ca(OH)2孔隙结构及脱氯性能的影响

采用微波炉对一定质量的氢氧化钙样品进行活化，利用压汞仪考察了不同微波活化时间及脱氯反应前后的Ca(OH)2总比孔表面积、分段比表面积和孔径分布的变化，并在脱氯实验台上对脱氯效率进行实际测试。结果表明，微波活化存在一个最佳时间，在此时间内样品比孔表面积增大50%左右，而超过这一时间样品比表面积回复性减小；微波活化主要通过增加3～20 nm孔径段的微孔为样品提供更大比表面积；这些新增加的微孔在脱氯反应过程中被完全利用或消耗； 最佳活化时间下的微波活化使Ca(OH)₂在较低Ca/Cl摩尔比下获得更大脱氯效率，Ca/Cl摩尔比=4.1时，脱氯效率增加了20%。