生物墙对地下水中六价铬的去除效果模拟研究

通过土柱实验模拟地下水环境,研究以发酵树皮为主要反应介质的渗透性生物墙对地下水中六价铬的去除效果,为六价铬污染地下水的修复提供方法和依据。结果表明,模拟生物墙运行数天后,墙内形成弱碱性(pH 7~8)、强还原(Eh<-100 mV)环境,有利于六价铬转化为三价铬并生成沉淀。在进水六价铬浓度为20 mg/L、水流速度为3.7 cm/d的运行条件下,3周期间生物墙对六价铬的去除率稳定在98%左右,生物墙内沿水流方向三价铬的浓度先上升后下降(最高达6.6 mg/L),出水三价铬约为1.0 mg/L。吸附和微生物转化是生物墙对水中六价铬去除的主要反应。     

零价铁对水中六价铬还原性能及沉淀污泥中铬的固定化

采用零价铁还原水中六价铬,考察了溶液初始pH、铁粉投量、反应温度及水体中常见阴阳离子对还原效率的影响,得出其工艺参数为:初始pH=3.0,反应时间t=30 min,反应温度为室温,Fe0与Cr(VI)质量比为1 000∶1。将还原后产生的三价铬以沉淀形式从水中彻底分离出来,并对其进行了碱激发矿渣固定化处理,考察了固定化样品中Cr在不同环境条件下的浸出水平,结果表明,固定化处理能有效控制沉淀污泥中Cr的浸出。     

纳米铁的制备及去除废水中的Cr(Ⅵ)

铬离子(Ⅵ)是水体、土壤中的一类重要污染物,对人体及其他动物有毒害和致癌作用。主要来源于采矿、冶金和电镀等工业排放的废水。为了寻求一种更好的铬离子(Ⅵ)处理方法,实验以三价铁盐为原料,制备了一种具有高比表面积和高反应活性的新型水处理剂———纳米铁,其广泛的应用于难降解的氯代有机物、重金属离子和染料等的处理以及对受污染地下水的原位修复等领域,通过其对六价铬离子的吸附与还原过程的研究。提出了最佳去除条件:即当投加量为0.02 g/L,pH为8,温度为30℃时,纳米铁对六价铬离子的去除效果最好,去除率大于90%。     

羟基氧化铝吸附去除六价铬

以水合氧化铝和氢氧化铝聚团微球作为前躯体制备羟基氧化铝,并研究自制羟基氧化铝对水中六价铬的吸附性能。实验考察了吸附过程中溶液pH、羟基氧化铝投加量、吸附时间、温度以及离子强度对吸附效果的影响。研究结果表明,在pH=7,温度25℃,吸附剂剂量为2 g/L、初始浓度为10 mg/L的六价铬最大去除率为97.6%,吸附平衡时间为60min。同时羟基氧化铝吸附六价铬的吸附符合Freundlich和Temkin吸附模型,吸附动力学适合伪二级动力学模型。     

纳米铁原位注入技术对六价铬污染地下水的修复

纳米零价铁原位注入是六价铬污染地下水的有效修复技术之一。为验证其场地修复效果,在北京某电镀厂搬迁后的遗留六价铬污染场地,现场制备纳米铁并通过原位注入对场地内六价铬污染地下水进行原位修复现场中试研究。选取6 m×6 m实验场地,在地下水中六价铬污染浓度最高为2 mg·L~(-1)的中心点设置注射井并在四周设置4口监测井。实验结果表明,原位注入纳米铁药剂具有良好修复效果,修复后该实验场地范围内地下水中六价铬浓度均低于地下水质量Ⅳ类标准0.1 mg·L~(-1),注射井中六价铬还原率达到99%。通过对注射井及监测井地下水中pH、溶解氧、氧化还原电位等检测指标进行跟踪监测和相关性分析,发现氧化还原电位与污染物浓度变化相关性最强,可以作为污染物变化的表征因子。该中试研究结果对于六价铬污染地下水的原位修复具有重要的参考价值。     

复配介质去除地下水中腐殖酸

以模拟地下水为研究对象,进行了复配介质去除地下水中腐殖酸的实验研究。探讨了配比、粒径、固液比、pH和温度对腐殖酸去除效果的影响。腐殖酸的浓度通过紫外分光光度法测定。结果表明:在不加活性炭的条件下,H物质∶X物质∶Q物质=1∶8∶8时,其硬度较好;在初始pH=6.34、反应时间为4 h时,去除率可达到95%以上;当反应时间≤1 h时,去除率随粒径增大而减小,而当反应时间为2～6 h时,小粒径和中等粒径复配介质对腐殖酸去除率略高于大粒径;一定浓度范围内,腐殖酸的去除率与固液比呈正相关,但固液比增大时,并不能无限提高去除率,当固液比为1∶200～1∶50时,去除率呈现平台;pH对复配介质去除效果影响不大,而温度对腐殖酸的去除有显著影响,较低温度(16.8℃)下的去除率比较高温度(35.0℃)下的去除率高5%。该复配介质去除地下水中腐殖酸是有效可行的,可作为PRB(permeable reactive barrier,渗透反应格栅)的潜在反应介质。     

pH、温度及初始铊浓度对硫酸盐还原菌脱铊的影响

环境因素对硫酸盐还原菌除铊效果具有较大的影响。在对上流式厌氧污泥床污泥中分离纯化得到的硫酸盐还原菌进行初步鉴定的基础上,探讨pH、温度以及初始铊浓度对硫酸盐还原菌除铊效果的影响。实验结果表明,3株耐铊硫酸盐还原菌生长的反应适宜pH为6.0,该pH环境下3个菌株的铊去除率分别为96.71%、97%和96.23%;最适温度在28~32℃范围内,此条件下3株菌株对铊的去除率分别高达93.11%、91.84%和92.83%;初始低浓度铊对菌株除铊效果影响较小,3株菌株除铊率均达到99.4%以上。对反应过程中的pH、温度以及初始铊浓度进行调节,对于改善硫酸盐还原菌去除铊污染效果具有重要意义。     

甘蔗渣修复铬污染土壤的效果

通过室内模拟培养实验,探讨了甘蔗渣修复铬污染土壤的效果、土壤中六价铬初始浓度和甘蔗渣添加量对六价铬还原反应一级动力学的影响、微生物对甘蔗渣修复铬污染土壤效果的影响及甘蔗渣修复铬污染土壤的机理。结果表明,甘蔗渣能有效地降低污染土壤中铬的浸出毒性和去除土壤中的六价铬。当甘蔗渣的添加量为5%,六价铬浓度低于1 740 mg·kg~(-1)时,培养70 d内,土壤样品的浸出液中六价铬未检出,培养90 d内,土壤中六价铬的去除率趋近100%。土壤中六价铬的还原反应速率随六价铬初始浓度的增加而减小,随甘蔗渣添加量的增加而增大。同时,灭菌和未灭菌条件下,甘蔗渣对铬污染土壤的修复效果差异性不显著。甘蔗渣修复铬污染土壤的机理可能是甘蔗渣中的蔗糖和纤维素先降解生成葡萄糖和果糖,接着葡萄糖和果糖将土壤中的六价铬还原成三价铬。     

零价铁对土壤中2-氯硝基苯的还原作用

在常温常压下利用零价铁(Fe0)还原土壤中的2-氯硝基苯(o-CNB),研究反应条件对还原率的影响以及反应产物在不同反应阶段的变化.GC-MS检测结果显示,o-CNB在还原过程中先生成2-氯亚硝基苯,最终生成2-氯苯胺.反应时间、Fe0用量、温度和土壤初始pH值等均会对o-CNB的还原率产生影响,其中土壤初始pH值控制在偏酸性、土壤温度较高时能显著提高其还原率.当o-CNB的初始浓度约为2.5×10-6 mol/g,Fe0加入量是25 mg/g时,经过4 h反应,o-CNB的还原率可达99%以上.此外,还初步探讨了Fe0还原o-CNB的反应机理.     

以萘为共代谢的芘的好氧生物降解

为更好有效去除地下水中的常见污染物芘,以萘为降解基质,利用苍白杆菌降解芘,并对反应影响因素进行了研究,模拟了反应动力学。结果表明:浓度为100 mg·L~(-1)、pH=7、25℃、萘的初始反应24 h后萘的去除率达到99.84%,芘的去除率达到37.5%。另外,菌株在萘初始浓度不同的条件下对萘的降解符合一级动力学,对芘的降解符合二级动力学。结果表明苍白杆菌在去除地下水中的萘和芘方面具有很大前景。     

腐殖酸还原Fe(Ⅲ)的影响因素研究

研究了腐殖酸还原溶解性Fe(Ⅲ)反应的影响因素,以及腐殖酸对赤铁矿、磁铁矿、针铁矿和钢渣4种含Fe(Ⅲ)矿物的还原作用,探讨了腐殖酸还原溶解Fe(Ⅲ)的反应机制.结果表明,腐殖酸还原溶解性Fe(Ⅲ)的反应符合零级动力学方程.增加腐殖酸或溶解性Fe(Ⅲ)浓度、降低pH或使用可见光照射均能促进反应进行.腐殖酸能直接还原含Fe(Ⅲ)矿物生成溶解性Fe(Ⅱ),对不同含Fe(Ⅲ)矿物的还原效果依次为针铁矿>赤铁矿>磁铁矿>钢渣.红外光谱分析表明,腐殖酸含有的还原性官能团酚羟基和羧基与溶解性Fe(Ⅲ)络合在一起形成稳定的螯合结构,传递电子给溶解性Fe(Ⅲ).溶解性Fe(Ⅲ)得到电子,生成溶解性Fe(Ⅱ).     

骨炭对Pb(Ⅱ)的吸附特性

通过间歇实验研究了骨炭对重金属Pb(Ⅱ)的吸附特性。探讨了固液比、pH、离子强度、反应时间、温度及初始浓度等因素的影响。实验结果表明,pH与固液比显著影响去除率,温度与离子强度的影响较小。当温度为20℃,pH=2.5,Pb(Ⅱ)的初始浓度为200 mg/L,固液比为1 g/L时,最大去除率近100%。动力学实验结果表明,骨炭对Pb(Ⅱ)的吸附为快速反应,在30 min内可达到平衡,准二级动力学模型可较好地拟合实验结果。等温吸附实验结果表明,Freundlich模型与Langmuir模型均可较好地拟合等温吸附实验结果。骨炭对Pb(Ⅱ)的吸附机制主要为表面络合反应与分解置换-沉淀反应。     

电絮凝过程处理含铬废水的工艺及机理

以六价铬废水为处理对象,采用电絮凝过程研究了槽电压、初始浓度、初始pH值、电极材料等工艺参数对电絮凝过程分离Cr(Ⅵ)离子效率的影响机理。结果表明,采用Fe/Fe电极,对初始浓度为105 mg/L的Cr(Ⅵ)离子废水,最优槽电压为4 V,初始pH值为6,电解60 min,去除率可达到98.84%。Cr(Ⅵ)的去除率随着槽电压的升高而增大,随着初始浓度以及初始pH值的增加而减小。研究发现,初始pH值决定电絮凝过程中Cr(Ⅵ)的主要去除方式,在偏中性范围内Cr(Ⅵ)主要通过絮体吸附作用去除。对不同电极材料的电絮凝过程电解产生的絮体进行了初步分析,结果表明,絮体成分因电极不同而异,不同絮体对重金属离子吸附能力的差异也较大。     

钙镁离子及重碳酸盐对零价铁还原对氯硝基苯的影响

通过间歇式实验,考察了地下水中常见硬度离子Ca2＋、Mg2＋及HCO3-的独立作用和联合作用对零价铁还原对氯硝基苯的影响。实验结果表明,Ca2＋、Mg2＋对零价铁还原对氯硝基苯反应的促进作用不明显。HCO3-浓度为0～100mg/L时可显著提高零价铁还原对氯硝基苯的速率,反应2 h后对氯硝基苯转化率由44.1%升至84...     

铁阳极电凝聚处理活性黑KN-B染料废水

对铁阳极电凝聚处理活性黑KN-B染料废水过程进行了实验研究.考察了电流密度、染料溶液初始pH值、电介质浓度及种类、温度、染料浓度等因素对脱色效率的影响.结果表明,在一定实验条件下,活性黑KN-B模拟废水的脱色效率达93%;电流强度、染料浓度、电解液初始pH值及电解质的种类对染料溶液脱色效率影响显著,电解液温度、电解质的浓度对脱色效率的影响不明显;以铁为阳极的原位电凝聚处理活性黑KN-B模拟废水混凝过程中主要作用机理以吸附电性中和为主;电凝聚过程中活性黑KN-B在阴极上发生了还原反应.     

双铝电极电絮凝处理高含氟地下水的影响因素及动力学分析

为探求电絮凝处理高含氟地下水工艺技术参数及其除氟动力学,采用双铝电极电絮凝装置处理人工模拟高含氟地下水,研究了双铝电絮凝除氟过程及其除氟动力学模型,分别考察了电流密度、pH、极板间距及初始氟浓度对电絮凝除氟过程影响。结果表明,电絮凝除氟过程符合一级反应动力学模型,理论所需除氟时间取决于初始氟浓度和除氟动力学常数,而除氟动力学常数受电流密度、极板间距和初始氟浓度影响;当电流密度为300 A·m~(-3),pH为6.0～7.0,极间距为10 mm时,双铝电絮凝除氟能效最高,氟离子去除率为89.56%,能耗为0.157 8 kWh·g~(-1);但较高的初始氟浓度容易使铝氟比下降,导致除氟效果下降,不利于除氟过程。以上结果可为电絮凝处理高含氟地下水工程化应用和除氟反应器开发提供参考。     

次氯酸钠-溴离子体系氧化水中的扑热息痛

扑热息痛是一种非甾体抗炎药,本文研究了次氯酸钠-溴离子体系对扑热息痛的氧化降解。为了对比次氯酸钠和次氯酸钠-溴离子体系对水中扑热息痛的氧化降解作用,进行了两种氧化体系的对比研究。结果表明,次氯酸钠-溴离子体系对扑热息痛的氧化反应速率明显快于次氯酸钠体系,且加入的溴离子浓度越大反应速率越快。次氯酸钠体系、次氯酸钠-溴离子体系中TOC的去除率都显著滞后于扑热息痛降解率,表明两体系都产生了比扑热息痛更难降解的中间产物,次氯酸钠-溴离子体系中TOC的去除率略高于次氯酸钠体系。pH值对次氯酸钠-溴离子体系的反应速率有影响,pH值越低速率越快。扑热息痛的初始浓度对氧化反应有影响,初始浓度越低的氧化降解率越高,达到平衡降解率的时间越短。     

多介质渗透反应格栅中氨氮的转化与存在形态

在利用渗透反应格栅技术修复地下水氨氮污染过程中,掌握氨氮在不同介质环境中的转化规律及存在形态对多介质渗透反应格栅中各介质作用及氮转化过程的控制十分重要.针对进水氨氮浓度约10 mg/L的模拟地下水,以天然河沙、释氧材料、斜发沸石及海绵铁为反应介质,设计了一套多介质渗透反应格栅模拟氨氮在各介质环境中的转化及归宿.结果表明,在天然河沙层,氨氮优先被河沙吸附固定,但去除量有限(△C＜1.5 mg/L),氨氮主要以离子态溶于模拟地下水.在好氧沸石层,氨氮经沸石吸附及生物硝化协同作用几乎被完全去除,该层出水氨氮浓度低于0.01 mg/L,且氮主要存在形态为硝酸盐氮(C=10～26.6 mg/L).在铁厌氧层,部分硝酸盐氮经海绵铁化学还原和生物反硝化作用,分别被转化为氨氮(△C=2～9.5 mg/L)和氮气(△C＜8 mg/L),其余硝酸盐氮以离子态继续存留于模拟地下水.     

2,4-二氯苯氧乙酸臭氧氧化动力学研究

研究了臭氧氧化条件下2,4-二氯苯氧乙酸在鼓泡反应器内的去除动力学,考察了pH、温度、气体流量、初始浓度等因素对反应的影响,得到反应动力学速率常数与温度和pH的关系。     

零价铁对土壤中对氯硝基苯的还原作用

在常温常压下,利用零价铁(Fe0)还原土壤中的对氯硝基苯(p-CNB),研究反应产物随时间的变化以及反应条件对还原率的影响.实验结果表明,Fe0能够有效将土壤中的p-CNB还原成对氯苯胺(p-CAN),反应过程中先生成中间产物对氯亚硝基苯(p-CNSB),然后再进一步还原生成p-CAN.p-CNB还原率受到反应时间,土壤初始pH、温度、铁粉用量和土壤含水率等条件的影响.当p-CNB约为2.5×10-6mol/g,土壤初始pH为6.8,铁粉用量为50 mg,土壤含水率为75%时,在恒温生化培养箱中温度为(25±1)℃条件下,反应5 h后p-CNB还原率达到97.43%.