纳米零价铁和过氧化钙联合降解土壤淋洗废液的α-HCH

采用纳米零价铁(nZVI)和过氧化钙(CaO_2)组成非均相类芬顿试剂降解土壤淋洗废液中的α-HCH,研究其降解效能及机制.结果表明,nZVI/CaO_2可在较广的pH范围内有效降解α-HCH,当nZVI和CaO_2的投加量为1 g·L~(-1),pH值为5时降解率可达93. 23%. nZVI和CaO_2单独或联合处理α-HCH过程均呈准一级反应动力学模式,联合处理的反应速率常数大于单独处理之和,表明两者联合降解α-HCH具有较好的协同作用.自由基淬灭实验发现,超氧自由基对降解α-HCH的贡献率远大于羟基自由基. nZVI/CaO_2降解α-HCH的中间产物主要是三氯苯和氯苯,其中三氯苯呈先急剧上升后迅速降解趋势,氯苯含量较低且变化较小,因此推测α-HCH主要降解途径是先还原为三氯苯,再继续还原为氯苯或矿化为二氧化碳和水.     

负载型纳米Pd/Fe对氯代烃脱氯机理研究

采用实验室制备的负载型纳米Pd/Fe对几种常见的挥发性氯代烃:四氯乙烯(ICE)、三氯乙烯(TCE)、1,1-二氯乙烯(1,1-DCE)、氯乙烯(VC)和林丹(γ-HCH)进行了还原脱氯研究.负载型纳米Pd/Fe对PCE、TCE、1,1-DCE、VC和γ-HCH的还原脱氯符合准一级反应动力学方程,其反应速率常数分别为2.79 h-1、2.35 h-1、1.12 h-1、2.14 h-1和4.02 h-1.氯代烃降解过程中几乎没有中间产物生成,终产物主要为C2 H6和C2 H4,如对TCE进行降解时,生成的C2H6和C2 H4分别占总碳质量比的70%和10%.采用暴露在空气中24 h的负载型纳米Pd/Fe对PCE进行脱氯,8次循环后仍能对PCE快速完全降解,表明负载型纳米Pd/Fe的稳定性能良好.以γ-HCH为目标污染物对负载型纳米Pd/Fe的反应持久性进行了研究,200 h后负载型纳米Pd/Fe的反应性没有明显降低,表明负载型纳米Pd/Fe反应持久性能良好.温度对负载型纳米Pd/Fe的脱氯反应影响较大,测得各氯代烃脱氯反应的活化能均高于29 kJ·mol-1.对PCE、TCE进行了脱氯动力学模拟,模拟结果与试验数据基本吻合,表明负载型纳米Pd/Fe对氯代烃的脱氯,是连串、平行及多步骤反应的结合.     

零价纳米铁吸附去除水中六价铬的研究

利用液相还原法制备的零价纳米铁(nZVI)进行了去除水中Cr(Ⅵ)的实验研究.结果表明,nZVI对Cr的去除效果明显优于还原铁粉和粉末活性碳;pH值越小、初始Cr浓度越低、nZVI放置时间越短及投加量越大均有利于水中Cr(Ⅵ)的去除,最佳去除率近100%;反应动力学拟合结果表明,nZVI去除六价铬符合准二级动力学模型;反应后nZVI颗粒的扫描电镜及电子能谱结果显示Cr占12.02%(wt),结合对反应溶液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)分析,说明吸附、还原与共沉淀可能是nZVI去除水中六价铬的主要机理.     

纳米零价铁催化过氧化氢强化修复4-氯硝基苯污染地下水的研究

化学氧化还原技术是快速修复受污染地下水的重要手段,为探明某污染场地地下水化学修复的可行性和有效性,通过FeSO4与NaBH4液相还原反应制备了纳米零价铁(nZVI)颗粒,对其进行了扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)形貌观测与分析表征.采用制备的nZVI,在常温常压下催化H2O2修复4-氯硝基苯(4-ClNB)污染地下水.考察了不同工艺反应条件对修复效果的影响,分析探讨了工艺对特征污染物的降解机制.结果表明,在温度30℃、初始pH值3.0、nZVI质量浓度268.8mg·L-1、H2O2浓度4.90 mmol·L-1时,nZVI催化H2O2工艺能在30 min内完全转化降解污染地下水中4-ClNB.通过GC/MS、LC/MS和IC鉴定得到4-ClNB降解的主要中间产物,包括4-氯亚硝基苯、4-氯羟基苯胺、4-氯氧化偶氮苯、4-氯偶氮苯、4-氯苯胺、对苯醌、甲酸、乙酸、草酸和氯离子等,并在此基础上给出了4-ClNB可能的降解途径.     

纳米单质铁对厌氧氨氧化脱氮性能的影响

通过向厌氧氨氧化反应器(ASBR)中投加纳米单质铁(nZVI),考察了其对厌氧氨氧化反应(ANAMMOX)脱氮性能的影响.结果表明,在温度为(25±0.5)℃,pH值为7.5±0.5,进水NH₄⁺-N和NO₂^--N浓度分别为30.35mg/L和37.89mg/L条件下,分别投加0,10,50,100.200,500,1000mg/L nZVI时,总氮去除率(NRE)分别达到70.27%、74.25%、83.45%、90.16%、68.59%、57.18%、50.93%.用修正的Boltzmann、Gompertz、Logistic模型对其进行动力学分析,R²值分别为0.9963、0.9944、0.9851,总氮(TN)出水浓度和NRE的预测值与实际值比较,其均方误差值分别为2.13、6.31、8.48和6.93、7.47、10.95.     

聚苯乙烯磺酸钠对零价纳米铁表面结构和去除水中As(Ⅲ)的影响

零价纳米铁由于其高反应活性及应用中的灵活性,在地下水原位治理中备受关注.但在应用中,常需要加入分散剂以提高纳米铁悬浮液的稳定性因此,本文以低浓度的聚苯乙烯磺酸钠(PSS)作为分散剂,制备了能长时间稳定的复合零价纳米铁(nZVI/PSS)悬浮液,并探讨PSS对nZVI表面结构和去除As(Ⅲ)过程中的影响,结果表明,nZVI和nZVI/PSS颗粒平均粒径均为50 ～ 60 nm;X射线光电子能谱(XPS)结果表明,相比于nZVI,nZVI/PSS表面上C、OH-和O2-的百分含量增高,而吸附的H2O减少;X-射线衍射(XRD)结果显示,nZVI/PSS在44.8°出现α-Fe0的X射线衍射峰,结晶度比nZVI显著提高.批实验结果表明,As(Ⅲ)的去除率随nZVI(nZVI/PSS)投加量的增大而提高,随溶液初始pH的增大而降低,且nZVI/PSS对As(Ⅲ)的去除率略低于nZVI.动力学拟合结果显示,nZVI和nZVI/PSS对As(Ⅲ)的去除符合准一级反应动力学方程.     

nZVI/AC复合材料对水中锑的去除

利用液相化学沉淀法制备纳米零价铁/活性炭(nZVI/AC)复合材料,通过XRD、XPS、SEM、BET等表征手段对复合材料的结构、形貌、理化特征等进行分析,进一步考察了反应体系、nZVI负载量、初始pH、投加量等对除锑效果的影响,并对其去除机制进行了探讨.结果表明,液相化学沉淀法可成功制备nZVI/AC复合材料;在N_2氛围下,15%nZVI/AC投加量为0.2 g·L~(-1),初始pH为7.5(原水pH),反应2 h后,Sb(Ⅴ)的去除率达到76.2%,出水浓度仅为23.8μg·L~(-1);去除机制研究结果表明,Fe~(2+)在该体系去除Sb(Ⅴ)中起着主要的作用,是反应过程中的主要活性物质,结合反应前后nZVI/AC表面Sb元素分析,去除过程主要依靠Fe(0)和Fe~(2+)的还原作用,将Sb(Ⅴ)还原成Sb(Ⅲ),并通过吸附作用去除.     

还原氧化石墨烯支撑纳米零价铁对含Sb(Ⅲ)废水的处理

针对含重金属Sb(III)废水处理问题,采用液相还原法制备出高效的还原氧化石墨烯负载纳米零价铁(nZVI/rGO)复合吸附材料,并采用多种技术手段对所制备的nZVI/rGO复合材料进行表征.同时,复合材料中nZVI的负载量、吸附剂投加量、初始pH值以及反应温度等因素对废水中Sb(Ⅲ)吸附去除效果的影响被全面考察,并进一步对吸附过程进行吸附等温线和吸附动力学拟合.结果表明,在25℃,pH为3.0时,当nZVI负载量为70wt%,nZVI/rGO投加量为0.5g/L时,Sb(Ⅲ)的去除率最高,140min内可达99.7%.该吸附过程符合准二级动力学模型与Langmuir等温吸附模型,因此nZVI/rGO被证实是一种高效的Sb(III)吸附材料.     

聚合硫酸铁混凝消除水中有机氯的研究

采用聚合硫酸铁(PFS)絮凝剂对水中有机氯农药(OCPs)进行强化混凝处理,并运用响应曲面法(RSM)优化分析了影响OCPs去除率的混凝条件,如pH值、原水浊度、混凝剂投加量和OCPs的初始浓度诸因素.结果表明,各影响因素交互作用显著,最佳混凝条件组合为:pH=5.0、原水浊度=150NTU、PFS投加量为12mg/L、OCPs初始浓度为200ng/L,在此条件下,PFS絮凝剂可有效去除水中OCPs,经模型验证实验得到最佳条件下去除率α-HCH为82.23%、β-HCH为71.15%、γ-HCH为77.28%、δ-HCH为86.27%、 p,p’-DDE为93.78%,与RSM预测值基本相同.结合絮体分形维数和Zeta电位对混凝效果的机理进行了探讨,表明各因素均达到了最佳水平.     

pH值对纳米零价铁吸附降解2,4-二氯苯酚的影响

在不同pH条件下,对纳米铁(颗粒粒径为30～40 nm)及其降解2,4-二氯苯酚反应体系进行取样,并进行透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜-能谱联用(SEM-EDX)以及电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)等形貌观测与分析表征,以考察pH值在纳米零价铁降解氯酚反应过程中的影响和作用.结果表明,在降解2,4-二氯苯酚的过程中纳米铁由分散的颗粒逐渐团聚,其表面逐渐氧化,并最终被呈针状结晶的碱式氧化亚铁(FeOOH)覆盖,从而阻碍了降解反应的进一步进行.在酸性体系中,纳米零价铁的氧化和团聚现象有所缓解,尽管会造成一部分铁量的损失,但反应产生大量的亚铁离子参与并促进了脱氯降解反应的进行,反应过程中溶液pH值有逐渐升高的趋势.不同pH条件下,纳米铁对氯酚的去除率随pH值的降低而升高,酸性条件有利于提高氯酚的还原降解速率,当pH=3时,24 h内氯酚的去除率可达到90%以上.     

新型电化学体系对4-氯苯酚的降解

实验构建了4 种电化学反应体系,考察了各体系降解4-氯苯酚的效果.结果表明,以Sb-SnO2/Ti 和Fe 板为双阳极、多壁碳纳米管气体电极为阴极构建的新型电催化-电Fenton-电絮凝复合反应体系中,4-氯苯酚的去除率最高.通过正交实验确定了该体系各主要参数对4- 氯苯酚去除率的影响程度由大到小依次为初始浓度>曝气量>pH 值>电流密度.在阳极电流密度为20mA/cm²、曝气量为1.3L/min、pH值为3 的条件下,初始浓度100mg/L 的4-氯苯酚在电解10min 时的去除率为96%.     

γ-射线辐照-H2O2联合技术降解3-氯酚的研究

利用60Coγ-射线辐照3-氯酚(3-CP)水溶液,研究了其辐射降解特性.通过测量辐射后3-氯酚的去除率、紫外-可见光谱、脱氯率、总有机碳(TOC)去除率等,探讨了吸收剂量、氯酚初始浓度、H2O2加入对氯酚降解效果的影响,并初步探讨了氯酚降解动力学特性.结果表明,当3-氯酚浓度为10 mg.L-1,辐射剂量为2 kGy时,脱氯率可达100%,TOC去除率达53%;当辐射剂量提高到8 kGy时,3-氯酚可完全矿化,TOC去除率达100%.3-氯酚的辐照降解过程可用一级反应动力学方程拟合.氯酚单独γ-辐射以及辐照/H2O2联合处理的一级反应动力学常数k分别为0.279 h-1和0.542 h-1.     

UV/TiO2去除水中磺胺甲 唑的动力学及影响因素分析

采用UV/TiO2工艺去除磺胺甲 唑(SMX),研究了SMX在纳米TiO2(Degussa P-25)悬浆体系中的光催化去除效果,考察了TiO2投加量、SMX初始质量浓度、pH值、CO32-和叔丁醇等因素对SMX去除效果的影响.结果表明,UV/TiO2工艺可以有效地去除水中的SMX,其反应过程符合拟一级反应动力学模型.当TiO2投加量为500mg/L,SMX初始质量浓度为5mg/L,反应液pH值为7时,SMX的去除率达到98.76%,反应速率常数k为0.1438min-1,半衰期t1/2为4.82min.相同条件下,反应速率在TiO2投加量为500mg/L 时最大,pH7时最大,并随SMX初始质量浓度增加而降低.少量CO32-投加不利于SMX的去除,但大量CO32-投加明显促进反应速率.叔丁醇对SMX光催化去除存在显著的抑制效果.同时引入和计算了每一对数减小级电能输入(EEo)指标以评价该工艺的电能利用效率.     

纳米磁铁矿/生物质炭催化对Fenton氧化降解苯酚的增强机理

以生物质炭负载纳米磁铁矿(nMBC)作为催化剂,采用非均相Fenton反应体系对模拟苯酚废水进行氧化降解处理研究,确定n MBC—Fenton法处理苯酚废水的最佳工艺条件,并揭示其强化机理。实验结果表明:对于质量浓度为50 mg/L的苯酚废水,其最佳降解条件为温度为45℃,pH为3.0,H_2O_2浓度为5 mmol/L,nMBC用量为2.0 g/L。反应进行20 min后,苯酚去除率可达约100%。nMBC剂量、废水初始pH和温度等因素均对处理效果有较大影响,其中pH决定苯酚去除率,而nMBC剂量是影响降解速率的主要因素。此外,nMBC—Fenton法催化氧化降解苯酚过程符合准一级动力学反应(R~2>0.97)。     

Fenton反应-中和-厌氧生物法处理某高盐度工业废水

实验采用Fenton反应-中和-厌氧菌法处理某高盐度工业废水,考察了各因素对COD去除率的影响。实验结果表明,Fenton反应处理该工业废水的最佳条件是:n(H2O2):n(COD)=2:1,n(H2O2):n(Fe2+)=4:1,pH=3,反应时间采用120 min。Fenton处理后废水COD由24 230 mg/L下降到13 020 mg/L,去除率达到46.26%;所得反应液用Ca(OH)2中和沉淀后COD值降低到11 060 mg/L,去除率为15.05%;最后废水经稀释后进行厌氧菌降解处理,COD为1 625 mg/L的废水经厌氧菌6天处理后降为466 mg/L,去除率为71.32%,达到GB8978-1996中规定的COD三级排放标准。     

氯消毒中有机防晒剂BP9的去除转化与风险评价

对典型有机防晒剂二苯甲酮-9（BP9）在氯消毒过程中的氧化反应进行研究,考察BP9初始浓度、余氯初始浓度、溶液pH值和氨氮浓度对反应的影响,探究BP9氯氧化降解机理,评估其生态风险.结果表明,在BP9初始浓度5mg/L、余氯初始浓度5mg/L的条件下,90s内BP9去除率达到91.3%,符合准一级反应动力学.降解速率常数随着BP9初始浓度及氨氮浓度增加而减小,随余氯初始浓度增大而增大,中性条件下有利于BP9氯氧化反应.基于HPLC-MS/MS和GC-MS解析出7种中间产物,提出可能降解路径.发光细菌毒性分析和ECOSAR预测均表明,BP9氯氧化反应生成了比母物质毒性更高的中间产物,对饮用水水质安全造成潜在风险.     

纳米零价铁/EGSB耦合深度处理印染废水的研究

采用纳米零价铁(nZVI)-厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)耦合处理印染废水,以活性艳红X-3B溶液模拟印染废水,单独nZVI和单独EGSB作为空白对照,考察了不同nZVI浓度、pH、初始X-3B浓度、温度等条件对该耦合体系处理效果的影响。试验结果表明:nZVI/EGSB耦合体系能有效去除印染废水的色度,在染料X-3B初始浓度为100 mg/L,nZVI投加量为0.5 g/L,pH 6.0,30℃的条件下,48 h以内去除率可达98.93%。该耦合体系脱色效果明显高于单独nZVI或单独EGSB反应器处理效果,有较好的应用前景。     

H2O2、Na2FeO4去除土壤中总石油烃的反应动力学

利用H2O2、Na2FeO42种氧化剂对土壤中TPH进行去除实验,根据反应条件和反应速率的关系建立反应动力学模型,并对反应过程中反应速率变化、半衰期、TPH去除率等因素进行讨论和对比,寻找其反应规律.结果 表明:H2O2去除TPH过程符合一级反应动力学模型.Na2FeO4去除TPH过程符合二级反应动力学模型,H2O2浓度增大导致反应动力学常数增加,Na2FeO4浓度增大导致反应动力学常数减小.采用0.078,0.156,0.234 mol/L 3种浓度H202溶液与TPH的初始反应速率分别为0.61×10-3,1.38×10-3,2.09x 10-3 tool/(L·min),浓度为0.070,0.140,0.210 mol/L的Na2 FeO4溶液与TPH的初始反应速率分别为13.30× 10-3,20.47×10-3,12.86× 10-3 mol/(L· min).2种氧化剂与TPH的反应速率大小为:Na2 FeO4＞H2O2.H2O2、NaFeO4与TPH反应半衰期分别为40.40～66.50,4.10～7.14 min.H2O2的半衰期约为Na2FeO4的10倍.2种氧化剂对土壤中TPH去除率均可达到60％以上,但利用率较低.总结了2种氧化剂在去除TPH过程中反应速率、半衰期和去除率的特点,最终筛选并优化反应条件,为黄土高原土壤修复提供参考.     

双氯酚在蒙脱石悬浮水溶液中的光降解

利用金属卤化物灯(钠铊铟灯系列,250W,λ≥365nm)为光源,研究了蒙脱石KSF对悬浮水溶液中双氯酚的光降解及其影响因素。结果表明双氯酚能够在KSF存在下被有效的光降解。在pH3.2,KSF4g/L条件下,5mg/L双氯酚经过100min光照降解去除率达到82.7%;在pH3.0~9.0范围内,双氯酚的去除率在pH值为3时达到最高;在改姓蒙脱石KSF投放量在0~4g/L时,双氯酚的去除率随着投放量的增大而增大;同时,在反应体系中加入羧酸盐可使双氯酚的去除率有一定程度的提高。     

H2O2、Na2FeO4去除土壤中总石油烃的反应动力学

利用H2O2、Na2FeO42种氧化剂对土壤中TPH进行去除实验,根据反应条件和反应速率的关系建立反应动力学模型,并对反应过程中反应速率变化、半衰期、TPH去除率等因素进行讨论和对比,寻找其反应规律.结果 表明:H2O2去除TPH过程符合一级反应动力学模型.Na2FeO4去除TPH过程符合二级反应动力学模型,H2O2浓度增大导致反应动力学常数增加,Na2FeO4浓度增大导致反应动力学常数减小.采用0.078,0.156,0.234 mol/L 3种浓度H202溶液与TPH的初始反应速率分别为0.61×10-3,1.38×10-3,2.09x 10-3 tool/(L·min),浓度为0.070,0.140,0.210 mol/L的Na2 FeO4溶液与TPH的初始反应速率分别为13.30× 10-3,20.47×10-3,12.86× 10-3 mol/(L· min).2种氧化剂与TPH的反应速率大小为:Na2 FeO4＞H2O2.H2O2、NaFeO4与TPH反应半衰期分别为40.40～66.50,4.10～7.14 min.H2O2的半衰期约为Na2FeO4的10倍.2种氧化剂对土壤中TPH去除率均可达到60％以上,但利用率较低.总结了2种氧化剂在去除TPH过程中反应速率、半衰期和去除率的特点,最终筛选并优化反应条件,为黄土高原土壤修复提供参考.