纳米零价铁对γ-HCH的降解效果及机理研究

采用液相还原法制备纳米零价铁(nZVI),透射电镜表征显示,其粒径<20nm,在介质中处于团簇状态.利用所合成的nZVI对γ-HCH进行了还原脱氯研究,结果表明,nZVI具有很高的表面反应活性,当用量为0.5g/L时,反应90min,对2.5mg/L的γ-HCH去除率达90%以上.nZVI对γ-HCH的去除符合准一级反应动力学方程,其反应速率和去除率与pH值、nZVI添加量、γ-HCH初始浓度、共存离子等因素有关.反应速率随pH值的减小而增大,NO3-对反应速率有较强的抑制作用,Ca2+,Mg2+和SO42-对反应速率影响不大.利用GC-MS检测到降解产物四氯环己烯(TeCCH)和氯苯(CB)的存在,推测反应机制为双氯脱除反应和脱氯化氢反应.     

铁还原环境四氯乙烯生物降解及其影响因素

通过实验研究了铁还原环境下四氯乙烯(PCE)的生物降解。以醋酸为共代谢基质,在20℃时,PCE可以顺序脱氯为TCE和DCEs。反应速率常数为0.2489d-1,半衰期为2.78d。在实验的第1天和第10天分别检测到了TCE和DCEs。TCE最高浓度为358.98nmol/L,是最主要的反应产物。碳平衡为88.7%～109.3%。在13d的实验周期中,微生物的数量和活性都有所增加。同时研究了不同的影响因素,如低温、不同pH和电子受体对PCE生物降解的影响。结果表明,在12℃时,PCE可以脱氯为TCE,半衰期为6.45d,降解速率为0.1075d-1,较20℃时的降解速率要低。脱氯的最佳pH值在7.0左右,较高和较低的pH值均会抑制脱氯微生物的活性。加入不同电子受体NO3-和SO42-,PCE脱氯受到不同程度的抑制,前者可能是由于NO3-是相对强的氧化剂,造成微环境中的氧化还原电位升高;后者则可能是SO42-的存在,会抑制脱氯菌的作用。     

纳米四氧化三铁对2,4-D的脱氯降解

采用纳米四氧化三铁(Fe3O4)降解水溶液中的2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D),考察了2,4-D初始浓度、纳米Fe3O4投加量、溶液pH和温度等因素对2,4-D降解率的影响.结果表明,纳米Fe3O4对2,4-D有显著的降解效果,初始浓度为10 mg/L的2,4-D, 48 h内降解率可达48%.纳米Fe3O4对2,4-D的降解是一个还原脱氯过程,反应体系中氯离子浓度随2,4-D浓度降低而升高.LC/MS分析表明,2,4-D降解的主要产物是苯酚,其他中间产物是2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、4-氯苯酚(4-CP)和2-氯苯酚(2-CP).溶液中2,4-D的降解符合准一级反应动力学,产物4-CP、2,4-DCP和苯酚的反应速率常数K分别为0.0043、0.0026和0.0032 h -1.环境条件对降解效率有显著影响,2,4-D初始浓度在0～10 mg/L、纳米Fe3O4投加量0～300 mg/L的范围内,2,4-D降解率随初始浓度和纳米Fe3O4投加量的增加而增大;pH对2,4-D的脱氯降解有显著影响,在pH为3.0时,纳米Fe3O4对2,4-D的还原脱氯效果最好;温度升高,可以提高脱氯反应速率.     

六六六在水溶液中的光异构化与光化学降解

以高压汞灯为光源,研究了六六六(BHC)在水溶液中的光解。在水溶液中,除α-BHC外,BHC的光化学降解与光异构化是同时发生的。光异构化规律是:分子中一个氯原子改变其原来构象而朝着形成对光更加稳定的异构体转化。经色质谱联用鉴定,证明氯苯、二氯苯、四氯环己烯、一氯酚、二氯酚、三氯酚及三氯环己烯醇为BHC在水溶液中的光解产物。提出了包含还原脱氯和羟基取代的这一光解反应的历程。     

β-MnO2纳米棒催化氧化碱性桃红染料的研究

采用自制的β-MnO2纳米棒在酸性条件下催化氧化碱性桃红染料模拟废水,反应过程不需添加过氧化氢、无需加热.实验结果显示,低pH值(pH=1)有利于染料的脱色和降解.动力学研究表明,以β-MnO2纳米棒为催化剂分解碱性桃红染料废水的反应近似为一级反应,反应速率常数为0.1378min-1.对反应前后的溶液进行紫外和红外光谱分析,结果表明,碱性桃红在催化处理过程中芳环断开,生成脂肪胺、NH4 和CO2.     

O_3/GAC体系对邻二氯苯作用机制研究

邻二氯苯(ortho-dichlorobenzene,o-DCB)在水体中具有低生物降解性和生物富集性的特点,被认为是最危险的环境污染物之一。为探讨臭氧/活性炭(O_3/GAC)体系对o-DCB作用机制,活性炭投加量、臭氧气体流量、p H值作为重要变量因素,文章分析了o-DCB浓度变化趋势及变化途径。结果表明:(1)GAC的投加更有利于o-DCB的去除,O_3/GAC体系的高去除率主要因为GAC的吸附和催化O_3分解的作用。(2)p H值对O_3/GAC体系对o-DCB去除效率有显著影响。p H为4.0时,o-DCB降解速率最慢,p H为8.0和10.0时,o-DCB的降解速率较快且相近,最终都能实现o-DCB的完全降解。(3)臭氧与活性炭联用具有较好的协同效应。碱性(p H值为8和10)条件下,p H对O_3/GAC体系影响更加显著,o-DCB的反应速率在O_3/GAC体系中显著增加,特别在p H值为10.0时,o-DCB反应速率达到0.15min,协同因子达到2.17。(4)腐殖酸、金属离子(Fe3+、Al3+)和自由基捕获剂对o-DCB在O_3/GAC体系中去除都有一定影响。在腐殖酸和o-DCB的共去除过程中,O_3/GAC联用工艺较单独O_3氧化工艺有较明显的优势;当Fe3+投加量在1~5 mg/L时,o-DCB去除效果增幅最为显著;叔丁醇投加极大的减缓了o-DCB的降解速度,证明了在O_3/GAC/Fe3+反应过程中·OH的生成。(5)o-DCB在O_3/GAC体系降解的中间产物分别是邻氯苯酚、苯酚、对苯二酚、邻苯二酚、邻苯醌、乙酸、甲酸等。由于Cl是邻对位定位基团,·OH易进攻其邻对位上的碳原子,迅速生成2,3-二氯苯酚和3,4-二氯苯酚,然后苯环上的氯原子相继被OH-亲核取代/消除,生成3-氯邻苯二酚等物质。o-DCB上的1个氯原子易被OH-亲核取代/消除后生成邻氯苯酚,邻氯苯酚的转化途径有2条。     

共存氯苯类同系物对六氯苯厌氧降解活性的影响

微生物厌氧降解六氯苯已经成为国内外六氯苯污染土壤修复技术研发的前沿和热点.研究了在不同的初始pH值、反应温度及固液比等环境条件下,3种共存氯苯类同系物五氯苯、1,2,4,5-四氯苯、1,2,4-三氯苯对染料厂污染土壤中六氯苯厌氧降解活性的影响.结果表明,在降解过程中,共存氯苯类同系物的累积对六氯苯的厌氧降解产生了反馈抑制作用,影响了六氯苯的降解活性,且在不同的环境条件下,累积规律不同,反馈抑制作用不同.反应的初始pH值较低时,五氯苯的的反馈抑制作用更突出,反应的初始pH值较高时,1,2,4-三氯苯的反馈抑制作用更突出;常温下,五氯苯的反馈抑制作用更突出,较高温度下,1,2,4-三氯苯的反馈抑制作用更突出;固液比越小,五氯苯的反馈抑制作用越突出.因此,针对性地采取提高低氯苯类同系物降解活性的措施,降低共存低氯苯类同系物在六氯苯厌氧降解过程中的累积,不失为提高污染土壤中六氯苯降解率的一种好的选择.     

氧化铜催化五氯苯生成二噁英的研究

研究在加热条件下,五氯苯在CuO表面催化生成二噁英(PCDD/Fs)的过程.结果表明,在200～350℃,PCDD/Fs的生成量随温度的升高而增加;在350～450℃,PCDD/Fs的生成量随温度的升高而减少.温度较低时(200～250℃),生成的PCDD/Fs以高氯取代同系物为主;温度较高时(400～450℃),则以低氯取代的同系物为主.但温度的改变并没有引起同一氯取代度PCDD/Fs中的异构体分布模式发生规律性变化.通过比较400℃条件下CuO催化五氯苯生成PCDD/Fs与CuO催化OCDD/F的脱氯降解情况,推测了五氯苯生成PCDD/Fs的途径.低氯取代的PCDDs可能主要来源于五氯苯生成的高氯取代PCDDs的进一步脱氯降解.而PCDFs则主要由五氯苯脱氯降解生成的低氯取代产物直接缩合生成.     

零价铁降解4-氯硝基苯动力学研究

实验采用无氧条件下不同浓度零价铁降解硝基芳香烃代表物4-氯硝基苯,研究4-氯硝基苯的降解速率及各产物的反应速率.根据化学反应计量学,通过准一级动力学方程对实验结果进行拟合,得到生成各产物反应速率,并利用穆斯堡尔技术检测零价铁的产物.结果表明,4-氯硝基苯的还原转化速率与零价铁浓度有关,中间产物4-氯亚硝基苯和4-氯苯基羟胺的生成和转化速率可通过拟合各反应速率得到.当零价铁浓度为1.04 g.L-1时4-氯硝基苯反应速率最快,反应速率常数为0.189min-1.反应过程中生成的亚铁离子在反应初期吸附在零价铁表面,各物质的生成和还原速率取决于零价铁表面的活性位点和各物质与零价铁之间的质量传递.     

金属催化还原技术对p-二氯苯的脱氯

研究了Pd/Fe双金属体系对p-二氯苯(p-DCB)的快速催化还原脱氯处理. 结果表明, 在Pd的催化作用下,零价Fe对p-DCB具有较好的还原脱氯效率. 当Pd/Fe双金属的钯化率为0.02%,催化还原剂的用量为4g/75mL,反应90min p-DCB脱氯率达到90%以上;p-DCB的脱氯效率与溶液初始pH值、反应温度、钯化率、Pd/Fe投加量等因素有关;p-DCB在催化还原脱氯过程中先生成氯苯,而后继续脱氯生成苯.