地下水四氯化碳去除率的影响因素研究

通过实验室模拟淋溶试验,研究双金属介质对土壤地下水中四氯化碳的去除机理与效果。结果表明,从四氯化碳进入土壤200 h后,在淋溶柱底部取样口土壤样品中的浓度高于初始浓度,表现出土壤对四氯化碳的截留作用;50目的铁粉对于四氯化碳的去除效果较好;铁锌双金属组合对于四氯化碳的去除效果优于其他组合。采用响应曲面法对试验进行优化:在活性炭添加量25.8 g(对应四氯化碳40 mg的处理量),环境p H值为6.2,Fe/Zn为0.853的条件下,四氯化碳去除率最高达到69.7%。实验结果验证了建立的二次多项式模型具有较高的可靠性。     

铁硫化物对高砷地下水中As(Ⅲ)的去除效果研究

高砷地下水具有极高的毒性,人类长期饮用高砷地下水可造成砷中毒。在查明山阴地区高砷地下水污染特征的基础上,将室内批试验与PHREEQC软件数值模拟相结合,考察了投料比、pH值对铁硫化物除砷效果的影响,为原位修复高砷地下水工艺确定了最佳条件。结果表明:山阴地区砷超标地下水样的pH值为7.6~8.5,总砷浓度为17~242μg/L;反应体系的投料比和pH值是影响铁硫化物除砷效果的关键因素;仅投加Na₂S对地下水中As(Ⅲ)的去除效果极差,提高FeCl₂相对于Na₂S的投加量能有效地增大铁硫化物除砷的效果;当pH=7、投料比c[FeCl₂∶Na₂S∶As(Ⅲ)]为24∶12∶1时,铁硫化物对地下水中总砷的去除率可达99.6%,反应后的地下水中砷浓度满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)的要求;与弱酸性条件相比,弱碱性环境更有利于铁硫化物除砷;PHREEQC软件数值模拟结果显示,试验条件的改变会影响砷硫化物和铁硫化物的饱和指数(SI),从而影响铁硫化物对地下水中砷的去除效果。     

纳米零价铁降解水中四氯化碳的试验研究

以四氯化碳为目标污染物,研究了不同因素对自制纳米零价铁降解水中四氯化碳的影响,并对反应产物及可能的反应路径进行了探讨.结果表明,自制纳米零价铁对四氯化碳有很好的降解效果.在pH=3和30℃的条件下,当初始四氯化碳浓度为2.0 mg·L~(-1),纳米零价铁浓度为1.0 g·L~(-1)时,去除率高达96.7%.纳米零价铁降解四氯化碳的酸碱适应范围较大(pH值3~9).随着温度升高和纳米零价铁投加量的增大,四氯化碳降解率显著提高.该反应符合一级动力学,且反应活化能较低,反应易于进行.     

高岭土负载纳米铁在含水层的运移行为及重金属污染修复效能研究

为克服重金属污染物修复过程中纳米零价铁易氧化、团聚等缺陷,本研究将其负载于高岭土表面合成负载型纳米零价铁复合材料（K-nZVI）,并利用批次试验、沉降试验及模拟柱试验研究了K-nZVI在含水层中的运移行为及其对地下水重金属污染的修复效能.结果表明,K-nZVI对Pb、Cu、Cd均有很好的去除效果,去除率随着初始浓度的增加、反应温度的升高、反应时间的延长而升高,且在弱碱性条件下修复效果最好.此外,K-nZVI在含水层中表现出较好的分散和稳定性能,运移行为可通过一维对流-弥散-沉积模型描述,其运移能力随着初始浓度的增加、砂颗粒粒径的减小、地下水流速的降低和离子浓度的升高而逐渐减弱.     

零价铁-过硫酸钠组合PRB介质对硝基苯和苯胺的去除特性

以海藻酸钠(SA)为胶结剂分别制备了基于零价铁(ZVI)和过硫酸钠(PS)缓释材料的可渗透反应栅(PRB),研究了ZVI可渗透反应栅(ZVI-PRB)介质与ZVI-PS组合可渗透反应栅(ZVI-PS-PRB)介质对地下水中硝基苯(NB)及其主要还原产物苯胺(AN)的去除特性,考察了ZVI-PRB的填充量、进水流速、ZVI-PRB与PS-PRB的组合方式、PS-PRB的填充量等对出水中NB和AN浓度的影响,并采用当量因子法对不同处理方式的降解效果进行了对比分析。结果表明:NB去除率与地下水流速呈反相关关系,与ZVI-PRB填充量呈正相关关系,当ZVI-PRB填充量为10 g、地下水流速为0.4 mL/min时,10 d内出水中NB的去除率保持在96.7%以上;ZVI-PRB和PS-PRB串联组合可在高效降解NB的同时降低出水中AN的浓度;ZVI-PRB和PS-PRB等比串联组合且填充量均为10 g时NB当量的累计去除率最高,出水负面环境影响较小。该研究结果可为ZVI-PS-PRB修复NB污染地下水提供参考。     

影响矿井水中铁锰转化率因素的研究

通过实验室模拟淋溶试验,研究双金属介质对土壤矿井水中铁锰的去除机理与效果。试验结果表明,从铁锰进入土壤200 h后,在淋溶柱底部取样口浓度高于初始浓度,表现出土壤对铁锰的截留作用,铁锰在土壤垂直迁移中有滞后现象;试验表明50目的氧化剂对于铁锰的转化效果较好;铁锌双金属组合对于铁锰的转化效果优于其他组合。采用响应曲面法对试验进行优化,得出结论:在活性炭添加量25.8 g,环境p H值为6.2,Ca/Zn为0.853的条件下,铁锰转化率最高达到69.7%。     

CeO2负载型双金属Pd/Fe催化还原四氯化碳的实验研究

实验采用共沉淀法制得CeO_2负载型双金属Pd/Fe催化剂,并对催化剂的结构特征进行了X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析.使用负载型双金属催化剂对四氯化碳进行还原脱氯研究,探究了温度、溶液初始pH值、催化剂投加量及不同钯载率对四氯化碳脱氯的影响;对比了不同催化剂包括纳米零价铁、纳米钯铁双金属和CeO_2负载型双金属Pd/Fe对四氯化碳的脱氯效果.实验结果表明负载型双金属催化剂在温度为40℃,溶液初始pH为6.5,催化剂投加量为0.4 g·L-1,钯载率为0.5%的条件下,对初始浓度为5 mg·L-1的四氯化碳的去除率高达99.88%.在相同的反应条件下,纳米零价铁和纳米钯铁双金属对四氯化碳的脱氯率分别为58.25%、87.94%.此外,对四氯化碳的脱氯机制进行了探讨.     

生物表面活性剂改性对纳米铁/炭去除地下水中NO3--N的影响

纳米铁由于其反应活性强、来源广泛等优点被广泛应用在去除地下水NO-3-N污染中.利用生物表面活性剂对纳米铁进行改性可以避免采用化学表面活性剂改性对环境造成的二次污染.本研究采用鼠李糖脂、茶皂素、无患子3种生物表面活性剂对纳米铁进行改性后附着在活性炭上构成改性纳米铁/炭复合材料,通过批试验、沉降试验、迁移试验等研究生物表面活性剂对纳米铁/炭复合材料的改性作用.结果表明:鼠李糖脂、茶皂素、无患子对纳米铁/炭改性后去除NO-3-N效果最佳时的投加量分别为0.7%、1.0%、0.7%,此时对比三者改性作用,鼠李糖脂改性纳米铁/炭去除NO-3-N效果最佳,无患子改性纳米铁/炭迁移效果最佳;鼠李糖脂投加量在0.1%到1.3%范围内时,改性纳米铁/炭迁移能力随投加量的增加而增大.     

零价铁修复硝酸盐污染地下水的影响因素

在零价铁原位修复硝酸盐污染地下水的工程设计时需要考虑部分因素的影响.以人工配制含硝酸钠地下水为研究对象,采用静态烧杯试验研究了pH值、铁屑粒径、铁炭比、原水浓度、铁屑投加量对零价铁去除硝酸盐的影响,并对反应产物进行了分析,为工程设计提供参考。结果表明:pH值降低有利于硝酸盐氮的去除;铁屑粒径过大或者过小都不利于硝酸盐的去除,试验最佳粒径为40~100目,在此粒径下去除效率可得到显著提高;加入活性炭有助于Fe0还原硝酸盐,铁炭的微电解有助于硝酸盐的去除,试验最佳的铁炭比为1∶2,活性炭的吸附作用使反应后溶液中的NH4+-N浓度降低;铁氮比超过205∶1时,会有铁的过剩,通过铁氮比计算可知有大量铁屑没有被有效利用;产物分析表明试验条件下NO3--N中约85%转化为NH4+-N,NO2--N浓度很低,部分转化为N2。     

催化氧化除铁锰氨氮滤池快速启动的影响因素

为探究催化氧化同步去除铁锰氨氮滤池快速启动的影响条件,在不同进水条件下,对挂膜启动阶段滤池去除铁锰氨氮的效果进行了研究.结果表明,化学氧化法挂膜能有效缩短接触氧化滤池的启动时间,28d左右实现同步除铁锰氨氮工艺的快速启动和稳定运行;在挂膜启动阶段,适当增加铁浓度有助于缩短滤料成熟周期,进水氨氮浓度的改变对滤料成熟周期基本无影响;在进水氨氮、锰和铁浓度分别为1.5,2,1mg/L,滤速为4m/h的试验条件下,滤柱可较快的具备除高铁、高锰和高氨氮的能力.本实验条件下滤柱同步除氨氮和锰的浓度上限分别为2.1,2.7mg/L,满足了多数污染地下水的处理需求.     

大冶铁矿区地下水水化学演化过程及铁和硫酸盐污染机制

大冶铁矿区由于长期采矿活动，生态环境、地下水环境均衡受到严重的影响，并伴生地下水污染。通过地下水水化学特征和同位素分析，查明了大冶铁矿区地下水污染物分布特征，并通过反向地球化学模拟，探讨了地下水径流过程中区域地下水主要水文地球化学演化过程以及特征污染物的迁移过程和污染机理。结果表明：大冶铁矿区地下水赋存于弱碱性氧化环境，地下水水化学类型主要为HCO₃·SO₄-Ca型水；碳酸盐岩和硅酸盐水解是研究区地下水水化学组分的主要来源，且受到不同程度蒸发盐岩溶解、矿坑排水和人类生活污染的影响；区域地下水中Fe和SO₄^2-浓度高值区主要分布在洪山溪尾矿库、矿渣堆存处附近，上邹国控点DYTKQ04泉水中硫酸盐浓度超标(>250mg/L)，而Fe浓度较低；沿地下水流动路径方向，主要发生了脱白云石化、离子交换作用和黄铁矿的氧化作用，地下水中SO₄^2-浓度增加，但氧化条件下释放出的Fe²⁺被氧化为Fe³⁺形式，并形成难溶的氢氧化...     

纳米零价铁去除水溶液中低浓度U(VI)的试验研究

采用硼氢化钠还原高价铁的方法制备纳米零价铁并用XRD和SEM图谱对其进行表征,通过批试验考察了pH值、离子强度、铀初始浓度、固液比和温度等因素对纳米零价铁去除水溶液中低浓度铀[U(VI)]效果的影响。结果表明:当溶液pH值为3.0~5.0时,纳米零价铁对水溶液中低浓度铀具有较好的去除效果;当铀初始浓度为100μg/L、pH值为5,铀的去除率达78%;离子强度和温度基本不影响钠米零价铁对低浓度铀的去除效果;纳米零价铁对水溶液中低浓度铀的去除主要是化学反应控制,还原沉淀作用使U(VI)变为U(IV)以达到去除的目的。     

珠江三角洲地区地下水中铁的时空变异特征及影响因素

为掌握珠江三角洲地区地下水中铁的时空变异特征及影响因素,分析了375组地下水样品。结果表明:区内地下水铁含量范围0～68.60 mg/L,平均值1.64 mg/L,总体上,深层地下水铁平均值高于浅层,丰水期地下水铁平均值高于枯水期,2013～2016年地下水铁平均值较2005～2006年略有升高。采用空间趋势分析和Spearman相关分析发现,本区地下水铁含量受氧化还原环境和人类活动影响相对较大,氧化还原电位越低,铁含量越高,且铁含量较高点相对集中于人口集中的河网密集区,受水质较差河流补给及农业面源三氮淋溶作用等影响。补给径流条件、pH值和海水入侵对区内地下水铁含量影响相对较小。     

三江平原典型灌区井灌地下水中铁的随水迁移特征

以三江平原典型水稻灌区———黑龙江省农垦总局建三江分局为例,系统调查了该区地下水的铁含量特征,并具体分析了铁通过井灌从地下水进入晒水池、稻田,再通过排水进入多等级沟渠系统的季节迁移过程及铁在相应沉积物或土壤中的分布特征.结果表明,研究区地下水总铁质量浓度为(1.73±0.41)mg.L-1,最大值为11.4 mg.L-1,最小值0.01 mg.L-1,变异系数1.29%.根据2010年水稻种植面积和当地实行的每亩额定灌水量推算,从地下进入稻田和其它地表水体中的铁可达4 976.40 t.溶解性Fe2+、溶解性Fe3+、溶解性铁和总铁都具有明显的季节变化(6、7月较高),且沿水流方向以稻田积水中的含量较高.晒水池和稻田对地下水铁的富集效应明显,二者的总铁质量浓度分别达到地下水的6.17和21.65倍.晒水池沉积物的总铁含量显著高于稻田、农渠和干渠(浓江河).不同氧化铁形态中,仍以晒水池沉积物中各形态铁氧化物的含量较高,而稻田土壤、农渠和干渠沉积物之间没有显著性差异.三江平原典型灌区地下水中的铁通过井灌进入地表水体中,大部分被蓄积在晒水池和稻田中,仅有少部分随稻田退水进入沟渠网,并逐级沉淀在稻田和沟渠沉积物中.铁在随水迁移过程中除了总量变化外,还伴随着种类和形态的转化,这些变化直接受水稻灌溉管理方式的影响,具有明显的季节特征.长期井灌或将导致铁在稻田土壤和沟渠沉积物中的富集,具有潜在的污染风险.     

硫酸根对颗粒铁去除铬动力学影响研究

铁渗透反应格栅是铬污染地下水的有效去除技术,但地下水中SO42-对铁格栅长期运行性能影响还不清楚。文章采用批实验和柱实验的方法,分别研究了硫酸根离子浓度对颗粒铁从液相去除常量C(rVI)(20mg/L)的动力学影响及这种影响随时间的变化。批试验表明,随SO42-浓度的增加,C(rVI)的面积标准化速率系数kSA增加。柱试验采用三个平行柱实验系统连续输入含20mg/LC(rVI)的模拟地下水(含或不含SO42(-1000mg/L))。柱实验表明,运行100PV以前,SO42-显著增大颗粒铁对C(rVI)的面积标准化速率常数kSA,随后SO42-增强作用逐渐减弱,运行337PV时,SO42-没有明显的影响。硫酸根离子通过在铁表面形成配合物而加速铁的溶解,增加颗粒铁的表面活性,从而增强颗粒铁对C(rVI)的去除,生物作用不强时可以不考虑硫酸根对铁格栅长期运行性能的影响。     

零价铁PRB修复2,4-DNT污染地下水模拟研究

研究了零价铁(Fe0)作为PRB墙体介质材料去除地下水环境中2,4-二硝基甲苯(2,4-DNT)可行性.通过室内试验研究地下水环境中Fe0去除水相2,4-DNT效果以及降解动力学参数,并结合一假设地下水受2,4-DNT污染的场地,采用Visual Modflow模拟Fe0墙体材料PRB(Fe0-PRB)修复地下水中2,4-DNT降解效果并评价其可行性.结果表明:在模拟过程中,PRB能有效控制并减少污染羽面积,降低污染浓度;污染4a后,污染地下水的2,4-DNT总质量约1.46×104kg,可推知PRB修复达标耗用Fe0材料为8.76×104kg;渗透系数增大导致地下水速率增大,2,4-DNT与墙体Fe0材料接触时间不充分,污染物污染下游地下水,同时也加速PRB上游污染羽面积减少.因此,结合数值模拟是有效的评价PRB介质材料修复地下水污染效果及确定PRB参数的重要手段之一.     

珠江三角洲高砷地下水赋存环境特征及成因分析

为了弄清珠江三角洲地区浅层地下水中砷迁移、富集的主控因素及砷的来源,利用珠江三角洲地区地下水污染调查所取得数据资料,运用聚类分析方法对研究区进行分区,分别对砷异常分布特征以及地下水赋存环境进行分析.结果表明,研究区地下水砷浓度范围为从未检出至560μg·L-1,主要以As(Ⅲ)的形式存在;高砷地下水主要分布在第四系松散沉积物覆盖的平原区,其中佛山顺德地区最高,广州市中部与中山市次之;研究区地下水水化学类型以HCO3-Ca型水为主,高砷地下水具有p H值较高,NH+4、Fe、Mn、耗氧量浓度较高,且NO-3浓度低的特征.通过对高砷地下水各指标散点图与因子分析,结合人类活动对珠三角地下水环境影响推断:在天然沉积环境与污染输入的共同影响下,平原区形成有利于高砷地下水赋存的中性至弱碱性还原环境.浅层地下水在微生物作用与有机污染物输入下,引起含砷铁锰氧化物的还原溶解,导致砷的释放.而佛山市南部顺德等地区工业污染则是地下水中砷污染的主要来源.     

四氯化碳浓度对其自身厌氧生物降解的影响

研究饱和(含APL与DNAPL两相)与非饱和(只含APL一相)四氯化碳污染中,初始浓度对其自身生物降解的影响及其对微生物的影响。富集培养的高效降解菌是从污染源区土壤钻孔中筛选到的。研究表明,在实验浓度(v/v)范围内,随初始浓度升高,四氯化碳降解效率降低,对微生物的抑制作用增加。>0.1%～0.2%的四氯化碳(APL与DNAPL两相)对微生物生长有明显的抑制延滞作用。该降解菌群对<0.005(%APL)的四氯化碳污染降解效率很高;经驯化后,能降解初始浓度更高的四氯化碳污染。在降解产物中检测到氯仿,分离纯化的降解菌初步鉴定为链状杆菌、革兰氏阳性。     

S-NZVI/PS凝胶反应带修复硝基苯污染地下水

采用前置硫化法合成制备硫化纳米铁,研究其与过硫酸盐对硝基苯的联合降解效果,检测反应前后溶液中铁离子和TOC浓度变化,对反应前后的S-NZVI进行表征,分析S-NZVI和PS对NB的联合降解机制.以纳米硅胶溶液为胶结剂,以PS为活性成分,制备缓释PS溶胶,注入砂柱中扩散形成凝胶,与S-NZVI构成S-NZVI/PS组合反应带,研究其对模拟硝基苯污染地下水的原位修复效果.结果表明,S-NZVI能够高效去除NB并生成大量苯胺（AN）,S-NZVI被PS氧化产生的Fe²⁺与PS组成活化过硫酸盐,对AN具有较好的降解和矿化效果.当NB浓度为100mg/L、S-NZVI和PS的投加量分别为0.5,2.5g/L时,NB去除率达91%,AN出水浓度为1.96mg/L,TOC去除率达64.09%.反应后S-NZVI的主要铁氧化产物为Fe₃O₄和FeO（OH）.反应带实验结果表明,S-NZVI/PS组合反应带可有效去除地下水的NB并高效消减NB还原产生的AN,当进水中NB浓度为100mg/L,流量为0.4mL/min,注入S-NZVI含量为1200mg/L的浆液200mL,二氧化硅含量为30%、PS含量为12.5%的PS凝胶4.8g时,S-NZVI/PS组合反应带7d内对AN的去除率最高达97.6%,NB当量累计去除率为83.7%.     

S-NZVI/PS凝胶反应带修复硝基苯污染地下水

采用前置硫化法合成制备硫化纳米铁,研究其与过硫酸盐对硝基苯的联合降解效果,检测反应前后溶液中铁离子和TOC浓度变化,对反应前后的S-NZVI进行表征,分析S-NZVI和PS对NB的联合降解机制.以纳米硅胶溶液为胶结剂,以PS为活性成分,制备缓释PS溶胶,注入砂柱中扩散形成凝胶,与S-NZVI构成S-NZVI/PS组合反应带,研究其对模拟硝基苯污染地下水的原位修复效果.结果表明,S-NZVI能够高效去除NB并生成大量苯胺（AN）,S-NZVI被PS氧化产生的Fe²⁺与PS组成活化过硫酸盐,对AN具有较好的降解和矿化效果.当NB浓度为100mg/L、S-NZVI和PS的投加量分别为0.5,2.5g/L时,NB去除率达91%,AN出水浓度为1.96mg/L,TOC去除率达64.09%.反应后S-NZVI的主要铁氧化产物为Fe₃O₄和FeO（OH）.反应带实验结果表明,S-NZVI/PS组合反应带可有效去除地下水的NB并高效消减NB还原产生的AN,当进水中NB浓度为100mg/L,流量为0.4mL/min,注入S-NZVI含量为1200mg/L的浆液200mL,二氧化硅含量为30%、PS含量为12.5%的PS凝胶4.8g时,S-NZVI/PS组合反应带7d内对AN的去除率最高达97.6%,NB当量累计去除率为83.7%.