三氧化二铝超细粉末对水中三氯乙烯吸附特性研究

探讨了γ-Al2O3超细粉末吸附人工配制的废水中三氯乙烯(TCE)的吸附等温线、吸附动力学及热力学。结果表明:Al2O3对TCE的吸附能力随温度的升高而显著增强;TCE在Al2O3表面的吸附层数为0.68层;Langmuir、Freundlich和deBoer-Zwikker公式都可以用来描述Al2O3吸附TCE的吸附等温线;Al2O3对TCE的吸附符合拟二级动力学方程,吸附反应的活化能为14.75 kJ.mol-1,吸附焓为8.87 kJ.mol-1,属于自发的吸热反应。     

三氯乙烯在不同土壤中的吸附特性及其影响因素研究

吸附作用是影响三氯乙烯(TCE)在土壤环境中迁移、归趋的主要过程.采用有机碳含量不同的2种天然土壤以及用H2O2去除低聚合"软碳"和高温灼烧去除全部有机碳后所得到的4种土壤为吸附剂,考察了有机碳含量及组成、矿物质、TCE初始浓度、溶液pH、土壤含水率、离子强度等因素对吸附TCE的影响.结果表明,TCE在6种土壤上的吸附等温线呈非线性,随有机碳含量增加,土壤对TCE的吸附量增加;但矿物质的吸附贡献率却减小.土壤对TCE的吸附是土壤中有机碳和矿物质的共同作用,以有机碳为主,但矿物质的作用不可忽略;且TCE初始浓度越高,矿物质的贡献率相对越低.土壤中"软碳"的吸附等温线线性较好;而"硬碳"的吸附等温线为非线性.此外,增大离子强度对吸附具有促进作用,而pH和含水率对吸附几乎没有影响.     

Using slow-release permanganate candles to remove TCE from a low permeable aquifer at a former landfill

Past disposal of industrial solvents into unregulated landfills is a significant source of groundwater contamination. In 2009, we began investigating a former unregulated landfill with known trichloroethene (TCE) contamination. Our objective was to pinpoint the location of the plume and treat the TCE using in situ chemical oxidation (ISCO). We accomplished this by using electrical resistivity imaging (ERI) to survey the landfill and map the subsurface lithology. We then used the ERI survey maps to guide direct push groundwater sampling. A TCE plume (100-600 μg L⁻¹) was identified in a low permeable silty-clay aquifer (K_h = 0.5 m d⁻¹) that was within 6 m of ground surface. To treat the TCE, we manufactured slow-release potassium permanganate candles (SRPCs) that were 91.4 cm long and either 5.1 cm or 7.6 cm in dia. For comparison, we inserted equal masses of SRPCs (7.6-cm versus 5.1-cm dia) into the low permeable aquifer in staggered rows that intersected the TCE plume. The 5.1-cm dia candles were inserted using direct push rods while the 7.6-cm SRPCs were placed in 10 permanent wells. Pneumatic circulators that emitted small air bubbles were placed below the 7.6-cm SRPCs in the second year. Results 15 months after installation showed significant TCE reductions in the 7.6-cm candle treatment zone (67-85%) and between 10% and 66% decrease in wells impacted by the direct push candles. These results support using slow-release permanganate candles as a means of treating chlorinated solvents in low permeable aquifers.     

碱性缺氧环境下地下水中苯和甲苯的生物降解

在缺氧环境下,不额外加入电子受体和营养盐,从长期受原油污染的包气带介质中分离、培养驯化得到了降解苯或甲苯的3种优势菌群:B-bacteria、T-bacteria和M-bacteria,采用批试验方法研究了高pH环境下3种菌群降解苯和甲苯的速率。结果表明:苯和甲苯的降解符合零级反应动力学,速率常数在0.22～0.68 mg/(L.d)。初始pH从8.7升高到9.6和10.6时,B-bacteria降解苯的速率降低都在10%以内;T-bacteria降解甲苯的速率降低率从pH9.6时的16.22%剧增到pH10.6时的41.23%;而M-bacteria降解苯和甲苯的速率降低从pH9.6时的30%左右增到pH10.6时的45%左右。高pH环境下微生物仍能完全降解苯和甲苯。故设计化学-生物连续反应格栅治理该类污染羽时,在两个单元中间可不构筑pH调节缓冲单元。     

过硫酸钠对砂壤土中三氯乙烯的氧化研究

以过硫酸钠(Na2S2O8)为氧化剂,柠檬酸(CA)螯合Fe(Ⅱ)溶液作为活化剂,对砂壤土中的三氯乙烯(TCE)进行处理.采用正交试验获得优化操作条件为: Na2S2O8浓度5mmol/L,Fe(Ⅱ)浓度2.5mmol/L,CA浓度0.25mmol/L,反应时间30min.在此条件下,土壤中不同浓度的TCE去除率均在93%以上.对于污染程度高的土壤,采用连续氧化处理可达到较高的修复目标要求.土柱实验结果表明经过Na2S2O8溶液氧化7d后,TCE氧化率达到88.9%以上,且去除效果与处理方式有关,分次加入方式的效果最好.     

高锰酸钾去除水中TCE的研究

以水中常见的氯代烃污染物三氯乙烯(TCE)为目标污染物,以自制的高锰酸钾溶液为氧化剂,探讨了不同条件下高锰酸钾对TCE的去除效果.结果表明,在30℃、高锰酸钾浓度为0.276 g.L-1的条件下,反应时间为30 min时,TCE的去除率就可达到100%.高锰酸钾对TCE的去除符合一级反应动力学方程,速率常数为0.142 9 min-1,半衰期t1/2为4.85 min.TCE的去除速率随高锰酸钾浓度的增大而增大并呈线性关系,随反应温度的升高而增大,受pH值和离子强度的影响较小.     

苯或甲苯对粒状铁还原三氯乙烯及其中间产物顺式二氯乙烯的影响

地下水中挥发性氯代烃和石油烃类(主要为苯、甲苯、乙苯和二甲苯,总称为BTEX)混合污染羽可用铁渗透反应格栅(Fe0-PRB)联合厌氧生物降解技术修复;在设计上游Fe0-PRB时,需考虑BTEX存在下是否需增加其厚度.采用柱实验方法研究了苯和甲苯在粒状铁反应系统中吸附平衡后,对粒状铁去除三氯乙烯(TCE)长期运行的影响.结果表明,苯或甲苯(浓度各1～2mg·L-1左右)存在时,TCE(2mg·L-1左右)的去除仍符合准一级反应动力学;苯和甲苯的存在分别使TCE的去除速率平均降低约15.1%和18.5%,而使cis-1,2-DCE的去除速率各提高约4.5%和42.8%.在Fe0-PRB的长期运行中,矿物沉淀的积累仍是影响TCE还原脱氯的主要因素,苯或甲苯对TCE还原脱氯的抑制仅表现在运行初期;无论有无苯和甲苯,TCE的氯代中间产物种类皆相同,其中以顺式二氯乙烯(cis-1,2-DCE)为主,并且各柱中cis-1,2-DCE均首先穿透,出水浓度为2～75μg·L-1,需以cis-1,2-DCE的水力停留时间来确定Fe0-PRB的厚度,因此在设计上游Fe0-PRB时,若仅考虑TCE的修复目标,不考虑cis-1,2-DCE对下游BTEX生物降解的影响,则不需增加Fe0-PRB厚度.     

电子鼻检测污染土壤中挥发性氯代烃的适用性研究

开发了一套以光离子化传感器（PID）为核心的电子鼻系统,用于污染土壤中挥发性氯代烃的快速检测.用气相色谱（GC）分析评价了预处理管对苯系物等干扰物质的去除效果;用标准气体发生装置发生不同浓度的四氯乙烯和三氯乙烯气体,比较评价了电子鼻与GC检测结果的吻合程度及测试重现性.在此基础上,选取我国长三角地区三类典型水稻土进行模拟污染土壤的通风净化实验,评价了电子鼻系统用于实时监测挥发性氯代烯烃污染土壤修复进程的可行性.结果表明：①采用RAE-SEP卤代烃分离管进行预处理,甲苯、乙苯等苯系干扰物的去除率可达80%～97%,而四氯乙烯和三氯乙烯等挥发性氯代烃的选择性透过率高于90%;②电子鼻对不同浓度四氯乙烯和三氯乙烯气体的定量检测结果与GC结果相近,线性拟合斜率为1.012,相关系数R2〉0.99;③电子鼻对三类典型土壤通气脱附过程中污染物浓度的变化趋势的实时监测结果与GC检测结果基本一致,判定系数R2〉0.99（n=47）.因此,该电子鼻系统有望用于挥发性氯代烯烃污染土壤的快速检测,提高污染场地的风险评估和修复效率.     

Superior trichloroethylene removal from water by sulfide-modified nanoscale zero-valent iron/graphene aerogel composite

Sulfide-modified nanoscale zero-valent iron (S-nZVI) is a promising material for removal of organic pollutants from water, but S-nZVI nanoparticles (NPs) easily agglomerate and have poor contact with organic contaminants. Herein, we propose a new S-nZVI/graphene aerogel (S-nZVI/GA) composite which exhibits superior removal capability for trichloroethylene (TCE) from water. Three-dimensional porous graphene aerogel (GA) can improve the efficiency of electron transport, enhance the adsorption of organic pollutants and restrain the agglomeration of the core-shell S-nZVI NPs. The TCE removal rates of FeS, nZVI, GA and S-nZVI were 27.8%, 42%, 63% and 75% in 2?hr, respectively. Furthermore, TCE was completely removed within 50?min by S-nZVI/GA. The TCE removal rate increased with increasing pH and temperature, and TCE removal followed the pseudo-first-order kinetic model. The results demonstrate the great potential of S-nZVI/GA composite as a low-cost, easily separated and superior monolithic adsorbent for removal of organic pollutants.     

Fe3O4/CeO2-H2O2非均相类Fenton体系下降解TCE的研究

采用浸渍法成功合成了新型催化剂纳米Fe3O4/CeO_2,并且用Fe3O4/CeO_2-H_2O_2非均相Fenton体系对TCE进行降解研究,考察了初始pH、H_2O_2浓度、温度及催化剂投加量等因素对于TCE降解效率的影响.实验结果表明,Fe3O4/CeO_2-H_2O_2非均相Fenton体系对TCE具有较好的去除效果:在初始pH=3,温度50℃,H_2O_2浓度30 mmol·L-1和Fe3O4/CeO_2投加量0.5 mg·L-1时,TCE去除率高达97.29%.同时实验结果表明pH在2~7范围内对TCE均有降解效果,所以相对于传统Fenton体系,该体系拥有更宽pH应用范围.目标污染物的降解符合一级动力学,反应活化能为30.77 k J·mol-1,表明反应易于进行.