Fenton氧化处理爆炸物污染土壤的实验研究

采用摇瓶和玻璃柱试验考察了Fenton氧化处理爆炸物污染土壤中2,4-DNT、2,6-DNT以及COD等的去除效果及其最佳参数.当3%H2O2投加量达到26.46mmol、FeSO4和H2O2的物质的量之比约为1∶73.56时,2,4-DNT和2,6-DNT均可被完全氧化,COD去除率可达到87%.对于2,4-DNT和2,6-DNT,反应时间只需要2h,但要同时去除其它芳香族硝基化合物,则反应时间需要超过8h.土壤直接Fenton氧化的效果并不理想,而对洗出液进行Fenton氧化可以取得很好的效果.通过反应动力学分析和丙酮抑制试验得出,2,4-DNT比2,6-DNT容易氧化.GC-MS分析结果表明,不仅土壤中的2,4-DNT、2,6-DNT可被氧化,其它的硝基芳香族有机化合物也可被氧化去除.     

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.     

Fe0还原地下水中2,4-DNT影响因素及产物

为了解零价铁(Fe0)修复污染地下水中微量2,4-二硝基甲苯 (2,4-DNT)还原规律,采用序批试验,考察地下水中常见阴离子(Cl-,NO₃-和PO₄3-)及重金属Cr(Ⅵ)对Fe0还原2,4-DNT能力的影响,并分析了Fe0还原2,4-DNT的中间产物和最终产物.结果表明:Cl-与NO₃-均能显著提高2,4-DNT的还原降解率,当反应进行120 min时,溶液中c(Cl-)由0 mmol/L增加到1 mmol/L,Fe0对2,4-DNT的还原降解率由31.4%增加到97.2%;溶液中c(NO₃-)由0 mmol/L增加到1 mmol/L,还原降解率由31.4%增加到78.9%;PO₄3-则表现为明显的抑制作用,当反应进行120 min时,溶液中c(PO₄3-)由0 mmol/L增加到1 mmol/L,还原降解率由31.4%降至2.1%.Cr(Ⅵ)能与2,4-DNT竞争Fe0提供的活性电子,当ρ〔Cr(Ⅵ)〕为20 mg/L时,Cr(Ⅵ)对Fe0还原2,4-DNT能力的抑制作用显著.Fe0还原2,4-DNT的中间产物为4-氨基-2硝基甲苯(4A2NT)和2-氨基-4硝基甲苯(2A4NT),最终产物为2,4-二氨基甲苯(2,4-DAT).因此,在地下水硝基苯类污染物零价铁修复实践中,应考虑地下水中离子组分对反应过程的影响;2,4-DNT的还原最终产物为2,4-DAT,无法进一步降解,需后续处理.      

草酸改性零价铁活化过硫酸盐降解地下水中2,4-DNT的研究

2,4-二硝基甲苯(2,4-DNT)作为重要的化工原料,由于储存和生产过程中的“跑冒滴漏”,已然成为地下水中常见有毒有害污染物之一,对人体健康和生态环境安全造成极大威胁. 以草酸与商品零价铁为原料,通过球磨法制备草酸化零价铁(OA-ZVIbm),并研究其活化过硫酸盐(PS)降解2,4-DNT的性能. 采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对活化剂进行表征,并考察活化剂和PS投加量、溶液初始pH及无机阴离子对2,4-DNT降解效果的影响. 结果表明:①通过球磨改性,零价铁表面氧化层被草酸亚铁壳层代替,加速铁核腐蚀生成Fe2+催化PS. ②在pH=7、0.2 g/L OA-ZVIbm和5 mmol/L PS的条件下,4.0 h内对50 mg/L 2,4-DNT降解率达到87.6%,降解过程符合准一级动力学方程. ③2,4-DNT降解率随OA-ZVIbm和PS投加量增加以及溶液初始pH的降低增加,但高浓度PS会抑制2,4-DNT的降解;NO₃?、CO₃2?、Cl?和SO₄2?通过淬灭自由基或者与亚铁离子发生共沉淀,对降解产生不同程度的抑制效果. ④自由基淬灭试验表明,体系中同时产生SO₄? ?、·OH和1O₂,但SO₄? ?在降解过程中起主导作用. ⑤降解中间产物鉴定表明,通过脱硝和氧化反应,2,4-DNT被降解成包括间苯二酚、丙二酸在内的毒性较小分子,可生化性显著提高. 研究显示,OA-ZVIbm能够高效活化PS,实现对地下水2,4-DNT的显著降解,具有一定的应用前景.      

还原-ZPF催化氧化降解2,4-DNT效果及其机制

以实验室制备的α-FeOOH柱撑人造沸石（zeotileartificial pillared byα-FeOOH,ZPF）为催化剂,并利用FTIR与XRD技术进行表征,采用批式实验研究其催化H2O2氧化去除地下水中难降解有机污染物2,4-二硝基甲苯（2,4-DNT）的效能,对比分析不同pH条件下Fe0还原、ZPF催化...     

金属铁还原降解2,4-二硝基甲苯的实验研究

研究了金属铁对2,4-二硝基甲苯(2,4-DNT)的还原降解情况.实验结果表明,2,4-DNT的还原降解与溶液初始pH值、初始浓度和溶解氧等因素有关.氯离子能消除金属铁的钝化现象.金属铁表面附载的铜对2,4-DNT的还原降解具有催化作用.     

鲤鱼肠系微生物对2,4-二硝基甲苯的还原代谢

 通过体外实验研究2,4-二硝基甲苯(2,4-dinitrotoluene 2,4-DNT)在鲤鱼肠系微生物作用下的还原代谢规律,探讨了2,4-二硝基甲苯的初始浓度、温度、肠系微生物量等因素对2,4-二硝基甲苯的生物转化的影响.结果表明,鲤鱼肠系微生物对2,4-二硝基甲苯具有代谢作用,2,4-二硝基甲苯适宜的代谢浓度为10.92mg/L,适宜的代谢温度为20℃,肠系微生物量以10mg/mL为佳.     

爆炸物污染土壤中DNT的生物降解基础研究

2,4-和2,6-DNT是爆炸物污染土壤生物修复的主要目标。文章以该技术的基础研究为背景,对DNT降解菌及其降解性能,生物反应器的研究开发与处理效果、DNT生物降解途径以及降解菌的基因分析与基因工程改良等诸方面,进行了综述。提出了将DNT降解菌与原位土壤生物修复技术以及反硝化脱氮技术有机结合,研究开发适合爆炸物污染土壤生物修复的工程化的工艺系统的建议。     

零价铁还原降解2,4-二硝基甲苯研究

研究了零价铁对2，4-二硝基甲苯(2，4-DNT)的还原降解情况。实验结果表明，2,4-DNT的还原降解率与溶液初始pH值、初始浓度、溶解氧含量和铁粉投加量等因素有关。2，4-DNT在还原过程中先生成2-氨基-4-硝基甲苯(2A4NT)和4-氨基-2-硝基甲苯(4A2NT)，最后被还原成2，4-二氨基甲苯(2，4-DAT)。     

绿藻对硝基苯类化合物的富集与释放研究

测定了硝基苯、2,4-二硝基甲苯、2,6-二硝基甲苯及硝基氯苯(邻、间、对)在绿藻体内富集及释放趋势。其生物富集因子由小到大的顺序为:硝基苯<2,6-二硝基甲苯<2,4-二硝基甲苯<硝基氯苯(邻、间、对)。富集与释放曲线表明,所有化合物在实验开始的0.5～1h即达到最大富集量,2h后基本达到稳态。硝基苯、2,4-二硝基甲苯及2,6-二硝基甲苯的释放速率很快,0.5～1h达到最大释放量。6种有机物的生物富集因子与辛醇/水分配系数相关很好,生物富集过程符合脂水平衡分配模型。      

Fenton oxidation of 2, 4-and 2, 6-dinitrotoluene and acetone inhibition

The performances and kinetic parameters of Fenton oxidation of 2,4- and 2,6-dinitrotoluene (DNT) in water-acetone mixtures and explosive contaminated soil washing-out solutions were investigated at a laboratory scale. The experimental results show that acetone can be a significant hydroxyl radical scavenger and result in serious inhibition of Fenton oxidation of 2,4- and 2,6-DNT. Although no serious inhibition was found in contaminated soil washing-out solutions, longer reaction time was needed to remove 2,4- and 2,6-DNT completely, mainly due to the competition of hydroxyl radicals. Fenton oxidation of 2,4- and 2,6-DNT fit well with the first-order kinetics and the presence of acetone also reduced DNT’s degradation kinetics. Based on the comparison and matching of retention time and ultraviolet (UV) spectra between high performance liquid chromatography (HPLC) and standards, the following reaction pathway for 2,4-DNT primary degradation was proposed: 2,4-DNT → 2,4-dinitro-benzaldehyde → 2,4-dinitrobenzoic acid → 1,3-dinitrobenzene → 3-nitrophenol.     

Optimization and evaluation of a bottom substrate denitrification tank for nitrate removal from a recirculating aquaculture system

A bottom substrate denitrification tank for a recirculating aquaculture system was developed. The laboratory scale denitrification tank was an 8 L tank (0.04 m2 tank surface area), packed to a depth of 5 cm with a bottom substrate for natural denitrifying bacteria. An aquarium pump was used for gentle water mixing in the tank; the dissolved oxygen in the water was maintained in aerobic conditions (e.g. > 2 mg/L) while anoxic conditions predominated only at the bottom substrate layer. The results showed that, among the four substrates tested (soil, sand, pumice stone and vermiculite), pumice was the most preferable material. Comparing carbon supplementation using methanol and molasses, methanol was chosen as the carbon source because it provided a higher denitrification rate than molasses. When methanol was applied at the optimal COD:N ratio of 5:1, a nitrate removal rate of 4591 ± 133 mg-N/m2 tank bottom area/day was achieved. Finally, nitrate removal using an 80 L denitrification tank was evaluated with a 610 L recirculating tilapia culture system. Nitrate treatment was performed by batch transferring high nitrate water from the nitrification tank into the denitrification tank and mixing with methanol at a COD:N ratio of 5:1. The results from five batches of nitrate treatment revealed that nitrate was successfully removed from water without the accumulation of nitrite and ammonia. The average nitrate removal efficiency was 85.17% and the average denitrification rate of the denitrification tank was 6311 ± 945 mg-N/m2 tank bottom area/day or 126 ± 18 mg-N/L of pumice packing volume/day.     

DNA damage of germ cell of rat induced by nitrotoluene chemicals

2,4-dinitrotoluene(2,4-DNT), 2,6-dinitrotoluene(2,6-DNT) and 4-nitrotoluene(4-NT) are typical pollutants in the Songhua River of Northeast China. Sertoli/germ call cocultures and single cell gel electrophoresis(SCGE) are applied to investigate whether they have genotoxicity on DNA damage of germ cell of Kunming male rat. The results showed that all three nitrotoluene compounds tested could induce DNA single-strand breaks of the germ call. A significant relationship is found between logarithm dose and the degree of DNA damage, which implies that 2,4-DNT, 2,6-DNT and 4-NT have genotoxicity and can induce the germ cell DNA strand to break in vitro.     

以葡萄糖为共基质硝基酚厌氧生物降解性试验研究

在35℃中温厌氧条件下,以葡萄糖为共基质,采用间歇试验法,通过测定甲烷累积产量,研究了2-硝基酚、4-硝基酚、2,4-二硝基酚和2,6-二硝基酚的厌氧生物降解性,利用相对活性值来判断硝基酚对产甲烷菌的抑制程度.研究结果表明:2-硝基酚浓度小于24mg/L时,对产甲烷菌没有产生抑制作用;4-硝基酚浓度小于20mg/L时,对产甲烷菌没有产生抑制作用,浓度为24mg/L时产生轻度抑制;2,6-二硝基酚浓度小于12mg/L时未产生抑制作用,浓度为16mg/L～24mg/L时产生轻度抑制;2,4-二硝基酚浓度小于4mg/L时没有产生抑制作用,浓度为8mg/L～24mg/L时产生中度抑制.4种物质对产甲烷菌活性的抑制由小到大的排列顺序为:2-硝基酚＜4-硝基酚＜2,6-二硝基酚＜2,4-二硝基酚.     

预处理方式对氧化-还原联合技术修复硝基苯污染地下水的影响

为了探究氧化与还原预处理对氧化-还原联合技术修复硝基苯污染地下水的影响,选取2,4-DNT（2,4-二硝基甲苯）为研究对象,构建过硫酸盐/铁炭修复技术体系,分别设置2个试验槽,一个试验槽以过硫酸盐作为氧化预处理联合以铁炭作为还原后处理,另一个试验槽以铁炭作为还原预处理联合以过硫酸盐作为氧化后处理,对比研究构建的氧化-还原联合系统中不同氧化与还原预处理方式对2,4-DNT去除机制的影响.结果表明:①过硫酸盐氧化材料填充位置显著影响试验槽pH和ORP（氧化还原电位）的变化,在运行周期5 PV（PV为孔隙体积,1 PV时间约为4 h）内,pH可显著增至11左右,ORP值达到最高.②在运行周期5 PV内,氧化填充层S₂O₈2-浓度和还原填充层Fe2+浓度均显著降低.③在运行周期5 PV内,随运行周期的增加,以过硫酸盐作为氧化预处理联合以铁炭作为还原后处理的协同技术体系对2,4-DNT的去除效果显著降低,以铁炭作为还原预处理联合以过硫酸盐作为氧化后处理的协同技术体系对2,4-DNT的去除率维持在100%.④通过液相-质谱联用技术,识别构建的氧化-还原联合技术体系内2,4-DNT降解的主要中间产物,同时结合铁炭微电解还原机制和过硫酸盐氧化机制提出了2,4-DNT协同处理机制及其可能的降解路径.研究显示,还原预处理更有利于氧化-还原联合技术对地下水中2,4-DNT的去除,可为有效处理硝基苯化合物污染地下水提供理论支撑.