零价铁去除三氯乙烯及四氯乙烯对比实验研究

文章以三氯乙烯(TCE)和四氯乙烯(PCE)为目标污染物,采用批实验方法,研究零价铁的纯度、粒径、投加量对零价铁去除氯代烃的影响,同时分析TCE、PCE两种污染物共存对零价铁去除TCE和PCE的影响。实验结果表明:(1)在实验范围内,零价铁的纯度越高,粒径越小,投加量越大,零价铁对TCE和PCE的去除效果越好;(2)零价铁对四氯乙烯的去除效果比对三氯乙烯的去除效果好;(3)三氯乙烯、四氯乙烯共存时会相互竞争与零价铁的反应位点,从而降低各组分的去除效率。     

基于正交试验法的零价铁降解水环境中的氯代烃

氯代烃的生产和应用给环境水体带来的污染日益严重,可利用零价铁零价铁对其进行还原脱氯以达到去除的目的。本文采用正交试验法,将零价铁对氯代烃的去除率作为考察指标,研究pH值、零价铁粒径和振荡速率3个因素对氯代烃去除率的影响,结果表明:3个影响因素的重要性表现为pH值零价铁粒径振荡速率,且pH值具有极显著影响;最优水平下的零价铁对氯代烃具有较好的降解效果,且零价铁对TCE和PCE的降解符合准一级反应。     

采用零价铁-缓释碳修复氯代烃污染地下水的中试研究

针对受氯代烃污染的地下含水层,采用零价铁-缓释碳技术进行修复中试研究。中试期间,向地下9～18 m受氯代烃污染的含水层(体积900 m3)注入7 200 kg零价铁-缓释碳药剂。对地下水中污染物进行定期监测,结果显示:零价铁-缓释碳技术可以高效地将地下含水层中的氯代烃污染物脱氯降解。其中1,2-二氯乙烷的去除率达99.90%以上,1,1-二氯乙烷的去除率达86.00%以上,氯仿的去除率达98.00%以上。在零价铁-缓释碳还原体系存在的条件下,1,2-二氯乙烷、1,1-二氯乙烷和氯仿三种污染物的半衰期分别为46,115,70 d。研究证明:零价铁-缓释碳技术可以高效地修复被氯代烃污染的地下含水层,并且修复期较短,对氯代烃类污染场地地下水的修复有重要的实用价值。     

氯代烃污染土壤的纳米零价铁厌氧修复研究

有机氯代烃引发的土壤环境污染问题已日趋严重。以纳米零价铁厌氧还原技术为核心的厌氧降解修复技术已逐渐成为有机氯代烃污染土壤厌氧降解研究的热点。有机氯代烃自身分子结构的差异性决定了有机氯代烃的挥发性、持久性及生物毒性等理化性质差异巨大,最终影响到污染土壤厌氧修复技术的优化。文章系统梳理、总结了不同分子结构的有机氯代烃污染土壤的纳米零价铁厌氧修复研究进展,分析了不同分子结构的有机氯代烃的厌氧降解途径,比较了不同分子结构有机氯代烃的厌氧降解效果,以期能够为深入开展有机氯代烃污染土壤的纳米零价铁修复研究工作提供借鉴。     

零价铁修复多环芳烃污染土壤的研究

文章研究了反应时间、投加量、初始pH值等因素对零价铁修复菲污染土壤的影响。结果表明,在零价铁修复过程中,随着反应时间的增加,菲的去除率相应提高,反应进行到4.5 h后去除率趋于稳定;在0～0.06 g/g范围内,随着零价铁(ZVI)投加量的增加,菲的去除率也呈现上升趋势,当继续投加铁粉,去除率保持稳定;初始pH值影响着零价铁对菲的去除效果,初始pH=2、4时的去除率为33.8%、30.6%。酸性条件下菲的去除主要由于芬顿反应和还原加氢为主的氧化还原作用,碱性条件下则存在一定的吸附作用。另外,初始pH影响土壤中菲的提取率,提取率随着p H的升高而降低。     

流变相法制备包覆型CMC-Fe0及降解水中TCE的研究

以廉价环保的羧甲基纤维素钠(CMC)为表面修饰剂,采用流变相反应法制备包覆型纳米零价铁(CMC-Fe0),用XRD、SEM和TEM、氮气吸附-脱附手段对样品进行表征,并利用合成的零价铁粒子对三氯乙烯(TCE)进行还原脱氯反应.结果表明,当CMC-Fe0投加量为6 g·L-1,TCE初始浓度为5 mg·L-1时,反应40 h去除率达100%.包覆型CMC-Fe0对TCE的还原反应符合准一级反应动力学.最后,对反应产物进行了简单易行的回收.     

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.     

微米铁复合生物碳源对地下水中1,2-二氯乙烷的高效去除

1,2-二氯乙烷(1,2-DCA)是一类地下水中常见的难降解饱和氯代烃,为探究厌氧条件下零价铁(ZVI)协同生物作用对其降解规律,采集北京市某氯代烃污染场地地下水及含水层土壤,利用微宇宙实验体系,通过添加由微米级零价铁(mZVI)、生物碳源及营养组成的复合药剂,考察不同条件下1,2-DCA的去除效果,并对地下水理化参数的变化进行长期监测。结果表明:复合药剂添加量为3%时,恒温、避光、匀速震荡的反应条件下,15d内地下水中的1,2-DCA即可降至低于检出限。中性pH及SO42-的存在更有利于1,2-DCA的脱氯降解。30d后仅检测到体系中明显的乙烯产生,推测双脱氯消除为1,2-DCA在该体系内的主要降解途径。此外,复合药剂加入后,地下水可长时间维持较低的氧化还原电位(-100~-300mV)、溶解氧(0.5mg·L-1)以及适宜的pH值(6.5~7.5),利于厌氧微生物活性的维持及脱氯反应的进行。     

不同pH条件下三氯乙烯及其脱氯产物对苯或甲苯厌氧生物降解的影响

将零价铁渗透反应格栅和生物降解格栅联用,先利用氯代烃易还原脱氯的性质通过零价铁渗透反应格栅去除氯代烃,后利用BTEX易生物降解的性质通过生物降解格栅去除BTEX,可以有效去除地下水中由氯代烃和BTEX这两种性质迥异的污染物形成的混合污染羽.但在联合格栅技术中,零价铁渗透反应格栅后的强碱性环境(pH9)、氯代烃脱氯还原中间产物(cis-1,2-DCE)的积累和可能出现的TCE穿透均可对生物降解格栅中BTEX的生物降解产生影响.针对上述问题,本文研究了不同pH条件下TCE和cis-1,2-DCE对苯或甲苯厌氧生物降解的影响.结果发现,碱性pH条件有利于苯或甲苯的生物降解,但不同pH条件下TCE或cis-1,2-DCE的加入对苯或甲苯的生物降解均产生抑制(除pH=7.9,cis-1,2-DCE=100μg·L-1时的甲苯),且TCE对苯和甲苯生物降解的抑制要明显强于cis-1,2-DCE;不同pH条件下,TCE 100和500μg·L-1对苯生物降解的抑制作用没有明显差异,但对甲苯生物降解的抑制却随着TCE浓度的增加而增加;pH=7.9时,cis-1,2-DCE的加入有利于甲苯的生物降解,之后随着pH的增加又转变为抑制.另外,在苯或甲苯厌氧生物降解过程中,可能存在cis-1,2-DCE与苯或甲苯的共代谢生物降解,且甲苯更有利于cis-1,2-DCE的共代谢降解.     

微米铁复合生物碳源对地下水中1,2-二氯乙烷的高效去除

1,2-二氯乙烷(1,2-DCA)是一类地下水中常见的难降解饱和氯代烃,为探究厌氧条件下零价铁(ZVI)协同生物作用对其降解规律,采集北京市某氯代烃污染场地地下水及含水层土壤,利用微宇宙实验体系,通过添加由微米级零价铁(mZVI)、生物碳源及营养组成的复合药剂,考察不同条件下1,2-DCA的去除效果,并对地下水理化参数的变化进行长期监测.结果表明:复合药剂添加量为3%时,恒温、避光、匀速振荡的反应条件下,15 d内地下水中的1,2-DCA即可降至低于检出限.中性pH及SO_4~(2-)的存在更有利于1,2-DCA的脱氯降解. 30 d后仅检测到体系中明显的乙烯产生,推测双脱氯消除为1,2-DCA在该体系内的主要降解途径.此外,复合药剂加入后,地下水可长时间维持较低的氧化还原电位(-100～-300 m V)、溶解氧(0. 5 mg·L~(-1))以及适宜的pH值(6. 5～7. 5),利于厌氧微生物活性的维持及脱氯反应的进行.     

零价铁与微生物耦合修复地下水的研究进展

主要总结了零价铁与微生物耦合体系修复污染地下水的作用效能与机制,介绍了零价铁与微生物耦合体系中零价铁的和微生物的主要来源及特征,总结了该耦合技术对地下水中氯代烃、重金属以及硝酸盐的去除效能、作用机制以及产物,由于零价铁与微生物之间的协同作用,相较于单一体系,耦合体系对多种污染物的去除效率具有明显的优势,且耦合体系中污染物的去除产物更加无害化.此外,从材料本身与环境因子两个方面概述了零价铁与微生物耦合体系降解效率的影响因素,阐明了零价铁与微生物之间的交互作用机制.零价铁的毒性作用和刺激作用对微生物的生长与群落变化起到了重要作用,同时微生物的存在影响了零价铁的电子传递与钝化产物的构成.最后,提出了零价铁与微生物耦合体系的未来研究需求,总结了该技术的优势与不足,有利于该技术在地下水修复中的高效应用.     

零价铁修复土壤及地下水的PRB技术

零价铁可渗活性栅(Fe0-PRB)技术,被证明是一项修复由卤代烃、卤代芳烃和有机氯农药以及一些有毒金属(如铬、硒、铀、砷和锝等)引起的土壤及地下水污染的有效技术。本文介绍了零价铁还原脱氯的机理以及影响反应速率的因素;进一步讨论了国内外利用零价铁修复受污染土壤及地下水的研究现状和发展趋势。     

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.     

零价铁修复1,3-二氯苯污染底泥

通过序批试验研究了零价铁修复对底泥中1,3-二氯苯的去除效果,分析了零价铁修复过程中pH和铁离子质量浓度以及修复后底泥土壤酶的恢复情况. 结果表明:添加占底泥干质量2%的还原铁粉,1,3-二氯苯的去除率可达72.3%〔初始w(1,3-二氯苯)为500 　mg/kg,培养时间为20 d〕,较未添加零价铁修复处理高52.0%. 零价铁有效地促进了底泥中1,3-二氯苯的去除,土著微生物在自然恢复中起一定的作用. 在修复过程中零价铁并未使底泥pH发生明显变化,底泥水体中的总铁质量浓度(低于0.3 mg/L)始终符合地表水环境质量标准(GB3838—2002). 1,3-二氯苯污染使底泥过氧化氢酶、转化酶和蛋白酶的酶活性显著降低,使脲酶的酶活性显著升高. 零价铁修复使1,3-二氯苯抑制的底泥过氧化氢酶的酶活性恢复到未污染对照水平.      

介质配比对PRB修复效率的影响

用零价铁和活性炭作为PRB反应介质,以Cr(Ⅵ)污染地下水为例,研究介质配比对PRB修复效率的影响。零价铁对Cr(Ⅵ)具有还原作用,活性炭具有吸附作用,调整二者的配比,产生不同的处理效果。当零价铁和活性炭质量分数分别占40%、30%时,单位Fe0对Cr(Ⅵ)的去除能力最强。出水总体积<96.5L时,Cr(Ⅵ)浓度均小于0.05mg/L,符合饮用水卫生标准。各反应柱修复过程中,体系内的pH均有所上升。     

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.     

高锰酸钾氧化去除砂壤土中三氯乙烯的试验研究

以环境中常见的污染物三氯乙烯(TCE)为研究对象,利用高锰酸钾(KMnO4)对工业场地土壤中的TCE进行处理,探讨了不同氧化条件、污染物初始浓度、氧化次数等对去除效果的影响.结果表明,采用正交试验获得优化操作条件为:KMnO4浓度125mg/L,pH7,反应时间30min.在此条件下,100mg/kg的TCE去除率达到93.7%.TCE的去除率随污染物浓度的增加而减小,对于污染程度高的土壤,2次处理能有效提高去除率.土柱实验结果表明经过KMnO4溶液淋洗12d后,初始浓度为50mg/kg的TCE氧化率均达到88.1%以上,降低淋洗流速可提高TCE的去除率.     

受氯代烃类污染的地下水环境修复研究进展

越来越多的地下水源正遭受氯代烃类有机物的污染,氯代烃类的地下环境行为及其污染环境的修复技术是当前环境学界的一个热点。目前修复这类污染环境的技术主要有抽出处理、渗透性反应墙和生物修复等。其中研究最多、应用最广的是利用表面活性剂强化抽出处理技术、零价铁降解氯代烃类的渗透性反应墙技术以及原位强化生物修复技术。零价铁反应墙如何长期稳定运行是目前的研究难题,也是该技术的发展目标。强化生物修复是具有巨大发展潜力的一项新兴技术,构建一个能同时降解多组分污染物的微生物生态群落并成功引入污染场地发挥最大功效,是地下水环境生物修复技术研究中的难点,也将是热点。     

改性生物炭负载零价铁对土壤中三氯乙烯的去除及微生物响应

三氯乙烯是场地及地下水中广泛存在的典型有机污染物,生物炭基零价铁材料可用于去除地下水中三氯乙烯,然而其也会影响含水层土壤的微生物群落,进而改变三氯乙烯的归趋.通过限氧控温热解,NaOH和HNO₃改性处理,并采用球磨法合成了改性生物炭负载零价铁复合材料,研究了不同改性生物炭负载零价铁对模拟含水层土壤中三氯乙烯的去除及微生物群落的作用机制.结果表明,NaOH改性显著提高了复合材料的比表面积.NaOH改性和Fe/BC为1∶10的复合材料(BC＿2处理组)对三氯乙烯的去除率最高,为90.01%.除BC＿1处理组外,不同处理组均提高了土壤微生物的多样性,改变了微生物群落结构,其中芽孢杆菌属(Bacillus)、硫杆菌属(Thiobacillus)和假单胞菌属(Pseudomonas)可能是三氯乙烯的降解菌属.BC＿2处理组增加了土壤中硫杆菌属和假单胞菌属的相对丰度,有利于三氯乙烯的降解.类诺卡氏菌属(Nocardioideas)、Thermincola、溶杆菌属(Lysobacter)、Gemmatimonas、Microvirga和假单胞菌属维持了微生物群落结构的稳定.微...     

蒸汽-空气混合注射修复TCE污染的二维土箱实验研究

蒸汽-空气混合注射法是一种新近发展起来的并具有较好应用前景的包气带非水相液体(NAPLs)污染修复方法.为探讨蒸汽-空气混合注射法的修复过程及机制,本研究采用石英砂模拟包气带松散介质,选取三氯乙烯作为典型污染物,在二维土箱内人工设置不同的污染方式和污染区域,开展混合注射修复实验.结果表明,混合注射有效地改善了SVE法后期出现的"拖尾"现象,其修复过程可分为SVE阶段、蒸汽加强阶段和热量穿透阶段;污染区域零散分布与单一分布相比,热量穿透土箱的时间变短,TCE去除率更高,去除速率更快.污染区域零散分布与单一分布条件下,热量穿透时间分别为60 min、69 min,去除率分别为93.5%、88.2%,去除时间分别为83.9 min、90.6 min,缩短了修复时间;另外,在污染区域单一分布的实验中发生TCE污染羽的积累与下渗现象,降低了TCE去除效率,在污染区域零散分布实验中温度过渡带更宽,温度峰前冷凝的NAPL态TCE减少.