腐殖酸强化六氯苯厌氧降解规律及其中间产物

为探索厌氧条件下HA(腐殖酸)对HCB(六氯苯)降解的影响,通过构建ρ(HA)为0(HA₀)、120(HA₁₂₀)及200(HA₂₀₀)mg/L厌氧发酵体系,利用气相色谱-电子捕获检测器(GC-ECD)对ρ(HCB)及中间产物进行测定. 结果表明:发酵系统运行72 h后,HA₀、HA₁₂₀、HA₂₀₀处理中HCB降解率分别为13.0％、16.5％和17.4％,表明HA可以促进HCB的降解,并且随ρ(HA)的增加,降解效果越好,但降解效率增幅降低. 对HCB脱氯中间产物的分析发现,PeCB(五氯苯)、TeCB(四氯苯)、TCB(三氯苯)和DCB(二氯苯)均有检出;在发酵的前12 h,ρ(DCB)快速增加,发酵72 h后HA₀、HA₁₂₀、HA₂₀₀处理中ρ(DCB)分别为50.6、51.0和57.6 μg/L,明显高于其他中间产物,表明DCB是HCB脱氯的限速中间体;对DCB进行同分异构体分析表明,DCB的同分异构体有1,2-DCB、1,3-DCB和1,4-DCB三种,发酵结束后HA₀、HA₁₂₀和HA₂₀₀处理中ρ(1,4-DCB)最高,分别为22.0、17.2和18.7 μg/L,1,4-DCB为HCB降解的主要中间产物. 研究显示,通过调控厌氧发酵体系内HA的含量可达到强化HCB脱氯的目的.      

基于零价铁的双金属体系对六氯苯还原脱氯研究

利用Ag、Pb和Cu作为催化金属与微米级铁粉制成不同的双金属体系还原脱氯六氯苯(hexachlorobenzene,HCB),探讨不同催化金属种类、不同双金属添加量以及不同离子强度3种因素对HCB脱氯效率的影响,并剖析双金属催化条件下HCB的脱氯规律.结果表明,微米级铁粉对HCB几乎无还原脱氯效果,添加Ag、Pb和Cu对HCB均具有良好的催化脱氯能力,当Ag/Fe、Pb/Fe和Cu/Fe的最佳比例分别为0.2%、0.5%和1%时,反应2 h后HCB的脱氯率分别达到93.5%、88.5%和49.6%;同时,由于催化金属均匀附着在零价铁表面可以形成更多的微型原电池,故增加双金属投加量可有效提高HCB脱氯速率,0.1 g Pb/Fe对HCB脱氯率为38.3%,而0.8 g Pb/Fe对HCB脱氯率可达到88.6%;另外,离子强度增大对HCB的脱氯也有一定促进作用,在Na2SO4浓度分别为0、0.05和0.5 mol·L-1的3个反应器中,反应2 h后HCB脱氯率分别达到93.5%、98.0%和98.9%.     

乳化纳米铁(EZVI)强化地下水氯代烃还原脱氯

对氯代烃污染地下水进行厌氧微生物还原脱氯时,存在微生物驯化时间长、pH值持续降低、有毒中间产物累积等限制修复效率的问题,为解决上述问题,本课题组制备了一种乳化油(EVO)包覆纳米零价铁(NZVI)的修复试剂,即乳化纳米铁(EZVI),其可以抑制NZVI钝化,增强反应速率并促进厌氧微生物脱氯反应.通过静态批实验探究了EZVI与三氯乙烯的反应动力学及EZVI对四氯乙烯(PCE)还原脱氯的中间代谢产物,并阐明了该过程机理.结果表明EZVI可以有效延缓NZVI钝化、提高反应活性,反应符合一级反应动力学,k_obs=0.182d^-1;EZVI还原PCE可以减少中间产物二氯乙烯的积累,10天内去除PCE达到97.2%,比EVO还原体系提高了68.9%;反应过程中pH值保持在6.5~7.5,ORP值在-50~10mV,提供了良好的还原环境,有效促进了厌氧微生物脱氯反应进行.     

施用堆腐有机肥对水稻土中六氯苯脱氯降解影响

采用水稻盆栽实验,供试土壤为红壤性水稻土和乌栅土,分别设定对照及添加1%和2%堆腐有机肥的处理,研究施用该有机肥对六氯苯(HCB)在种水稻土壤中还原脱氯降解的影响,并分析甲烷生成与HCB脱氯降解的关系.结果表明,18周之后,红壤性水稻土中HCB可提取态残留减少了28.6%～30.1%,乌栅土中HCB可提取态残留减少了47.3%～61.0%;水稻植株吸收的HCB及其降解产物量仅为土壤中HCB初始量的千分之几;HCB发生脱氯降解主要生成五氯苯(PeCB);由于乌栅土的pH和可溶性有机碳含量均高于红壤性水稻土,HCB在乌栅土中的脱氯降解效率较高;在红壤性水稻土中和乌栅土中,施用1%和2%堆腐有机肥分别在第6和第10周后显著抑制PeCB生成,且PeCB生成速率在有机肥的2个添加水平之间均无显著差异;产甲烷菌在脱氯降解中的作用因环境条件而异.     

阴极材料对模拟土壤淋洗液中六氯苯电化学降解的影响

采用自制电解装置以RuO2/Ti为阳极,分别以锌网、不锈钢板、石墨和RuO2/Ti为阴极,对模拟土壤淋洗液中的HCB进行电化学处理,系统地研究了不同阴极材料对HCB降解效果的影响.HCB去除率由高到低依次为:锌网＞不锈钢板＞石墨＞RuO2/Ti.气相色谱分析表明:采用不同阴极材料对HCB进行电解时,其脱氯程度不同.     

碳酸钠/甘油体系中六氯苯脱氯去除及影响因素研究

以六氯苯(HCB)为对象,以HCB脱氯和去除效率为考察指标,通过研究不同的氢供体、碱性物质、催化剂和反应温度等因素,逐步建立基于碳酸钠(Na2CO3)/甘油的高效碱催化脱氯(BCD)体系.结果表明,碱性物质的投加量对HCB的脱氯效率影响显著,当HCB、铁粉、Na2CO3和甘油的投加质量比为1:1:12:90时,在250℃下反应2.5h后,HCB的去除率达到99.9%,脱氯效率达到91.9%,部分氯苯已完全脱氯生成苯.研究结果证明了弱碱性物质也能高效催化HCB的脱氯降解.碳酸钠/甘油体系对HCB具有高效的脱氯效率,所用原料资源丰富、廉价,具有较好的应用前景.     

零价铁脱氯还原多氯联苯的研究进展

多氯联苯(PCBs)是环境中广泛存在的一种典型的持久性有毒有机污染物,对人类和环境产生了许多不利影响。近年来,零价铁技术作为化学修复PCBs污染介质的一种有效方法,具有较好的应用前景。文章综述了国内外应用零价铁技术对环境介质中PCBs污染物脱氯还原的研究进展,介绍了铁粉、纳米铁、铁钯双金属降解PCBs的反应以及影响因素的研究,指出了目前利用零价铁技术降解PCBs研究存在的问题,并对今后零价铁脱氯还原技术治理土壤或沉积物中PCBs污染物的实际应用提出了展望。     

零价铁用于水中氯代有机物还原脱氯的现状与发展

综述了零价铁作为氯代有机物的发展状况,零价铁、纳米零价铁、含铁双金属体系及固定态双金属体系还原脱氯机理、应用现状、存在问题及其未来发展趋势。     

不同氧化还原条件下氯乙烯的微生物脱氯

氯乙烯是土壤和地下水中存在的污染物,其去除的有效途径之一为微生物降解.本研究在温度20℃、氯乙烯初始浓度100μmol/L条件下,对不同氧化还原条件下四氯乙烯、cis-二氯乙烯及一氯乙烯的微生物降解进行了实验.结果表明,在铁还原和碳酸氢盐存在条件下,四氯乙烯以0.26/d和0.31/d的速率分别脱氯为三氯乙烯和cis-二氯乙烯.在脂肪酸存在条件下,四氯乙烯、cis-二氯乙烯和一氯乙烯均完全脱氯为乙烯,但后两者脱氯速率(0.04/d)明显低于前者(0.57/d).在反硝化、锰还原及硫还原条件下,不同取代氯乙烯降解均不明显.当环境温度降至12℃,脱氯菌活性降低,但氯乙烯完全脱氯还原过程仍可发生.     

1,2,4-三氯苯厌氧还原脱氯过程及荧光增白剂PF对脱氯过程影响研究

南京某化工厂生产荧光增白剂PF(1,2-双(5-甲基-2-苯并唑基)-乙烯,调查发现其地下水中存在多种污染物:1,2,4-三氯苯(TCB)、二氯苯同分异构体(DCB)、一氯苯(MCB)、苯和PF.场地多年监测结果显示很可能存在厌氧条件下氯苯类污染物的自然降解.为了探索污染物降解机制并确定荧光增白剂PF对该脱氯过程的影响,笔者通过室内实验发现1,2,4-TCB被脱氯为1,2-DCB、1,3-DCB和1,4-DCB,摩尔比率约为10%、35%、55%.随着1,2,4-TCB投喂次数的增加,降解菌的脱氯速度越来越快,最高可达到7μmol·d~(-1).1,2-DCB和1,3-DCB先脱氯产生MCB,1,4-DCB滞后约两周开始降解,脱氯速度从第14周的0.19μmol·d~(-1)增加到第17周的0.88μmol·d~(-1),并在第108 d左右消耗完全.虽然1,2-DCB和1,3-DCB比1,4-DCB先开始脱氯,但脱氯速度相对缓慢,1,2-DCB的脱氯速度从第12周的0.001μmol·d~(-1)增加到第15周的0.21μmol·d~(-1),1,3-DCB的脱氯速度从第12周的0.06μmol·d~(-1)增加到第17周的0.14μmol·d~(-1).DCBs降解产生的MCB在第160 d左右开始脱氯生成苯,脱氯速度从第23周的0.296μmol·d~(-1)到第25周的1.94μmol·d~(-1)再到第28周的0.007μmol·d~(-1).同时,实验结果表明荧光增白剂PF不会改变1,2,4-TCB的脱氯过程,但在MCB脱氯到苯的过程中具有一定的抑制作用.     

强化混凝对腐殖酸和富里酸去除对比研究

以腐殖酸和富里酸为研究对象,考察了硫酸铝、三氯化铁、聚合氯化铝和聚合氯化铁这4种混凝剂的强化混凝效果,并研究了pH、浊度及Ca2+、腐殖酸和富里酸相对含量对强化混凝的影响.结果表明,4种混凝剂对腐殖酸的去除效果要高于富里酸,三氯化铁和硫酸铝比聚合氯化铝和聚合氯化铁具有更好的混凝效果,在混凝剂投量为40 mg.L-1时,三氯化铁、硫酸铝、聚合氯化铁和聚合氯化铝混凝后可将水样中富里酸浓度由10 mg.L-1分别降为3.22、4.34、5.85和4.86 mg.L-1,而腐殖酸浓度可分别降至1.13、2.13、3.44和2.50 mg.L-1.三氯化铁和硫酸铝强化混凝的最佳pH为5.5～6.5,在其它pH范围强化混凝效果降低;水样中有机物浓度越高,混凝效果越差,富里酸/腐殖酸>0.4后混凝效果明显变差.浊度对混凝剂去除有机物的影响较小,Ca2+浓度的增加可提高腐殖酸和富里酸的去除效果.     

腐殖酸含量对污泥厌氧发酵过程产CH4效率的影响

污泥中含有的HA（腐殖酸）会对厌氧发酵过程产生影响.为探究ρ（HA）对厌氧发酵产CH₄效率的影响规律,开展了ρ（HA）为0、200、300和400 mg/L（依次记为T0、T1、T2、T3处理）的中温厌氧发酵模拟试验,检测和分析了φ（CH₄）、累计CH₄产量与产生动力学特征,以及ρ（HA）与累计CH₄产量之间的相关性.结果表明:各处理发酵过程的pH在6.9~7.9之间变化,并且HA对pH变化具有减缓作用;T1处理的φ（CH₄）峰值为66.7%,高于T0处理的61.5%,但随着ρ（HA）的进一步增加,φ（CH₄）峰值逐渐下降为62.0%（T2处理）和60.0%（T3处理）;采用修正Gompertz方程对累计CH₄产量的拟合结果表明,HA对厌氧发酵的产CH₄潜能呈抑制作用,且随ρ（HA）的增加,该抑制作用更加明显,T0、T1、T2和T3处理的最大累计CH₄产量分别为441.1、432.1、397.1和253.5 mL;相关性分析结果显示,ρ（HA）与累计CH₄产量呈负相关,随着ρ（HA）的增加,累计CH₄产量逐渐降低.研究显示,HA对污泥厌氧发酵产CH₄过程呈抑制作用,ρ（HA）较低时可提高沼气中的φ（CH₄）峰值.      

污染土壤淋洗液中六氯苯的电化学法处理研究

采用电化学稳定性较好的钛基镀RuO2为阳极,以不锈钢板为阴极,对污染土壤淋洗液中的六氯苯进行电化学处理,研究了溶液初始pH值、HCB初始浓度、电解时间、电解质浓度、外加电压等因素对六氯苯处理效果的影响。所得最佳工艺条件为:用TX-100做增溶剂时,在HCB初始浓度300μg/L、溶液初始pH为3,电解质浓度为1%,外加电压为6V时,电解3hHCB去除率为60.3%。气相色谱分析表明:阴极还原脱氯是HCB电化学降解的主要途径,检出的降解产物有五氯苯、1,2,4,5-四氯苯和1,2,3,4-四氯苯。     

生物电催化方法处理三氯乙酸的研究

利用吸附法将血红蛋白(Hb)固定在碳纳米管修饰电极表面,研究了Hb在碳纳米管修饰电极的直接电化学行为.固载Hb碳纳米管修饰电极在pH=7.0的PBS缓冲溶液中于-0.300V(vsSCE)处有一对相当可逆的循环伏安还原氧化峰,为Hb血红素辅基Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)电对的特征峰.利用循环伏安法和恒电位电解法研究了固载Hb的碳纳米管修饰电极对有机氯模型污染物三氯乙酸的电催化还原脱氯,并通过鉴定中间产物探讨了其催化还原机理.结果表明,固载Hb的碳纳米管修饰电极对三氯乙酸的还原具有很高的催化活性,三氯乙酸是按照三氯乙酸→二氯乙酸→一氯乙酸→乙酸的途径分布还原脱氯.将固载Hb的碳纳米管修饰电极组装成三维填充床电解反应器,进行了三氯乙酸连续流动电解还原的初步研究.-0.6V(vs.SCE)电解180min,三氯乙酸去除率为40.13%.     

铜锌内电解法降解水中三氯乙酸的研究

在饮用水液氯消毒副产物中,三氯乙酸的致癌风险最高,且难以生物降解,具有"三致"(致癌、致畸、致突变)作用,对人们的身体健康危害大。铜锌催化内电解法可有效地对三氯乙酸以催化脱氯的方式进行降解,实验考察了pH、Zn/Cu质量比、Zn/Cu投加量和反应时间等参数对三氯乙酸降解效果的影响。含有1.0mg/L三氯乙酸的模拟用水其最佳反应条件为:Zn与Cu最佳质量比为4:1;Zn与Cu总质量为1.0g;最佳pH值为3;搅拌反应时间为10min;在该条件下,三氯乙酸的降解率可达到95.1%,实验结果表明,铜锌催化内电解法对三氯乙酸的脱氯还原具有很高的催化活性。通过鉴定中间产物探讨了其催化还原机理,三氯乙酸是按照三氯乙酸→二氯乙酸→一氯乙酸→乙酸的途径分步还原脱氯。     

Humic acid and metal ions accelerating the dechlorination of 4-chlorobiphenyl by nanoscale zero-valent iron

Transformation of polychlorinated biphenyls (PCBs) by zero-valent iron represents one of the latest innovative technologies for environmental remediation. The dechlorination of 4-chlorobiphenyl (4-ClBP) by nanoscale zero-valent iron (NZVI) in the presence of humic acid or metal ions was investigated. The results showed that the dechlorination of 4-ClBP by NZVI increased with decreased solution pH. When the initial pH value was 4.0, 5.5, 6.8, and 9.0, the dechlorination efficiencies of 4-ClBP after 48 hr were 53.8%, 47.8%, 35.7%, and 35.6%, respectively. The presence of humic acid inhibited the reduction of 4-ClBP in the first 4 hr, and then significantly accelerated the dechlorination by reaching 86.3% in 48 hr. Divalent metal ions, Co2+, Cu2+, and Ni2+, were reduced and formed bimetals with NZVI, thereby enhanced the dechlorination of 4-ClBP. The dechlorination percentages of 4-ClBP in the presence of 0.1 mmol/L Co2+, Cu2+ and Ni2+ were 66.1%, 66.0% and 64.6% in 48 hr, and then increased to 67.9%, 71.3% and 73.5%, after 96 hr respectively. The dechlorination kinetics of 4-ClBP by the NZVI in all cases followed pseudo-first order model. The results provide a basis for better understanding of the dechlorination mechanisms of PCBs in real environment.