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.      

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.     

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.      

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.      

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.     

爆炸物污染土壤中2，4-DNT和2，6-DNT的生物降解中试研究

设计采用包括土壤生物降解、反硝化以及循环混合系统构成的中试流程,模拟原位生物修复工艺,依靠污染土壤自身的生物降解过程去除2,4-二硝基甲苯(2,4-DNT) 和2,6-二硝基甲苯(2,6-DNT).结果表明,即使在温度较低的条件下（8～15℃）,2,4-DNT 和2,6-DNT仍可以被完全去除.两者虽然属于同分异构体,但前者的生物降解速率大大高于后者.系统可以维持自身的碱度平衡和保证无机营养供应,无需调节或补充;反硝化能够正常进行,从而防止亚硝酸根在系统内积累抑制DNT生物降解,但要彻底去除亚硝酸根及硝酸根,需要外加碳源.     

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...     

一株嗜盐菌的分离鉴定及其降解甲基绿的实验

从舟山双峰盐场的盐田中分离筛选得到一株可降解碱性染料甲基绿细菌Salinivibrio kushneri DD-1。研究了该菌株最佳的生长盐浓度以及在不同NaCl浓度、甲基绿浓度、pH值以及O_2浓度对该菌株降解甲基绿的影响,并对其降解产物进行分析。结果表明:该菌株为一株嗜盐菌,最佳生长盐浓度为50 g/L。脱色实验中,Salinivibrio kushneri DD-1在ρ(NaCl)为50 g/L时脱色率最高,达到95%;对低浓度甲基绿(25 mg/L)的脱色效果较好;脱色率随pH升高而增大,该菌株在碱性条件下对甲基绿的脱色效果更佳; Salinivibrio kushneri DD-1在厌氧条件下无法降解甲基绿,随着O_2浓度升高,脱色效果逐渐增强。甲基绿降解产物主要为4-(N,N-二甲基氨基)-4'-(N',N'-二甲基氨基)二苯甲酮、4-(N-乙基-N,N-二甲基氨基)-4'-(N',N'-二甲基氨基)二苯甲酮、[4-(N-乙基-N,N-二甲基氨基)][4'-(N',N'-二甲基氨基)][4″(N″,N″-二甲基氨基)]三苯基甲醇。     

刺芹侧耳对孔雀石绿的脱色降解及其产物分析

以白腐真菌刺芹侧耳(Pleurotus eryngii-Co007)为染料脱色菌株,研究三苯甲烷染料孔雀石绿的浓度、脱色p H、脱色温度及脱色时间对染料脱色的影响,并对降解产物进行紫外-可见吸收光谱分析、红外光谱分析、GC-MS分析和植物毒性实验,以揭示孔雀石绿可能的降解路径及其产物毒性.结果表明:在p H 6、30℃条件下,P.eryngii-Co007脱色降解200 mg·L-1孔雀石绿,9 h脱色率可达98.22%;孔雀石绿的降解产物主要包括4-(二甲氨基)二苯甲酮、4-(甲氨基)二苯甲酮和4-氨基二苯甲酮;推测孔雀石绿可能的降解路径为孔雀石绿中心碳的羟基化反应,随后中心碳迅速发生碳-碳键断裂,产生4-(二甲氨基)二苯甲酮,4-(二甲氨基)二苯甲酮经过两个连续的N-去甲基化过程,分别产生4-(甲氨基)二苯甲酮和4-氨基二苯甲酮;植物毒性实验表明,P.eryngii-Co007对孔雀石绿有较好的脱毒作用.综上,P.eryngii-Co007能高效脱色降解高浓度的孔雀石绿,同时可显著降低染料对植物的毒害作用.     

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.     

纳米四氧化三铁对2,4-D的降解研究

采用纳米Fe3O4降解溶液中的2,4-D,考察了2,4-D初始浓度、纳米Fe3O4的投加量、溶液pH对2,4-D降解效率的影响,并探讨了2,4-D的降解机理。实验结果表明,Fe3O4对2,4-D有明显的降解作用,纳米Fe3O4的降解效果优于微米级Fe3O4,降解过程中溶液中的氯离子浓度随着2,4-D的降解而升高,Fe3O4对2,4-D的降解机理是还原脱氯。当2,4-D初始浓度在0～10mg/L、纳米Fe3O4投加量0～300mg/L的范围内,2,4-D降解率随初始浓度和纳米Fe3O4投加量的增加而增大。在2,4-D初始浓度为10mg/L、pH3.0、纳米Fe3O4投加量300mg/L时降解效率最高,48h内2,4-D的降解率可达40%。     

纳米四氧化三铁对2,4-D的脱氯降解

采用纳米四氧化三铁(Fe3O4)降解水溶液中的2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D),考察了2,4-D初始浓度、纳米Fe3O4投加量、溶液pH和温度等因素对2,4-D降解率的影响.结果表明,纳米Fe3O4对2,4-D有显著的降解效果,初始浓度为10 mg/L的2,4-D, 48 h内降解率可达48%.纳米Fe3O4对2,4-D的降解是一个还原脱氯过程,反应体系中氯离子浓度随2,4-D浓度降低而升高.LC/MS分析表明,2,4-D降解的主要产物是苯酚,其他中间产物是2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、4-氯苯酚(4-CP)和2-氯苯酚(2-CP).溶液中2,4-D的降解符合准一级反应动力学,产物4-CP、2,4-DCP和苯酚的反应速率常数K分别为0.0043、0.0026和0.0032 h -1.环境条件对降解效率有显著影响,2,4-D初始浓度在0～10 mg/L、纳米Fe3O4投加量0～300 mg/L的范围内,2,4-D降解率随初始浓度和纳米Fe3O4投加量的增加而增大;pH对2,4-D的脱氯降解有显著影响,在pH为3.0时,纳米Fe3O4对2,4-D的还原脱氯效果最好;温度升高,可以提高脱氯反应速率.     

浸渍热解法制备铁改性生物炭活化过硫酸盐去除2,4-二硝基甲苯

为探究并优化浸渍热解法制备铁改性生物炭（MBC）活化过硫酸盐（PS）对有机污染物去除的试验条件及影响因素,以2,4-二硝基甲苯（2,4-DNT）为目标污染物,考察了热解参数（热解温度、升温速率和停留时间）、FeCl₃浸渍浓度及初始pH值对2,4-DNT去除的影响,并采用电子自旋共振波谱技术及自由基猝灭试验鉴定了PS/MBC体系中生成的自由基。结果表明:1）热解温度对MBC活化PS去除2,4-DNT的影响最显著,其次为升温速率和停留时间;当热解温度、停留时间和升温速率分别为300℃、3 h和10℃/min时,热解制备的MBC对活化PS去除2,4-DNT的效果最佳;2）FeCl₃浸渍浓度是影响MBC活化性能的重要因素,随着FeCl₃浸渍浓度的升高,2,4-DNT的去除率先增后减,当FeCl₃的浸渍浓度为100 mmol/L时,5 h内2,4-DNT的去除率可达到100%,2,4-DNT去除的准一级动力学常数（k_obs）为1.373 min-1;3）当初始pH值为5.0~9.0时,2,4-DNT均具有较好的去除效果,其去除率为94.5%~83.6%,k_obs为0.606~0.345 min-1;4）PS/MBC体系中生成的·OH是2,4-DNT去除的主要原因,其强度随MBC的热解温度和FeCl₃浸渍浓度的不同差异较大。研究结果表明,浸渍热解法制备的MBC可有效活化PS实现污染物的高效去除,为PS化学氧化处理有机污染水体提供了新思路。     

针铁矿、磁铁矿和石膏对2,4-二氯苯酚厌氧降解的影响

2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,2,4-DCP)常用于农药生产,在水体和土壤中广泛分布,具有难降解、高毒性的特点.通过模拟自然过程,在厌氧反应体系中投加铁氧化物和硫酸盐矿物,重点考察了不同矿物对2,4-DCP降解的影响.结果发现,厌氧体系中针铁矿、磁铁矿和石膏对2,4-DCP均没有明显的吸附作用;质量衡算结果表明所有反应体系中仅发生2,4-DCP向4-氯苯酚(4-chlorophenol,4-CP)的转化;与无外加碳源组相比,乙酸钠的加入使得2,4-DCP的还原脱氯反应速率增大一倍.分析表明针铁矿和磁铁矿加入可刺激脱氯功能菌的生长或活性,进而提高微生物的电子传递能力和2,4-DCP的降解速率;石膏加入强烈抑制脱氯功能菌的生长或活性,进而抑制2,4-DCP的降解.研究结果对认识难生化降解卤代酚在厌氧环境中的迁移转化及环境工程中此类物质的处理具有潜在意义.