多聚物吸附纳米零价铁在多孔介质中的迁移

针对纳米零价铁在多孔介质中的迁移特点,本文通过实验室柱实验和腐蚀实验分析了不同聚丙烯酸（PAA）包覆浓度下的纳米零价铁（nZVI）在石英砂介质中的迁移和其接触不同电解质溶液6h的反应活性.利用迁移距离和穿出率,表征了不同纳米铁材料的迁移性能.应用pH值、氧化还原电位（ORP）、Fe²⁺浓度、X射线衍射（XRD）和Fe⁰含量随时间变化图像表征纳米零价铁腐蚀程度.实验结果表明,PAA显著提高了纳米零价铁材料的迁移距离.10%聚丙烯酸包覆浓度下,实验室合成纳米零价铁的迁移效果最佳,穿出率可达58.65%.在6h的腐蚀实验中,10%聚丙烯酸包覆的零价铁含量有一定的降低,但是零价铁损失相对于20% PAA包覆的零价铁少.综合考虑迁移性和反应活性,10% PAA包覆浓度下实验室合成纳米零价铁是适用于地下水污染原位修复的最佳材料.     

生物炭负载纳米零价铁制备及修复六价铬污染土壤技术研究进展

近年来,纳米零价铁颗粒（nZVI）应用于Cr（Ⅵ）污染修复治理技术研究备受关注。生物炭负载型纳米零价铁（nZVI@BC）作为纳米零价铁改性技术之一,具有低成本、易制备和修复效果优越等优点,但此技术应用于Cr（Ⅵ）污染土壤修复方面研究尚不多。生物炭（BC）主要通过植物秸秆热解生成,生物炭负载纳米零价铁（nZVI@BC）则通过生物炭与纳米零价铁在热解-液相还原法或一步热解法合成。制备的nZVI@BC能够有效解决纳米零价铁团聚和钝化等缺点,显著提高纳米零价铁（nZVI）利用率。综述了生物炭负载纳米零价铁（nZVI@BC）应用于修复Cr（Ⅵ）污染土壤反应机理和研究进展,总结出提升该材料性能的途径有:通过调整BC热解条件和改性BC以提升BC性能;适当的质量比（BC/nZVI）;使用聚乙二醇（PEG）、羧甲基纤维素（CMC）、污泥衍生的BC和茶多酚（TP）提高nZVI稳定性。nZVI@BC材料能够提高土壤中有机质含量,在Cr（Ⅵ）修复治理方面极具应用前景。     

纳米级零价铁的制备及其用于污水处理的机理研究

铁化学性质活泼，来源丰富。纳米级零价铁作为除铬（Ⅵ）和脱氯降解有机氯化物的一种新技术有着广阔的应用前景。纳米级零价铁的制备方法总体可分为物理法和化学法。纳米级零价铁除铬（Ⅵ）的过程包括还原、沉淀、吸附和絮凝作用。纳米级零价铁脱氯降 机氯化物是还原与吸附共同作用的结果，氯代烃转化为无毒或易生物降解的简单烃类。     

改性膨润土负载纳米零价铁处理水污染综述

文章综述了近来膨润土负载纳米零价铁的合成与改性方法,以及不同改性膨润土负载纳米零价铁对不同水相无机和有机污染物的还原降解情况,分析了膨润土的改性方法对纳米零价铁颗粒整体功能活性影响的特性和机理。总结了改性膨润土负载纳米零价铁技术尚需解决的问题和今后研究的发展方向。     

树脂基纳米零价铁复合材料的制备及其去除重金属铅Pb(Ⅱ)的性能研究

凭借着优越的还原活性,纳米零价铁在环境污染治理和修复领域应用广泛。通过将纳米零价铁(n ZVI)颗粒负载到大孔阴离子和阳离子交换树脂上,成功制备出2种树脂基纳米零价铁复合材料。研究了2种复合材料及其载体对水溶液中Pb(Ⅱ)的去除性能,考察了不同载体功能基团对复合材料去除Pb(Ⅱ)性能的影响。结果表明:以大孔阴离子交换树脂为载体的D001-Fe0复合材料因具有离子交换和化学还原双重作用,对Pb(Ⅱ)的去除效率高、速率快。     

活性炭/纳米零价铁复合吸附剂的制备及对砷的去除应用

纳米零价铁在重金属去除领域应用前景广阔。为了大批量、低成本地制备纳米零价铁,本文采用电化学还原法在粒状活性炭表面电沉积纳米零价铁,通过X射线衍射分析对产物的结构进行了表征,并初步探讨了制备的纳米零价铁/活性炭复合吸附剂对模拟地下水中As(III)的去除效果。结果表明,通过自行设计的电沉积装置,成功地在颗粒活性炭上沉积了纳米零价铁颗粒。制备的活性炭/纳米零价铁复合吸附剂对模拟地下水中As(III)的去除效果良好。电化学沉积法制备纳米零价铁,技术可行,成本低廉,在重金属去除领域具有较大的应用潜力。     

粉煤灰基多孔材料负载纳米铁的制备及其对龙胆紫的去除效果

为制备新型可再生吸附反应材料,以工业废弃物粉煤灰、棕榈壳等为主要原料,烧结制备FAP（粉煤灰基多孔材料）,并以FAP为载体负载纳米零价铁,制备FAP/nZVI（粉煤灰基纳米零价铁多孔材料）,以散失率、龙胆紫去除率、纳米零价铁负载量等为指标,确定FAP及FAP/nZVI的最佳制备条件,并考察二者对染料龙胆紫的去除特性.结果表明:① FAP的最佳制备条件为m（粉煤灰）:m（膨润土）:m（棕榈壳）=190:95:15,升温速率10℃/min,烧结温度800℃,保温时间30 min.② FAP/nZVI最佳制备条件为m（Fe）/m（FAP）1:3,振荡时间1 h,选用抗坏血酸为稳定剂,过程中无需使用惰性气体;SEM结果表明纳米零价铁被成功负载于FAP上.③ FAP/nZVI对200 mg/L龙胆紫的去除率为94.8%,FAP同条件下的去除率仅为26.2%,FAP/nZVI对龙胆紫的去除同时存在物理吸附和化学还原作用,并且纳米零价铁的还原占主导作用.④ FAP/nZVI再生10次后30 min内对100 mg/L龙胆紫去除率高达97.6%.研究显示,FAP可将纳米零价铁氧化产物Fe2+固定在表面,经还原后可再生为纳米零价铁,具有良好的再生性能.      

电活性微生物激活生物质炭/零价铁协同钝化Cr(Ⅵ)及机制

纳米零价铁（nZVI）具有对六价铬［Cr（Ⅵ）］还原去除能力,但其存在易老化和易团聚的问题,会大大降低对Cr（Ⅵ）反应活性.本文将具有异化铁还原能力的MR-1引入到老化生物质炭负载纳米零价铁（nZVIB）除Cr（Ⅵ）的反应体系中.研究厌氧条件下老化后nZVI/B与MR-1之间对Cr（Ⅵ）去除存在的协同效应机制,以及反应体系中pH条件,初始Cr（Ⅵ）浓度和MR-1菌浓度对这种协同效应的影响.结果表明,在pH为7时体系有明显协同效应,去除率提高51.3%.并且该协同效应随初始Cr（Ⅵ）增加而减弱,随着MR-1浓度增加而增强.固相分析结果表明Cr（Ⅵ）主要以还原为Cr（Ⅲ）的形式被固定.MR-1的异化铁还原能力起到了重要的作用,通过零价铁表面铁氧化物老化层还原,为反应体系提供了大量还原性的Fe（Ⅱ）,同时也释放了内部nZVI的反应活性位点,而生物质炭不仅分散了nZVI还介导MR-1的胞外电子传递过程,从而增强了体系对Cr（Ⅵ）协同钝化能力.本研究为有效解决nZVI长期使用过程中的老化问题提供了新思路.     

纳米零价铁对耐四环素菌耐药特性的影响

研究了纳米零价铁对污水中耐四环素菌的影响.在不同浓度、反应时间和含氧条件下用纳米零价铁对耐药细菌进行处理.结果表明,当纳米零价铁终浓度为5000mg/L,反应时间为12h,厌氧条件下,纳米零价铁对耐四环素菌有较好的抑制效果.纳米零价铁对细菌的耐药能力有消极作用,因而引起耐药性的减弱.50mg/L浓度的纳米零价铁较大提高了基因转移效率,为原来的2.15倍,因此需综合评估纳米零价铁对耐药性的影响.     

纳米铁炭复合材料的制备及对水中镉(Cd)污染的修复

为提高纳米零价铁对水体中镉污染的修复效果,通过液相化学还原法制备纳米零价铁颗粒,并用活性炭包覆,制备纳米铁炭复合材料。设计单因素和正交实验,探讨材料制备中的3个主要因素对材料降解水体中镉(Cd(II))的影响。结果表明:在炭铁比为0.2,硼氢化钠加料速率为32 m L/min,搅拌强度为1 000 r/min的条件下,材料对水体中Cd(II)的降解效果最好;实验表明纳米铁炭复合材料对Cd(II)的去除以纳米零价铁的化学还原过程为主,活性炭的物理吸附为辅。     

氯气灭活饮用水中隐孢子虫的影响因素

应用荧光活体染色法研究Cl2在水体中杀灭隐孢子虫的效果,并探讨投加量、作用时间、浑浊度、pH值、温度、有机物含量等对Cl2灭活隐孢子虫效果的影响规律,找出最佳投加量和作用时间.结果显示,隐孢子虫浓度1×106个/mL,温度22℃,pH7.0,浊度为1.0NTU,氯气投加量大于6.3mg/L,反应时间360min,隐孢子虫的灭活率可以达到预期灭活效果(灭活率﹥99.0%).隐孢子虫的灭活率与氯气投加量和作用时间成正相关;灭活率随着浑浊度增加逐渐下降,浑浊度0.1~20.0NTU范围内,氯气投加量为6.3mg/L,作用时间大于900min,即可保证隐孢子虫的灭活率符合预定要求;在弱酸性条件下氯气灭活隐孢子虫能力强于碱性条件,反应温度(5.0~35.0℃)范围内,隐孢子虫的灭活率与温度成正相关;HA浓度0~10.0mg/L,作用时间为360min时,灭活率随有机物浓度增加而降低.当作用时间为900min时,水中隐孢子虫的灭活率均大于99.0%.     

超声灭活水中隐孢子虫影响因素及机制

采用超声灭活隐孢子虫卵囊,超声频率为19.8kHz,功率为151W,温度控制在(20±1)℃, 探讨了浊度、ρ(腐殖酸)及无机离子质量浓度对超声灭活隐孢子虫的影响,并通过扫描电镜观察及动力学分析探究了超声灭活隐孢子虫的机制. 结果表明:在浊度为0~21.46NTU范围内,隐孢子虫的灭活率先升后降,浊度为1.13NTU时灭活率最高,为94.7%;隐孢子虫灭活率随ρ(腐殖酸)的增加而降低,当ρ(腐殖酸)为50.0mg/L时灭活率降至78.4%. Cu2+、Mn2+和SO₄2-对灭活率影响较小,当ρ(Cu2+)为0.5mg/L时,隐孢子虫灭活率(93.2%)比未添加Cu2+时增加了0.7%;ρ(CO₃2-)增加,隐孢子虫灭活率下降,当ρ(CO₃2-)为150mg/L时灭活率降至82.5%. 扫描电镜形态学观察表明,超声可破坏隐孢子虫细胞结构;动力学分析表明,自由基氧化作用对灭活率的贡献为15.6%,说明超声灭活隐孢子虫的主要机制为空化作用产生的机械剪切作用.      

臭氧灭活水中铜绿微囊藻影响因素研究

为研究臭氧在水体中杀灭铜绿微囊藻的效果,利用中性红染色法探讨了不同因素(臭氧投量、作用时间、pH值、温度、浑浊度、初始藻细胞密度等)对臭氧灭活铜绿微囊藻效果的影响.结果表明,随着臭氧投量和作用时间的延长,藻灭活率明显增加.当浑浊度0.5~20NTU,温度5~35℃, pH值6.0~9.0,同时浊度越低,灭活效果越好;随温度上升,臭氧灭活铜绿微囊藻能力减弱;碱性较酸性条件下臭氧杀灭铜绿微囊藻的能力更强.藻样初始浓度对杀藻效果影响较大,细胞密度增大,杀藻效果急剧下降.当初始藻细胞密度为1.0×107cells/L,臭氧投量为2.0mg/L,作用时间40min以上时,在饮用水消毒的浊度、温度、pH值范围内,铜绿微囊藻的灭活率在99.0%以上,繁殖能力降低到0.     

Wastewater degradation by iron/copper nanoparticles and the microorganism growth rate

Nowadays, trends in wastewater treatment by zero-valent iron (ZVI) were turned to use bimetallic NZVI particles by planting another metal onto the ZVI surface to increase its reactivity. Nano size zero-valent iron/copper (NZVI/Cu⁰) bimetallic particles were synthesized in order to examine its toxicity effects on the wastewater microbial life, kinetics of phosphorus, ammonia stripping and the reduction of chemical oxygen demand (COD). Various concentrations of NZVI/Cu⁰ and operation conditions both aerobic and anaerobic were investigated and compared with pure NZVI experiment. The results showed that addition 10 mg/L of NZVI/Cu⁰ significantly increased the numbers of bacteria colonies under anaerobic condition, conversely it inhibited bacteria activity with the presence of oxygen. Furthermore, the impact of nanoparticles on ammonia stripping and phosphorus removal was also linked to the emitted iron ions electrons. It was found that dosing high concentration of bimetallic NZVI/Cu⁰ has a negative effect on ammonia stripping regardless of the aeration condition. In comparison to control, dosing only 10 mg/L NZVI/Cu⁰, the phosphorus removal increased sharply both under aerobic and anaerobic conditions, these outcomes were obtained as a result of complete dissolution of bimetallic nanoparticles which formed copper-iron oxides components that are attributed to increasing the phosphorus adsorption rate.     

紫外/超声协同灭活隐孢子虫的影响因素及机制

为研究UV/US（Ultraviolet/Ultrasonic,紫外/超声）协同对水中隐孢子虫的灭活机制,采用UV灯（功率为14 W）与US发生器（频率为20 kHz,功率为150 W）组合装置协同灭活隐孢子虫,考察pH、温度、浊度和HA（腐殖酸）对UV/US协同灭活隐孢子虫的影响,并通过SEM（扫描电镜）、蛋白质试验和琼脂糖凝胶电泳检测对灭活机制进行了探讨.结果表明:pH对UV/US杀灭隐孢子虫的影响不大,碱性条件下灭活率略高于中性和酸性条件;温度对灭活率有一定影响,5℃下灭活率较低,随温度的上升,灭活率逐渐提高,25℃下10 min灭活率可达99%以上;悬浮物抑制隐孢子虫的灭活,浊度为40 NTU时,UV/US作用25 min的灭活率仅为93.88%;HA对灭活的影响表现为低浓度促进,高浓度抑制;ρ（HA）高于10 mg/L时,继续增大ρ（HA）对隐孢子虫灭活率影响不大.研究显示:UV/US协同作用对隐孢子虫的灭活机制主要是使其卵囊破裂,同时损伤了隐孢子虫胞内的DNA.      

SO_4~(2-)对SRB颗粒污泥性能的影响

文章利用取自厌氧折流板反应器中的硫酸盐还原菌(SRB)颗粒污泥,通过间歇试验,研究了不同质量浓度的SO42-对SRB颗粒污泥性能的影响。结果表明,当SO42-质量浓度为2000mg/L,COD与SO42-质量浓度的比值ω(COD)/ω(SO42-)=2时,SRB颗粒污泥的活性最高,此时系统比产甲烷活性(SMA)为406.2mL/g·d,SO42-的去除率达93.4%,Cu2+的去除效率高达97.1%,且Cu2+的去除率与SO42-的还原率呈正相关关系;而ω(COD)/ω(SO42-)=2～4时,COD去除率稳定在88.8%以上,最大去除率在ω(COD)/ω(SO42-)=2.7处。     

负载型纳米铁吸附剂去除饮用水中As(Ⅴ)的研究

以活性炭为载体制备了一种负载型纳米铁吸附剂.纳米铁在活性炭孔内为针状,其直径为30～500 nm,长度为1 000～3 000 nm,载入量[m(Fe)/m(炭)]为82.1 mg/g.用1.5 g/L该吸附剂对pH 6.5、 (25±2)℃、 2 mg/L的As(Ⅴ)进行吸附其去除率为99.5%,在平衡浓度1.0 mg/L时,该吸附剂对As(Ⅴ)的吸附容量为15.4 mg/g;吸附速度较快,12 h可达91.4%,72 h达到吸附平衡.吸附过程可由孔内扩散模型较好地说明.除PO_4~(3-)、SiO_4~(2-)外其它常见阴阳离子均对As(Ⅴ)的去除影响不大.吸附剂可以用0.1 mol/L NaOH溶液再生,再生效率较高.实验室初步实验数据表明,该吸附剂对饮用水砷去除具有较好的应用前景.     

Zn(Ⅱ)对生物质碳源处理酸性矿山排水中厌氧微生物活性影响

通过厌氧批实验的方法,探讨了在硫酸盐还原菌(SRB)法处理模拟酸性矿山排水(AMD)的过程中,以油菜秸秆为碳源时,Zn2+浓度对SRB活性的影响.结果表明,在60 d实验中,以油菜秸秆为碳源时,当Zn2+初始浓度在73.7～196.8 mg.L-1范围时,SRB具有良好活性,实验结束时,pH从初始的5.0上升至中性范围,硫酸根还原率达到96%以上,同时Zn2+浓度降至0.05 mg.L-1以下.Tessier固体形态分类、场发射扫描电镜(FE-SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析发现,Zn以有机物及硫化物的形态被固定,其中硫化物主要为闪锌矿(ZnS).当Zn2+初始浓度为262.97 mg.L-1时,SRB的活性受到强烈的抑制,实验结束时,pH从初始的5.0降至4.0左右,硫酸根还原率只有27%,Zn2+维持在较高浓度范围(25 mg.L-1).油菜秸秆可以作为SRB法长期处理AMD的缓释碳源,能为微生物生长繁殖提供物质和能量;秸秆的吸附性可降低Zn2+的生物毒性,使得SRB可以适应高浓度的Zn2+;SRB可以通过形成硫化物矿物的形式固定元素Zn.     

脉冲式流量波动对厌氧氨氧化UASB反应器的影响

通过试验模拟不同幅度、不同频率的脉冲式进水流量波动,研究脉冲式流量波动对已稳定运行的厌氧氨氧化UASB反应器性能的冲击影响.结果表明,在脉冲波动幅度小于60mL/min（上升流速1.33cm/min）范围内,厌氧氨氧化UASB反应器表现出良好的适应性和承受力,甚至对于高频率的波动冲击,出水也可达到一级A标准,NH₄⁺-N和NO₂^--N去除率都基本维持在80%以上,总氮去除率维持在70%以上.而当脉冲的波动幅度为100mL/min（上升流速2.22cm/min）时,则UASB反应器的出水水质波动性大,随着波动频率的增大,反应器的适应时间增长,一直到波动频率为1.5h时,反应器出水NH₄⁺-N和NO₂^--N浓度难以稳定在5mg/L以下.随着波动幅度由40mL/min增大到60,100mL/min,反应器内污泥中厌氧氨氧化菌的丰度值和厌氧氨氧化菌占全细菌的百分含量均呈现先增多后减少的趋势,在波动幅度为60mL/min时均为最大,可能是由于此时污泥和基质的混合与接触更为高效,氮去除效率高,更有利于厌氧氨氧化菌的生长.     

NZVI对低有机质污泥厌氧消化系统及微生物群落的影响

采用投加不同剂量纳米零价铁（NZVI）（0,0.1,0.3,0.5 g/g VS）的低有机质污泥进行半连续中温厌氧消化试验,研究了反应器在不同NZVI投加量下的产甲烷特性及微生物群落变化。研究表明:NZVI的投加前期对产甲烷具有促进作用,随着反应器中NZVI累积逐渐对产甲烷产生抑制,且投加量越高抑制效果产生越早,抑制作用也越强。投加NZVI反应器未造成酸化或氨抑制,厌氧消化系统稳定性较好,系统上清液中磷酸盐去除率最高达到97.78%。NZVI的投加可以促进Firmicutes、Proteobacteria等水解产酸菌和Methanosarcina等多数氢营养型产甲烷菌的生长,而对严格的乙酸型产甲烷菌Methanosaeta生长有一定抑制作用。