A zero-valent iron and organic matter mixture enhances herbicide and herbicide degradation product removal in subsurface waters

The pesticide atrazine,its degradation products,and 2,6-dichlorobenzamide(BAM) are persistent in groundwater environment.We studied whether their dissipation can be enhanced with a mixture of a complex carbon source and zero-valent iron(ZVI) called EHC.The application rates were 1.0% and 2.0%(by weight) in subsurface sediments slurries(atrazine 30 mg/L),and 2.0% in 1.5 m pilot-scale sediment columns with groundwater flowing through(atrazine 0.08,desethylatrazine DEA 0.03,BAM 0.02 μg/L).In the slurries under aerobic conditions,atrazine of 0.88 ± 0.14 mg/g of EHC was dissipated chemically,as concentrations did not differ significantly between the slurries and their sterilized controls.No degradation occurred in the slurries under anaerobic conditions.In the pilot-scale columns under water-saturated conditions,atrazine,DEA and BAM were not detected in effluents during 33,64 and 64 days from the beginning of the water flow through EHC columns,respectively,but thereafter traces of compounds could be detected.No atrazine or degradation products(BAM,DEA,deisopropylatrazine,desethyldeisopropylatrazine) could be extracted from the column sediments at the end of the experiment.As a result,the sum of dissipated pesticides was about7.6 μg/g of EHC in columns under water-saturated conditions,and 0.88 mg/g of EHC in slurries under aerobic conditions.EHC can be used to enhance the dissipation of studied pesticides in small quantities,preferentially under aerobic conditions.     

改性纳米零价铁对稻田土壤As污染的修复效能

为实现对稻田土壤As污染的高效修复,通过制备C-NZVI(壳聚糖基稳定化纳米零价铁),分析其对还原态亚砷酸〔As(Ⅲ)〕的吸附动力学和等温吸附特征,阐明典型竞争性阴离子/分子对C-NZVI吸附As(Ⅲ)效率的影响;在此基础上,重点研究淹水和拮抗性肥料对稻土As的强化溶出效应,揭示C-NZVI对稻土液相As的异位吸附去除与原位补充钝化作用.结果表明:准一级动力学和Langmuir等温吸附模型能很好地描述C-NZVI对As(Ⅲ)的吸附过程特征,该材料对As(Ⅲ)的最大吸附量为145.09 mg/g;当竞争性K₂HPO₄、H₃BO₃、Na₂SiO₃和CH₃COOH的摩尔浓度为0.05~0.50 mmol/L时,C-NZVI对As(Ⅲ)的去除率依然高达99%.在对稻田土壤进行淹水和依次施用NH₄H₂PO₄、(NH₄)₂C₂O₄、Na₂SiO₃三种拮抗性肥料条件下,稻土中累积溶出w(水溶态As)(18.1 mg/kg)达到土壤w(As)的30.0%;对强化溶出反应后的淹水稻土进行排水并利用C-NZVI对各步分离获得的含As液相进行异位吸附,As去除率为91.3%~99.8%,该过程使稻土中w(As)减少43.4%~52.6%;进一步利用1%和5%的C-NZVI对强化溶出后的稻土进行补充钝化,可使稻土中w(非专性吸附态As)降低94.7%~100%.研究显示,淹水强化条件下,利用C-NZVI对稻田土壤As污染进行异位去除与原位钝化的联合修复可为有效减控稻田土壤As生物有效性提供有益途径.      

基于反硝化脱氮的硫铁复合填料除磷机制

为提高硫铁复合填料反硝化脱氮同步除磷效果,对比研究了不同填料和耦合微生物后的除磷效果,分析了微生物耦合硫铁复合填料反硝化脱氮同步实现除磷的机制.结果表明与单纯海绵铁填料比较,硫磺与海绵铁复合填料除磷效率提高30%,达到95%以上,出水磷含量可降至0.1 mg·L~(-1)以下.X射线衍射(XRD)和总铁浓度分析表明,硫铁复合填料除磷系统反应产物主要为FeOOH、FeS和Fe_4(PO_4)_3(OH)_3固体物质和溶解性铁离子,产生于海绵铁的腐蚀和除磷过程;腐蚀产生的Fe~(2+)及Fe~(3+)的水解产物FeOOH和Fe S通过吸附沉淀作用将PO_4~(3-)转化为Fe_4(PO_4)_3(OH)_3去除.微生物耦合硫铁炭复合填料反应器运行稳定后,TN、TP去除率分别在90%左右和83%以上;硫自养反硝化产生的H~+和生物铁作用也可以促进海绵铁腐蚀和除磷过程,体系将"异养协同自养"复合反硝化与化学除磷有机结合,实现了城市污水处理厂尾水高效反硝化脱氮同步除磷的目的.     

纳米零价铁降解水中四氯化碳的试验研究

以四氯化碳为目标污染物,研究了不同因素对自制纳米零价铁降解水中四氯化碳的影响,并对反应产物及可能的反应路径进行了探讨.结果表明,自制纳米零价铁对四氯化碳有很好的降解效果.在pH=3和30℃的条件下,当初始四氯化碳浓度为2.0 mg·L~(-1),纳米零价铁浓度为1.0 g·L~(-1)时,去除率高达96.7%.纳米零价铁降解四氯化碳的酸碱适应范围较大(pH值3~9).随着温度升高和纳米零价铁投加量的增大,四氯化碳降解率显著提高.该反应符合一级动力学,且反应活化能较低,反应易于进行.     

闽江河口潮滩沼泽湿地沉积物铁的形态和空间分布

滨海潮滩沉积物铁异化还原过程对有机质代谢及生源要素(C、N、P、S、O等)生物地球化学循环具有深远的影响.本文以闽江河口鳝鱼滩潮滩湿地为研究对象,对高、中、低潮滩0~80 cm深度内与铁异化还原相关的不同形态铁的含量和空间分布进行分析.结果表明,无定形Fe(Ⅲ)((39.3±5.3)μmol·g~(-1))和晶质Fe(Ⅲ)((84.2±10.7)μmol·g~(-1))主要分布在高潮滩,并沿着向海方向减少;铁的硫化物FeS((15.3±2.8)μmol·g~(-1))和Fe S2((6.0±1.1)μmol·g~(-1))集中分布在中、低潮滩;非硫Fe(II)((111.7±12.8)μmol·g~(-1))富集在整个潮滩剖面上,且含量随着深度增加而增加.孔隙水Fe~(2+)((3.7±0.7)mmol·L~(-1))与Fe S2、SO_4~(2-)和pH相关,说明Fe~(2+)可能与黄铁矿的水解有关.不同形态铁在高、中、低潮滩表现出显著的空间分布异质性.高潮滩铁异化还原的强度大于硫酸盐异化还原,但沿着向海方向,硫酸盐异化还原的潜势逐渐增加.本研究证明了潮汐水文和高程对潮滩湿地铁的迁移和转化具有重要的意义.     

碳化稻壳-铁锰氧化菌耦合净化严寒村镇高铁锰地下水效能与机制

针对严寒地区特有地理气候条件及制约当前村镇建设与发展的典型问题,以建设绿色低碳、节能环保村镇为目标,研发碳化稻壳-优势铁锰氧化菌耦合工艺净化严寒村镇高铁锰地下水,探究生物滤柱低温快速启动方式;基于接触氧化与生物法,对比分析不同滤速条件下滤柱沿程除铁效能与反应速率,研究生物滤层除铁机制;基于扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、傅立叶红外线光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)、拉曼光谱(Raman spectra)、电子顺磁共振(electron paramagnetic resonance,EPR)对运行不同阶段的滤料与反冲洗水泥样表征剖析生物滤层除锰机制.结果表明,优势菌液低滤速-全循环的运行方式使稻壳生物滤层成熟且稳定仅需15 d;稳定运行阶段出水铁、锰、细菌浓度分别低于0.3 mg·L~(-1)、0.1 mg·L~(-1)、100 CFU·m L~(-1),均满足国家生活饮用水卫生标准(GB 5749-2006);除铁机制主要依靠物化作用、辅以生物作用;在滤料成熟阶段与稳定运行初期除锰主要依靠生物作用,稳定运行后期物理化学作用占优势;该研究为严寒村镇Fe~(2+)、Mn~(2+)地下水集中处理应用提供了技术支撑.     

基于产业结构调整情景下的中国钢铁行业大气污染排放预测

以钢铁环境统计数据为基础,分析了2012年钢铁行业二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘、二氧化碳等排放情况;基于发达国家钢铁产业结构现状,建立了未来我国工业化后的钢铁产业结构优化调整情景,分析钢铁行业大气污染物减排情况。经计算,2012年中国钢铁企业排放二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘、二氧化碳分别为191.88万,51.84万,59.14万,15.04亿t,河北省二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘、二氧化碳排放量最大,分别占全国总排放量的22.59%、30.35%、35.54%、25.19%;预测产业结构调整后,中国钢铁行业排放二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘、二氧化碳排放量分别为16.8万,18.9万,13.86万,6.62亿t,与2012年现状情景相比,分别减少91.24%、63.54%、76.56%、55.98%。     

The influence of iron flow on iron resource efficiency in the steel manufacturing process

An iron resource efficiency is proposed to define a measure of the natural iron resources saved in the steel manufacturing process. A simplified iron flow diagram is presented for the steel manufacturing process. The influences of various deviations in iron flow from the simplified iron flow diagram on iron resource efficiency are analyzed. The relationships between iron resource efficiency of unit processes and the final product are also discussed. As an example, data from a steel plant are used to analyze the influence of iron flow on its iron resource efficiency of finial product in the steel manufacturing process, the influence of iron resource efficiency of unit process on iron resource efficiency of the final product, and give some measures to improve the iron resource efficiency of the steel manufacturing process.     

催化铁内电解＋CAST工艺耦合处理城市污水脱氮除磷效果研究

开展了催化铁内电解＋CAST工艺耦合系统处理城市污水脱氮除磷的中试试验研究。研究表明：催化铁内电解具有改善活性污泥性状的作用,能够强化生物脱氮,提高脱氮效果;同时通过生物除磷与化学除磷协同作用提高除磷效果。试验期间各项指标去除效果良好,NH3-N平均去除率为96.40%,TN去除率为36.55%,TP去除率为90.00%,各项指标基本上稳定达到一级A标准。     

火焰原子吸收法测定水中铁、锰含量的不确定度评定

从样品消解、分析、计算全过程对火焰原子吸收法测定水中铁、锰进行分析,根据JJF 1059-1999对其测量不确定度进行评定。结果表明,测定水中铁的不确定度主要来源于消解过程、标准溶液及配制、重复测定样品;测定水中锰的不确定度主要来源于消解过程、工作曲线拟合、标准溶液及配制。水中铁、锰含量的结果可分别表示为：（2.58±...