氢基质生物膜反应器去除对氯硝基苯的影响因素分析

基于MBfR(氢基质生物膜反应器)研究进水中ρ(p-CNB)(p-CNB为对氯硝基苯)和氢气压力对氢基质自养微生物还原降解p-CNB的影响,同时分析在ρ(p-CNB)和氢气压力影响下生物膜内电子受体生物还原的当量电子通量和还原动力学.结果表明:提高进水中的ρ(p-CNB),p-CNB、p-CAN(对氯苯胺)的去除通量分别由0.014、0.011 g/(m2·d)升至0.099、0.060 g/(m2·d),但p-CNB的去除率由95.9%降至68.4%;提高氢气压力,p-CNB、p-CAN的去除通量分别由0.027、0.019 g/(m2·d)升至0.028、0.022g/(m2·d),p-CNB去除率由93.1%升至95.1%,升幅均不大,说明进水ρ(p-CNB)比氢气压力更能直接影响p-CNB和p-CAN的去除通量及p-CNB去除率.当量电子通量分配和还原动力学结果表明,p-CNB和p-CAN的还原对氢气压力升高的敏感性不强烈,进一步揭示降低进水中ρ(p-CNB)比提高氢气压力更能明显地促进微生物对p-CNB和p-CAN的去除效果.氢气压力变化对硫酸盐还原和反硝化的影响程度高于p-CNB或p-CAN的还原,当氢气可利用率受限时,p-CNB或p-CAN的还原会由于电子供体的竞争而受到抑制.

氧化铈对O_3/H_2O_2体系降解对氯硝基苯效果的影响

采用静态实验考察了氧化铈对O_3/H_2O_2体系中臭氧分解及对氯硝基苯(pCNB)降解的影响,并探究了硫酸根离子对催化体系的作用。结果表明,氧化铈会抑制O_3/H_2O_2体系中臭氧的分解及对氯硝基苯的降解,而具有强络合作用的硫酸根离子会消除这种抑制作用。氧化铈通过对臭氧及HO_2-、O_2-等含氧负离子的吸附抑制了羟基自由基的生成,由此抑制了O_3/H_2O_2体系中臭氧分解及pCNB的降解。

Fe(0)复合材料的制备及其去除对氯硝基苯的研究

为克服Fe(0)易团聚和氧化钝化的缺陷,以凹凸棒土(ATP)为载体、羧甲基纤维素钠(CMCNa)为表面改性剂,并掺杂少量Ni作为催化剂,构筑了CMCNa-ATP-Fe/Ni复合材料,研究其对水中对氯硝基苯的去除性能、还原途径与机制。研究结果表明,m(凹凸棒土)∶m(铁)为2∶1、投加量为0.5 g/L、反应时间60 min时,95.0%的对氯硝基苯被复合材料脱氯还原为苯胺。去除过程符合L-H模型,说明去除为还原与吸附的协同作用,其中k1?k2,因此吸附为速率决定步骤。还原途径与去除机制为:材料中的Fe(0)作为电子供体首先将对氯硝基苯上的硝基还原为胺基,生成了对氯苯胺,随后Ni将Fe(0)腐蚀产物H2转化为活性氢原子攻击硝基对位的氯,使其被还原脱除。pH值在5~9范围内时,对复合材料还原脱氯有利。升高温度利于反应物越过能垒,加速进行反应。

海泡石负载Fe/Ni去除对氯硝基苯的还原途径及温度与pH的影响

针对零价铁易团聚、氧化和钝化的缺陷,选用海泡石为载体、过渡金属镍为催化剂,制备了一种克服以上缺陷的海泡石负载铁镍复合材料(用Fe/Ni-SEP表示),研究了该材料还原水中对氯硝基苯的还原途径、机制及pH与温度的影响。研究结果表明,在30℃下用2g·L^-1投加量的Fe/Ni-SEP去除初始浓度为10mg·L^-1的对氯硝基苯溶液,120min时有94.3%的对氯硝基苯被还原成苯胺。去除过程符合L-H模型,说明去除为还原与吸附的协同作用,其中k1>>k2,因此吸附为速率决定步骤。还原途径与去除机制为:Fe/Ni-SEP中零价铁作为电子供体将硝基还原为胺基,金属镍将零价铁的腐蚀产物H2转化为活性氢,活性氢作用于苯环上的C-Cl键,使对氯苯胺加氢脱氯变成苯胺。升高温度加快了传质速率,且利于反应物越过能垒,使反应速率加快。pH为3~7时,利于发生还原脱氯反应。

球形Pd催化剂应用于对氯硝基苯催化加氢

在聚乙二醇、环己胺和水组成的W/O乳状液体系中,用BH4-还原Pd2+制得了球形纳米Pd催化剂,并用XRD、XPS、TEM等方法表征了催化剂的结构、表面电子态和形貌等。通过催化对氯硝基苯加氢制备对氯苯胺来评价其催化性能。结果表明,该催化剂具备较高的催化活性和选择性,对氯硝基苯转化率达到100%,对氯苯胺的选择性达到99%以上,催化剂稳定性较好可以套用6次以上。

pH对氢基质自养微生物还原降解对氯硝基苯的影响

在建立的一种MBfR（氢基质生物膜反应器）中系统考察pH对氢基质自养微生物还原降解p-CNB（对氯硝基苯）的影响,并重点分析pH影响下p-CNB、p-CAN（对氯苯胺）、NO-3-N（硝酸盐）和SO2-4（硫酸盐）的去除效率、通量及当量电子转移通量的变化趋势.结果表明,pH在5.7~8.7之间变化时对硝基还原、还原脱氯、反硝化和硫酸盐还原过程影响显著.氢基质自养微生物生长较适宜的pH范围为6.7~8.2,其中硝基还原、还原脱氯、反硝化和硫酸盐还原的最佳pH分别是7.7、8.2、7.2和7.2.当量电子转移通量分析表明,反硝化和硫酸盐还原对pH变化的敏感性均强于p-CNB还原.为了维持较高水平的p-CNB、NO-3-N和SO2-4同步去除效率,可将pH调控在7.2~8.2之间.适当地调节pH有利于微生物的生长以及控制中空纤维膜表面矿物质沉淀引起的膜污染.