稳定纳米铁与反硝化菌耦合去除地下水中硝酸盐的研究

利用液相还原法制备壳聚糖稳定纳米铁、油酸钠稳定纳米铁和普通纳米铁,在无氧条件下将其分别与反硝化细菌耦合用于地下水中硝酸盐污染物的去除研究,探讨不同纳米材料与反硝化菌的耦合体系去除硝酸盐的速率和产物,并通过测定体系中反硝化细菌总RNA浓度的变化来研究纳米材料对反硝化菌的毒害作用。结果表明,耦合体系均在9d内将硝酸盐完全去除,反应过程中有大量亚硝酸盐产生,但随着反应的进行又逐渐消失,3种耦合体系的脱氮产物中均有氨氮产生,油酸钠稳定纳米铁体系、普通纳米铁体系、壳聚糖稳定纳米铁体系产生的氨氮比例分别为15、37和58。反应后3种耦合体系中反硝化菌总RNA浓度的降低率分别为壳聚糖稳定纳米铁体系37、纳米铁体系30、油酸钠稳定纳米铁体系21,可见不同纳米材料对细菌毒性大小顺序为壳聚糖稳定纳米铁>普通纳米铁>油酸钠稳定纳米铁。综合反应速率、产物和对细菌的毒性各个方面因素,油酸钠稳定纳米铁与反硝化细菌的耦合效果最好。

有机阴离子和溶解氧对稳定纳米铁去除水中铬(Ⅵ)的影响

以硼氢化钾为还原剂,壳聚糖为稳定剂制备纳米零价铁,研究有机阴离子(柠檬酸根、草酸根和乙二胺四乙酸根)和溶解氧对壳聚糖稳定纳米铁去除Cr(Ⅵ)的影响,并探讨其影响机理。结果表明,5.357 mmol?L?1的铁与0.769 mmol·L-1的Cr(Ⅵ)反应80 min后,在有机阴离子浓度为4 mmol·L-1时,柠檬酸根和草酸根使得壳聚糖稳定纳米铁对Cr(VI)去除率分别降低16.9%和9.6%,且草酸根的zeta电位绝对值(32.06)小于柠檬酸根的(38.27),柠檬酸根对Cr(Ⅵ)去除效果影响较大;而乙二胺四乙酸根使得壳聚糖稳定纳米铁对Cr(Ⅵ)去除率提高24.3%,乙二胺四乙酸根的zeta电位绝对值为2.51,可与Fe(Ⅲ)或Cr(Ⅲ)形成稳定配合物,间接提高Cr(Ⅵ)的去除率;在溶解氧含量为2.31 mg·L-1时,壳聚糖稳定纳米铁溶液对Cr(Ⅵ)的去除率提高约9.0%。

稳定纳米铁对铬污染土壤修复效果的研究

目前,纳米铁修复土壤铬的技术在环境治理已经广泛应用,但是纳米铁的修复中仍然存在较多的问题,本文通过对改良纳米铁特性进行研究,并通过实验方法探究稳定纳米铁对土壤铬的存在形态的修复效果。

淀粉稳定化纳米零价铁活化过硫酸盐降解罗丹明B试验研究

采用由淀粉稳定化的纳米零价铁(S-nZVI)活化过硫酸钾(K2S2O8)产生具有强氧化性的硫酸根自由基(SO-4·),以罗丹明B(RhB)为目标污染物,考察了S-nZVI投加量、溶液pH值以及水中常见阴离子CO2-3、Cl-、NO-3的存在对S-nZVI/PDS反应体系降解染料废水中罗丹明B效果的影响。试验结果表明:经过淀粉稳定化的纳米零价铁的分散性和抗氧化能力均得到了增强,但并未降低其活性,能够活化过硫酸钾快速降解目标污染物罗丹明B;当罗丹明B初始浓度为100mg/L、K2S2O8初始浓度为10mmol/L、S-nZVI投加量为0.25g/L时,反应50min,S-nZVI/PDS反应体系对罗丹明B的降解率达92.0%;不同的pH值对S-nZVI/PDS反应体系对罗丹明B的降解效果没有显著影响;增加S-nZVI的投加量能够提高S-nZVI/PDS反应体系对罗丹明B的降解效率;CO2-3、Cl-、NO-3对罗丹明B的降解过程有不同程度的抑制作用,各离子对罗丹明B降解的抑制作用从大到小依次为CO2-3>Cl->NO-3。

稳定态纳米零价铁-厌氧菌联合处理法降解2,4,6-三氯苯酚

利用SEM、XRD、FTIR等手段对稳定态纳米零价铁(NH2-SiO2@NZVI)进行表征,并考察NH2-SiO2@NZVI-厌氧菌体系对2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP)的降解效果。实验结果表明:NH2-SiO2@NZVI具有较强的抗氧化能力及较好的分散性;当2,4,6-TCP质量浓度50 mg/L、NH2-SiO2@NZVI加入量1 g/L、初始pH 7.00、反应120 h时,2,4,6-TCP的去除率为34.76%,一级降解速率常数为0.022 1,均远大于普通纳米零价铁颗粒;在NH2-SiO2@NZVI-厌氧菌体系中,2,4,6-TCP的去除率可达82.70%,NH2-SiO2@NZVI与厌氧微生物之间表现出明显的协同效应,能有效缓解2,4,6-TCP对厌氧微生物的抑制作用,稳定体系pH,提高微生物的降解活性和产甲烷活性。

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K_2HPO_4、H_3BO_3、Na_2SiO_3和CH_3COOH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NH_4H_2PO_4、(NH_4)_2C_2O_4、Na_2SiO_3三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.

包覆型纳米铁的制备及对三氯乙烯的降解研究

采用微乳包覆法制备出粒径约为80 nm的纳米铁粒子.结果表明,包覆型纳米铁与普通液相法、微乳液法制备纳米铁相比,在空气中能稳定存在7 d,经过700 h后,其对初始浓度为10 mg.L-1三氯乙烯(TCE)的去除率可达90%;对反应动力学规律进行了探讨,认为纳米铁对TCE的还原过程为准一级反应,在无氧、室温、中性条件下,浓度为87.5、175、262.5、350 mg.L-1的包覆型纳米铁的表观速率常数kobs值分别为6.49×10-4、6.64×10-4、7.10×10-4、7.43×10-4min-1,证明kobs与纳米铁质量浓度成正比;纳米铁与TCE的反应过程,是纳米铁失电子,在纳米铁表面生成Fe3O4,在水和Fe3O4界面上生成Fe2O3,TCE得电子降解,主要生成乙烯、乙烷,同时也有少量的其他含氯产物.