Fe^(0)去除地下水Cr(Ⅵ)过程中的钝化作用及电化学解钝参数优化

零价铁(Fe^(0))广泛用于Cr(Ⅵ)污染地下水的修复,但存在Fe^(0)钝化降低修复效率的问题。首先使用Fe^(0)去除地下水中的Cr(Ⅵ)并制备不同钝化程度的钝化铁屑,然后采用电化学方法对钝化铁屑进行解钝,并通过单因素试验和正交试验研究电极设置、电解电压、电解时间及电极距对解钝效果的影响,同时对解钝溶液和解钝前后的铁屑及解钝过程中产生的沉淀进行分析。结果表明:以钝化铁屑作阳极时解钝效果最佳;解钝效果随电解电压增大先上升后降低,随电极距增大而降低,随电解时间增加而上升,3个因素对解钝效果的影响依次为电解时间>电解电压>电极距;X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱分析表明,钝化铁屑在电化学作用下因表面沉淀脱落使得其活性得到有效恢复;钝化铁屑解钝的最佳条件(以钝化铁屑作阳极,电解电压为10 V,电解时间为60 min,电极距为2 cm)下,解钝后铁屑对Cr(Ⅵ)的去除率可恢复至原来的90%以上;解钝过程中不会促使Cr(Ⅲ)沉淀溶解,但会增加溶液中Fe的浓度。上述研究成果对提高Fe^(0)修复Cr(Ⅵ)污染地下水的修复效果及材料使用率具有参考作用。

Fe^0还原土壤中对硝基甲苯的实验研究

采用零价铁(ZVI,Fe0)还原技术,修复被对硝基甲苯(PNT)污染的土壤,研究不同反应条件对还原效果的影响及随时间推移产物的变化,并对反应机理进行了初步探讨。结果表明,常温常压下,Fe0可有效地将土壤中对硝基甲苯还原为苯胺化合物,反应过程中先生成对甲基亚硝基苯,最终生成对甲基苯胺。土壤含水量达到饱和时能显著提高PNT的还原率,土壤初始酸碱度控制在中性偏酸性有利于还原反应的进行,体系温度上升到25～35℃还原效果较好,当Fe0加入量小于25mg.g-1时增加Fe0用量能有效增大还原率。当2g土壤中PNT的初始浓度约为2.5×10-6mol.g-1,Fe0加入量是25mg.g-1,土壤水含量75%,土壤初始pH值6.8时,于25℃下反应5h后PNT的还原率可达95%以上。

Fe^0/FeS去除水体中Cr(Ⅵ)的研究

利用表面腐蚀的方法,在纳米零价铁表面生成FeS,制备Fe^0/FeS磁性杂化材料,研究了硫铁比、超声时间、溶解氧、投加量对Cr(Ⅵ)去除效果的影响。研究表明:Fe^0/FeS对Cr(Ⅵ)的去除效率随着硫铁比的增大先增加后降低;超声有助于纳米零价铁的分散及表面FeS的生成,但超声时间过长会导致去除效率下降;氧气对还原反应的影响是不利的。Fe^0/FeS杂化材料投加量为0.8 g/L时,对Cr(Ⅵ)的去除效率达到100%,此时去除能力约为25 mg/g。

Fe^(0)/过硫酸盐降解水中四环素的效能及机理

设计pH、Fe0投加量、过硫酸盐(PS)投加量和四环素(TC)初始质量浓度对TC去除率影响的单因素试验,探索Fe^(0)/PS体系降解TC的最适条件;利用单因素试验的结果,采用伪一级动力学模型拟合得到Fe^(0)/PS体系降解TC影响因素的反应级数;通过自由基淬灭试验,探究Fe^(0)/PS体系中自由基的种类;运用液相色谱–质谱探索TC在Fe^(0)/PS体系中的降解产物和降解路径。结果表明:在TC初始质量浓度为30 mg/L时,选择pH=3.0、PS投加量为2.0 mmol/L,Fe0投加量为1.00 mmol/L,温度为25℃的条件,反应45 min后,TC去除率达94.11%;PS投加量、Fe0投加量和TC浓度的反应级数分别为0.93、0.89、–0.78;·OH和SO_(4)^(-)·均参与了对TC的降解,其中SO_(4)^(-)·发挥主要作用;TC在Fe^(0)/PS体系得到有效降解,其降解产物主要有6种化合物,可能存在羟基重排和脱去羟基2种降解路径。

双金属和多金属系统对零价铁利用效率的改进

为解决Fe^0-PRB(零价铁-渗透反应格栅)中Fe0利用效率低、易板结堵塞的问题,分别采用粒径为0.074 mm的试剂铁粉和0.150~0.270 mm的工业铁粉为反应介质,在铁粉表面负载不同比例的Cu或Ni制备Cu/Fe、Ni/Fe双金属和Cu/Ni/Fe多金属颗粒,研究Fe^0、双金属和多金属系统去除Cr(Ⅵ)的性能、机制.结果表明:双金属和多金属系统的Cr(Ⅵ)去除率明显高于Fe^0,试剂铁粉的Cr(Ⅵ)去除率明显高于工业铁粉.反应8 h达到平衡后,试剂铁粉和工业铁粉的Cr(Ⅵ)去除率仅为45%和20%,Cu/Fe双金属、Cu/Ni/Fe多金属的Cr(Ⅵ)去除率均能达到90%以上,以试剂铁粉和工业铁粉制备的Ni/Fe双金属的Cr(Ⅵ)去除率最高分别为76.6%和44.0%.不同负载率的双金属和多金属系统反应过程中可溶的ρ〔Cr(Ⅲ)〕较低.反应后溶液的p H从反应前的5.0升至10.0左右.反应初期ρ(TFe)(TFe为总铁)超过了0.30 mg/L,其余时间均达标.反应过程中ρ(Cu^(2+))均在0.40 mg/L以下,均未检测出Ni^(2+).研究显示,双金属和多金属系统显著提高了Fe0利用效率.

零价铁PRB修复硝酸盐和铬复合污染地下水

通过连续流动试验研究了Fe0(零价铁)-PRB(渗透反应格栅)修复受NO3--N、Cr(Ⅵ)以及NO3--N和Cr(Ⅵ)复合污染模拟地下水的反应特性,分析了Fe0对NO3--N和Cr(Ⅵ)的氧化还原产物,并且对NO3--N和Cr(Ⅵ)的相互影响进行了研究.采用粒径为0.15～0.42 mm的Fe0和粒径为0.15 mm的活性炭作为PRB反应介质,二者的质量比为1∶1.结果表明,Fe0单独与NO3--N反应情况下,当进水中ρ(NO3--N)为20 mg/L时,去除率达95%,NO2-为还原过渡状态,NH4+是主要产物,出水pH从原水的7.1升至9.0左右,出水中ρ(TFe)<0.60 mg/L.Fe0处理Cr(Ⅵ)情况下,对Cr(Ⅵ)有较高的去除效果,进水中ρ〔Cr(Ⅵ)〕为10 mg/L时,去除率达96%,反应产物Fe3+和Cr(Ⅲ)可以形成沉淀附着在反应介质上,不会迁移到"下游"水体中,出水pH从原水的7.0升至8.0左右,出水中ρ(TFe)<0.30 mg/L.Fe0去除NO3--N和Cr(Ⅵ)复合污染时,共存的NO3--N对Cr(Ⅵ)的去除效果没有影响,Cr(Ⅵ)的存在降低了NO3--N的去除效果.

底泥原地稳定化过程中药剂对上覆水体的影响

采用底泥原地稳定化处理技术中的药剂投加方法,对苏州河底泥中投加零价铁(Fe0)、硝酸钙的上覆水体进行为期80 d研究比较。结果表明:投加Fe0后上覆水体的溶解氧(DO)被迅速消耗,体系易形成厌氧环境,而硝酸钙则减缓了上覆水体DO的消耗;投加零价铁或硝酸钙后都会使上覆水体的pH升高,Eh下降;投加Fe0后对上覆水体CODCr或TOC的影响较硝酸钙小;此外,两者上覆水体DO、pH和Eh与CODCr和TOC之间均具有一定的相关性。

微生物协同Fe^0氧化的环境修复作用研究进展

零价铁(Fe0)具有高效还原转化多种污染物的能力,但不能实现污染物的矿化作用。微生物与Fe0的协同作用过程,以微生物为主导,Fe0起促进作用,可有效提高多种污染物的降解效率,实现污染物的彻底脱毒与无害化,因此利用微生物协同Fe0氧化进行环境修复具有广阔的应用前景。本文从微生物协同Fe0氧化的作用机理、菌种多样性及其在环境修复中的应用等研究进展进行综述,提出微生物协同Fe0氧化的环境修复研究中存在的主要问题和重点研究方向,以期在更全面、深入地认识这一过程的基础上,充分发挥其在环境修复中的作用。

基于正交试验法的零价铁降解水环境中的氯代烃

氯代烃的生产和应用给环境水体带来的污染日益严重,可利用零价铁零价铁对其进行还原脱氯以达到去除的目的。本文采用正交试验法,将零价铁对氯代烃的去除率作为考察指标,研究pH值、零价铁粒径和振荡速率3个因素对氯代烃去除率的影响,结果表明:3个影响因素的重要性表现为pH值>零价铁粒径>振荡速率,且pH值具有极显著影响;最优水平下的零价铁对氯代烃具有较好的降解效果,且零价铁对TCE和PCE的降解符合准一级反应。

纳米零价铁对溶液中PCB77的降解及其影响因素

设计了以溶液初始pH值、3,3',4,4'-四氯联苯(PCB77)初始浓度、纳米零价铁(Fe0)投加量、纳米零价硅(Si0)投加量、腐殖酸和环糊精浓度为影响因素的正交试验,研究纳米Fe0降解PCB77时各因素对反应体系中PCB77残留率、氢离子浓度及氧化还原电位变化的影响及其相互关系。结果表明,在溶液初始pH值为4.5,初始ρ(PCB77)为1 mg.L-1,纳米Fe0投加量为10 g.L-1,纳米Si0投加量为0,ρ(腐殖酸)为0.25 g.L-1,ρ(环糊精)为1 g.L-1时,反应2 h后,PCB77残留率最低,为35.2%。溶液初始pH值对反应体系中PCB77的残留率影响最大,纳米Fe0投加量次之;溶液初始pH值对反应体系中氢离子浓度变化影响最大,环糊精投加量次之;PCB77初始浓度对反应体系中氧化还原电位变化影响最大,纳米Fe0投加量次之。

零价铁去除原水中三价砷的影响因素

该文就Fe(0)同步氧化吸附去除原水中的As(Ⅲ)的影响因素进行了研究。研究结果表明,当原水中的As(Ⅲ)的浓度为100μg/L时,在Fe(0)与As(Ⅲ)的质量比为1 000∶1,pH=5.0时,经过240 min接触时间,As(Ⅲ)的去除率达到90%以上,且As(Ⅲ)的去除率随溶解氧浓度的增加而增加。

零价铁对土壤中对氯硝基苯的还原作用

在常温常压下,利用零价铁(Fe0)还原土壤中的对氯硝基苯(p-CNB),研究反应产物随时间的变化以及反应条件对还原率的影响。实验结果表明,Fe0能够有效将土壤中的p-CNB还原成对氯苯胺(p-CAN),反应过程中先生成中间产物对氯亚硝基苯(p-CNSB),然后再进一步还原生成p-CAN。p-CNB还原率受到反应时间、土壤初始pH、温度、铁粉用量和土壤含水率等条件的影响。当p-CNB约为2.5×10-6mol/g,土壤初始pH为6.8,铁粉用量为50mg,土壤含水率为75%时,在恒温生化培养箱中温度为(25±1)℃条件下,反应5h后p-CNB还原率达到97.43%。

超声/Fe^0/EDTA体系对印染污泥中多环芳烃的降解

Fe^0/EDTA类芬顿体系能产生氧化能力极强的羟基自由基(·OH),已被广泛应用于有机污染物的去除.提高·OH的生成速率和浓度是高效降解有机污染物的关键.因此,本文利用超声/Fe^0/EDTA体系处理印染污泥,探讨了不同反应参数对体系中产生·OH的影响,考察了该体系对印染污泥中多环芳烃(PAHs)的去除效果.结果表明,在pH为3.0,超声功率为540 W,Fe^0投加量为15 g·L^(-1),EDTA浓度为2.0 mmol·L^(-1)的最佳条件下,·OH浓度高达862μmol·L^(-1).印染污泥中的铁絮凝剂可作为超声/Fe^0/EDTA体系中Fe^(2+)和Fe^(3+)的来源,促使该体系循环产生H_2O_2和·OH.超声/Fe^0/EDTA体系产生的·OH能快速有效地降解印染污泥中的PAHs,∑_(16)PAHs的平均去除率达到77%,同时有机质含量下降了10.1%.