乳化植物油强化地下水中Cr(Ⅵ)的生物地球化学还原研究

设计天然细砂模拟实验,利用乳化植物油作为电子供体,研究生物地球化学作用对Cr(Ⅵ)的还原过程和机理.结果表明,乳化油可以使地下水呈弱酸性,反应体系p H值最终为6.59;并长期维持还原环境,Eh最终降低至-158.6m V.乳化油可显著促进土著微生物的异化铁还原作用,将细砂介质中的Fe(ⅡI)还原成Fe(Ⅱ)并耦合去除Cr(Ⅵ).当反应进行到14d时,Cr(Ⅵ)全部被去除,反应第28d总铬完全被去除.Fe(Ⅱ)的累积对反应体系中的氧化还原环境有重要影响.当实验结束时,Fe(Ⅱ)浓度为44.40mg/L,乳化油消耗了48.9%.XPS和XRD表征分析反应后的细砂,结果表明生成的Cr(ⅡI)最终以Fe-Cr无定型态沉淀存在.     

乳化纳米铁(EZVI)强化地下水氯代烃还原脱氯

对氯代烃污染地下水进行厌氧微生物还原脱氯时,存在微生物驯化时间长、pH值持续降低、有毒中间产物累积等限制修复效率的问题,为解决上述问题,本课题组制备了一种乳化油(EVO)包覆纳米零价铁(NZVI)的修复试剂,即乳化纳米铁(EZVI),其可以抑制NZVI钝化,增强反应速率并促进厌氧微生物脱氯反应.通过静态批实验探究了EZVI与三氯乙烯的反应动力学及EZVI对四氯乙烯(PCE)还原脱氯的中间代谢产物,并阐明了该过程机理.结果表明EZVI可以有效延缓NZVI钝化、提高反应活性,反应符合一级反应动力学,k_obs=0.182d^-1;EZVI还原PCE可以减少中间产物二氯乙烯的积累,10天内去除PCE达到97.2%,比EVO还原体系提高了68.9%;反应过程中pH值保持在6.5~7.5,ORP值在-50~10mV,提供了良好的还原环境,有效促进了厌氧微生物脱氯反应进行.     

生物催化合成的施氏矿物对废水中Cr(VI)的吸附

在模拟多种金属离子[Cr(VI),Cu²⁺,Zn²⁺和Cd²⁺共存的电镀废水中,采用新型生物催化合成矿物无定型羟基硫酸高铁(Schwertmannite,施氏矿物)去除废水中的Cr(VI).实验结果表明,施氏矿物对Cr(VI)络阴离子具有很强的选择性吸附,整个吸附过程符合Langmiur方程.吸附的最佳pH值为6.0～7.0,最大吸附量为55mg/g,且当Cr(VI)初始浓度≤100mg/L时,去除率达90%以上.在温度20～50℃范围内,温度变化对吸附的影响较小.一价阴离子(如Cl^-和NO₃^-)对Cr(VI)的去除干扰极小,而仅当介质中SO₄^2-和PO₄^3-与Cr(VI)的摩尔比分别超过5:1和1:5时,2种无机阴离子才影响施氏矿物对Cr(VI)的吸附.     

吡啶环改性石墨相氮化碳光催化还原Cr(VI)的研究

以三聚氰胺和吡啶二羧酸为原料,通过水热合成有机大分子前驱体,设计了吡啶环改性的石墨相氮化碳(x% Py-CN).利用TEM、XRD、XPS、FT-IR、EIS等手段对所得x% Py-CN催化剂进行表征分析.以水中Cr (VI)为目标污染物,考察了x% Py-CN催化剂的光催化还原性能.结果表明,在模拟太阳光照射下,10% Py-CN具有最佳的光催化性能,光照3h对15mg/L Cr (VI)光催化还原率达85%.x% Py-CN催化剂光催化活性提升的原因在于,吡啶环的修饰有效提高了光生电子空穴对的分离效率.此外,重复循环实验表明该催化剂具有良好的稳定性和循环利用能力,具有良好的应用前景.     

Cr(Ⅵ)污染地下水电动修复过程中的关键指标监测和分析

电动修复是去除地下水中重金属污染物的有效方法。采用电动修复方法对Cr(Ⅵ)初始浓度为1 000 mg/kg的污染浅层地下水进行为期4 d的处理,研究不同电压梯度（1、2、3 V/cm）对饱和带地下水中Cr(Ⅵ)去除率的影响。此外,对修复过程中的相关指标包括电流、阴阳极电解液pH、氧化还原电位（E_h）和不同位置地下水Cr(Ⅵ)浓度进行监测,并且对电动修复前后饱和带介质的pH、E_h和Cr(Ⅵ)去除率进行分析。结果表明：Cr(Ⅵ)的平均去除率随电压梯度升高而升高,当电压梯度为2 V/cm时去除效率和经济性较好,去除率提升与能耗提升比值为0.52,最高去除率91.41%出现在电压梯度为3 V/cm时,但此时相应能耗较高。修复过程中Cr(Ⅵ)会在阳极附近富集,特别是当电压梯度较低（1 V/cm）时,反应结束后近阳极地下水Cr(Ⅵ)富集浓度高达2 170.95 mg/L,介质中Cr(Ⅵ)浓度为1 497.45 mg/kg,此时去除率为负值;阳极电解液Cr(Ⅵ)浓度呈先增长后稳定的趋势,当Cr(Ⅵ)浓度接近4 000 mg/L时,已接近装置的最大迁移值,增加反应时间对Cr(Ⅵ)的回收率提升不大。修复过程中介质E_h降低、pH升高会促进Cr(Ⅵ)的还原和解吸,对Cr(Ⅵ)的去除具有促进作用。

     

磁性生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附性能与机理研究

以小麦秸秆为原料在500℃N₂气氛下制备生物炭(WB),该文进一步用FeCl₃·6H₂O和FeSO₄·7H₂O进行改性制备磁性生物炭(MWB),用于溶液中Cr(Ⅵ)的吸附,研究MWB对Cr(Ⅵ)的吸附性能和吸附机理。实验结果表明,与WB相比,MWB对初始浓度为100 mg/L时水中Cr(Ⅵ)去除率由36.86%提高到93.90%。Langmuir模型更适合描述MWB对Cr(Ⅵ)的吸附等温过程,吸附动力学符合准二级动力学模型,活化能为44.81 k J/mol。热力学参数ΔG<0、ΔH>0、ΔS>0,表明吸附是自发进行的吸热过程。XPS和FTIR分析结果表明铁元素负载到生物炭上,产生的磁性有利于固液分离,还可为化学吸附作用提供更多活性位点。Cr(Ⅵ)在磁性生物炭表面的吸附主要是通过表面络合反应或氧化还原反应进行,且MWB表面的Fe-O基团强化了其对铬离子的化学吸附作用,提高了MWB对Cr(Ⅵ)的吸附性能。     

一株芽孢杆菌还原Cr(Ⅵ)的特性研究

从青海某化工厂水溶态C(rⅥ)含量为248.17 mg/kg的表层土壤中,利用平板划线法,分离纯化出一株菌株。形态学观察该菌株为杆状的革兰氏阳性菌,16S rDNA序列分析结果显示,为芽孢杆菌属。生长条件实验表明,该菌株能在pH值为7⁹,温度309,温度30⁵0℃条件下生长,是一株较为罕见的耐高温菌株。静态批实验表明,C(rⅥ)对该菌的生长有抑制作用,且抑制作用随着C(rⅥ)浓度的升高而增强;该菌株在48、72、168 h内,可将C(rⅥ)浓度为25、50、100 mg/L的溶液中99%以上的C(rⅥ)还原;还原过程呈现延滞期、对数期和稳定期3个阶段;在稳定期,培养基pH值上升速率随C(rⅥ)浓度的增大而降低,可能是由于细胞浓度不同、还原产物C(rⅢ)的水解作用导致。     

典型岩溶地下水系统地球化学敏感性研究

通过研究典型岩溶地下水系统地球化学敏感性表明,地下水系统水化学阳离子以Ca2+、Mg2+为主,平均敏感指数分别为0.73和0.19;阴离子以HCO3-和SO24-为主,平均敏感指数分别为0.92和0.37;主量元素表现出明显的地球化学敏感性特征.研究区主量元素的地球化学敏感性依次为:HCO3-Ca2+SO42-Mg2+Cl-Na+NO3-K+.运用敏感性最强的HCO3-敏感性指数(GSIHCO3-)对地下水系统进行敏感区域区划,GSIHCO3-0.5的区域为低敏感区,0.5GSIHCO3-1的区域为中度敏感区,GSIHCO3-1的区域为高敏感区.高敏感区域地下水系统可能成为污染物的汇和源,地下水与地表水之间的频繁快速转化和相互补给可能形成两者交叉污染和叠加污染的恶性循环.     

脉冲放电等离子体同时处理地下水中Cr(VI)和阿特拉津的研究

常规地下水修复技术如物理法、化学法和生物法难以同时降解地下水中重金属-有机物复合污染.本文提出多针-板脉冲放电等离子体同时降解地下水中重金属和有机物复合污染的方法 .以Cr(VI)和阿特拉津为目标污染物,研究复合污染中Cr(VI)和阿特拉津浓度、放电电压、溶液初始pH值和地下水中存在的主要离子对Cr(VI)和阿特拉津降解效果的影响,并探究放电过程生成的活性物质对复合污染中Cr(VI)和阿特拉津降解的作用效应.结果表明,相对单一污染物,复合污染物中Cr(VI)或阿特拉津的存在能够消耗放电过程产生的·H和·OH,阻碍其复合,Cr(VI)和阿特拉津在降解过程中产生协同效应.电压为13 kV时,单独处理10 mg·L^-1的Cr(VI)和阿特拉津的降解效率分别为34.0%和51.5%,而复合污染中Cr(VI)和阿特拉津的初始浓度均为10 mg·L^-1时,降解效率分别提高到45.0%和64.1%.放电电压增加,复合污染中Cr(VI)和阿特拉津的降解效率提高,但其能量效率呈下降趋势.增加溶液初始pH值,阿特拉津的降解效率减小,而Cr(VI)的降解效率呈现先...     

Pickering乳化强化地下水三氯乙烯NAPL修复

合成了4种不同长径比的SiO₂颗粒调控水/NAPL界面,考察所形成的Pickering乳化效果和稳定性,结果表明：长径比（L/D）为2.3的SiO₂颗粒分散的Pickering乳液液滴尺寸均匀,直径约10 μm,且10d内保持稳定,乳化指数高达63%.流变测试进一步证实所形成的Pickering乳化具有低剪切应变下乳液稳定的特性,利于地下水的原位修复技术的实施.同时考察胶体颗粒浓度,水中离子强度以及水/NAPL比例对Pickering乳化效果和稳定性的影响,为Pickering乳化技术在实际地下水修复应用提供理论基础.通过对比Pickering乳化和未乳化条件下NAPL溶解和氧化降解动力学过程,发现Pickering乳化通过增大两相间界面积显著提高NAPL的溶解速率,进而实现NAPL相污染物降解速率的提高.     

Kinetics of nitrobenzene degradation coupled to indigenous microorganism dissimilatory iron reduction stimulated by emulsified vegetable oil

Widespread contamination by nitrobenzene(NB) in sediments and groundwater requires better understanding of the biogeochemical removal process of the pollutant. NB degradation, coupled with dissimilatory iron reduction, is one of the most efficient pollutant removal methods. However, research on NB degradation coupled to indigenous microorganism dissimilatory iron reduction stimulated by electron donors is still experimental. A model for remediation in an actual polluted site does not currently exist.Therefore, in this study, the dynamics was derived from the Michaelis–Menten model(when the mass ratio of emulsified vegetable oil and NB reached the critical value 91:1). The effect of SO_4~(2-), NO_3~-, Ca~(2+)/Mg~(2+), and the grain size of aquifer media on the dynamics were studied, and the NB degradation dynamic model was then modified based on the most significant factors. Utilizing the model, the remediation time could be calculated in a contaminated site.     

地下水化学成分对植物油改性纳米铁还原硝基苯影响

研究了不同地下水化学成分(pH值、Ca2+、Fe2+、Cl-、SO42-)对VOMNI降解硝基苯(NB)的影响.结果表明,经乳化油改性后,纳米铁团聚现象得到改善,分散性提高;VOMNI对硝基苯的还原过程符合一级反应动力学方程,反应速率常数为0.0783min-1;酸性条件下更有利于硝基苯的降解和苯胺的生成;钙硬度对VOMNI还原硝基苯有抑制作用;Fe2+、SO42-、Cl-对硝基苯的降解和苯胺的生成有一定的促进作用.     

Cr(VI) removal from aqueous solution with bamboo charcoal chemically modified by iron and cobalt with the assistance of microwave

Bamboo charcoal (BC) was used as starting material to prepare Co-Fe binary oxideloaded adsorbent (Co-Fe-MBC) through its impregnation in Co(NO3)2 , FeCl3 and HNO3 solutions simultaneously, followed by microwave heating. The low-cost composite was characterized and used as an adsorbent for Cr(VI) removal from water. The results showed that a cobalt and iron binary oxide (CoFe2O4 ) was uniformly formed on the BC through redox reactions. The composite exhibited higher surface area (331 m2/g) than that of BC or BC loaded with Fe alone (Fe-MBC). The adsorption of Cr(VI) strongly depended on solution pH, temperature and ionic strength. The adsorption isotherms followed the Langmuir isotherm model well, and the maximum adsorption capacities for Cr(VI) at 288 K and pH 5.0 were 35.7 and 51.7 mg/g for Fe-MBC and Co-Fe-MBC, respectively. The adsorption processes were well fitted by the pseudo second-order kinetic model. Thermodynamic parameters showed that the adsorption of Cr(VI) onto both adsorbents was feasible, spontaneous, and exothermic under the studied conditions. The spent Co-Fe-MBC could be readily regenerated for reuse.     

纳米乳化油强化硝酸盐反硝化产气变化研究

为探究纳米乳化油原位修复硝酸盐污染地下水过程中产气对含水介质渗透性的影响,以硝酸盐为目标污染物,采用活性污泥滤液接种,分别以纳米乳化油、吐温80和司盘80为碳源开展硝酸盐降解批实验研究,探讨和评估硝酸盐降解及降解过程中的产气情况.结果显示,纳米乳化油、吐温80和司盘80均能促进硝氮的降解,在实验的100d内,共完成7个周期硝酸盐氮的有效去除,总去除率分别为79.5%、63.8%和68.8%.在硝酸盐氮降解过程中,受厌氧发酵和反硝化作用的影响,各反应体系中均有气体生成,只有活性污泥反应体系中主要产气成分是CO₂,未加碳源和分别加3种碳源的4个反应体系（都添加活性污泥和硝酸盐）中主要产气成分是CO₂、N₂.其中,添加纳米乳化油的反应体系U型管产气量最大,为47.73mL;受碳源厌氧发酵的影响,添加司盘80反应体系总产气量最大,为205.34mL.纳米乳化油反应体系次之,吐温80反应体系最小.根据三氮的变化,结合纳米乳化油反应体系理论与实际产气对比显示,在纳米乳化油强化硝酸盐反硝化过程中,18.8%纳米乳化油厌氧发酵产生CO₂,95.4%硝氮反硝化生成N₂.     

改性沸石和铁粉的复合材料处理水中六价铬的研究

利用海藻酸盐的凝胶化将零价铁粉固定于改性沸石表面,制得复合材料,以期在保留改性沸石的吸附性的同时增加铁粉的还原性.复合材料的扫描电镜图片可以看出铁粉分散嵌于海藻酸钙薄层,同时海藻酸钙不会阻碍Cr(VI)与改性沸石的接触.实验考察材料去除水中Cr(VI)性能,结果表明:复合材料,改性沸石,铁粉的除Cr(VI)效率分别为:74.1%,38.4%,9.1%,这得益于改性沸石和铁粉相互的协同作用. 对反应后复合材料进行XPS检测,其表面含有Cr3+,Cr6+表明了材料吸附能力同时还具有还原性.并且对Cr(VI)去除的现象能用伪二级吸附动力学方程描述.平衡吸附量qe和反应速率常数k呈相反的变化趋势.铁粉含量为5.4%的材料性能较好:qe为0.96mg/g, k为0.011g/(mg×h);在Cr(VI)浓度为70mg/L时,上述铁含量的复合材料仍具有较高的处理性能,其qe和k分别为 1.29mg/g, 0.0094g/(mg×h).     

土壤对六价铬的还原容量初步研究

提出并讨论了土壤的潜在还原容量、有效还原容量和条件还原容量等概念，通过对采用北京和唐山地下水饮用水源区３个包气带土壤样品的土柱淋滤实验，研究了土壤对水溶液中六价铬的还原作用，研究了上述土壤各种还原容量之间的关系及影响因素，探讨了向土壤中投加适量常见，无毒，价廉的还原性物质以提高土壤还原能力的方法和将其应用于去除灌溉用污染地下水中六价铬的可能性，实验结果表明，在正常环境条件下，土壤的有效还原容量比土     

Cr(VI) reduction capability of humic acid extracted from the organic component of municipal solid waste

The capacity of humic acid extracted from organic waste (HAw) to reduce Cr(Ⅵ) was tested at pH 2.5,4 and 6 and compared with coal-derived humic acid (HAc).HAw was more effective than HAc in reducing Cr(Ⅵ).The kinetics of Cr(Ⅵ) reductions depended strongly on pH.The calculation of the apparent rate coefficients indicated that HAw was more efficient at reducing Cr(Ⅵ) than HAc,but was also more efficient than HAs from soil and peat.The reduction capability of HAs depends on the type of functional groups (i.e.,thiols and phenols) present,rather than the free radicals.HAw was more efficient at reducing Cr(Ⅵ) than HAc because more reactive phenols were present,i.e.,methoxy-and methyl-phenols.     

铬渣浸溶Cr(Ⅵ)溶解释放规律研究-以锦州堆场铬渣为例

通过锦州地区铬渣样品静态浸溶实验,测定不同固液比、浸出时间、浸取剂pH及组成、振荡速度、铬渣粒度大小、温度等因素对铬渣中Cr(VI)溶解释放的影响,揭示铬渣中Cr(VI)析出、释放机理。结果显示,稀释作用在不同固液比浸出中起主导作用,随固液比的降低,Cr(VI)浸出浓度逐渐降低,但是Cr(VI)浸出总量却在增加;随着浸出时间的增大,浸出Cr(VI)浓度随之增大;铬渣浸出液碱性很高,在铬渣溶解释放过程中,随酸性增强Cr(VI)溶解量相应增大,体现强的酸中和能力;随着振荡速度增加,Cr(VI)溶解释放速度明显加快;粒径越小,铬酸盐的溶解释放速度越快,溶解作用越充分;铬渣的浸出为吸热反应过程,铬渣溶解度随温度升高而增大。铬渣中Cr(Vl)溶解释放速率服从菲克(Fick)扩散定律。研究结果为铬渣危害的评价、监测及铬渣污染有效防治提供参考。     

乳化油在汽车发动机上的应用及探讨

本文对乳化油的乳化性能和在汽车发动机上的发展现状进行了探讨,分析对比了混合燃料的优缺点。研究表明：汽车发动机燃用乳化油可提高热效率,有效降低NOx及碳烟排放,但动力性略差,CO排放有所增加。最后阐述了我国乳化油未来发展优势。     

硫化物还原Cr(VI)的反应动力学研究

在恒温和除氧封闭条件下，通过批式试验研究了水溶液中Cr(VI)与S^2-的反应动力学及其影响因素．研究结果表明，在恒定溶液pH值(7—9范围内)和硫化物浓度过量时，反应分2个阶段．初始反应阶段(Cr(VI)反应物消耗约50％～70％区间)，反应动力学服从假1级反应规律，ln C-t作图呈线性关系；反应后期(Cr(VI)反应物剩余大约30％-50％区间)，ln C-t曲线出现转折，反应速率明显加速．对过程进行分析，认为硫化物的最初氧化产物为单质S，然后逐渐形成胶体态S，继而胶体态S对硫化物产生强烈吸附作用，提高了硫化物的反应活性，促进了反应的加速进行．胶体态S对硫化物参与的氧化还原反应有明显的催化作用此外，溶液酸度对总反应速率有显影响，H^ 的反应级数为L．