Fe0修复重金属铬铅复合污染水体的研究

为研究在水体复合污染情况下,零价铁去除污染物的效果与污染物单独存在时的差异,通过批试验考察了零价铁去除铬铅复合污染的效果及影响因素,比较了零价铁去除铬铅复合污染的效果与单独污染时的差异,研究了在复合污染下,零价铁去除污染物的动力学模型.结果表明:在铬铅复合污染条件下,零价铁能够有效地去除污染水体中的污染物,去除率随铁粉投加量的增加或初始pH的下降而升高;相同反应条件下,零价铁对六价铬的去除率高于铅;复合污染时零价铁对六价铬的去除率略小于单独污染时,但对铅的去除率与单独污染时相比明显降低:复合污染时零价铁对铬、铅的去除符合准一级动力学模型,且随铁量增加或溶液初始pH上升,反应速率常数增大.零价铁能够快速有效地去除污染水体中的铬铅复合污染,去除率受铁粉投加量及反应液初始pH的影响;铬铅复合污染对零价铁去除六价铬的影响不大,但却使零价铁对铅的去除率明显降低;复合污染时零价铁对铬、铅的去除符合准一级动力学模型.     

nZVI/PMS去除污染物机制及应用过程中控制参数对去除效果的影响

通过液相还原法制备纳米尺寸零价铁,并对其作SEM和XPS表征,分析纳米零价铁与过氧一硫酸盐反应前后结构和元素价态变化,纳米零价铁表面被氧化;以阿特拉津为目标污染物,过氧一硫酸盐为氧化剂,甲醇和叔丁醇作为自由基淬灭剂,结合反应过程中过氧一硫酸盐浓度变化和反应后溶液中铁含量推测纳米零价铁活化过硫酸盐降解阿特拉津反应机理,·SO4-和·OH均是降解阿特拉津主要氧化活性物种;以微米零价铁为对照,探究零价铁尺寸对阿特拉津降解效果的影响,零价铁尺寸越小,活化PMS效果越好;对纳米零价铁作两次回收使用,讨论其重复使用可能性,两次回收后纳米零价铁仍保持良好活化效果.     

1，3-二氯苯污染底泥的零价铁修复对微生物群落结构的影响

通过采用零价铁修复1,3-二氯苯污染底泥,结合变性梯度凝胶电泳(DGGE)和磷脂脂肪酸(PLFA)技术分析了零价铁修复对底泥微生物群落结构的影响.结果表明,零价铁对底泥中1,3-二氯苯具有较好的去除效果,培养13d后去除率可达70.4%,较未加零价铁的对照处理高50.8%.DGGE指纹图谱分析表明:1,3-二氯苯刺激了底泥中耐受性较高的假单胞菌的增殖;零价铁修复使增殖的耐受菌群的量减少,敏感菌群的量增多,并使底泥微生物的Shannon多样性指数恢复至未污染对照水平.PIFA指纹图谱分析表明:尽管零价铁修复并未恢复底泥中任何一种PLFA的量,但是却恢复G+细菌的量至未污染对照水平.     

添加外源耐砷菌与零价铁对土壤砷有效性和形态的影响

采用室内土壤培养试验,探讨了外源添加耐砷真菌棘孢木霉（Trichoderma asperellum L.）和零价铁对土壤砷的有效性和形态转化的影响。结果表明：向污染土壤中添加耐砷真菌棘孢木霉后,随着培养时间的延长,土壤中水溶态砷和NaHCO3提取态砷含量均呈稳定增加趋势,耐砷真菌促进了土壤中砷的溶出和释放; 培养30 d时,耐砷菌处理土壤有效砷含量比同期对照增幅达3.9%~10.7%,水溶态砷以As（Ⅴ）为主,未检测到As（Ⅲ）、一甲基胂（MMA）、二甲基胂（DMA）等其他形态的砷;随着外源零价铁的加入,土壤中砷的活性大大降低,其有效砷含量降幅为76.5%~90.4%;在耐砷菌与零价铁联合作用下,相比于单纯的零价铁处理,土壤有效砷含量显著增加（P<0.05）,因耐砷真菌棘孢木霉的加入导致零价铁对土壤砷的固定效率下降7.0%~11.1%。耐砷菌导致土壤砷活化可能主要与残渣态向非专性吸附态砷的转化等过程有关,外源零价铁对土壤砷的固定作用可能与非专性吸附态向无定形及弱晶质氧化物结合态、残渣态砷等转化过程相关;耐砷菌的加入抵消了零价铁对土壤砷的部分固定效果,但短期内（<30 d）不会构成大的影响。     

纳米零价铁在污染土壤修复中的应用与展望

近年来,纳米零价铁因其大的表面积和高的表面反应活性,在生态环境保护和污染控制中的作用与贡献越来越大;同时,作为在污染土壤和水体修复与治理方面可以提供具有成本-效益解决方案的一项新技术,已经受到越来越多的关注.关于纳米零价铁在污染水体和地下水修复方面的报道已有很多,但极少是有关纳米零价铁在污染土壤修复方面的.本综述中,对近期纳米铁及其在环境修复特别是土壤修复中的研究进展作了概括和展望,总结了提高纳米零价铁的活性、稳定性及迁移性的改性技术,如聚合物包覆、活性炭负载、CMC稳定等.这些纳米零价铁可以去除/转移环境中广泛的污染物,如重金属、无机盐及有机物.随后对纳米零价铁及其改性材料在污染土壤修复中的研究进展进行了较为详细的概述,并对影响反应效率的因素加以讨论;另外,还对零价纳米铁在环境中的稳定性、迁移性及其潜在生态毒性效应做了简要的探讨.对其未来的应用方向进行了展望,以期为今后研究纳米零价铁作为参考.     

零价铁降解水中的阿特拉津

本文应用零价铁(Fe0)技术,以阿特拉津为目标污染物,考察了零价铁的效应,研究了不同零价铁投加量、不同溶液初始pH值等因素对阿特拉津降解效果的影响。结果表明,零价金属铁脱氯降解阿特拉津,随着金属铁质量的增加,阿特拉津的降解率也会增加;溶液初始pH值2～11时,阿特拉津降解率随其低pH值的增加而减小,可以促进零价金属铁的腐蚀,有利于阿特拉津降解。     

零价铁在环境污染治理应用中的研究进展

对零价铁通过还原、微电解以及混凝吸附等作用,对诸如重金属、氯代有机物、硝基化合物等具有较高氧化电位污染物的去除进行了概述.并就零价铁技术去除污染物的机理、应用和在二元金属体系、纳米铁粉以及零价铁氧化体系等方面的研究进展进行了综述,同时对其在实施过程中面临的问题及发展方向进行了分析讨论.     

零价铁体系降解多氯联苯研究进展综述

多氯联苯具有难降解性、高生物蓄积性、高生物毒性和远距离传输性,环境中的多氯联苯主要采用物理法、化学法和生物法去除。该文综述了国内外零价铁体系降解多氯联苯的研究现状,主要包括零价铁单一及多元化学体系和零价铁微生物耦合体系降解多氯联苯的最新研究进展,并对其研究前景进行展望。     

沸石-纳米零价铁的制备及其对溶液中Cu2+的吸附研究

采用液相还原法制备沸石-纳米零价铁复合材料,并通过添加不同质量的沸石得到不同铁与沸石比例的沸石-纳米零价铁复合材料(Z-nZVI),考查了不同比例复合材料对Cu~(2+)的吸附效果,确定最佳铁与沸石比例为1∶6,并对该比例材料、纳米零价铁与沸石进行了性状表征(包括:TEM、XRD及BET)。该比例复合材料对Cu~(2+)的吸附动力学实验结果表明,其吸附平衡时间约为1 h;动力学方程拟合结果表明,该材料的动力学过程更符合准二级动力学方程,且平衡吸附量达到515.46 mg·g~(-1)Fe0;对等温吸附实验数据进行Langmuir和Freundlich拟合结果表明,Langmuir方程更适用于描述沸石-纳米零价铁对Cu~(2+)的吸附。比较而言,沸石-纳米零价铁(1∶6)对于Cu~(2+)的吸附效果要优于纳米零价铁并远高于沸石。三因素三水平正交试验(溶液温度:25、35、45℃;pH:3、4、5;ZnZVI添加量:0.1、0.14、0.21 g·40 m L~(-1))结果表明,铁沸石比为1∶6的沸石-纳米零价铁对Cu~(2+)的最优吸附条件为:温度45℃,pH 3,Z-nZVI添加量0.21 g·40 m L~(-1)。上述结果表明沸石-纳米零价铁可应用于水体中Cu~(2+)的去除。     

零价铁驯化污泥对餐厨垃圾厌氧消化产甲烷的影响

以餐厨垃圾为基质,在中温(37±1)℃条件下进行单相厌氧发酵。污泥驯化过程中以半连续和间歇两种方式投加餐厨垃圾和零价铁混合物(零价铁投加量为餐厨垃圾的0.1%),考察不同驯化方式下的零价铁对餐厨垃圾厌氧消化产甲烷潜能的影响。结果表明,用2.5 g/(L·d)餐厨垃圾+2.5 mg/(L·d)零价铁驯化后的厌氧污泥在2.5 g/(L·d)餐厨垃圾的半连续培养过程中,反应器平均日产甲烷率较对照组提高了17.74%;而以间歇方式培养时,即在用50 g/L餐厨垃圾+50 mg/L零价铁驯化后的厌氧污泥中一次性投加50 g/L餐厨垃圾,其平均日产甲烷率较对照组降低了9.97%。因此,在半连续式驯化方式下,零价铁更有利于提升餐厨垃圾单相厌氧消化的稳定性和产气率。     

Fe0还原土壤中对硝基甲苯的实验研究

采用零价铁(ZVI,Fe<'0>)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25 mg·g-1时增加Fe0用量能有效增大还原率.当2 g土壤中PNT的初始浓度约为2.5×10-6mol·g-1,Fe0加入量是25 mg·g-1,土壤水含量75%,土壤初始pH值6.8时,于25℃下反应5 h后PNT的还原率可达95%以上.     

还原脱硝法去除二硝基甲苯研究现状

综述了还原脱硝法去除水中二硝基甲苯的研究现状,以及二硝基甲苯去除的影响因素;零价铁还原去除二硝基甲苯过程中,铁和杂质形成原电池,在原电池表面产生活性氢,二硝基甲苯与活性氢结合被还原,铁表面产生Fe（OH）2沉淀;分析并提出纳米铁、合金以及其他还原性物质还原去除二硝基甲苯的研究方法。     

电场驱动纳米Fe0在不同介质中的迁移行为研究

选取四种不同介质(100%石英砂、75%石英砂/25%高岭土、50%石英砂/50%高岭土和100%高岭土),探讨了黄原胶分散的纳米Fe~0在不同介质中的迁移行为。纳米材料投加点设置在介质填充池中间靠近阳极电解池的位置。研究发现,采用该实验装置,100%石英砂的处理中电渗流量最大,这与其较大的孔隙和渗透性有关,加入高岭土的处理中电渗流量较小且各处理流量相当。纳米Fe~0在石英砂中的迁移高于加入高岭土的处理,大部分纳米Fe~0集聚在靠近投加口的部分,在远离投加口的部分铁逐渐由Fe2+向Fe3+转化。100%高岭土中纳米Fe~0的迁移高于混合介质处理,这与其较高的电流强度有关。纳米Fe~0在电动迁移过程中很容易发生溶解和转化,其在高岭土中的迁移是以离子态进行的。μ-XANES(微束X射线近边分析)的分析结果证实电场驱动下高岭土中的铁主要以纤铁矿和磁铁矿形式存在。     

动态条件下壳聚糖稳定纳米铁去除水体中Cr（Ⅵ）的研究

以重金属Cr(Ⅵ)为目标污染物,在两种实验条件下(实验柱Ⅰ为模拟污染水样,实验柱Ⅱ为实际污染水样)考察了壳聚糖稳定纳米铁对Cr(Ⅵ)的去除能力。实验柱Ⅰ和实验柱Ⅱ分别在第160PV和127PV时发生了击穿效应。与实验柱Ⅰ相比,实验柱Ⅱ中壳聚糖稳定纳米铁对Cr(Ⅵ)的去除能力降低了25%。SEM表征显示,实验柱Ⅱ中壳聚糖稳定纳米铁的表面形成了许多葡萄状晶体,它们的存在导致实验柱Ⅱ中纳米铁的去除能力明显低于实验柱Ⅰ。XPS表征显示,由于Ca和Mg的氢氧化物替代了部分铁氢氧化物,导致实验柱Ⅱ中壳聚糖稳定纳米铁表面Fe原子的相对含量低于实验柱I。Cr元素高分辨率XPS能谱分析显示,在实验柱Ⅰ的条件下Cr(Ⅵ)被还原得更充分,而且在两种实验条件下都有部分Cr(Ⅵ)被吸附在纳米铁表面最终没有被零价铁所还原。     

还原铁粉去除地下水中硝酸盐氮的研究

地下水中硝酸盐氮的污染问题变得日益突出,为此以100～200目的铁粉为还原剂,采用静态试验方法研究了不同pH值、硝酸盐氮初始浓度、溶解氧、铁粉表面预处理及铁与硝酸盐氮的质量比等因素对硝酸盐氮去除率的影响。结果表明,溶液的初始pH值对硝酸盐氮的去除影响很大,pH>4时,铁粉几乎不与水中硝酸盐氮进行反应;铁粉经过表面处理后在同一时刻内对硝酸盐氮的去除率提高1倍多;铁与硝酸盐氮的最佳质量比为200∶1;溶解氧对硝酸盐氮的去除没有太大影响;反应产物主要是氨氮。     

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9 d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.综合反应速宰、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.     

磷素对水稻根表红棕色铁膜的影响及营养效应

【目的】磷饥饿能明显诱导水稻根表红棕色铁膜的形成。然而,磷素是如何诱导水稻根表红棕色铁膜形成并不清楚。【方法】论文在水培条件下,对24个不同来源的传统水稻品种培养21 d后,分别进行缺磷和0.1 mmol•L-1 Fe2+处理,测定其根长、根表面积、根系干重、地上部干重及根表铁含量,从而筛选出根表铁膜含量较高的水稻品种“天优998”,并以此为材料,设置不同养分元素缺乏试验（缺氮、缺磷、缺钾及其交互等8个处理）、分根试验（两边根系同时进行正常磷处理;一边根系缺磷处理,另一边根系正常供磷处理;两边根系同时进行缺磷处理）和不同磷铁比试验（磷浓度为0.0125-0.4 mmol•L-1;铁浓度为0.1-3.2 mmol•L-1,按磷铁比为1﹕1;1﹕3;1﹕5;1﹕8处理设计了4个小试验）,测定了水稻根表铁膜浓度、根表无机磷浓度、根内无机磷浓度、根系和地上部磷、铁含量,探讨了磷素对根表红棕色铁膜形成及其营养效应。【结果】不同水稻品种根表铁膜浓度存在明显差异,24个水稻品种幼苗根表铁膜浓度范围为3.67-9.78 mg•g-1,水稻根表铁膜含量与根长、根表面积、根系干重、地上部干重呈显著的正相关。不同养分元素缺乏试验表明,水稻根表铁膜由红棕色铁膜和非红棕色铁膜组成,仅缺磷处理都能诱导水稻根表红棕色铁膜的形成,而缺氮和缺钾处理却不能。分根试验处理表明,缺磷处理根系侧并不能诱导正常供磷处理侧根系根表形成红棕色铁膜,根表红棕色铁膜形成主要受根表外源无机磷的影响,与根内无机磷无关。不同磷铁比试验表明,根表红棕色铁膜形成与根表磷铁比有关,根表DCB-Fe浓度与根系溶液中铁浓度有关;只有当磷铁比≤1﹕3时,根表才会形成明显的红棕色铁膜,随着磷铁比的降低,根表红棕色铁膜颜色加深;随着根系溶液中铁浓度的增加,根表DCB-Fe浓度逐渐增加,最大值为36.50 mg•g-1。最后进一步对磷铁比处理形成的根表红棕色铁膜水稻根系和地上部磷、铁吸收量进行测定,研究结果发现,根表红棕色铁膜的加深有利于水稻根系和地上部磷、铁的吸收。【结论】内源磷信号并不能诱导根表红棕色铁膜的形成,仅外源磷缺乏才能诱导根表红棕色铁膜的形成,根表红棕色铁膜的形成与根系周围环境中磷铁比有关,而根表DCB-Fe的形成仅与溶液中铁浓度有关。形成的根表红棕色铁膜在根系周围充当营养库的功能,有利于植物对磷、铁的吸收利用。     

零价纳米铁批处理水中Cr（Ⅵ）的研究

[目的]研究纳米零价铁（NZVI）对水中Cr（Ⅵ）的脱除效果及影响Cr（Ⅵ）脱除的主要因素。[方法]以Cr（Ⅵ）为研究对象,采用NaBH4液相还原Fe3＋制备纳米级零价铁（NZVI）,分析了0.01、0.03、0.04、0.05、0.07 g的NZVI对初始浓度为10.0、20.0、30.0、50.0、70.0 mg/L,温度分别为15、20、25、30、40℃,pH分别为3、5、7、8、9条件下的Cr（Ⅵ）去除率的影响。[结果]纳米零价铁可在极低投加量下有效去除溶液中Cr（Ⅵ）,在25℃、pH为5、常压、恒温振荡器转速200 r/min、NZVI加入量0.05 g/100 ml的条件下,水体中20 mg/LCr（Ⅵ）的去除率大于90%。[结论]纳米零价铁能快速去除水体中Cr（Ⅵ）,溶液pH,Cr（Ⅵ）初始浓度,温度,投加量等是影响Cr（Ⅵ）脱除的主要因素。