纳米零价铁用于地下水污染修复时存在的问题与对策

介绍了纳米零价铁(Nanoscale Zero-Valent Iron,NZVI))用于地下水污染修复时存在的问题及改进技术。NZVI可以去除水体中的各种卤代烃(主要是氯代烃)以及Cr、Pb、As等重金属,但NZVI在水体中会由于团聚、沉淀和钝化等而降低其修复效率。将超声波技术和添加微生物方法与NZVI技术进行协同,以及对NZVI进行固体负载和表面改性是解决NZVI修复地下水时存在问题的有效途径。今后,探讨地下复杂环境因素对应用NZVI进行地下水修复的影响,以及改进NZVI水污染修复技术是利用NZVI修复地下水污染的重要研究方向。     

纳米铁及其改性材料在水处理中的应用

介绍了近年来纳米铁在水处理中的应用成果及现状。纳米铁可有效地去除水中重金属、无机阴离子、放射性物质及氯代有机污染物等,污染物去除效果与污染物初始浓度、纳米铁投加量、pH、反应时间等因素有关。纳米铁由于其强还原性,不稳定,在实际应用中受到限制,有必要研制纳米铁改性材料。结合国内外的研究进展,分析了纳米铁改性材料对污染物的去除效果和机理,对纳米铁及其改性材料在水处理领域的应用进行了展望。     

改性纳米零价铁修复重金属污染地下水研究

纳米零价铁(n ZVI)粒径小、比表面积大、反应活性高,可降解多种污染物,但n ZVI分散性差、抗氧化性弱的特点使其在地下水修复中的应用受到限制。改性n ZVI可以提高n ZVI的分散性及稳定性,研究了现有改性n ZVI的特点:多孔材料负载改性n ZVI成本较低,但可选择的材料相对较少;有机物包覆分散改性n ZVI的改性材料较多,可以促进非水相液体污染物与n ZVI的接触反应,但选择不当容易引起二次污染;双金属改性纳米材料的反应速度较快,不易形成腐蚀产物,但成本较高,且过渡金属可能对环境有害。n ZVI可以处理多种地下水重金属污染物,根据Fe2+和目标重金属离子污染物的标准电极电位的相对大小,降解方式分为表面吸附—配合作用、表面吸附—还原作用和表面还原作用,但是改性n ZVI存在价格高、有环境毒性等问题。     

零价金属作还原剂处理卤代有机物的研究与进展

卤代有机物由于有卤代基团的存在而具有很强的毒性和抗降解能力，其生物降解的关键步骤为脱卤反应，是还原反应。零价金属具有很强的还原性，可以在无氧条件下，使卤代有机物还原，脱去卤素原子，从而为生物降解创造条件。本文将对这方面的研究结果做一简要的介绍，并提出今后的主要发展方向。     

纳米级零价铁修复重金属污染水体的研究进展

近几年的研究表明,纳米级零价铁材料成为目前环境污染修复技术中一个非常活跃的研究领域。本文介绍了纳米级零价铁去除水体中重金属污染物的种类、反应动力学和机理,总结了当前几种比较简便实用的纳米铁制备和稳定化处理方法及纳米铁在环境修复中应用研究的热点和最新进展。最后,探讨了目前纳米铁在水体重金属污染修复研究和实际应用中存在的问题和研究方向,以期为我国重金属污染水体修复技术的开发提供借鉴。     

膨润土负载纳米零价铁去除水中铅的研究

将纳米零价铁通过液态还原法负载于膨润土上,目的是为了比较负载对提高纳米零价铁去除重金属铅的能力的影响。从负载后扫描电镜图像中可以看出,负载后的纳米零价铁分散度更好。在相同投加量下,负载了纳米零价铁的膨润土对重金属铅的去除能力要远高于膨润土和纳米零价铁。铅的起始浓度为200mg／L,膨润土＋纳米零价铁的复合材料在0．4g／L的投加量下,去除率就达到90％以上。对材料的动力学研究结果则表明：纳米零价铁的反应速度较快,大部分的铅的去除都在1h以内完成。将吸附动力学实验结果进行一级和二级动力学反应拟合。二级拟和的线性相关系数明显高于一级。说明纳米零价铁和膨润土＋纳米零价铁复合材料与铅的反应更符合二级动力学反应假设。另外,纳米零价铁对铅的去除受到起始浓度的影响较大,而膨润土＋纳米零价铁则基本不受起始浓度的影响。     

纳米零价铁/活性炭复合材料去除水中六氯苯的影响因素研究

本文主要研究纳米零价铁/活性炭材料对水中六氯苯(HCB)的去除能力和影响因素。吸附等温研究结果表明该材料对六氯苯的去除符合Langmuir吸附即化学吸附机理。对水中六氯苯和脱氯产物的分析证明纳米零价铁/活性炭对六氯苯的去除包括吸附和脱氯。溶液p H,水中常见阴阳离子的存在等因素都会影响六氯苯去除。低p H对去除有利,这主要是由于低p H对纳米零价铁的氧化过程有利,导致脱氯反应加快。低浓度的HCO-3、Cl-和SO42-能促进六氯苯的去除。这些离子在低浓度时能加快零价铁的腐蚀,对六氯苯的去除有利。而高浓度时则由于铁氧化物沉积会产生抑制作用。NO-3则与六氯苯发生竞争反应,导致六氯苯的去除随硝酸盐的浓度增加而降低。常见的阳离子如Mg2+对六氯苯的去除没有影响。Cu2+和Fe2+的存在不仅改变了溶液的p H,还对纳米零价铁的氧化还原特性有影响。但总体而言,Cu2+和Fe2+的存在对六氯苯的去除是有利的。     

液相还原和碳热法制备纳米零价铁/活性炭复合材料的比较研究

采用液相还原法和碳热法制备纳米零价铁/活性炭复合材料,目的是为了比较不同合成方法对材料的物化性质和脱氯能力的影响。随着铁的加载,合成材料的比表面积和孔容与未改性活性炭相比均有所减小。经还原沉淀法和碳热法合成后的纳米零价铁/活性炭复合材料的含铁量分别为12.85和16.73 mg/g。从扫描电镜图像可以看出碳热法还原产生的纳米零价铁颗粒尺寸要比还原沉淀法略大且分散度也更好。两种方法合成的纳米零价铁/活性炭对六氯苯均有良好去除效果。经8 h接触后,去除率达到90%以上。动力学研究表明:六氯苯的去除符合二级动力学。另外六氯苯的去除是由于活性炭的吸附和零价铁的脱氯,近一半六氯苯被脱氯形成毒性较低的三氯苯或四氯苯。碳热法合成的材料总的六氯苯的去除能力,反应速率和脱氯能力均要略高于液相还原。     

零价铁处理水体中Cr（IV）污染研究进展

将零价铁的还原性能作为一种廉价、高效的处理方法对水体的重金属污染进行治理和修复,现已成为一个广受关注的研究领域。然而,诸多应用方式对这一反应的处理效果影响很大。通过查阅文献资料,比较了二元金属体系双电解异位修复含Cr (VI)废水和纳米铁原位修复技术的研究成果,同时整理了近期关于纳米零价铁改性制备的研究情况,分析得到：氧化还原反应过程中生成的Cr-Fe膜是阻断电子在Fe0与Cr2O72-之间传输,限制Cr (VI)去除效果的主要原因;在微电解异位修复中,当进水pH<2,停留时间控制在55-60min,浓度≤100mg/L条件下时, Cr (VI)的去除率可达99%,且运行较为稳定。讨论零价铁处理水体中的Cr (IV)污染,将有利于深入开发更多具有较强适应性的处理工艺和工程应用,更好地解决环境污染的应急处理问题。     

零价铁强化活性污泥法处理高浓度中药废水试验研究

采用活性污泥法处理高浓度中药废水 ,在曝气池内安装零价铁复合填料 ,进行强化处理试验研究。研究结果表明 ,进水COD ,BOD分别为 2 6 0 0～ 35 0 0mg/L ,10 0 0～ 180 0mg/L的高浓度中药废水经厌氧水解酸化 -强化活性污泥法处理后 ,出水COD降至 6 4 3mg/L ,COD去除率比对照处理试验普通活性污泥法高 16 3% ,强化活性污泥法可获得更高的MLSS ,约 5 42 9mg/L ,比对照处理试验高 16 17mg/L。     

光电催化技术在污水处理中的应用研究

水电工程在建设过程中有大量的污水需要处理，而有毒有机物的降解方法很多，如传统的气浮法、吸附法等，近年来发展了一些氧化技术，如化学氧化法、光化学氧化法、催化氧化法等。为了进一步提高有机物降解效率，合理利用资源，将光化学氧化(光催化)和电化学氧化方法结合起来，达到协同效应的光电结合技术是目前氧化法研究的新的热点。光电催化法能将水中有害物质完全矿化，或者通过控制条件将其分解为有用成分，这是其他方法所无法比拟的。在当今水污染日趋严重的情况下具有很好的推广应用价值。     

纳米TiO2光催化材料的制备及其在水处理中的应用研究进展

近年来,水资源污染和短缺问题日益突出,对水质的修复保护工作至关重要。纳米TiO2作为一种高效节能的光催化功能材料,在水质修复领域有广泛的应用前景,同时也面临着一些挑战。如何提高纳米TiO2材料的催化活性和光催化效率,成为当前的研究热点。针对近年来TiO2光催化的研究和在水质修复领域的应用进展,对不同形态的纳米TiO2的制备、改性研究进展进行了综述,在此基础上全面介绍了纳米TiO2作为光催化剂处理不同污染水质的应用现状,并对今后的研究发展方向进行了展望。     

纳米TiO2与纳滤膜在水处理中的应用

介绍了纳米科技特别是纳米TiO2光催化氧化技术和纳滤膜技术的原理及其在水处理中的作用及应用方法,认为崭新的纳米水处理技术的应用已为期不远.     

凹凸棒石纳米铁复合材料的制备及应用探讨

通过对凹凸棒石进行湿法提纯和酸处理改性提高凹凸棒石的纯度、比表面积和吸附性能;将提纯改性后的凹凸棒石作为载体,以硼氢化钾作为还原剂,在氩气保护下采用离子交换法制备凹凸棒石纳米铁复合材料,解决纳米铁稳定性差、容易凝聚成团的问题,从而增大纳米铁与污染物反应的有效面积。与纳米铁相比,凹凸棒石纳米铁复合材料较稳定,易于保存。以地下水中常见的硝酸盐为目标污染物,探讨了将凹凸棒石纳米铁复合材料应用到可渗透反应墙技术、抽出处理技术及注入修复技术中的方法。应用研究成果表明,经上述技术处理后,地下水硝酸盐浓度可得到有效去除。     

浅谈纳米胶在密云水库输水工程中的应用

密云水库第九水厂输水隧洞为一圆形压力隧洞,安全鉴定发现洞身混凝土表面有较多裂缝,裂缝以环形或半环形为主,裂缝宽度一般在0.5mm以下,存在剥蚀、慢渗等情况.为保证隧洞输水安全和水厂正常供水,采用水利先进实用技术"纳米胶",对隧洞混凝土衬砌表层进行了防护和修复,达到很好的微细裂缝修补、抗渗和防护效果.     

纳米铁除磷的影响因素及吸附模式研究

研究了纳米铁投加量、PO3-4浓度、温度、pH对纳米铁去除人工配制磷酸盐废水中PO3-4的影响,并验证了纳米铁对PO3-4的吸附模式.试验表明:磷酸盐初始浓度一定时,增加纳米铁的投加量能增大对PO3-4的吸附;纳米铁投加量一定时,纳米铁的平衡吸附量则随PO3-4初始浓度的增加而增大;25℃时纳米铁对PO3-4的吸附能力最强,升高或降低温度,吸附能力均下降;pH对纳米铁去除PO3-4的影响较大,pH=4时的吸附能力最强,增大或降低pH,吸附能力均下降;纳米铁对PO3-4的吸附符合Freundlich方程而不符合Langmuir方程.     

零价铁与微生物耦合系统强化农田排水脱氮效果研究

针对农田排水具有TN含量高、碳源低的特点,采用传统活性污泥法处理不能取得良好的效果,而单一零价铁脱氮存在反应中产生NH+4-N等问题,提出将两者结合,建立零价铁与微生物耦合系统处理农田排水,并实验研究零价铁与微生物耦合系统脱氮的特性以及系统脱氮效率的影响因素,分析零价铁与微生物耦合系统脱氮的机理。结果表明,在初始TN质量浓度为15 mg/L时,铁刨花与微生物耦合系统脱氮效率更高;酸洗能够增加零价铁表面反应面积,提高脱氮效率;铁刨花最佳投加量为15 g/L;零价铁与微生物耦合系统脱氮的最佳水力停留时间是12 h;耦合系统脱氮的最佳pH范围为6.0~7.5;耦合系统脱氮的最佳温度为35℃左右。     

"纳米胶"在向阳闸加固修复工程中的应用

向阳闸是北京市潮白河湿地的一个控制工程,安全鉴定结论发现闸墩局部存在混凝土表面冻融剥蚀、翼墙多处存在裂缝和缺损、横梁有大量黑色菌藻附着的现象,其中裂缝宽度在0.1～0.5mm,缝深已超过钢筋保护层厚度.为保证混凝土结构耐久性和整体性,采用水利部科技推广中心认定的水利先进实用技术"纳米胶"对翼墙和闸墩进行防护和修复,达到很好的裂缝修补和防碳化效果.     

纳米铁/活性炭新型材料的制备及其对铜离子的吸附性能研究

以活性炭为载体,采用沉淀法制备纳米铁/活性炭新型材料,对活性炭的结构变化进行BET和TEM表征分析,研究纳米铁负载前后活性炭对水中铜离子的吸附能力以及p H值、起始浓度、吸附时间等因素对吸附性能的影响,同时考察其再生性能。结果表明:纳米铁成功负载于活性炭上,随着p H值的增加,吸附容量逐渐增大,当p H=6时,纳米铁/活性炭的最大吸附量为18.73 mg/g,与活性炭相比提高了150%。新型材料对铜离子的吸附过程符合Langmuir和Freundlich吸附模型,对铜离子的吸附量随时间变化的规律符合准二级动力学模型,由于负载的纳米铁阻碍了铜离子向材料表面扩散,其吸附速率仅为0.002 g/(mg·min),与活性炭相比下降了60%左右。新型材料再生效率高,具有较好的应用前景。     

改性凹凸棒土/纳米铁复合材料去除地下水NO_3~--N的研究

采用液相还原法制备改性凹凸棒土/纳米铁复合材料(简称复合材料),考察了该复合材料的稳定性及其作用下"三氮"(NO_3~--N、NH_4~+-N、NO_2~--N)的变化情况,阐明了地下水环境因素(DO、温度、光照)对复合材料去除NO_3~--N的影响。模拟地下水环境时,3种材料去除NO_3~--N的反应活性顺序为:复合材料纳米铁改性凹凸棒土,且复合材料作用下NH_4~+-N的转化率低,几乎无NO_2~--N生成。DO、温度对复合材料去除地下水NO_3~--N的影响较大;而光照和黑暗环境下,地下水中NO_3~--N的去除率及NH_4~+-N、NO_2~--N的生成量均无明显差异。研究成果旨在为NO_3~--N污染地下水工程修复提供理论依据和技术支撑。