张选军[1]2004年在《超声波/纳米铁降解氯代芳香烃的研究》文中研究表明本文应用超声波/纳米铁协同新方法，研究了几种代表性氯代芳香烃的协同降解效果，并对超声波/纳米铁协同、单纯超声波以及单纯纳米铁叁种反应体系进行了对比；考察了pH值、纳米铁用量、有效输出声强、初始浓度等影响因素对协同降解效果的影响，得出最佳运行参数；同时对超声波/纳米铁协同降解氯代芳香烃的动力学进行了研究，初步探讨了氯代芳香烃超声波/纳米铁协同降解的构性关系。研究结果表明：协同体系对氯代苯酚（CPs）的降解速率，比单纯超声波和纳米铁的降解速率分别提高了5.1~5.6倍和17.7~21倍；而对氯苯（CB）的降解，协同体系比单纯超声波的则提高了27倍。同时也具体探讨了各运行参数对2，4-DCP和CB协同体系降解的影响，得出最佳操作条件：2,4-DCP的最佳操作条件为纳米铁用量=6.7g/L、pH=3、超声波有效输出声强=3.56W/cm2；CB的最佳操作条件为纳米铁用量=1.3g/L、pH=3或12、超声波有效输出声强=6.85W/cm2，同时为了获得较好的降解率和经济效益，污染物初始浓度应控制在较低的浓度。通过对实验数据分析和反应机理推导，证明了超声波/纳米铁协同降解CPs和CB都符合准一级动力学反应。通过对化合物分子的电子效应、空间效应和前沿轨道理论的分析，氯代芳香烃的超声波/纳米铁协同降解速率与化学结构之间存在定性关系。
曹世晖[2]2007年在《超声波/零价铁协同降解氯代芳香有机物研究》文中研究说明本文利用超声波/零价铁协同体系降解氯酚类有机物和氯苯类有机物,研究了2,4-二氯酚和间二氯苯等物质在超声波/零价铁协同体系中的降解特性,分别以2,4-二氯酚和间二氯苯为目标污染物,通过单因子实验,考察了铁粉投加量、溶液初始pH值、目标污染物初始浓度等因素对降解的影响,对氯酚类物质和氯苯类物质的结构与降解性能的定性关系及其降解动力学进行了初步探讨,同时以五氯酚为目标污染物,研究了超声波与零价铁的协同作用机理。研究结果表明:超声波和零价铁有显着协同作用,超声波/零价铁对五氯酚的降解效率分别高于零价铁还原降解的处理效率和超声波氧化降解的效率,且高于二者之和。溶液初始pH值、铁粉投加量、溶液初始浓度对氯酚类、氯苯类物质在协同体系中的降解效果有一定的影响:处理2,4-二氯酚(2,4-DCP)时,铁粉最佳用量为1.2g/L～1.6g/L,低的初始pH值和低的初始浓度有利于2,4-DCP降解;处理间二氯苯时,铁粉的最佳用量为1.5g/L,当pH=2和pH=10时能得到很好的去除效果,间二氯苯初始浓度越大,其降解率越低。超声波/零价铁协同体系对氯酚类、氯苯类物质的降解符合准一级动力学反应,在同一条件下,五种氯酚的降解速率呈一定的规律:五氯酚>2,3,4,6-四氯酚>2,4,5-叁氯酚>2,4-二氯酚>2-氯酚,五种氯苯的速率也呈现相同的规律:1,2,4-叁氯苯>1,2-二氯苯>1,3-二氯苯>1,4-二氯苯>氯苯,即苯环上的氯取代基越多,降解越容易。对于二氯苯的叁种同分异构体而言,不同的构型使被氧化的有效碰撞几率不同,1,2-二氯苯(O-DCB)在苯环上带氧化能力的可被两个氧原子攻击的相邻位置有3个,1,3-二氯苯(M-DCB)可能被攻击的相邻位置有2个,而1,4-二氯苯(P-DCB),由于取代基氯原子的对称分布,使具有氧化能力的可被攻击的相邻位置仅为1个,从而被氧化的有效碰撞几率依次下降,被降解的难度依次增加。超声波和零价铁的协同作用主要表现为叁个方面:其一,铁粉的粒子效应有助于产生更多的·OH自由基,并强化传质作用;其二,Fe2+(由Fe0转化)的催化作用,引起体系中·OH自由基的数量增多;其叁,超声波通过对铁粉颗粒表面的清洗、侵蚀和粉碎作用,增加铁粉表面积,强化液固传质,相应的提高反应速率。
孟亚锋[3]2010年在《零价铁还原降解四氯化碳废水研究》文中进行了进一步梳理四氯化碳是一种被广泛应用的有机氯化物,化学性质稳定,具有生物毒性,在自然环境能够长期稳定地存在,严重污染了土壤和地下水,对生态环境造成长期的危害。本文以零价铁还原降解四氯化碳,分别采用表面活性剂负载、过渡金属催化和超声辅助等方法提高零价铁还原降解效率,并对四氯化碳实际工业废水进行中试。第一章和第二章叙述了四氯化碳来源、性质及对环境危害,并总结了各种传统处理有机氯化物的方法,零价铁还原处理有机氯化物技术应用现状和存在的问题,并表明本文的研究目的和意义。第叁章介绍了实验仪器、所用试剂,以及各处理方法的实验方法和分析方法。第四章采用零价铁还原处理四氯化碳,得出的结论主要有：1)零价铁对水中四氯化碳有较好脱氯效果,在零价铁投加量10g/L,四氯化碳初始浓度20mg/L, pH7.0时,280min四氯化碳降解效率为86.1%。影响零价铁还原效果的因素主要有：投加量、反应温度和pH等。加大投加量和反应温度都能促进脱氯反应,pH对降解效率影响比较大,酸性条件有利于反应进行。四氯化碳降解符合一级反应动力学,在零价铁作用下转变成氯仿,氯仿继续脱氯最终变成二氯甲烷。2)加入硫酸盐与Fe2+和铁化合物形成绿铁锈,抑制铁表面钝化,有利于还原脱氯。分别采用两种阳离子和阴离子表面活性剂负载零价铁,结果表明两种阳离子表面活性剂(十六烷基叁甲基溴化铵(CTAB)和溴代十六烷基吡啶(CPB))的负载浓度在临界胶束浓度以下时均可以增强铁脱氯效果,反应速率常数可以提高81%(CTAB)和130%(CPB),负载两种阴离子表面活性剂反而不利于零价铁还原脱氯。第五章分别采用Ni/Fe和Pd/Fe二元双金属降解四氯化碳,考察了四氯化碳影响因素和脱氯效率,并对动力学和反应产物进行分析。与零价铁相比,Ni/Fe和Pd/Fe具有更强的还原降解四氯化碳的能力,90分钟脱氯反应后,初始浓度20mg/L的四氯化碳在Ni/Fe体系下降解效率为92.8%,而Pd/Fe在60分钟反应四氯化碳降解效率为95.7%。影响Ni/Fe和Pd/Fe还原脱氯的主要因素有：Ni和Pd含量、投加量、反应温度和pH等。结果表明Ni和Pd含量增加、提高Ni/Fe和Pd/Fe投加量有利于四氯化碳降解,四氯化碳初始浓度对脱氯效果影响很小,pH在弱酸性条件下有利于脱氯反应,Ni/Fe和Pd/Fe降解四氯化碳的表观活化能分别为6.12 kJ/mol和3.95kJ/mol kJ/mol。Ni/Fe降解四氯化碳的产物主要是氯仿和二氯甲烷,Pd/Fe降解四氯化碳的产物主要是氯仿和二氯甲烷和甲烷。第六章利用超声辅助零价铁降解四氯化碳,主要影响因素有：超声声强、零价铁投加量和pH等。结果表明,超声和零价铁联合有明显协同作用,在最佳条件下,36min四氯化碳降解效果达到91.2%。产生这种协同作用的原因：超声空化可以去除金属表面形成的钝化,活化了金属表面,同时强化了界面间的化学反应和传质过程,超声的存在使得超声／零价铁体系保持了较低的pH环境也有利于零价铁的还原脱氯。第七章为零价铁还原处理四氯化碳废水工程中试,把零价铁处理四氯化碳技术推向工程实际应用。结果表明采用零价铁还原和电石渣絮凝工艺有效解决四氯化碳工业废水处理难题,铁粉在流化反应器中处于流化状态可有效与废水接触,防止了铁粉板结和堵塞。在实际废水pH为2-2.5条件下,连续进水时,投加量宜为2kg/t铁粉,当四氯化碳浓度在5-25 mg／L之间,还原出水浓度在1-5 mg／L。后续电石渣中和调pH值在7-9,其絮凝进一步去除水中的四氯化碳,出水浓度低于1 mg/L。
李瑛[4]2015年在《纳米零价铁双金属体系降解四溴双酚A的研究》文中研究表明四溴双酚A(TBBPA)阻燃性能好,合成工艺简单,是应用最广泛的溴代阻燃剂。TBBPA具有与甲状腺素相似的结构,具有免疫毒性、甲状腺干扰效应等,是一种潜在的内分泌干扰物,对人类健康造成极大威胁。目前在环境及生物介质中的TBBPA主要采用微生物修复技术、高温热解法及高级氧化法降解,这些方法或降解率低、反应周期长,或容易生成PBDFs、PBDDs及含溴的挥发性副产物。因此,研发一种快速、彻底的TBBPA还原脱溴技术迫在眉睫。本论文利用纳米零价铁双金属(n ZVI/Ni和n ZVI/Cu)颗粒降解甲醇/水体系中的四溴双酚A(TBBPA)。通过SEM-EDS、BET、XRD、XPS和FTIR等表征技术研究新鲜制备的纳米双金属表面反应前后的物化性质;采用批实验法探讨贵金属负载率、初始p H、纳米铁投加量、TBBPA初始浓度、反应温度等因素对TBBPA降解及动力学的影响;结合HPLC和GC-MS,分析在反应过程中的中间产物及终产物,研究并对比n ZVI/Ni和n ZVI/Cu降解TBBPA的反应机理。论文所取得的主要研究成果如下:(1)纳米铁的表征:新鲜制备的n ZVI/Ni和n ZVI/Cu呈球状,颗粒之间团聚成链状,平均粒径为80-100 nm,比表面积分别为33.75 m2/g和32.46 m2/g,而与TBBPA反应后的双金属呈无规则片状,表面积明显减小。n ZVI/Ni和n ZVI/Cu颗粒都具有核壳结构:核为具有强还原性的α-Fe0,壳则为无定形的铁氧化物。Ni以无定形态分散在铁的表面,Cu以Cu0形式分布在铁的表面。与TBBPA反应后,两种颗粒表面均形成了一层原子排序性良好的以Fe3O4为主的氧化层。(2)n ZVI/Ni降解TBBPA:反应符合准一级反应动力学。kobs值随着Ni的负载率和n ZVI/Ni投加量的增加而增加,随着TBBPA初始浓度的增加而迅速降低,而Ni的利用率在0.5 wt%时最高。弱酸性条件下(p H 5.0和6.0)最有利于TBBPA的降解。当TBBPA初始浓度为10 mg/L,n ZVI/Ni投加量为2.0 g/L时,在弱酸性条件下,120 min内TBBPA完全降解、90%以上的TBBPA转化为双酚A(BPA);在p H为9.0时,同样的条件下降解率只达到47%,主要产物为二溴双酚A(di-BBPA);在p H为3.0时,TBBPA虽然能完全降解,但主要产物为di-BBPA。(3)n ZVI/Cu降解TBBPA:反应符合准一级反应动力学。Cu的负载率为0.5 wt%时kobs值最高,高于或低于此负载率时kobs值均下降。p H值对n ZVI/Cu降解TBBPA的影响与n ZVI/Ni的类似,即在弱酸性条件下有助于快速将TBBPA完全脱溴转化成BPA。kobs值随着n ZVI/Cu投加量和温度的升高而增加。当Cu的负载率为0.5 wt%,p H值为5.0、7.0和9.0时,其活化能分别为69.66、72.26和83.25 k J/mol;在初始p H值为7.0,负载率为0.1、0.3和0.5 wt%时,其活化能分别为120.73、81.24和72.26 k J/mol。(4)叁种纳米铁对TBBPA的降解率从大到小依次为n ZVI/Cu>n ZVI/Ni>n ZVI。当纳米铁投加量为0.5 g/L,TBBPA初始浓度为10 mg/L时,n ZVI/Cu降解TBBPA的反应速率kobs为3.41(±0.18)×10-2 min-1,分别是n ZVI/Ni和n ZVI的17和68倍。
王浩[5]2010年在《液相催化还原法处理氯苯废气的实验研究》文中提出氯代芳烃毒性大,并且在环境中难于降解。本文对采用零价铁、镍/铁、钯/铁和超声波/零价铁体系催化还原氯苯废气进行了研究,考察了初始pH值、反应温度、废气浓度、镍化率和钯化率等条件对吸收反应速率的影响,并从去除率、吸收效率和吸收量的角度对零价铁、镍/铁、钯/铁体系降解氯苯气体的情况做了详细的对比。实验结果表明：较低的初始pH值、较低的反应温度、较高的废气浓度、较高的钯化率和镍化率对吸收过程具有促进作用；在吸收液中增加双金属和超声波条件可以提高对氯苯废气的去除率,其中钯/铁、镍/铁和超声波/零价铁体系都比零价铁体系表现出更高的反应活性,脱氯反应速率更快；脱氯反应对吸收过程有较为明显的促进作用,钯/铁和镍/铁体系的吸收速率均大于零价铁体系；在达到相同吸收量的情况下,钯/铁的吸收速率最高,当吸收量为20mg时,钯/铁的吸收速率是零价铁的1.8倍,镍/铁的吸收速率是零价铁的1.6倍。
李芬芳[6]2006年在《超声波/零价铁协同降解氯酚类有机物的机理及其构性关系研究》文中研究指明本文应用超声波/零价铁(US/Fe~0)联合技术,以五氯酚为目标污染物,考察了超声波/零价铁的协同效应,研究了溶液初始pH值、初始浓度、零价铁投加量等因素对五氯酚(PCP)降解效果的影响,并在同一条件下考察了五种典型氯酚类有机物的降解效果;同时考察了协同体系中羟基自由基(·OH)的作用及其变化规律,重点研究了协同体系中超声波/零价铁的协同作用机理;初步探讨了五氯酚在协同体系中的降解途径,并对氯酚类有机物结构与降解性能的关系进行了定性研究。研究结果表明:超声波和零价铁有显着的协同效应;当五氯酚的初始浓度为5~200mg/L,溶液初始pH值2~11时,五氯酚去除率随其初始浓度和pH值的增加而减小;当铁粉投加量小于1.5g/L时,去除率随投加量的增加而增大,当投加量大于1.5g/L时,降解率随投加量的增加而减小;在同一条件下,五种典型氯酚在超声波/零价铁体系中的降解均符合一级反应动力学,降解速率常数呈一定的规律:2-氯酚<2,4-二氯酚<2,4,5-叁氯酚<2,3,4,6-四氯酚<五氯酚,即苯环上的氯取代基数目越多,降解越容易。在超声波/零价铁体系,羟基自由基的氧化作用是五氯酚降解的主要原因,铁粉的颗粒效应和Fe2+(由铁的酸腐蚀而产生)的催化作用,促进了协同体系中羟基自由基的产生;同时,超声波对铁粉表面的清洗、侵蚀和粉碎作用,强化了液固传质,增加了铁表面积,相应的提高了反应速率。超声波/零价铁降解过程中,少量的五氯酚通过热解脱氯降解,大部分的五氯酚通过羟基自由基的加成、氧化脱氯、开环降解。结构与性能关系的研究结果表明,整个苯环可以看成一个大的碳正离子,当氯原子取代得越多,碳正离子的形成速度越快,反应活性越大;随着氯取代基越多,分子的(Elumo - Ehomo)2越小,表示该分子越不稳定。由此推测五种氯酚的降解难易为:五氯酚>2,3,4,6-四氯酚>2,4,5-叁氯酚>2,4-二氯酚>2-氯酚,与超声波/零价铁协同降解上述物质所得实验速率结果一致。
王薇[7]2008年在《包覆型纳米铁的制备及用于地下水污染修复的实验研究》文中提出近年来,随着叁氯乙烯(TCE)等卤代烃类污染物在环境中,尤其是在地下水中的不断积累,水体的卤代烃类污染已经成为了非常严重的环境问题。地下水的卤代烃污染修复也已成为全球环境污染修复的重要内容。纳米技术的发展给污染物的处理带来了一种颇具潜力的新方法,其中纳米铁材料具有粒径小,比表面积大,表面活性高,还原能力强等特点,能够有效去除有机物、重金属和硝酸盐等多种污染物,已越来越多的被应用于土壤和地下水污染修复的研究。但是,目前纳米铁在地下水环境修复中的应用尚存在一些问题。高活性的纳米铁暴露在空气中会发生自燃,当缓慢接触空气时会被氧化,在其表面生成氧化铁膜而损失其表面活性。在液相中处理疏水性有机物时,由于纳米铁极性与其不同,两者难于接触而使反应速率低。这些因素使得纳米铁在实际应用中受到了很大的限制。本论文针对这些问题,结合国家自然科学基金“乳化炭载纳米铁原位修复地下水中有机氯代烃”的部分内容,制备了表面包覆型纳米铁材料,研究了包覆型纳米铁在空气中的稳定性;并考察了其对TCE的还原脱氯性能;探讨了脱氯反应的动力学和反应机理。论文的主要研究内容和结果有:1.用乳液聚合法制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)包覆型纳米铁材料,发现经过包覆的纳米铁表面亲油性和抗氧化性均有所提高,接触空气未发生自燃,但于空气中放置一周后仍发生了明显氧化。将纳米材料制备与微乳聚合相结合,开发出一种新型的微乳原位聚合法制备包覆型纳米铁,该方法可将纳米粒子的生成、粒径控制、抗团聚、抗氧化保护在一个体系中一次性实现,在生成的纳米粒子外层形成稳定的PMMA包覆层。用这种新型微乳液原位聚合法制备的包覆型纳米铁的抗氧化性更强,能够在空气中放置两周不被氧化。2.用微乳液原位聚合法制备的包覆型纳米铁进行了TCE降解实验。探讨了溶液初始pH,纳米铁投加剂量,TCE初始浓度,溶解氧等因素对反应的影响。包覆型纳米铁在反应中同时发挥吸附和还原降解的作用,吸附在包覆型纳米铁表面的TCE分子溶胀、穿透PMMA包覆层到达铁表面与其发生反应,但由于包覆层的存在,这种材料的降解速率比未包覆的材料有所降低。溶液初始pH越低,TCE去除速率越大;振荡速度的提高可加快传质过程,提高反应速率;溶液中纳米铁剂量的增加可以加快反应的进行;TCE初始浓度的越大,TCE的去除速率越慢;反应体系中有溶解氧存在时,溶解氧作为电子受体与TCE进行竞争消耗纳米铁,减慢反应速率;共存离子的存在会降低铁还原TCE的能力;周期实验显示,反应中生成的铁氧化物和氢氧化物沉积在铁的表面,逐渐将有活性的零价铁包覆,使其还原性能逐渐减弱。柱实验研究表明,TCE溶液流速越慢,与填充铁的接触时间越长,接触越充分,柱的去除率越高。3.研究了微乳原位聚合包覆型纳米铁去除TCE的反应动力学,探讨了其对TCE的脱氯还原机理。通过线性回归验证纳米铁对TCE的还原脱氯较好的符合准一级反应动力学模型。分析了包覆型纳米铁与TCE反应的固-液相反应动力学模型,证明化学还原是控制该反应速率的最主要步骤。在包覆型纳米材料还原TCE的过程中,纳米铁是主要的还原剂,纳米铁表面的电子直接转移到吸附在铁表面的氯代烃上发生还原性脱氯。还原性脱氯反应中氯原子与碳原子断开的方式是序贯氢解作用和β消去作用,其中以氢解作用为主。在TCE的去除过程中,还原脱氯占主要部分。无氧环境下包覆型纳米铁在溶液中对TCE进行还原后的最终腐蚀产物为Fe3O4。
张耘[8]2011年在《有机膨润土负载纳米铁处理废水中氯代有机物》文中指出用零价铁处理有毒有害、难降解的氯代有机物是近年来发展起来的新技术,与微米级零价铁比较,纳米铁比表面积大、表面能高,因此与大多数氯代有机物反应,脱氯效果更好,但纳米铁粒子固有的铁磁性,使得它与污染物反应时易团聚、易氧化、稳定性差,而且其表面疏水性差,从而影响了它与氯代有机物还原去除能力,因此,采用合适的载体材料和负载方法,制备性能稳定、反应活性高的负载纳米铁,是纳米铁在实际废水处理中必须解决的问题之一。本文采用价廉易得,对有机污染物吸附性能良好的有机膨润土作载体,制备有机膨润土负载纳米铁,用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM)等对有机膨润土负载纳米铁的形貌进行了表征。考察了纳米铁、有机膨润土负载纳米铁对有机污染物阿特拉津和四种不同氯代酚(2-氯酚,2,4-二氯酚,2,4,6-叁氯酚,五氯酚)的去除效率以及辛醇-水分配系数(K_(ow))对不同氯酚去除率的影响,结合纳米铁、负载纳米铁脱氯反应动力学分析,探讨了有机膨润土和纳米铁在还原脱氯反应中的协同作用机制。考察了负载纳米铁在不同初始pH介质中的还原脱氯反应活性,结合反应过程中介质pH的变化,研究了有机膨润土缓冲介质pH的作用及原理,评价了有机膨润土在纳米铁还原脱氯反应中的载体效应。结果表明:(1)有机膨润土作为纳米铁的载体,可以较好的解决纳米铁颗粒的团聚问题,有助于提高纳米铁对污染物的去除效率和纳米铁在去除污染物过程中的重复使用效率,并且对反应过程中有溶液的pH有一定的缓冲作用;(2)有机膨润土负载纳米铁对阿特拉津、氯代酚去除率远大于相同铁含量的纳米铁,也明显优于纳米铁和有机膨润土对其去除率的加和,显示了纳米铁还原和有机膨润土吸附良好的协同效应。负载纳米铁中的有机膨润土对污染物的吸附,促使污染物在纳米铁表面富集,增强了污染物和纳米铁之间的电子转移能力,从而提高了对污染物的去除效率;(3)有机膨润土对不同氯代酚的吸附能力、有机膨润土负载纳米铁对氯代酚的去除率与其疏水性或辛醇-水分配系数(K_(ow))成正比,其反应速率常数k也随氯代酚K_(ow)的增大而增加。有机膨润土负载纳米铁与纳米铁去除氯代酚的反应速率常数之比随着氯代酚的K_(ow)增大而增大,表明氯代酚的疏水性越大,载体有机膨润土纳米铁对去除氯代酚的强化作用越显着。
那娟娟[9]2006年在《纳米铁粉脱氯降解四氯化碳和四氯乙烯的研究》文中进行了进一步梳理有机氯化物对环境和人类健康造成严重危害，其污染问题已成为急待解决的问题。本文系统研究了纳米铁粉对四氯化碳和四氯乙烯的脱氯降解行为。将CCl_4和C_2Cl_4的脱氯率作为考察指标；分别采用超声波与纳米铁粉协同作用和超声波、水浴摇床与纳米铁粉共同作用两种实验方案，选用离子选择电极法测定氯离子浓度，考察了降解液的初始pH值，纳米铁粉用量，反应温度，摇床转速，反应时间，反应物的初始浓度等因素对脱氯效果的影响；并确定了纳米铁粉对CCl_4和C_2Cl_4脱氯的最佳工艺。 采用草酸铁连续微波热解法制备了纳米级铁粉，并进行了粒度表征。颗粒粒径小，粒度分布均匀。 超声波与纳米铁粉协同降解四氯化碳的研究结果表明：纳米铁粉和超声波两者产生互相强化作用，大大提高了四氯化碳的脱氯效果；并且随纳米铁粉用量、降解液初始pH值以及CCl_4初始浓度的增加，四氯化碳的脱氯率逐渐降低。 选用L_(25)(5~6)正交试验方案，研究了超声波、纳米铁粉与水浴摇床共同作用降解四氯化碳，得出了四氯化碳脱氯的最佳工艺条件：当四氯化碳初始浓度为20mg／L时，降解液初始pH值2.0，纳米铁粉2.0g／100ml，反应温度50℃，摇床转速200rpm，降解时间18h。在此工艺条件下，获得了99.5％的脱氯率。其中，降解液的初始pH值对四氯化碳的脱氯率有极显着的影响。 此外，分别研究了超声波与纳米铁粉协同和超声波、水浴摇床与纳米铁粉共同降解四氯乙烯。结果表明：随着降解液初始pH值的增加，四氯乙烯的脱氯率呈现先减小后增大的趋势；当降解液的初始pH值为7.0时，脱氯率最低。四氯乙烯的脱氯率随纳米铁粉用量的增加先增大后减小。随反应时间的延长、反
刘蕾[10]2008年在《零价铁还原地下水中硝基芳香化合物的效能研究》文中研究表明近年来,地下水中有机污染物的治理技术取得很大发展,已涵盖物理化学、微生物等学科领域。目前采用的主要方法有原位化学氧化、微生物曝气、井内曝气、多相抽提和渗透反应隔栅等技术。其中渗透反应隔栅技术由于其价格低廉,便于维护,在欧美等发达国家得到广泛应用,已经进入到实际工程阶段,但在我国该项技术却处于起步阶段。作为隔栅的填料介质,零价铁(Zero Valent Iron)具有价格低廉,易于获得,还原效果好等优点,日益受到广泛关注,展现出较为广阔的应用前景。本论文以商用还原铁粉为还原剂,系统地研究了其对硝基芳香化合物(NACs)的还原特性与机理,分析了还原反应动力学,特别针对我国东北地区地下水中铁、锰离子含量高的特点,讨论了水中铁、锰离子和溶解氧对还原的影响,为以零价铁为介质的渗透反应隔栅技术的实际应用奠定了理论基础。采用比表面积为3.5697m2/g的商用铁粉,考察了其对硝基苯的还原特性与机理。通过紫外扫描和气质联机,对零价铁还原硝基苯的产物进行了分析,结果表明,还原产物主要为苯胺;对还原过程中总质量的守恒进行了计算,发现在还原过程中存在硝基苯的挥发和苯胺的吸附,并由此造成了质量损失;分别选取pH值为3,5,7,9,12,考查溶液中的pH值对还原反应的影响,检测了还原过程中pH值的变化,发现pH值越低,还原反应越容易发生,还原速率越快;pH值小于7时,随着反应的进行pH值逐渐升高,而pH大于7时,反应过程中pH值变化不明显。选取不同初始浓度(0.127~3.248mmol/L)的硝基苯溶液,考查了初始浓度对还原的影响。经假一级动力学方程对硝基苯还原过程进行拟和,表明在不同pH值和初始浓度下,硝基苯的还原过程都符合假一级动力学模型,其中不同pH值下,苯胺的生成过程符合零级反应。考虑到我国东北地区地下水中铁、锰离子含量普遍较高,研究了溶液中的铁、锰离子对还原反应的影响。以硝基苯为污染物,向零价铁还原体系中加入不同浓度的Fe2+、Mn2+,通过气质联机分析还原过程,结果表明,Fe2+的加入可以提高反应速率,但是没有改变反应途径,而Mn2+对还原反应没有显着影响。Fe2+并不是作为反应的主要还原剂,它对反应体系具有缓冲作用。单纯的Fe(OH)2沉淀物对水中的硝基苯不具备还原能力,只有溶液中同时存在Fe2+时还原反应才能发生。溶液中的溶解氧减慢还原反应速率,造成溶液的pH值升高;但是加入Fe2+后,还原速率迅速提高,导致最终硝基苯的还原率只取决于溶液中Fe2+的量。采用X射线衍射和扫描电镜分析铁腐蚀产物,表明铁表面有纤铁矿(γ-FeOOH)生成;有Fe2+存在时,铁氧化物分层,氧化物内部主要成分是磁铁矿(Fe3O4); Fe2+的存在加速Fe0将纤铁矿还原为Fe3O4的反应速率。分别选取硝基甲苯和硝基氯苯两大类6个单取代硝基苯,采用紫外全波段扫描和液相色谱,用内标物分析法分析了NACs的还原产物,各取代硝基苯均分别还原为相应的苯胺。对不同初始浓度的NACs进行还原试验研究,发现NACs的浓度随时间延长而不断降低,由其生成的相应的苯胺浓度不断增加,还原过程遵循假一级动力学模型。以4-Cl硝基苯为参考物质,比较了各个NACs的相对速率常数krel ,发现logKrel和其单电子还原电势Eh1’(X-NB)之间存在线性关系,而且邻位取代的化合物反应更快。该现象可以用取代芳烃的邻位效应解释。为比较不同NACs在Fe0表面上的竞争,以4-Cl硝基苯为参考物质,进行了二元混合试验。结果表明,竞争现象明显存在,通过定义竞争系数Qc来量化比较,Qc大小的排列顺序基本上与其Eh1’相关,而与其在溶液中的正辛醇/水分配系数logKow无关。
参考文献：
[1]. 超声波/纳米铁降解氯代芳香烃的研究[D]. 张选军. 湘潭大学. 2004
[2]. 超声波/零价铁协同降解氯代芳香有机物研究[D]. 曹世晖. 湘潭大学. 2007
[3]. 零价铁还原降解四氯化碳废水研究[D]. 孟亚锋. 浙江大学. 2010
[4]. 纳米零价铁双金属体系降解四溴双酚A的研究[D]. 李瑛. 华南理工大学. 2015
[5]. 液相催化还原法处理氯苯废气的实验研究[D]. 王浩. 浙江大学. 2010
[6]. 超声波/零价铁协同降解氯酚类有机物的机理及其构性关系研究[D]. 李芬芳. 湘潭大学. 2006
[7]. 包覆型纳米铁的制备及用于地下水污染修复的实验研究[D]. 王薇. 南开大学. 2008
[8]. 有机膨润土负载纳米铁处理废水中氯代有机物[D]. 张耘. 浙江理工大学. 2011
[9]. 纳米铁粉脱氯降解四氯化碳和四氯乙烯的研究[D]. 那娟娟. 四川大学. 2006
[10]. 零价铁还原地下水中硝基芳香化合物的效能研究[D]. 刘蕾. 哈尔滨工业大学. 2008
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