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共存离子对zvi/S.oneidensis还原U(Ⅵ)的影响研究

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环境科学与技术 2016年第9期39卷 77-81页

作者：刘金香浦亚帅陈春宁李仕友刘迎九谢水波南华大学城市建设学院湖南衡阳421001 南华大学污染控制与资源化技术湖南省高校重点实验室湖南衡阳421001

研究零价铁(zvi)与奥奈达希瓦氏菌(S.oneidensis)协同还原去除水相中U(Ⅵ)时,共存离子Cr^(6+)、Fe^(3+)、Cu^(2+)、Mn^(2+)、Zn^(2+)、NO_3^-和SO_4^(2-)分别存在时对U(Ⅵ)还原效果的影响。结果表明:溶液中共存的Cr^(6+)和溶解态的Fe^(3+)对zvi与微生物协同还原U(Ⅵ)均存在显著的抑制作用,且当溶液中共存Cr^(6+)的含量超过10.0 mg/L时,U(Ⅵ)的还原几乎被完全抑制。在共存金属浓度为20 mg/L时,Cu^(2+)、Zn^(2+)对U(Ⅵ)的还原均具有抑制作用,且Cu^(2+)的影响大于Zn^(2+);Mn^(2+)对U(Ⅵ)的还原有微弱的促进作用。共存阴离子SO_4^(2-)对U(Ⅵ)的还原有微弱的促进作用,且作用大小与其浓度成正相关;在0.5~5.0 mmol/L浓度范围内,12 h时,共存阴离子NO_3^-对U(Ⅵ)的还原有明显的抑制作用。

关键词： U(Ⅵ) zvi S.oneidensis 共存离子

zvi/Fe3O4对地下水中Cr(Ⅵ)的去除研究

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ZVI/Fe3O4对地下水中Cr(Ⅵ)的去除研究

作者：薛美平中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

地下水中的六价铬(Cr(Ⅵ))由于其高毒性和强迁移性对环境和人类健康构成巨大威胁,零价铁(zvi)是修复技术中常用的还原剂,在零价铁的各种改性应用中四氧化三铁与零价铁混合物(zvi/FeO)是一种潜在的高效反应介质,然而这种双相混合体系的... 详细信息

地下水中的六价铬(Cr(Ⅵ))由于其高毒性和强迁移性对环境和人类健康构成巨大威胁,零价铁(zvi)是修复技术中常用的还原剂,在零价铁的各种改性应用中四氧化三铁与零价铁混合物(zvi/FeO)是一种潜在的高效反应介质,然而这种双相混合体系的最佳使用配比及其反应机理还未明确。在Cr(Ⅵ)污染场地中也常见硝酸盐氮超标的现象,地下水中的硝酸根对于Cr(Ⅵ)的去除可能有明显影响,所以在研究去除六价铬过程中硝酸根带来的影响十分重要。由此,本文通过批实验对zvi/FeO去除Cr(Ⅵ)的反应效果以及硝酸根浓度对其影响进行了研究,利用等温吸附实验、动力学实验和吸附解吸实验等方法得到如下结论:(1)zvi/FeO混合体系与Cr(Ⅵ)的反应符合一级反应动力学。随着FeO与zvi质量比的增加,zvi/FeO混合物对Cr(Ⅵ)的去除效率先升高后降低,主要影响其还原过程;(2)L-zvi(大粒径零价铁)反应效率降低的拐点出现较早,在本实验中S-zvi(小粒径零价铁)和L-zvi的拐点分别出现在zvi-80%和zvi-95%处。适量FeO的加入会促进Cr(Ⅵ)的还原,若FeO:zvi中FeO的含量大于40%时,FeO的引入会抑制Cr(Ⅵ)的还原;(3)硝酸盐的存在降低了zvi/FeO对Cr(Ⅵ)的最大吸附量和反应速率,硝酸根离子的还原产物为氨根离子(NH),硝酸盐氮浓度越高Cr(Ⅵ)去除率越低,主要影响zvi/FeO对Cr(Ⅵ)的还原过程,对吸附过程几乎无影响。

关键词： zvi Fe3O4 Cr(Ⅵ) NO3- 地下水

zvi/PMS/WSP复合调理污泥深度脱水的性能和机理研究

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ZVI/PMS/WSP复合调理污泥深度脱水的性能和机理研究

作者：薛协平河北工业大学

学位级别：硕士

随着我国乡村振兴战略的实施和城镇化的不断深入,将会需要越来越多的污水处理厂,剩余污泥作为污水处理的副产物产量巨大,处理设施的投资占总投资的20%-50%,迫切地需要新技术对污泥进行深度脱水,以实现污泥减量的目的。本文研究了零价铁(... 详细信息

随着我国乡村振兴战略的实施和城镇化的不断深入,将会需要越来越多的污水处理厂,剩余污泥作为污水处理的副产物产量巨大,处理设施的投资占总投资的20%-50%,迫切地需要新技术对污泥进行深度脱水,以实现污泥减量的目的。本文研究了零价铁(Zero-valent iron,zvi)、过一硫酸盐(Peroxymonosulfate,PMS)和核桃壳粉(Walnut shell powder,WSP)复合调理对污泥脱水性能的影响,确定了最佳反应条件并分析了其作用机理,同时研究了铁粉的循环利用、溶解性铁的变化以及对脱水运行工艺的影响,并进行了初步经济性分析。采用单因素试验及响应面分析研究表明,zvi/PMS调理污泥的最佳条件为:210mg/g TS zvi,70 mg/g TS PMS,初始污泥浓度为11 000 mg/L,初始p H值为3,反应温度为55℃,反应时间为60 min,此时污泥的CST、SRF、Wc、CWR分别为7.8 s、1.1×10 m/kg、70.4%、29.6%;进一步考察了WSP投加量、WSP粒径、WSP粒径级配对zvi/PMS/WSP调理污泥脱水的影响,结果表明:WSP的最佳投加量为400 mg/g TS,最佳粒径为0.15-0.3 mm,最佳粒径级配为15%的0.3 mm,此时污泥的CST、SRF、Wc、CWR分别为6.8 s、0.5×10 m/kg、52.1%、30.5%;在此基础上运用响应面法对zvi投加量、PMS投加量、WSP投加量进行了优化,得到zvi、PMS和WSP最佳投加量分别210 mg/g TS、70mg/g TS、400 mg/g TS。探究了zvi/PMS/WSP复合调理污泥体系在5种不同调理条件下污泥的扫描电镜、压缩系数、污泥净产率、Zeta电位、EPS中的PN和PS、分形维数、上清液浊度和SCOD等指标,结果表明:zvi/PMS/WSP复合调理可以有效破坏污泥絮体结构,使污泥结构变得松散,增加了污泥的空隙和过滤通道,污泥净产率不断增大,Zeta电位升高至-0.91m V,分形维数增大,污泥絮体颗粒的聚集沉降性能增强,上清液浊度和SCOD大大降低,EPS中的PN和PS大幅降低,压缩系数降低至0.66。在铁粉的回收和循环试验中,zvi/PMS/WSP-T/p H调理条件下的铁粉回收率高达40.1%,循环3次后污泥的脱水性能基本不变,反应过程中大量的铁粉转移到混合液中,绝大多数以Fe形式存在,此调理方法不仅实现了污泥深度脱水,还有利于后续污泥的资源化处置,有一定的应用前景。

关键词： zvi PMS 生物质剩余污泥深度脱水

弱磁场作用下零价铁（zvi）对水体中Sb（Ⅲ）的去除机理

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弱磁场作用下零价铁（ZVI）对水体中Sb（Ⅲ）的去除机理

作者：林盛山东大学

学位级别：硕士

许多金属含氧阴离子（砷,锑,硒,锝等）可借助铁的氧化物,包括与零价铁（Zero-Valent Iron, zvi）相关的氧化物,通过吸附和／或氧化还原反应从水中除去。本研究中的锑酸盐（Sb（Ⅲ）的水解产物）被zvi去除的速率是在敝口并充分混合的间... 详细信息

许多金属含氧阴离子（砷,锑,硒,锝等）可借助铁的氧化物,包括与零价铁（Zero-Valent Iron, zvi）相关的氧化物,通过吸附和／或氧化还原反应从水中除去。本研究中的锑酸盐（Sb（Ⅲ）的水解产物）被zvi去除的速率是在敝口并充分混合的间歇式反应器中测定的。实验控制条件包括zvi的老化时间,Fe（Ⅱ）的投加量,Sb的剂量,混合速率,pH, Sb（Ⅲ）的初始浓度等。从实验数据结果观察到,弱磁场（Weak Magnetic Field, WMF）在实验反应过程中的应用,使得Sb（Ⅲ）的最大除去率大约增加了6-8倍。“地球化学”属性（DO,Fetot,Eh和pH）的同步测量和时间序列的相关性分析证明,WMF可促进zvi腐蚀,延缓zvi钝化,从而提高zvi对Sb的去除效果。Sb的K边XANES, EXAFS和XPS的表征结果证明,本研究设置的实验条件下,Sb的去除主要是由于zvi的加速腐蚀,使Sb（Ⅲ）被氧化成Sb（V）,然后被铁的氧化物吸附,以及形成共沉淀。研究发现,WMF对Sb（Ⅲ）的去除效果的增强程度,类似于之前报道过的WMF对Sb（Ⅴ）、As（Ⅲ）、As（Ⅴ）和Se（Ⅵ）的增强效果。

关键词： zvi 弱磁场 Sb（Ⅲ）铁氧化物金属含氧阴离子去除氧化吸附去钝化老化腐蚀

低温胁迫下zvi及Fe-C颗粒对ANAMMOX脱氮效能的影响

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低温胁迫下ZVI及Fe-C颗粒对ANAMMOX脱氮效能的影响

作者：孟显松沈阳建筑大学

学位级别：硕士

ANAMMOX工艺是一种低能耗,高效率、环境友好的脱氮工艺,因其显著优点受到了广泛的关注。在目前的实际工程中,因为厌氧氨氧化菌世代周期长、对外界环境变化比较敏感等原因,ANAMMOX工艺大多应用于侧流工艺。如何将ANAMMOX工艺应用于主流工... 详细信息

ANAMMOX工艺是一种低能耗,高效率、环境友好的脱氮工艺,因其显著优点受到了广泛的关注。在目前的实际工程中,因为厌氧氨氧化菌世代周期长、对外界环境变化比较敏感等原因,ANAMMOX工艺大多应用于侧流工艺。如何将ANAMMOX工艺应用于主流工艺,是现下的研究方向,而目前的思路之一,便是微生物的强化。因为铁元素大量存在于厌氧氨氧化菌体内,且二价铁离子可以促进联氨脱氢酶的活性,故而投加一定量的铁元素可以加强厌氧氨氧化菌的活性,帮助厌氧氨氧化菌抵抗低温等不利条件。本课题主要研究在低温条件下投加zvi及Fe-C颗粒对ANAMMOX脱氮效果的短期以及长期影响影响及运行条件,为ANAMMOX工艺推广提供依据。以ANAMMOX反应器为研究对象,分别投加zvi及Fe-C颗粒,主要观察逐步降温条件下ANAMMOX反应器脱氮效果的变化。主要内容包括:快速启动及低温驯化;zvi及Fe-C颗粒的处理制备;各温度梯度条件下,zvi及Fe-C颗粒对厌氧氨氧化反应的短期影响,筛选出适宜的zvi投加量及Fe-C颗粒的Fe/C;长期运行时逐渐降温条件下投加zvi及Fe-C颗粒后,ANAMMOX反应器脱氮效果的变化及污泥性状变化。通过接种二沉池污泥以及成熟的厌氧氨氧化颗粒污泥,与90d成功启动ANAMMOX反应器;当温度逐渐下降,ANAMMOX反应器脱氮效果受到影响,当温度处于15摄氏度左右时,TN去除率下降至68.02%,污泥浓度也随之下降,EPS浓度随温度下降略有上升。短期投加zvi后,对ANAMMOX反应速率有促进作用,其中投加zvi浓度为100 mg/L时厌氧氨氧化污泥脱氮效果最佳;短期投加Fe-C颗粒,对ANAMMOX反应速率同样有促进作用,其中投加Fe/C为2:1的Fe-C颗粒时促进效果最稳定。长期运行时当温度下降至20℃时,ANAMMOX反应受温度影响较大,此时投加zvi（100mg/L）及Fe-C颗粒（Fe/C=2:1）,促进厌氧氨氧化菌活性。在15℃条件下经50d培养,脱氮效果均优于未投加时。投加zvi后,反应器出水溶解氧从0.5降低到0.3,变化明显;投加Fe-C颗粒后,由于投加量较大,反应器p H值变化显著,需调整运行参数以控制p H值处于厌氧氨氧化菌的适宜范围内。投加zvi及Fe-C颗粒均可刺激厌氧氨氧化菌分泌EPS,以更好的抵抗温度的变化。由于投加Fe-C颗粒需控制的因素较多,在长期运行的条件下,投加zvi对ANAMMOX反应器的促进效果优于投加Fe-C颗粒。

关键词： ANAMMOX 脱氮效能 zvi Fe-C颗粒

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芳烃硝化废水毒性削减技术的研究

芳烃硝化废水毒性削减技术的研究

作者：姜笔存南京大学

学位级别：硕士

本论文以流域重点污染源硝化芳烃废水为研究对象,以人体健康和生态安全为目标,立足于废水全程处理及毒性削减,研发芳烃硝化废水毒性全程削减技术方法。具体来说,该全程控制体系主要由新型零价铁(zvi)-芬顿(Fenton)预处理,生物处理及树... 详细信息

本论文以流域重点污染源硝化芳烃废水为研究对象,以人体健康和生态安全为目标,立足于废水全程处理及毒性削减,研发芳烃硝化废水毒性全程削减技术方法。具体来说,该全程控制体系主要由新型零价铁(zvi)-芬顿(Fenton)预处理,生物处理及树脂深度处理三部分组成。其中预处理工艺是制约废水整体处理效果及运行成本的瓶颈环节,然而目前尚缺乏一种经济高效的硝化废水预处理技术。本文尝试采用一种新型zvi-Fenton集成工艺作为硝化废水预处理技术,并研究该工艺对特征毒害污染物硝基苯(NB)的转化去除机理及毒性削减作用。新型zvi反应器采用全混合运行方式,不仅有效地避免了传统zvi床(塔)易堵塞等工程问题,且具有还原效率易于调控的优点。通过改变新型zvi反应器中zvi质量浓度和溶液pH值,可以调节NB的还原转化率。NB还原转化率增加有助于降低废水毒性,然而,废水中难以还原的毒害污染物仍会使得废水具有较强毒性。相比zvi还原,Fenton氧化可以降解废水中更多种类的毒害污染物,然而在氧化过程中却很可能形成更加毒害的副产物。比如,传统Fenton氧化对NB去除率为97%时,产生了高达5%的1,3-二硝基苯(1,3-DNB)硝化副产物,其毒性约为硝基苯毒性30倍左右。因此,毒害副产物的形成是传统Fenton氧化削减毒性的限制性因素。而新型zvi-Fenton工艺则可以有效地抑制1,3-DNB产生,主要原因是zvi过程产生的还原产物和Fe2+对·NO2的抑制作用等。当zvi对NB还原转化率为48%时,1,3-DNB产率相对降低92%(从5%至0.4%),废水毒性也随之显著降低。为了验证新型zvi-Fenton集成工艺应用的可行性,针对某大型化工企业硝化废水,开展了几种典型预处理工艺的应用比较研究。新型zvi-Fenton集成工艺较单独zvi柱和传统Fenton氧化的处理效果具有明显优势,新型zvi-Fenton集成工艺毒性单元(TU)削减83%,而zvi柱削减率仅为35%,传统Fenton工艺为59%。除此以外,新型zvi-Fenton集成工艺处理成本仅为强化Fenton氧化的1/3左右。目前“基于新型zvi-Fenton预处理的硝化废水全程控制技术”的项目已工程化应用,日处理能力为2000吨废水。经预处理后,工业废水TU从6.3(极毒性)降至1.77(毒性),可生化性(BOD5/CODcr)提高至0.45,可进入生物系统进一步处理。生物处理工序对废水DOC和毒性都有良好去除效果,然而生化尾水中仍残留痕量毒性污染物,表现为毒性(TU为1.49),因此需要深度处理以保障出水水质安全。若采用强化混凝与吸附(复合功能树脂、活性炭)或强化混凝与离子交换的集成处理工艺,不仅可以进一步去除DOC,还能将生化尾水的毒性削减至无急性毒性(TU低于1)。若采用氧化消毒工艺,则易产生毒害消毒副产物,须与吸附技术(如复合功能树脂、活性炭)耦合将其去除,方可无毒排放。

关键词：硝化废水毒性削减 zvi Fenton 全程控制

富铁生物炭材料的制备及其修复铬污染土壤的试验研究

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富铁生物炭材料的制备及其修复铬污染土壤的试验研究

作者：高心雨山东建筑大学

学位级别：硕士

随着电镀、化工、制革等行业的发展,含铬废水的大量排放及铬渣和含铬污泥的渗滤给周边土壤环境造成了一定的污染。近年来,利用铁系材料修复铬污染土壤已受到国内外学者的关注和研究,其中零价铁(zvi)和FeS,因具有粒径小、表面积大和还原... 详细信息

随着电镀、化工、制革等行业的发展,含铬废水的大量排放及铬渣和含铬污泥的渗滤给周边土壤环境造成了一定的污染。近年来,利用铁系材料修复铬污染土壤已受到国内外学者的关注和研究,其中零价铁(zvi)和FeS,因具有粒径小、表面积大和还原能力强等优势,能够有效应用于铬污染土壤修复中。但随着研究的不断深入,铁系材料在土壤修复领域存在着易团聚、难分散,在土壤中的迁移性差等问题。针对这一问题,开展新型修复材料的研究是有必要的。论文以山东济南某制革污泥填埋堆场土壤为研究对象,进行了zvi、黄铁矿和生物炭对铬污染土壤修复效果的试验研究。并以生物炭作为铁盐修复剂的支撑骨架,运用球磨法改性制备富铁生物炭,研究其对铬污染土壤的修复能力。论文的主要研究结果如下:(1)将zvi和黄铁矿应用于铬污染土壤,考察材料投加量、修复时间和土壤含水率对铬浸出量的影响,同时考察了修复前后土壤p H、有效铁含量和铬形态的变化。结果表明,浸出液中总铬浓度随着材料投加量和土壤含水率的增加而降低,当投加量为8 g/kg时修复效果最好,其中zvi修复土壤浸出液铬含量为29.01 mg/L,黄铁矿修复土壤浸出液铬含量为27.31 mg/L,该修复过程在15 d时基本达到平衡。zvi和黄铁矿的施加都会使土壤p H值降低,土壤中铬向低迁移性、低生物有效性的形态发生转化。(2)利用普通热解法(MF型)、快速热解法(WB型)和水热炭化法(SR型)制备不同结构生物炭,对制备的生物炭进行表征分析和土壤修复试验。结果表明,较MF型生物炭和WB型生物炭,SR型生物炭拥有更多含氧官能团,对土壤中铬的吸附络合能力更强。制备温度越高,生物炭的炭化水平越高,热稳定性越强。修复效果随着材料投加量和环境温度的升高而增强,浸出液中总铬浓度不断减小。生物炭施加量为10 g/kg,环境温度为35℃时,修复效果最佳。生物炭的施加使土壤p H升高,其中施加SR型生物炭的土壤p H升高显著。对修复前后的土壤铬形态分析发现,铬向氧化物结合态和残渣态转移,稳定性增强。(3)以SR型生物炭和zvi、黄铁矿为原材料,利用球磨法制备富铁生物炭,对生物炭进行表征分析、土壤修复和土柱淋溶试验。结果表明,zvi或FeS等颗粒以微米级团聚体形式负载到生物炭表面。球磨使得富铁生物炭形成新的表面官能团Fe-O,铁盐的掺杂使得富铁生物炭的热稳定性显著提高。铁炭掺杂比为2:1的富铁生物炭能更好的固定土壤中的总铬,施加Ⅲ-BC和Ⅵ-BC土壤溶液总铬含量较污染土溶液总铬含量分别减少了6.49mg/L和8.40mg/L。在5g/kg施加量时,Ⅲ-BC和Ⅵ-BC对铬污染土壤的修复效果最好。(4)从土柱淋溶实验结果可知,添加富铁生物炭,对污染土壤中的铬有明显的固定作用。施加Ⅲ-BC和Ⅵ-BC的土柱较CK土柱中淋出液总铬浓度更低,并且可以明显减少上层污染土壤中铬向下垂直迁移。双常数速率方程(R=0.9865-0.9985)和抛物线扩散方程(R=0.9882-0.9954)与铬累积释放曲线拟合结果均较好,即这两个方程都能描述淋溶作用下土壤中的铬释放过程。

关键词： zvi 黄铁矿生物炭铬污染土壤修复

Corrigendum to ‘Effects of acid, acid-zvi/PMS, Fe(Ⅱ)/PMS and zvi/PMS conditioning on the wastewater activated sludge (WAS) dewaterability and extracellular polymeric substances (EPS)' [J. Environ. Sci. 91 (2020) 73-84]

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Journal of Environmental Sciences 2021年第1期33卷 274-274页

作者： Xiaoyang Fan Yili Wang Daxin Zhang Yajie Guo Shihui Gao Enrui Li Huaili Zheng College of Enuironmental Science and Engineering Beijing Key Lab for Source Control Technology of Water PollutionBeijing Forestry UniversityBeijing 100083China Jinyun Forest Ecosystem Research Station Beijing Forestry UniversityBeijing 100083China Key Laboratory of the Three Gorges Reservoir Regions Eco-Environment State Ministry of EducationChongqing UniversityChongqing 400045China

The authors regret'In the acknowledgments of this manuscript,the Nos.51678035 and 51478041 of the National NaturalScience Foundation of China are wrong.The correct Nos.are 51678053 and 51478041'.The authors would like... 详细信息

关键词： wastewater zvi PMS

零价铁渗透反应格栅中电活化技术对铁表面化学成分的影响

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科教文汇 2013年第3期 87-91页

作者：谭明高云鹤曲文龙沈阳水务集团辽宁沈阳110003

本文通过批-柱实验研究低压直流电流对已被NO3-钝化零价铁渗透中零价铁(zvi)的催化活化,研究发现:加载12 V低压直流电流后,阴极附近TCE的去除速率常数比钝化后zvi的去除效率高出约4倍,低压直流电流可以催化zvi去除TCE,去除效果的增加和... 详细信息

本文通过批-柱实验研究低压直流电流对已被NO3-钝化零价铁渗透中零价铁(zvi)的催化活化,研究发现:加载12 V低压直流电流后,阴极附近TCE的去除速率常数比钝化后zvi的去除效率高出约4倍,低压直流电流可以催化zvi去除TCE,去除效果的增加和电压成正相关关系;同时,低压直流电流阴极可以活化已经钝化的zvi,活化后不加载电流时zvi对TCE的去除效率仍是钝化后zvi的去除效率的约3倍。经过NO3-钝化后zvi表面的氧化膜组成以Fe3O4为主;但在加载低压直流电流后,zvi表面同时会有α-/β-FeOOH生成,说明低压直流电可能会使Fe3O4溶解还原。

关键词：电活化技术 FESEM XRD zvi