放射性核素在包气带中的迁移模拟

为研究核素在包气带中的迁移特征及包气带厚度和泄漏持续时间对核素迁移的影响,通过原位土-水特征曲线测试等获取参数,选用Hydrus-1D模拟不吸附的H-3和吸附的Sr-90在包气带中的迁移。结果表明:包气带对核素迁移存在迟滞作用,Sr-90和H-3到达饱和带时间延长;Sr-90流入饱和带浓度峰值远小于泄漏浓度;小部分(3.8%)H-3和几乎所有Sr-90滞留在包气带;包气带厚度增大,核素到达潜水面时间非线性增大,Sr-90流入饱和带的总量呈数量级递减;泄漏时长增大,流入饱和带的H-3总量呈线性增大、Sr-90总量呈数量级递增。建议如下:不考虑包气带的环评过于保守,建议补充该项工作;应加强监测,一旦发生放射性液体泄漏,应立即采取措施切断补给源来缩短泄漏持续时间,并可采取降低地下水位增大包气带厚度的应急措施降低放射性核素对地下水的污染。     

二步法制备纳米级零价铁

以高炉瓦斯泥为原料,采用气相-湿化学法二步法制备纳米级零价铁,研究了气相还原和湿法化学还原两步过程的影响因素.为了讨论制备纳米级零价铁的最佳工艺条件,结合X衍射、扫描电镜等检测手段对不同制备工艺条件下的制品进行分析,最终得到二步法制备纳米级零价铁的最佳工艺条件:气相还原条件下,在平铺料密闭容器中1000℃煅烧保温2小时;湿化学法中,KBH44溶液的加入速度为1～2 mL/s,搅拌速度小于1000 r/min时,搅拌速度越大,溶液的分散性越好.     

二步法制备纳米级零价铁

以高炉瓦斯泥为原料,采用气相-湿化学法二步法制备纳米级零价铁,研究了气相还原和湿法化学还原两步过程的影响因素。为了讨论制备纳米级零价铁的最佳工艺条件,结合X衍射、扫描电镜等检测手段对不同制备工艺条件下的制品进行分析,最终得到二步法制备纳米级零价铁的最佳工艺条件:气相还原条件下,在平铺料密闭容器中1000℃煅烧保温2小时;湿化学法中,KBH44溶液的加入速度为1~2 mL/s,搅拌速度小于1000 r/min时,搅拌速度越大,溶液的分散性越好。     

石油烃在包气带中迁移机理实验研究

通过室内土柱淋滤实验,探讨石油烃在包气带中的迁移机理。实验研究的结果表明,包气带对石油烃的截取率较高,并且截取率与包气带土的渗透系数、进水浓度、进水时间间隔有关;实验条件下污土释放石油烃类物质的量很小,石油烃释放的水相油浓度随时间呈现先增长后降低的趋势,污土的存放时间越长石油烃的释放量越小。     

硫化纳米零价铁去除水溶液中铀的机理

研究了铀溶液初始pH、HCO－₃质量浓度和硫化纳米零价铁(sulfidized nano-scale zerovalent iron,SnZVI)投加量对SnZVI去除铀的动力学过程的影响,并通过SEM、XRD和XPS阐明SnZVI去除铀的机理。球形SnZVI颗粒直径为100~200 nm,比表面积为43.5 m²/g。SnZVI颗粒中含有Fe和FeS,且Fe(0)和Fe(Ⅱ)含量超过80%。SnZVI去除铀的动力学过程符合准一级动力学模型。增加SnZVI投加量,反应后溶液中铀质量浓度低于0.05 mg/L,但是pH升高及HCO－₃质量浓度增加导致SnZVI去除铀的速率降低。SnZVI去除铀的负荷达到2 452.92 mg/g,且反应后颗粒中约85%的铀为U(IV)和U(V)。研究结果表明,SnZVI可通过表面官能团的吸附作用及Fe(0)的还原作用快速分离水溶液中的铀。     

改进液相还原法制备纳米零价铁颗粒

纳米零价铁颗粒具有优越的吸附性能和很高的还原活性,因此在环境污染的处理和环境修复领域应用广泛.采用一种改进液相还原法制备纳米零价铁颗粒,通过添加高分子分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和乙醇对纳米铁颗粒进行表面物理改性,从而达到改善其在水溶液中分散性的目的.实验过程中,机械搅拌条件下,将一定浓度的NaBH.水溶液(或乙醇-水混合溶液)迅速添加到一定浓度的FeSO,·7H2O水溶液(或乙醇-水混合溶液)中,短时间即可产生大量铁粉.过程无需氮气保护,反应迅速;采用透射电子显微镜(TEM),X射线衍射(XRD),比表面测定仪(BET)三种方法对制得的纳米铁颗粒进行表征.TEM表征的结果表明:颗粒分散较均匀,粒径小,平均粒径为60 nm(水溶液)和40 nm(乙醇-水混合溶液),实验过程中添加的聚乙烯吡咯烷酮对颗粒的分散起到了很好的改善作用,其机理主要是通过分散剂吸附改变粒子的表面电荷分布,产生静电稳定效应,空间位阻作用和静电空间位阻稳定效应来达到分散效果;加入乙醇后,可能是由于乙醇中包含大量的自由的强极性羟基基团,在水溶液中这些基团与金属离子之间形成螯合键,紧密包覆在金属离子周围,形成一个有限制形状的有限结构,使合成的纳米粒子的大小被限制,从而达到改性的目的.XRD表征的结果表明:在扫描衍射角度(2θ)为30°～100°时,出现衍射峰时对应的2θ分别为45°、65°、82°左右,对照铁的标准PDF卡片发现,刚好对应相应的110晶面衍射(44.673 2°),200晶面衍射(65.021 1°),211晶面衍射(82.332 6°),同时通过布拉格方程及电子衍射花样的分析,均表明颗粒为单质铁,没有出现氧化铁杂质、纯度高.采用BET表征的结果表明:颗粒的比表面积为47.1 m2/g(水溶液)和68.41 m2/g(乙醇-水混合溶液),远远高于普通铁粉的比表面积.多次试验的结果表明:该方法工艺非常稳定.     

纳米零价铁对酸性品红的脱除行为

采用液相还原法制备零价纳米铁粒子：用X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）表征该样品的晶体结构、颗粒形貌与尺寸：研究温度、酸性品红初始浓度、纳米零价铁加入量及溶液pH值对零价纳米铁粒子脱除酸性品红的影响,并对酸性品红的脱除机理进行讨论。研究结果表明：纳米零价铁颗粒为球形,单个颗粒粒径小于100nm;纳米零价铁对酸性品红有很好的脱除作用,酸性品红的脱除率随温度的升高、纳米零价铁用量的增加以及酸性品红初始浓度的降低而逐渐增大;纳米零价铁对酸性品红有吸附和降解的双重作用,而以降解作用为主。     

活性炭负载纳米零价铁去除溴酸盐的研究

实验采用液相还原法制备活性炭负载纳米零价铁材料(nZVI/AC),并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等对其结构进行表征.考察了不同反应条件下nZVI/AC对BrO3-的去除效率,并研究其去除机理.结果表明nZVI/AC具有很高的表面反应活性,且nZVI和活性炭(AC)之间存在协同作用. BrO3-的去除效率随 pH 值的减小而增大, 共存离子NO3-和SO42-对其去除率影响不大但降低了去除速率.机理分析表明BrO3-被nZVI/AC吸附而使局部BrO3-浓度升高,并被nZVI迅速还原为无毒的Br-.     

沉积物中PAHs的零价铁修复

采用零价铁还原修复技术, 对沉积物中16种多环芳烃(PAHs)进行修复, 并通过正交实验考察不同温度、 零价铁的粒径和添加质量对修复效果的影响. 实验结果表明： 当温度为25 ℃, 零价铁的粒径为0.15 mm, 零价铁的添加质量为2 g时, 修复效果最好, 16种PAHs的平均去除率为56.95%.     

纳米硫化零价铁转化有机污染物机制得以揭示

正中科院广州地化所的科学家深入研究了纳米硫化零价铁对六溴环十二烷(HBCD)的还原转化效率和机制,在纳米硫化零价铁还原转化新型持久性有机污染物方面取得进展。相关成果日前发表于《水研究》杂志。HBCD是目前应用最广的添加型环烷烃类溴代阻燃剂,而纳米硫化零价铁是一种硫化物包裹零价铁的新型纳米复合材料。随着HBCD的大量生产和广泛应用,     

零价铁柱还原三氯乙烯及零价铁表面特性研究

采用零价铁(ZVI)还原地下水中的三氯乙烯(TCE)污染,研究了铁柱长期运行期间pH值及TCE去除率的变化,并对铁粉表面覆盖物进行了SEM,EDS及Roman光谱分析。实验结果表明:随着运行时间的持续增加,处理水pH值不断升高;在运行末期出水的TCE浓度最小值为0.35 mg/L,TCE去除率最大值为93%;铁粉表面有少量沉淀覆盖,沉淀物为铁的氧化物及碳酸钙,尚未对ZVI与TCE的反应产生抑制作用。     

生物炭负载纳米零价铁耦合微生物低温脱氮

为提高耐低温异养硝化-好氧反硝化菌株Pseudomonas fluorescent sp.Z03在低碳氮比条件下的脱氮能力,采用液相还原法制备了生物炭负载纳米零价铁复合材料nZVI-BC700.结果表明：在初始氨氮浓度为50 mg/L的情况下,nZVI投加量为0.2 g/L时,nZVI-8BC700耦合体系的最适pH为6.8～7.0,nZVI-8BC700可以有效提高微生物(Z03)的脱氮效率,在72 h内氨氮去除率提高至62.1%,相同条件下,比单独Z03的脱氮效率提高21.1%.推测达到这种结果可能是因为nZVI-8BC700为生物脱氮过程提供了电子供体,并提高了相关脱氮酶的活性,在还原和吸附共同作用下完成了水体氨氮的去除.     

石榴皮提取物绿色合成纳米零价铁及合成机理探究

以石榴皮提取物为还原剂和稳定剂,绿色合成了纳米零价铁(GS-nZVI)。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、热重分析(TGA)等表征手段对GS-nZVI的物理化学性质进行了表征,结合粒径、Zeta电位测试结果和化学平衡基本原理,讨论了合成条件(如反应时间、铁盐浓度、提取物多酚的质量浓度)对GS-nZVI粒径和产率的影响,并提出了可能的合成机理。结果表明:石榴皮提取物合成的GS-nZVI呈无定型结构,提取物中多酚类物质不仅能把亚铁盐(Fe2+)还原为零价铁(Fe0),而且可作为稳定剂包覆在GS-nZVI表面,提高纳米粒子分散性。反应时间为120 min,Fe2+浓度为0.05 mol/L,多酚的质量浓度为15 mg/mL时合成的GS-nZVI粒径、产率综合结果最优,其产率为24.45%、粒径分布主要集中在213 nm。     

壳聚糖稳定纳米零价铁对土壤中Cr(Ⅵ)的去除

研究了壳聚糖稳定纳米零价铁对土壤中Cr(Ⅵ) 的去除效果. 实验结果表明: 去除效率随零价铁投加量的增加而增大, 最大去除效率达95.9%, 是100目铁屑去除效率的6倍; 土壤pH值和土壤中Cr(Ⅵ)的初始含量与去除效率成反比; 零价铁对土壤中Cr(Ⅵ)的去除是吸附作用与还原作用共同发生的结果; 纳米零价铁对Cr(Ⅵ)的还原过程符合伪一级反应动力学,其表观速率常数kobs为0.016/min.     

纳米零价铁－双氧水协同提升甲硝唑矿化率的研究

尽管纳米零价铁（nZVI）能够有效地去除甲硝唑(MNZ),但是仍然存在矿化率低的问题. 本文,合成了纳米零价铁,研究了H2O2投加量对甲硝唑及其总有机碳（TOC）去除的影响. 结果表明,在nZVI和H2O2的共同作用下不仅可以进一步加速甲硝唑的去除速率,而且其TOC的去除率也明显提高.当双氧水投加量为0.55g/L,TOC的去除率为45.87%,约为单独纳米零价铁的18倍. 相同反应条件下,与传统芬顿法相比,nZVI/H2O2体系下甲硝唑及其TOC去除率,分别约为Fe2+/H2O2芬顿体系的1.5倍和7.1倍. 因而,双氧水与纳米零价铁协同作用,不仅进一步加速了纳米零价铁对甲硝唑去除速率,而且还有效地提高了有机物的矿化率.     

菠萝皮生物炭负载纳米零价铁去除水中的铬

以菠萝皮制成的生物炭为载体负载纳米零价铁(n ZVI)合成功能性生物炭(n ZVI/BC),采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)等方法对材料进行表征,考察了p H和初始Cr(Ⅵ)浓度对Cr(Ⅵ)的去除率的影响,并对其机理进行研究。结果表明:n ZVI/BC对Cr(Ⅵ)的去除效率在p H=3时达到峰值90. 3%,而在p H=9时去除效率最低。吸附动力学实验数据符合准二级动力学(PSO)模型;当Cr(Ⅵ)的初始浓度由10 mg/L增加到30 mg/L时,速率常数由0. 466 0 min-1减小到0. 237 1 min-1,说明反应速率随着溶液Cr(Ⅵ)初始浓度的增大而减小。SEM图像显示n ZVI与生物炭的表面结合良好。反应前后的XRD和XPS分析表明,在反应过程中,n ZVI和Cr(Ⅵ)发生吸附,还原和共沉淀。因此,菠萝皮生物炭负载n ZVI可作为水中Cr(Ⅵ)去除的有效复合材料。     

沸石—纳米零价铁复合材料对铀的吸附性能研究

通过液相还原法制备出纳米零价铁,将它负载于沸石表面制成负载型纳米零价铁复合材料(Z-n ZVI).采用扫描电镜法(SEM)和BET法对材料进行了表征,考察了不同的温度、反应时间、U(VI)初始浓度、样品投加量对该材料对U(VI)去除效果的影响.结果表明:纳米零价铁颗粒均匀的分布在沸石的表面上,其粒径在40~80 nm左右;在p H为4.5,温度为30℃,接触时间为60 min,样品投加量为0.5 g/L条件下,U(VI)的去除率和吸附容量达到96.7%和48.5 mg/g.该复合材料对水溶液中的U(VI)有较好的去除效果,有望在实际应用中解决含铀废水难以处理的问题.     

绿茶生物炭负载纳米零价铁对地下水中五价钒的去除效果及机理研究

钒(V)作为一种重要的工业原料被广泛应用于各个领域，但同时造成了一定程度的地下水污染。为了去除地下水中的五价钒V(Ⅴ)，利用常见的生产废料绿茶渣为生物质原料制备了活性炭(BC)，并在其表面负载零价铁(nZVI)，得到一种环境友好的可渗透反应墙(PRB)活性填料nZVI@BC；优化了nZVI@BC的制备条件，考察了溶液pH和竞争离子对V(Ⅴ)去除效果的影响；通过等温吸附试验判断其吸附模型，进行了吸附动力学分析，并探究了其反应机理。结果表明：FeSO₄溶液的最佳反应浓度为1.0 mol/L，热解温度为300 ℃，在该条件下制备的nZVI@BC在吸附19 h后对V(Ⅴ)的去除量达71.6 mg/g；当溶液pH>3.0时，随着pH的升高，nZVI@BC对V(Ⅴ)的去除率逐渐降低；地下水中的共存阴离子与V(Ⅴ)发生竞争吸附，使V(Ⅴ)去除率降低；nZVI@BC的等温吸附过程符合Sips模型，吸附动力学符合Elovich模型，nZVI@BC去除V(Ⅴ)的机理为：BC吸附V(Ⅴ)后，表面Fe⁰与V(Ⅴ)发生氧化还原反应，生成Fe₂VO₄，V(Ⅴ)被还原为V(Ⅳ)。