纳米铁与有机酸对地下水氯代有机物污染修复研究

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氯代有机物是常用的化工中间体和有机溶剂,部分氯代有机物具有密度大、水溶性小、不易降解、毒性强等特点,是化工场地遗留常见的关注污染物和场地环境修复的难点之一。本文结合参与的国家科技部重点专项课题(编号:2019YFC1805802)的部分内容,选取原农药、溶剂生产企业的场地氯代有机物污染物的地下水水样,利用纳米铁(nZVI)和生化黄腐酸(BFA)、柠檬酸(CA)作为修复药剂,探讨了对氯代有机物的去除效果,以期为场地地下水氯代有机污染的修复提供参考依据。论文选用了场地中污染程度不同的三口地下水井水样,氯代有机物初始浓度分别为8.20×105、5.25×103、2.94×103μg/L。通过不同药剂、剂量及其组合投加的室内实验,得出研究结果如下:1、不同药剂对地下水氯代有机物的去除效果:(1)各药剂基本在1 d时达到反应平衡,nZVI反应符合准一级反应动力学;(2)1 g/L的BFA、CA、nZVI的去除效果最佳,5 h去除率分别为70.77%-85.17%、75.19%-80.43%和77.17%-86.64%。投加量增至10 g/L时的去除效果并未明显提升,nZVI去除率有一定程度下降;(3)三种药剂相比,nZVI去除效果最佳。氯代有机物初始浓度越高,nZVI对其去除效果越突出。2、联合药剂对地下水氯代有机物的去除效果:(1)反应符合准一级反应动力学,基本在5 h时达到反应平衡;(2)CA/nZVI组合去除高、中浓度地下水氯代有机物污染效果较好,BFA/nZVI组合去除低浓度地下水氯代有机物污染效果较好;(3)质量比为1:2,BFA/nZVI、CA/nZVI组合的去除效果最佳;(4)与单独药剂投加相比,联合药剂投加拟合反应时间比单独投加药剂时间显著减少。但联合药剂投加对去除高浓度地下水氯代有机污染物时效果提升不显著,对中、低浓度地下水氯代有机物污染水样去除率提升最高可达32.44%。实验结果结合相关文献分析得出:(1)nZVI具有较高的表面活性,对氯代有机污染物去除效果较好。但投加过量时,nZVI可能会产生造成团聚等现象导致比表面积降低,影响去除效果;(2)BFA/nZVI联合投加促使去除效率提高的主要原因是还原态的BFA能将自身电子转移给氯代有机物,促进脱氯反应;(3)CA/nZVI的联合投加,因CA可与nZVI结合可以维持Fe的溶解性,同时与Fe发生螯合作用,提高nZVI稳定性,能有效促进氯代有机物去除。综上,在进行地下水高深度氯代有机污染修复时,需开展充分的模拟实验,以确定合适的投加量,过量药剂投加不会明显提升修复效果,实验场地地下水修复合适投加量为1 g/L。CA/nZVI组合较适合高、中浓度地下水氯代有机物污染修复,BFA/nZVI组合较适用于去除低浓度地下水氯代有机物。在实际应用中应根据地下水中氯代有机污染物浓度的变化,分阶段选取不同的药剂,以提升污染物的去除效果。
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