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《华南理工大学》 2012年
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对硝基苯污染地下水的零价铁修复研究

乐晨  
【摘要】:氯硝基苯类化合物广泛用于制造杀虫剂、染料、药品和其他化工产品。因为硝基和氯基是吸电子基团,所以氯硝基苯难以降解。对氯硝基苯是一种典型的氯硝基苯,其大量生产、使用对地下水环境造成的污染不容忽视。本论文以零价铁作为还原材料,考查了零价铁还原修复氯硝基苯污染的过程。 采用间歇实验,分析了初始pH、溶解氧、摇床转速、零价铁粒径、零价铁投加量和温度对零价铁还原对氯硝基苯的影响。结果表明,在中性和弱酸性条件下零价铁还原对氯硝基苯的效果较好。溶解氧会竞争电子和抑制反应,但溶解氧并会逐渐消耗,还原反应可顺利进行。降低零价铁粒径、增加摇床转速和零价铁投加量均可提高对氯硝基苯的去除率,反应过程满足一级反应动力学模型,反应过程的活化能为29.48kJ/mol。 考察了地下水中常见阴离子对零价铁还原对氯硝基苯的影响。结果表明,Cl-、SO42-和NO3-可促进反应。HCO3-与铁离子生成氧化物覆盖零价铁的表面,阻碍反应的进行。ClO4-由于竞争零价铁释放的电子,抑制反应过程。PO43-、SiO32-和腐殖酸均会竞争吸附零价铁表面的位点,抑制甚至终止反应过程进行,三者抑制作用顺序为腐殖酸PO43-SiO32-。在地下水修复实践中应考虑阴离子的种类及含量。 研究地下水中常见硬度离子Ca2+、Mg2+及HCO3-的独立作用和联合作用对零价铁还原对氯硝基苯的影响。实验结果显示,Ca2+、Mg2+对零价铁还原对氯硝基苯反应的促进作用不明显。HCO3-浓度为0~100mg/L时可显著提高零价铁还原对氯硝基苯的速率;当其浓度大于100mg/L时,促进作用会受沉淀覆盖影响而下降。当Ca2+或Mg2+与HCO3-共存时,会产生碳酸钙或碳酸镁之类的沉淀物,占据还原位点,不利于反应的进行。在地下水修复实践中应考虑硬度的干扰。 零价铁还原对氯硝基苯的产物对氯硝基苯仍然具有一定的毒性。利用还原过程溶液中残留的Fe2+与H2O2反应,可将对氯苯胺继续氧化降解。利用零价铁还原-Fenton氧化法处理对氯硝基苯,比直接氧化法效果好,TOC去除率提高了约34%,这是因为胺基比硝基更易被羟基自由基攻击。 综上所述,零价铁作为一种环境友好的材料,可有效去除地下水中的氯硝基苯化合物。在氯硝基苯污染地下水原位修复实践中,还需考虑地下水水质组成的影响。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:X703

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【参考文献】
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