【摘要】：采用PRB(Permeable Reactive Barrier,可滲透反應(yīng)墻)技術(shù)修復(fù)受污染地下水或土壤的過程中,零價(jià)鐵或納米級(jí)零價(jià)鐵會(huì)被逐漸氧化為Fe203等含鐵氧化物(類似于含鐵礦物),同時(shí)各種含鐵礦物也在土壤中廣泛存在。本文考察了自然界中常見的鐵礦石——黃鐵礦、褐鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦和磁黃鐵礦,以及微生物對(duì)水中Cr(Ⅵ)的去除效果,并將鐵礦石和微生物有機(jī)結(jié)合,初步研究了鐵礦石-微生物協(xié)同體系對(duì)水中Cr(Ⅵ)的去除效果及機(jī)理,探討了在納米級(jí)零價(jià)鐵的制備中加入穩(wěn)定劑CMC(羧甲基纖維素),使制備的納米級(jí)零價(jià)鐵或反應(yīng)后形成的含鐵氧化物高度分散,有效提高對(duì)Cr(Ⅵ)去除能力的情況,同時(shí)CMC可為后續(xù)的微生物處理提供碳源。結(jié)果表明： 1、黃鐵礦可以有效去除水中的Cr(Ⅵ),去除效率主要受顆粒大小、投加量、初始pH值和反應(yīng)溫度等影響,水中Cl-和SO42-等離子對(duì)Cr(Ⅵ)去除效率影響不大,而H2P04-的添加會(huì)抑制反應(yīng)的進(jìn)行。在Cr(Ⅵ)初始濃度為10 mgl-1、100～200目黃鐵礦投加量為20 gl-1、室溫的條件下,當(dāng)pH=3.0時(shí),30 mmin即反應(yīng)完全；pH=5.5時(shí),120 min后Cr(Ⅵ)去除率可達(dá)到91.82%,而在pH=9.0時(shí),反應(yīng)120 min后Cr(Ⅵ)的去除率僅為52.73%。在與前述相同的反應(yīng)條件下,當(dāng)pH=5.5時(shí),黃鐵礦對(duì)Cr(Ⅵ)的去除能力約為1.53 mg Cr(Ⅵ)g-1。在反應(yīng)過程中,水中的Cr(Ⅵ)主要與黃鐵礦表面的FeS2進(jìn)行反應(yīng),Cr(Ⅵ)被還原成Cr(Ⅲ),形成了類似Fe304結(jié)構(gòu)的Cr2S3和CrS的混合物Cr3S4,及少量的Cr02,并在黃鐵礦表面形成覆蓋層,使黃鐵礦的表面逐漸鈍化而失去反應(yīng)能力。同時(shí),FeS2中的Fe(11)也被氧化為Fe(Ⅲ),從而失去還原去除Cr(Ⅵ)的能力。 2、褐鐵礦也可有效去除水中的Cr(Ⅵ)。褐鐵礦的顆粒大小、投加量和初始pH值對(duì)Cr(Ⅵ)去除效率也有顯著的影響,而溫度對(duì)反應(yīng)的影響不大。水中Cl-和NO3-對(duì)Cr(Ⅵ)去除的影響不大,而MgO的添加在反應(yīng)初期對(duì)反應(yīng)有抑制作用。在反應(yīng)過程中,水中的Cr(Ⅵ)與褐鐵礦表面的FeS2等反應(yīng),Cr(Ⅵ)被還原成Cr2S3和CrS的混合物Cr3S4,并產(chǎn)生了部分Cr5Si3,主要沉積在褐鐵礦的表面,使褐鐵礦表面逐漸鈍化并失去反應(yīng)能力。室溫下,當(dāng)pH=5.5時(shí),100～200目的褐鐵礦對(duì)Cr(Ⅵ)的去除能力約為10.03 mg Cr(Ⅵ)g-1。 3、在中性條件下,磁鐵礦去除水中Cr(Ⅵ)的能力較差,赤鐵礦則具有一定的去除能力。在酸性條件下,兩者對(duì)水中Cr(Ⅵ)的去除能力均有提高,磁鐵礦的去除能力提高較為明顯。而磁黃鐵礦在酸性和中性條件下對(duì)Cr(Ⅵ)均具有較好的去除效果,Cr(Ⅵ)還原產(chǎn)物Cr(Ⅲ)主要以FeCr2O4的形式存在于磁黃鐵礦的表面。在堿性條件下,三種鐵礦石的去除能力均較差。 4、利用城市污水處理廠厭氧消化池中的污泥接種,加入低濃度含Cr(Ⅵ)廢水進(jìn)行馴化,篩選出對(duì)Cr(Ⅵ)具有較強(qiáng)還原去除能力的微生物,微生物對(duì)Cr(Ⅵ)的去除反應(yīng)為酶促反應(yīng)。乙酸鈉是較為合適的碳源,pH值是影響反應(yīng)的重要因素,在中性條件下,反應(yīng)效果最佳。在短暫的饑餓狀態(tài)下,微生物仍具有還原Cr(Ⅵ)的能力。經(jīng)11h反應(yīng)后,5 mgl-1的Cr(Ⅵ)廢水濃度即降至0。 5、利用鐵礦石-微生物聯(lián)合體系去除水中的Cr(Ⅵ)時(shí),發(fā)現(xiàn)鐵礦石與微生物之間存在一定的協(xié)同效果,去除能力明顯優(yōu)于兩者單獨(dú)反應(yīng)。在使用0.2 g褐鐵礦和2.0 g離心后污泥分別及聯(lián)合去除30 mgl-1 Cr(Ⅵ)時(shí),78 h后褐鐵礦僅將Cr(V1)濃度降至29.6 mgl-1,單獨(dú)微生物作用可將Cr(Ⅵ)濃度降至5.07 mgl-1,而兩者聯(lián)合作用下,Cr(Ⅵ)濃度可降至3.68 mgl-1。協(xié)同體系還原去除Cr(Ⅵ)的反應(yīng)主要有三條途徑：一是鐵礦石對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附與還原,二是微生物對(duì)Cr(Ⅵ)的還原降解,三是微生物將鐵礦石表面和液相中的Fe(Ⅲ)還原為Fe(Ⅱ),并通過Fe(Ⅱ)間接還原Cr(Ⅵ)。 6、利用納米級(jí)零價(jià)鐵處理水中Cr(Ⅵ)的過程中,零價(jià)鐵被逐漸氧化為Fe203等類似于鐵礦石的含鐵化合物。加入穩(wěn)定劑CMC可提高納米級(jí)零價(jià)鐵及被氧化后納米級(jí)含鐵化合物的分散度,以保持好的反應(yīng)活性,同時(shí)投加的CMC還可作為后續(xù)生物處理過程中微生物的營養(yǎng)物質(zhì)(碳源),研究為穩(wěn)定化納米級(jí)零價(jià)鐵-微生物協(xié)同修復(fù)Cr(Ⅵ)進(jìn)行前期的探索。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張衛(wèi)東;馬競(jìng)男;任鐘旗;王厚林;杜昌順;;大塊液膜技術(shù)處理含六價(jià)鉻廢水[J];電鍍與涂飾;2007年12期

2 李健,張惠源,爾麗珠;電鍍重金屬廢水治理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀(Ⅰ)[J];電鍍與精飾;2003年03期

3 張小慶,王文洲,王衛(wèi);含鉻廢水的處理方法[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2004年S1期

4 馬錦民;瞿建國;夏君;李福德;;失活微生物和活體微生物處理含鉻(Ⅵ)廢水研究進(jìn)展[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2006年04期

5 胡文玉,梅光泉;微量元素在人體內(nèi)的化學(xué)行為[J];廣東微量元素科學(xué);1998年11期

6 徐承水;環(huán)境中有害微量元素對(duì)人體健康的影響[J];廣東微量元素科學(xué);1999年10期

7 吳克明,石瑛,王俊,黃羽;離子交換樹脂處理鋼鐵鈍化含鉻廢水的研究[J];工業(yè)安全與環(huán)保;2005年04期

8 徐靈;王成端;姚嵐;;離子交換樹脂處理含鉻廢水的研究[J];工業(yè)安全與環(huán)保;2007年11期

9 孫建民,于麗青,孫漢文;重金屬廢水處理技術(shù)進(jìn)展[J];河北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2004年04期

10 瞿建國,申如香,徐伯興,李福德;微生物法處理含鉻(Ⅵ)廢水的研究[J];化工環(huán)保;2005年01期

本文編號(hào)：2778382