粒状铁系统处理氯代烃—苯系物混合污染物的研究

发布时间：2020-09-19 16:23

　　地下水污染多以化学性质各异的污染物共存的形式出现,氯代烃和石油烃由于在地下水有机污染中检出率高,毒性大,难降解而倍受关注。本文以三氯乙烯、四氯乙烯和苯、甲苯、二甲苯(BTX)为研究对象,采用批实验和柱实验,研究粒状铁反应系统中的竞争反应和竞争吸附的特性和规律,探讨混合污染物对粒状铁降解氯代烃反应的影响。本研究主要取得了以下成果: (1)粒状铁对苯、甲苯、二甲苯的等温吸附可以较好地用非线性的Freundlich等温吸附方程表达。粒状铁对三种化合物的吸附能力表现为:二甲苯甲苯苯。 (2)粒状铁对三氯乙烯、四氯乙烯的等温吸附平衡是一个准平衡等温吸附,由于有化学降解反应的同时发生。粒状铁对三氯乙烯、四氯乙烯的等温吸附可以较好地用非线性的Freundlich等温吸附方程表达。粒状铁对它们的吸附能力表现为:四氯乙烯三氯乙烯。粒状铁对三氯乙烯、四氯乙烯的降解可以较好地用准一级反应动力学方程来表达。 (3)三氯乙烯和四氯乙烯混合时,三氯乙烯的吸附系数KF比单独存在时下降了约30%,四氯乙烯的吸附系数KF比单独存在时下降了约8%,发生了竞争吸附。三氯乙烯的降解反应速率常数Ksa比单独存在时下降了约31%。四氯乙烯的降解反应速率常数Ksa比单独存在时减少了约33%。发生了竞争反应。 (4)加入低浓度的BTX后,三氯乙烯的吸附常数KF下降了78%。加入高浓度的BTX后,三氯乙烯的吸附常数KF下降了84%。表明BTX的浓度越大,竞争吸附程度越大,三氯乙烯的吸附量越低。加入低浓度的BTX后,三氯乙烯的降解反应速率常数Ksa值变化不明显。加入高浓度的BTX后,三氯乙烯的降解反应速率常数Ksa值增加了12%,变化也不大。 (5)加入低浓度的BTX后,四氯乙烯的吸附常数KF下降了38%。加入高浓度的BTX后,四氯乙烯的吸附常数KF下降了85%。表明BTX的浓度越大,竞争吸附程度越大,四氯乙烯的吸附量越低。加入低浓度的BTX后,四氯乙烯的降解反应速率常数Ksa值增加了约50%。加入高浓度的BTX后,四氯乙烯的降解反应速率常数Ksa值增加了约50%。 (6)三氯乙烯和四氯乙烯还原反应由于竞争活性点受到影响,然而只有三氯乙烯吸附竞争非活性点受到影响。这表明了在铁表面反应点和吸附点是不同的物理化学实体。 (7)地下水共混物通过竞争粒状铁表面有限数量的反应点和吸附点,会影响氯代烯烃的吸附和降解,这决定于共混物的物理化学性质。 (8)在设计和评价铁格栅处理系统时,要考虑在粒状铁表面非活性点的吸附作用。
【学位单位】：中国地质大学（北京）
【学位级别】：博士
【学位年份】：2007
【中图分类】：X523
【部分图文】：

示意图,示意图,氯代烃,毒性

图 1-1 化学生物联合反应示意图 1-1 Schematic Overview of a Treatment System Combining Chemistry and Biology目前，国内外极为缺乏有效可行的处理和净化由多种特性相异的有机污染物造地下水污染羽的措施，本项目将在此方面有所突破，通过探索化学、生物联合技术的新途径，经济有效地去除两类广泛存在、最难降解、毒性最大的致癌物化学－生物联合降解技术，可保证彻底去除氯代烃、特别是毒性更大的降解中物氯乙烯。在研究过程中，将理论研究和实际应用并重，为相关领域提供理论和实际应用基础。本文将“粒状铁系统处理氯代烃－苯系物混合污染物的研究”作为博士论文的，是对该基金项目化学处理的部分的深入探讨研究，具有一定的理论意义和现义。

示意图,示意图,反应柱,蠕动泵

2.2.2 柱实验方法在由 20－40 目铁屑填充的反应柱内，自下而上泵入溶液，沿反应柱纵向多孔取样，分析有机物各组分及部分无机离子的浓度变化。柱实验装置如图所示。柱子由聚四氟乙烯管材制成，长度为 46.3 厘米，内径为 4.2 厘米。柱内填充 20－40 目的粒状铁，每隔一定距离有取样点。每个取样点处都有一个不锈钢针头，注射器可以拧上去取样。针头一直留在取样口，针尖位于反应柱的轴心上。为了确保柱子完全饱和，装柱后要用几个孔隙体积的二氧化碳冲洗，然后用不含有机物的水冲洗。含有目标污染物的溶液贮存在棕色下口瓶中，通过蠕动泵进行供水，除了蠕动泵中尽可能短的一段硅橡胶管外，其余管路都用聚四氟乙烯管连接，在入水口前端有一个玻璃 T 管用来确定进水的浓度。

实验装置图,三氯乙烯

第四章柱实验结果与讨论4．1 实验目的在实验运行条件尽量相同的条件下，考察两根柱子处理三氯乙烯、三氯乙烯和苯混合溶液的效果。对进水、出水的化学成分，包括某些无机离子的变化情况进行研究。4．2 实验方法实验室内模拟的装置如图 4-1 所示。

【引证文献】