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    南京土壤所在基于納米零價鐵-生物炭活化過硫酸鈉降解氯苯污染地下水方面取得進展

    發布時間:2020/7/7編輯:Ma Liang 人氣:3188

       【阿儀網 實驗室動態】我國歷史遺留污染場地量大面廣,跨介質復合污染嚴重,異位修復二次污染風險高,缺乏具有科學依據的安全開發利用模式已成為制約土壤可持續修復的瓶頸問題。隨著國家土壤污染防治行動計劃及土壤污染防治法的有效實施,土壤污染風險管控與治理已成為土壤污染防治工作的重點,土壤污染治理也進入了一個以低成本、綠色高效和可持續原位修復為主導的新時代。
      氯苯類化合物是化工行業常用的溶劑和中間體,是污染場地土壤和地下水中常見的關注污染物。一氯苯(mono-chlorobenzene,MCB)占全球所有氯苯類化合物產量的70%左右,其毒性較高,嚴重危及人體健康和生態環境安全。常規熱處理技術經濟成本高,吸附技術只能實現污染物MCB相轉移,完全降解難度大,而高級氧化技術可徹底礦化MCB為CO2和H2O,次生環境安全風險可控,如何遴選經濟有效的綠色高效復合功能材料活化過硫酸鹽成為當前化學高級氧化修復技術研究的熱點。近日,中國科學院南京土壤研究所研究員陳夢舫團隊在基于納米零價鐵/生物炭(nZVI/biochar)活化過硫酸鈉(PS)降解地下水中MCB方面取得新進展。
      該團隊首先揭示了nZVI/biochar對MCB吸附作用及其活化PS氧化降解MCB的作用機制。低溫生物炭制備的nZVI/biochar對MCB的吸附作用加速其活化PS氧化降解MCB的反應速率,而高溫生物炭制備的nZVI/biochar吸附過程抑制了MCB的氧化降解速率。隨著生物炭裂解溫度從300℃升至700℃,MCB在nZVI/biochar上的吸附由物理-化學吸附轉向化學吸附。低溫生物炭(<500℃)所制備的nZVI/biochar通過吸附作用增加MCB與活性位點的接觸概率,而高溫生物炭(>500℃)所制備的nZVI/biochar石墨碳結構塌陷導致納米零價鐵顆粒被包埋在生物炭孔隙內,并且納米零價鐵顆粒在生物炭表面的非均質分布和MCB的化學吸附作用減少了nZVI/biochar表面的活性位點,從而抑制nZVI/biochar活化PS對MCB的氧化降解。同時研究闡明了nZVI/biochar活化PS去除MCB的自由基和非自由基機理。采用醇、苯醌和L-組氨酸為活性氧物質淬滅劑的淬滅實驗和電子順磁共振技術(EPR),發現nZVI/biochar活化PS體系中自由基(SO4·-和·OH)和非自由基(單線態氧,1O2)共同參與降解MCB;結合XRD、XPS、拉曼等表征結果,復合材料nZVI/biochar中納米零價鐵顆粒、生物炭表面含氧官能團及生物炭sp2雜化碳原子共同參與PS活化反應。nZVI/biochar活化PS體系對實際污染地下水中的氯苯和總有機碳的去除率分別達到67.4%和55.9%,表明該體系能高效修復氯苯污染地下水。

    微信號:ayiwangapp17

    (來源: 中國科學院科技產業網 )

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