納米零價鐵(nZVI)是一種具有較大的比表面積和極強(qiáng)的還原性的材料,然而,nZVI在地下水中的遷移距離較短,無法滿足原位修復(fù)的需求,目前對于納米鐵遷移性的影響因素主要還是側(cè)重考察水文參數(shù)和水質(zhì)條件,而地下水中存在的土著微生物的作用也是不容忽視的。本研究采用液相還原法合成nZVI和殼聚糖包覆納米鐵(CS-nZVI),并通過透射電鏡(TEM)和掃描電子顯微鏡(SEM)表征手段對材料的形貌特征進(jìn)行表征與分析,使用X射線衍射(XRD)和拉曼光譜來表征nZVI在遷移過程中的氧化產(chǎn)物,通過靜態(tài)沉降實(shí)驗(yàn)和柱遷移實(shí)驗(yàn),考察了氫自養(yǎng)反硝化細(xì)菌(HTB)在不同水質(zhì)條件下對nZVI和CS-nZVI遷移性能的影響。得到以下結(jié)論:(1)合成的nZVI顆粒呈球狀團(tuán)簇結(jié)構(gòu),粒徑均勻,與HTB反應(yīng)后的nZVI顆粒生成片狀和少量針狀物質(zhì),CS-nZVI顆粒生成片狀物質(zhì);XRD和拉曼光譜表征結(jié)果表明,添加HTB后nZVI和CS-nZVI具有明顯的結(jié)構(gòu)變化。nZVI的氧化產(chǎn)物主要是Fe_2O_3,而CS-nZVI的氧化產(chǎn)物主要是方鐵礦(FeO)和纖鐵礦(α-FeOOH)。(2)無HTB時,CS-nZVI顆粒的懸浮穩(wěn)定性比nZVI強(qiáng),在石英砂柱中的遷移率比nZVI高;HTB對nZVI的沉降性能有抑制作用,對CS-nZVI的沉降性能有促進(jìn)作用,且隨著HTB濃度增大,促進(jìn)作用越明顯;HTB對nZVI和CS-nZVI的遷移性能都有先抑制后促進(jìn)的作用,且HTB對CS-nZVI的抑制作用更強(qiáng)。(3)HTB和HA對于nZVI的沉降有抑制作用,體系中HA濃度為10 mg/L時,1/3HTB對nZVI沉降性的抑制作用最明顯,但是對CS-nZVI顆粒的沉降性能有明顯的促進(jìn)作用;HA可以增強(qiáng)nZVI和CS-nZVI顆粒的遷移性能,當(dāng)HA濃度為10 mg/L時,對材料遷移性能的促進(jìn)作用最強(qiáng);體系中含有1/3 HTB和10 mg/L HA時,nZVI和CS-nZVI的遷移率最大,達(dá)到90%,體系中同時含有HTB和HA時,有一定的協(xié)同作用。(4)K~+和Ca~(2+)對nZVI和CS-nZVI的沉降有促進(jìn)作用,離子濃度越小對nZVI和CS-nZVI的沉降性的促進(jìn)作用越小,且Ca~(2+)對nZVI沉降的促進(jìn)作用比K~+強(qiáng),HTB在不同K~+濃度下,對nZVI懸浮液的沉降性有抑制作用,而HTB在不同Ca~(2+)濃度條件下,對nZVI的沉降性有促進(jìn)作用,加速了nZVI的沉降。與沉降實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對應(yīng),K~+和Ca~(2+)對nZVI和CS-nZVI的遷移都有抑制作用。(5)無HTB時,nZVI的穿透率為5.32%,CS-nZVI的穿透率為15.71%,在HTB存在下nZVI的穿透率較高,而滯留率較低,表明懸浮細(xì)菌的共存增加了運(yùn)輸并減少了nZVI在多孔介質(zhì)中的沉積,但HTB對減少了CS-nZVI的穿透率,增加了在石英砂中的滯留率;在高濃度的硝酸鹽溶液中,nZVI和CS-nZVI的穿透率降低。
【學(xué)位單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X523;X172
【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

第二章 材料與方法硝化細(xì)菌的培養(yǎng)s eutrophus 購自中國工業(yè)文化收藏中心（中國北京），本培養(yǎng)的裝置，如圖 2.1 所示。培養(yǎng)箱內(nèi)含有 5 L 培養(yǎng)液，15.000 g·L-1的 NaHCO3，3.036 g·L-1的 NaNO3和 0.975 g·成分與 An 等人[80]描述的相同。嵌套桶內(nèi)含有 5 g 鐵粉（ol/L）以產(chǎn)生氫氣。將該裝置中的 HTB 在室溫下培養(yǎng)，在（OD420= 0.0063 - 0.0068），用以監(jiān)測細(xì)菌的生長情況。

第二章 材料與方法- 15 -充，浸濕的石英砂以每次1-2 cm的小增量填充有機(jī)玻璃柱，圖2.2為柱遷移實(shí)驗(yàn)裝置圖。使用蠕動泵以 10 mL/min 的流速向石英砂柱中分別注入 nZVI 和 CS-nZVI 懸濁液，時間間隔為 10 min 在出水口收集樣品，稀釋一定倍數(shù)，測定其中的鐵含量。其中 HTB以及不同水質(zhì)條件的改變，均是改變nZVI和CS-nZVI的背景溶液，即在nZVI和CS-nZVI懸濁液中加入不同濃度 HTB、HA、不同離子強(qiáng)度、硝酸鹽等。圖 2.2 柱遷移實(shí)驗(yàn)裝置示意圖Fig. 2.2 Schematic diagram of column transport test device
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本文編號：2869161