有机氯溶剂污染地下水强化厌氧生物修复复合材料的制备及其作用机理研究

来源 :华东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:flysky1979
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研究利用微胶囊包埋技术,以海藻酸钠作为包埋剂,选择自制生物炭为负载基体,有机碳源和零价铁为有效成分,制备了一种具有化学和生物活性耦合效应的强化地下水中有机氯类污染物厌氧生物降解的复合修复材料。研究内容和主要结果如下:  (1)以芦苇秸秆为原料,采用厌氧升温裂解法制备生物炭,结合生物炭制备成本、吸附有机物性能等,选择产率较高、孔隙结构较为丰富、碱性相对较弱、对有机污染物吸附性能较好的生物炭LC500(500℃下制得)进行复合修复材料制备。  (2)从可溶性淀粉、L-乳酸钠和大豆油中筛选有机碳源,选出大豆油作为制备复合修复材料的有机碳源。通过单因素、L45正交实验及L23正交实验,优选出最佳包埋条件:海藻酸钠浓度(w/v)为2.5%,CaCl2溶液浓度(w/v)为6%,固化时间为12h;有效成分最佳百分含量为10%零价铁,45%大豆油和10%生物炭。  (3)对复合修复材料处理有机氯溶剂污染地下水的可行性评估,发现所制备的复合修复材料对地下水中1,1,1-三氯乙烷去除率较高,能维持较低的ORP及中性pH值,可作为一类较理想的强化修复材料。研究复合修复材料降解动力学,发现复合修复材料对1,1,1-三氯乙烷的转化效率明显高于单独零价铁作用和单独有机碳源作用,且转化速率大于两者单独作用之和。  (4)考察处理体系中化学参数(pH、ORP、TOC、总Fe、SO42-等)、微球形貌结构以及微生物群落结构和丰度的变化,发现复合修复材料对维持处理体系中性pH和强厌氧环境具有明显优势,有机碳源释放量可以满足处理体系中微生物对电子供体及生长基质的需求,其缓控作用提高了处理效果的长效性。复合修复材料中,零价铁的还原作用及腐蚀作用提高了对1,1,1-三氯乙烷的还原转化能力,维持体系酸碱性和较低的ORP,降低硫酸盐还原产物对厌氧微生物的毒害作用,促进厌氧还原脱氯功能菌、硫酸盐还原菌等功能微生物的生长。复合修复材料的表面形貌稳定,内部具有丰富的网状结构及生物炭的微孔结构,有利于污染物和微生物的富集和有机碳源的缓释。复合修复材料对水体中微生物菌群具有选择性影响,微球内部的有效成分有利于形成微环境,整体改善微生物群落结构的多样性和稳定性,提高系统的抗冲击负荷,实现溶液体系和微球体系协同强化氯代有机物的降解。
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