Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Cải thiện khả năng phân hủy trichloroethylene bằng cách sử dụng nanoscale Fe/Ni được hỗ trợ bởi bentonite và axit humic
Tóm tắt
Sắt không hóa trị quy mô nano, được gọi là nano-Fe0, là một tác nhân được sử dụng để phân hủy trichloroethylene trong nước ngầm. Tuy nhiên, hiệu quả của nano-Fe0 ở mức trung bình do các vấn đề về độ phân tán và tính phản ứng. Như một sự thay thế, chúng tôi đã tổng hợp bimetal nanoscale Fe/Ni được hỗ trợ bởi bentonite, được gọi là bentonite-Fe/Ni, để thử nghiệm khả năng phân hủy trichloroethylene trong điều kiện có mặt của axit humic sông Suwannee, như một đại diện của chất hữu cơ tự nhiên. 0,1 mmol/L trichloroethylene đã được phản ứng với 0,5 g/L nano-Fe0, bentonite-Fe, Fe/Ni và các hạt nano bentonite-Fe/Ni. Kết quả cho thấy đầu tiên rằng không có axit humic, các hằng số tốc độ phản ứng k_obs lần lượt là 0,0036/h cho nano-Fe0, 0,0101/h cho bentonite-Fe, 0,0984/h cho Fe/Ni, và 0,181/h cho bentonite-Fe/Ni. Những phát hiện này cho thấy bentonite-Fe/Ni là tác nhân hiệu quả nhất. Thứ hai, việc bổ sung axit humic đã làm tăng hằng số tốc độ từ 0,178/h cho 10 mg/L axit humic lên 0,652/h cho 40 mg/L axit humic, khi sử dụng chất xúc tác bentonite-Fe/Ni. Phát hiện này được giải thích bởi sự khử clo nhanh hơn nhờ vào việc truyền electron nhanh hơn do các cấu trúc quinon humic gây ra. Thực tế, việc sử dụng 9, 10-anthraquinone-2, 6-disulfonate như một chất tương tự humic cho kết quả tương tự.
Từ khóa
#trichloroethylene #nanoscale Fe/Ni #bentonite #axit humic #khử cloTài liệu tham khảo
Bransfield SJ, Cwiertny DM, Roberts AL, Fairbrother DH (2006) Influence of copper loading and surface coverage on the reactivity of granular iron toward 1,1,1-trichloroethane. Environ Sci Technol 40(5):1485–1490. doi:10.1021/es051300p
Chen J, Xiu Z, Lowry GV, Alvarez PJJ (2011) Effect of natural organic matter on toxicity and reactivity of nano-scale zero-valent iron. Water Res 45(5):1995–2001. doi:10.1016/j.watres.2010.11.036
Cwiertny DM, Bransfield SJ, Livi KJT, Fairbrother DH, Roberts AL (2006) Exploring the influence of granular iron additives on 1,1,1-trichloroethane reduction. Environ Sci Technol 40(21):6837–6843. doi:10.1021/es060921v
Dong H, Lo I (2013) Influence of calcium ions on the colloidal stability of surface-modified nano zero-valent iron in the absence or presence of humic acid. Water Res 47(7):2489–2496. doi:10.1016/j.watres.2013.02.022
Doong RA, Lai YJ (2005) Dechlorination of tetrachloroethylene by palladized iron in the presence of humic acid. Water Res 39(11):2309–2318. doi:10.1016/j.watres.2005.04.036
Dsikowitzky L, Schwarzbauer J (2014) Industrial organic contaminants: identification, toxicity and fate in the environment. Environ Chem Lett 12(3):371–386. doi:10.1007/s10311-014-0467-1
Fan J, Liu F, Hu Y, Chen J (2015) Effects of pH and ionic composition on sorption/desorption of natural organic matter on zero-valent iron and magnetite nanoparticles. Water Sci Technol 72(2):303–310. doi:10.2166/wst.2015.219
Giasuddin ABM, Kanel SR, Choi H (2007) Adsorption of humic acid onto nanoscale zerovalent iron and its effect on arsenic removal. Environ Sci Technol 41(6):2022–2027. doi:10.1021/es0616534
Gillham RW, Ohannesin SF (1994) Enhanced degradation of halogenated aliphatics by zero-valent iron. Ground Water 32(6):958–967. doi:10.1111/j.1745-6584.1994.tb00935.x
Johnson RL, Nurmi JT, O’Brien Johnson GS, Fan D, O’Brien Johnson RL, Shi Z, Salter-Blanc AJ, Tratnyek PG, Lowry GV (2013) Field-scale transport and transformation of carboxymethylcellulose-stabilized nano zero-valent iron. Environ Sci Technol 47(3):1573–1580. doi:10.1021/es304564q
Kang SH, Choi W (2009) Oxidative degradation of organic compounds using zero-valent iron in the presence of natural organic matter serving as an electron shuttle. Environ Sci Technol 43(3):878–883. doi:10.1021/es801705f
Krause RWM, Mamba BB, Dlamini LN, Durbach SH (2010) Fe–Ni nanoparticles supported on carbon nanotube-co-cyclodextrin polyurethanes for the removal of trichloroethylene in water. J Nanopart Res 12(2):449–456. doi:10.1007/s11051-009-9659-1
Lee HJ, Kim HH, Lee H, Lee C (2015) Reaction of aqueous iodide at high concentration with O3 and O3/H2O2 in the presence of natural organic matter: implications for drinking water treatment. Environ Chem Lett 13(4):453–458. doi:10.1007/s10311-015-0519-1
Li S, Wang W, Liu Y, Zhang W (2014) Zero-valent iron nanoparticles (nZVI) for the treatment of smelting wastewater: a pilot-scale demonstration. Chem Eng J 254:115–123. doi:10.1016/j.cej.2014.05.111
Liu YQ, Majetich SA, Tilton RD, Sholl DS, Lowry GV (2005) TCE dechlorination rates, pathways, and efficiency of nanoscale iron particles with different properties. Environ Sci Technol 39(5):1338–1345. doi:10.1021/es049195r
Liu Y, Phenrat T, Lowry GV (2007) Effect of TCE concentration and dissolved groundwater solutes on NZVI-promoted TCE dechlorination and H-2 evolution. Environ Sci Technol 41(22):7881–7887. doi:10.1021/es0711967
Lopez-Tellez G, Barrera-Diaz CE, Balderas-Hernandez P, Roa-Morales G, Bilyeu B (2011) Removal of hexavalent chromium in aquatic solutions by iron nanoparticles embedded in orange peel pith. Chem Eng J 173(2):480–485. doi:10.1016/j.cej.2011.08.018
Rajajayavel SRC, Ghoshal S (2015) Enhanced reductive dechlorination of trichloroethylene by sulfidated nanoscale zerovalent iron. Water Res 78:144–153. doi:10.1016/j.watres.2015.04.009
Schrick B, Blough JL, Jones AD, Mallouk TE (2002) Hydrodechlorination of trichloroethylene to hydrocarbons using bimetallic nickel–iron nanoparticles. Chem Mater 14(12):5140–5147. doi:10.1021/cm020737i
Stroo HF, Leeson A, Marqusee JA, Johnson PC, Ward CH, Kavanaugh MC, Sale TC, Newell CJ, Pennell KD, Lebrón CA, Unger M (2012) Chlorinated ethene source remediation: lessons learned. Environ Sci Technol 46(12):6438–6447. doi:10.1021/es204714w
Tan L, Liang B, Fang Z, Xie Y, Tsang EP (2014) Effect of humic acid and transition metal ions on the debromination of decabromodiphenyl by nano zero-valent iron: kinetics and mechanisms. J Nanopart Res 16(12):2786. doi:10.1007/s11051-014-2786-3
Tee YH, Grulke E, Bhattacharyya D (2005) Role of Ni/Fe nanoparticle composition on the degradation of trichloroethylene from water. Ind Eng Chem Res 44(18):7062–7070. doi:10.1021/ie050086a
Tratnyek PG, Scherer MM, Deng BL, Hu SD (2001) Effects of natural organic matter, anthropogenic surfactants, and model quinones on the reduction of contaminants by zero-valent iron. Water Res 35(18):4435–4443. doi:10.1016/S0043-1354(01)00165-8
Wang CB, Zhang WX (1997) Synthesizing nanoscale iron particles for rapid and complete dechlorination of TCE and PCBs. Environ Sci Technol 31(7):2154–2156. doi:10.1021/es970039c
Wang Y, Zhou D, Wang Y, Zhu X, Jin S (2011) Humic acid and metal ions accelerating the dechlorination of 4-chlorobiphenyl by nanoscale zero-valent iron. J Environ Sci 23(8):1286–1292. doi:10.1016/S1001-0742(10)60543-8
Xie L, Shang C (2005) Role of humic acid and quinone model compounds in bromate reduction by zerovalent iron. Environ Sci Technol 39(4):1092–1100. doi:10.1021/es049027z
Xu F, Deng S, Xu J, Zhang W, Wu M, Wang B, Huang J, Yu G (2012) Highly active and stable Ni–Fe bimetal prepared by ball milling for catalytic hydrodechlorination of 4-chlorophenol. Environ Sci Technol 46(8):4576–4582. doi:10.1021/es203876e
Zhang WX (2003) Nanoscale iron particles for environmental remediation: an overview. J Nanopart Res 5(3–4):323–332. doi:10.1023/A:1025520116015
Zhao D, Cheng J, Chen J (2014) One-step synthesis of bentonite-supported nanoscale Fe/Ni bimetals for rapid degradation of methyl orange in water. Environ Chem Lett 12(3):461–466. doi:10.1007/s10311-014-0473-3