納米CaO2在含水層的遷移特性及對(duì)氯酚降解效果

李天一,張成武,郭 超,王賀飛,呼博識(shí),秦傳玉*

?

納米CaO2在含水層的遷移特性及對(duì)氯酚降解效果

李天一1,2,張成武1,2,郭 超1,2,王賀飛3,呼博識(shí)2,秦傳玉1,2*

(1.吉林大學(xué)地下水資源與環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,吉林長(zhǎng)春 130021；2.吉林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院,吉林長(zhǎng)春 130021；3.浙江大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院,浙江杭州 310000)

為了探究基于過氧化鈣(CaO2)的類芬頓氧化技術(shù)(Modified Fenton, MF)修復(fù)污染地下水的可行性,本研究利用系列靜態(tài)批次試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)模擬柱試驗(yàn)探討了制備的納米CaO2的沉降特性和在含水層中的遷移性,并分析了pH,Fe2+濃度和CaO2投加量對(duì)其降解2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的影響.結(jié)果表明:制備的納米CaO2顆粒粒徑在30~50nm,外包覆聚乙二醇(PEG)薄膜,在水中以穩(wěn)定的膠體體系存在,懸浮性能好,不易團(tuán)聚.納米CaO2在含水層介質(zhì)中具有良好的遷移性.特別是滲透性較小的細(xì)砂介質(zhì)對(duì)其的阻滯作用也較弱.納米CaO2的MF體系對(duì)2,4-DCP具有良好的降解效果:在試驗(yàn)條件下,當(dāng)pH為5,Fe2+與2,4-DCP物質(zhì)的量比為8:1,納米CaO2與2,4-DCP物質(zhì)的量比為96:1時(shí)降解效果最好.這說明納米CaO2在場(chǎng)地修復(fù)中具有較好的應(yīng)用前景.

納米過氧化鈣；類芬頓技術(shù)；地下遷移；緩釋；降解效果

通過注入井向地下環(huán)境注入H2O2,利用地層鐵礦物或外加鐵離子催化產(chǎn)生羥基自由基(×OH)的類芬頓(Modified Fenton, MF)技術(shù)被廣泛用于場(chǎng)地修復(fù)中[1-3].但在地下環(huán)境中H2O2的分解半衰期僅有幾分鐘至幾小時(shí)[4],這導(dǎo)致注入的大量H2O2大部分直接分解為H2O和O2,未參與MF反應(yīng)產(chǎn)生×OH[5].這不僅使H2O2的利用率降低,同時(shí)縮小了MF技術(shù)的修復(fù)范圍.此外,生成的大量O2不僅占據(jù)介質(zhì)孔隙使地層的滲透性大幅降低,而且促使污染物揮發(fā)上升進(jìn)入包氣帶,使污染范圍擴(kuò)大[6-7].因此,如何控制地下水中的H2O2濃度,在保證MF反應(yīng)的同時(shí)減少其分解損失,提高修復(fù)效率,是該技術(shù)能否長(zhǎng)效應(yīng)用的關(guān)鍵.

有學(xué)者研究指出,CaO2具有釋放H2O2的能力,并且釋放速率可控[8-11].本課題組通過前期的研究也證實(shí)了這個(gè)結(jié)論,并且確定了其釋放的動(dòng)力學(xué)規(guī)律[12].CaO2遇水通過如下反應(yīng)產(chǎn)生H2O2[8,13]:

CaO2+2H2O→Ca(OH)2↓+H2O2(1)

Ndjou'ou等[14]利用CaO2的MF體系對(duì)土壤中的總石油烴(TPH)進(jìn)行降解,取得了較好的效果.Northup等[7]發(fā)現(xiàn)CaO2的緩釋特性能夠提高H2O2的利用率,并延長(zhǎng)MF試劑的有效作用時(shí)間.王賀飛等[12]研究也表明:受控于CaO2緩慢溶解的過程,CaO2能夠長(zhǎng)時(shí)間以較低速率釋放H2O2,體系中較低的H2O2含量可有效抑制H2O2分解為O2造成的損失,提高H2O2的利用率.以上研究都為CaO2在地下環(huán)境發(fā)揮長(zhǎng)效的修復(fù)作用提供了理論依據(jù).

CaO2應(yīng)用于地下環(huán)境的前提條件是其需具備良好的遷移性[15],能夠在含水層形成一個(gè)持續(xù)穩(wěn)定的反應(yīng)區(qū)[16-17].而市售普通CaO2顆粒較大,難以在地下環(huán)境遷移.Qian等[18]雖然制備了粒徑小于150nm的CaO2,并將其與市售普通CaO2進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)納米CaO2對(duì)污染物的降解效果更好.但納米CaO2的制備方法還有待改進(jìn),以進(jìn)一步提高其分散與遷移性能,以應(yīng)用于實(shí)際場(chǎng)地修復(fù).目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)納米CaO2在含水層遷移特性的研究還鮮有報(bào)道.因此,如何制備出具有穩(wěn)定分散性能的納米CaO2顆粒,并掌握其在含水層的遷移性能,是本研究需解決的關(guān)鍵問題.

本實(shí)驗(yàn)擬制備具有穩(wěn)定分散性能的納米CaO2顆粒,并考察其在含水層中的遷移特性,而后探究其對(duì)2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的降解效果.研究成果可以為CaO2在實(shí)際污染場(chǎng)地修復(fù)應(yīng)用提供理論指導(dǎo).

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

試驗(yàn)選取3種粒徑的石英砂:細(xì)砂(0.10~ 0.25mm),中砂(0.25~0.5mm),粗砂(0.50~1.00mm),其在水中溶出的Ca2+含量低于0.001mg/g.

試劑:30%H2O2水溶液(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司,分析純),聚乙二醇200(H(OCH2CH2) nOH,PEG200,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司,分析純),無水氯化鈣(CaCl2,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司,分析純),氨水(NH3·H2O,北京化工廠,25%),七水合硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司,分析純),乙二胺四乙酸二鈉(C10H14O8N2Na2,EDTA,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司,分析純),甲醇(CH3OH,北京化工廠,色譜純).

主要儀器:紫外可見分光光度計(jì)(EVOLUTION 220,美國(guó)熱電(上海)科技儀器有限公司),pH計(jì)(YSI pH100,美國(guó)黃泉儀器有限公司),高效液相色譜儀(Agilent1100,美國(guó)安捷倫公司).

1.2 納米CaO2的制備

納米CaO2可以通過金屬鹽與適量H2O2水溶液在水相中發(fā)生反應(yīng)的方式合成.納米CaO2通常是利用反應(yīng)式(1.2)制取:

CaCl2+ H2O2→ CaO2(hydrate)+2HCl (2)

(1)在室溫條件下,取30mL去離子水于500mL燒杯中,先后加入3gCaCl2,15mL濃度為1mol/L的氨水溶液,適量PEG200,攪拌均勻后,將混合溶液放置于磁力攪拌器上,以恒定轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌.

溶液中含有一定量的氨水,其能中和HCl生成NH4Cl,促進(jìn)CaO2的生成,其反應(yīng)式為:

2HCl+2NH3→2NH4Cl (3)

(2)待上述溶液攪拌均勻后,以0.125mL/min的速率加入15mL30%的H2O2水溶液到體系中,此刻溶液中發(fā)生反應(yīng)(1.2).

(3)隨著H2O2水溶液的加入,溶液逐漸由無色變?yōu)榈S色黏稠液體,即為納米CaO2漿液.

1.3 納米CaO2沉降性試驗(yàn)

試驗(yàn)采用PEG200包覆納米CaO2顆粒用以減少納米CaO2顆粒聚沉所造成的損耗.考察了不同PEG200用量對(duì)納米CaO2顆粒沉降性的影響,以確定合適的PEG200用量.試驗(yàn)加入體積比為80%(水:PEG200=1:4),60%和40%的PEG200,以相同方式制取納米CaO2漿液,靜置1h后觀察其沉降情況.

1.4 納米CaO2在含水層的遷移特性試驗(yàn)

為了解在不同介質(zhì)粒徑,不同納米CaO2濃度,不同注入速度條件下納米CaO2的遷移性,試驗(yàn)選用內(nèi)徑2cm,長(zhǎng)20cm的有機(jī)玻璃柱,填充石英砂介質(zhì).試驗(yàn)中,利用蠕動(dòng)泵調(diào)節(jié)注入流速,注入2孔隙體積(2PV)納米CaO2溶液,而后注入2PV去離子水.在試驗(yàn)過程中,在出口處連續(xù)取樣,測(cè)Ca濃度(本研究利用Ca濃度來表征納米CaO2的遷移性能),并繪制納米CaO2的穿透曲線.試驗(yàn)結(jié)束后,將模擬柱拆開,由其注入口向出流口方向每3cm取砂樣1g,對(duì)每段砂柱中Ca含量進(jìn)行測(cè)定,分析CaO2在模擬柱中的殘留情況.

遷移試驗(yàn)條件如表1.試驗(yàn)裝置見圖1.

表1 遷移試驗(yàn)條件一覽表

1.5 2,4-DCP降解試驗(yàn)

試驗(yàn)在250mL頂空瓶中進(jìn)行,加入質(zhì)量濃度為400mg/L的2,4-DCP儲(chǔ)備溶液,再加入制備的納米CaO2膠體溶液和物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L的EDTA-Fe2+溶液,最后定容至100mL.密封后放置于22℃,150r/min的恒溫震蕩培養(yǎng)箱中反應(yīng),一定時(shí)間間隔取樣分析.

表2 降解試驗(yàn)條件一覽表

注:表中納米CaO2與2,4-DCP的比例和EDTA-Fe2+與2,4-DCP的比例都為物質(zhì)的量比.

調(diào)節(jié)溶液初始pH,納米CaO2投加量和Fe2+濃度,研究不同試驗(yàn)條件對(duì)降解2,4-DCP的影響.

試驗(yàn)條件見表2.

2 結(jié)果與討論

2.1 納米CaO2的形態(tài)分析

為了了解制備的納米CaO2的基本形態(tài),采用透射電鏡(TEM)進(jìn)行觀察.由圖2可看出:加入體積比為80%PEG200制備的納米CaO2為粒徑均一的球體顆粒,粒徑為30~50nm,外包裹PEG薄膜.納米CaO2由于粒度小,比表面積大,表面能大,能量不穩(wěn)定,易發(fā)生團(tuán)聚.但表面形成的薄膜有效的削弱了靜電力等作用,降低了團(tuán)聚.

2.2 納米CaO2沉降特性

圖3表示PEG200體積比分別為80%,60%和40%時(shí),納米CaO2漿液剛制備及放置1h后的情況.由圖3(a)所示:加入PEG體積比為80%的納米CaO2漿液透明.添加體積比60%和40%的漿液呈半透明狀,溶液中存在白色懸濁物,底部存在少量沉淀.三種漿液靜置1h后如圖3(b)所示:相比PEG體積比為80%時(shí)澄清透明的溶液,百分含量為60%和40%的漿液中均含有一定量的白色渾濁物且底部沉淀物增多.由此可知,提高PEG的投加量可以有效避免CaO2顆粒團(tuán)聚,增加納米顆粒的懸浮性.這是因?yàn)镻EG200含量越低,其包裹形成的顆粒的尺寸也相對(duì)越大,使顆粒迅速沉降.因此,本文選用PEG含量為80%的納米CaO2進(jìn)行下一階段試驗(yàn).

2.3 納米CaO2遷移特性

2.3.1 不同介質(zhì)粒徑對(duì)納米CaO2遷移影響研究 圖4為PEG200包覆的納米CaO2在不同粒徑中的遷移曲線.如圖可知,當(dāng)注入1PV后,出流液中納米CaO2的濃度迅速升高.在不同介質(zhì)粒徑條件下,細(xì)砂,中砂和粗砂穩(wěn)定后的出流液濃度分別達(dá)到注入濃度的95%,94%,95%,滲透系數(shù)最小的細(xì)砂的出流液中最先檢測(cè)到納米CaO2.這是由于介質(zhì)對(duì)納米CaO2的截留作用小,介質(zhì)的孔隙體積成為影響漿液穿透時(shí)間的主要因素,細(xì)砂孔隙度最小,最早穿透,穿透時(shí)間最短.

由圖5可見,在3種粒徑條件下,3cm,6cm, 9cm,15cm,18cm處介質(zhì)對(duì)Ca的截留量呈現(xiàn):細(xì)砂3中砂3粗砂.這說明隨著粒徑的減小,介質(zhì)對(duì)納米CaO2的捕集能力增強(qiáng),介質(zhì)對(duì)納米CaO2的截留能力增強(qiáng).但三種不同粒徑介質(zhì)中,截留量都比較小,均未超過注入量的5%.這是因?yàn)榧{米顆粒較小,且外層包覆PEG膜,因此具有穩(wěn)定的膠體懸浮性,此外CaO2顆粒的密度為3.34g/cm3,遠(yuǎn)低于納米鐵等粒子的密度,因此更不易沉降,即使在滲透性較低的細(xì)砂介質(zhì)中也表現(xiàn)出良好的遷移性.

2.3.2 不同注入速度對(duì)納米CaO2遷移影響研究 由圖6可以看出,在不同注入速度下,納米CaO2的穩(wěn)定出流濃度均接近初始注入濃度,注入速度越大,CaO2穿透越快.經(jīng)對(duì)比,3種粒徑下穿透時(shí),注入納米CaO2體積均為1.1PV左右.開始注水后,出流液中Ca2+濃度保持與注入濃度相近一段時(shí)間后迅速下降.由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,注入流速的大小對(duì)納米CaO2顆粒的遷移無較大影響.

不同注入速度下,介質(zhì)中截留的CaO2如圖7所示.注入速度為0.186cm/min時(shí),介質(zhì)的截留量最大.注入速度0.361cm/min時(shí)介質(zhì)的總截留量略大于0.751cm/min時(shí).這說明隨著納米CaO2漿液注入速度的減小,介質(zhì)截留作用增強(qiáng).這是由于:隨著注入速度的降低,漿液穿透出流時(shí)間增長(zhǎng),漿液與介質(zhì)接觸時(shí)間增加,介質(zhì)對(duì)納米CaO2的吸附和捕集能力增強(qiáng),使介質(zhì)截留量增加.

2.3.3 不同注入濃度對(duì)納米CaO2遷移影響研究 由圖8可以看出,隨著注入納米CaO2漿液濃度從450mg/L增加至1000mg/L,納米CaO2的穩(wěn)定出流濃度均接近初始注入時(shí)濃度且穿透時(shí)間相近.在使用去離子水沖洗初始階段,出流液中Ca濃度均接近初始濃度,沖洗一段時(shí)間后,濃度開始快速下降.較高的注入濃度能夠讓納米顆粒與介質(zhì)之間的接觸幾率增加,促進(jìn)納米顆粒在介質(zhì)表面的吸附和沉淀.然而由于PEG200包覆的納米CaO2質(zhì)量密度小,顆粒粒徑小,外包覆一層薄膜,不易沉降和吸附.因此提高注入濃度對(duì)其在介質(zhì)中的遷移影響不大,這說明:納米CaO2的遷移性好.

圖9表示介質(zhì)中CaO2的殘留情況.結(jié)果表明:三種濃度條件下,柱子下游處截留含量高于上游處,核算截留總量:當(dāng)溶液濃度為450mg/L時(shí)截留量為0.862mg,占其注入總量的4.45%,700mg/L時(shí)截留為0.752mg,占其注入總量2.34%, 1000mg/L時(shí)截留量為1.066mg,占其注入總量的2.05%.可以看出介質(zhì)的截留作用較弱,截留量較低.從截留量相對(duì)較大的15cm和18cm處可以看出:注入濃度增大,介質(zhì)截留量有一定程度的增加.這是由于介質(zhì)對(duì)納米CaO2顆粒的表面吸附,機(jī)械捕集等截留能力增強(qiáng)所導(dǎo)致的.

2.4 納米CaO2去除2,4-DCP影響因素研究

2.4.1 初始溶液pH對(duì)納米CaO2去除2,4-DCP的影響 圖10表示初始pH對(duì)2,4-DCP去除率的影響.試驗(yàn)選取了4種pH值研究對(duì)2,4-DCP降解效果影響.

由圖10可以看出,隨著溶液初始pH由5升高至8時(shí),115min內(nèi)2,4-DCP的去除率從99%下降至74%.在反應(yīng)的前5min,2,4-DCP濃度快速下降,如在pH=5的條件下,5min下降了76%.pH升高,H2O2分解生成?OH等有效去除污染物質(zhì)的官能團(tuán)含量相應(yīng)降低[11],使在相同時(shí)間內(nèi)的降解率降低.另一方面,pH升高會(huì)導(dǎo)致EDTA與鐵離子所形成的螯合物穩(wěn)定性減弱[21],并轉(zhuǎn)化為Fe的氫氧化物沉淀而失去催化活性[6,22].反應(yīng)初期,H2O2與EDTA-Fe2+的比例維持在較適宜的水平,體系反應(yīng)活性較高,污染物得到快速降解,經(jīng)過一段時(shí)間的消耗,H2O2與EDTA-Fe2+的比例降低,EDTA-Fe2+表現(xiàn)出對(duì)?OH的掩蔽作用,因此降低了反應(yīng)效率.

2.4.2 納米CaO2投加量對(duì)納米CaO2去除2,4-DCP的影響 本試驗(yàn)納米EDTA-Fe2+與2,4-DCP的物質(zhì)的量比為8:1.由圖11可以看出,隨著納米CaO2與2,4-DCP的物質(zhì)的量濃度比例從24:1升高至96:1,在相同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)2,4-DCP的去除率從30%升高到100%,降解效率提高2倍以上.隨著納米CaO2投加量的增加去除速度也有一定的加快.當(dāng)投加量較低時(shí),CaO2的量不足以完全降解2,4-DCP,因此其降解率較低.

2.4.3 投加EDTA-Fe2+濃度對(duì)納米CaO2去除2,4-DCP的影響 圖12表明試驗(yàn)體系中EDTA- Fe2+濃度對(duì)2,4-DCP去除率的影響.本試驗(yàn)納米CaO2與2,4-DCP的物質(zhì)的量比為48:1.

試驗(yàn)結(jié)果表明,隨著EDTA-Fe2+/2,4-DCP的物質(zhì)的量濃度從2:1增加至8:1,在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)2,4-DCP的去除率逐漸增加,達(dá)到97%以上.這是由于提高Fe2+的含量,然而,隨著物質(zhì)的量濃度比例由8:1繼續(xù)增加至16:1時(shí),2,4-DCP的降解效率和降解速率都有顯著的降低.這是由于當(dāng)Fe2+過量時(shí)能夠掩蔽?OH,使?OH發(fā)生非目標(biāo)反應(yīng)而被大量消耗.同時(shí)溶液中存在與其螯合的EDTA,當(dāng)EDTA過量時(shí),會(huì)與納米CaO2發(fā)生反應(yīng),消耗投加的納米CaO2.以上原因使納米CaO2與反應(yīng)物有效反應(yīng)的量減少,同時(shí)降低有效反應(yīng)的速率.

3 結(jié)論

3.1 制備的納米CaO2顆粒粒徑為30~50nm,外包覆PEG薄膜.在制備納米CaO2的過程中,提高PEG的投加量可以使CaO2顆粒避免團(tuán)聚,增加懸浮性.

3.2 介質(zhì)粒徑減小,注入速率降低,注入濃度增加會(huì)在一定程度上增大介質(zhì)對(duì)納米CaO2顆粒的截留量;但總體來講,基于納米CaO2顆粒粒徑小,密度小,漿液膠體體系穩(wěn)定等特點(diǎn),其在介質(zhì)中遷移時(shí)受到的阻滯作用較弱,具有良好的遷移性.

3.3 納米CaO2類芬頓體系對(duì)2,4-DCP等難降解污染物具有良好的去除效果,在試驗(yàn)范圍內(nèi),降低體系pH,增加CaO2投加量有利于污染物去除.EDTA-Fe2+過高或過低均不利于降解反應(yīng)的進(jìn)行.在試驗(yàn)條件下,pH=5,納米CaO2/2,4-DCP= 96/1,EDTA-Fe2+/2,4-DCP=8/1時(shí)降解效果最好.

[1] Ho C L, Shebl C L, Watts R J. Development of an injection system for in situ catalyzed peroxide remediation of contaminated soils, Hazard. [J]. Waste Hazard. Mater. 1995(12):15–25.

[2] Xu L J, Wang J L. Fenton-like degradation of 2,4-dichlorophenol using Fe3O4magnetic nanoparticles [J]. Appl. Catal. B:Environ. 123–124,2012,117–126.

[3] 范春貞,李彩亭,路 培,等.類芬頓試劑液相氧化法脫硝的實(shí)驗(yàn)研究 [J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2012,32(6):988-993.

[4] Rosas J M, Vicente F, Saguillo E G, et al. Remediation of soil polluted with herbicides by Fenton-like reaction: Kinetic model of diuron degradation [J]. Applied Catalysis B: Environmental, 2014,144:252-260.

[5] 孫 猛,董 軍,耿方蘭,等.基于含水層介質(zhì)中鐵的類Fenton技術(shù)去除地下水中硝基苯 [J]. 中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2012, 43(5):2004-2009.

[6] Schmidt J T, Ahmad M, Teel A L, et al. Hydrogen peroxide stabilization in one-dimensional flow columns [J]. Journal of Contaminant Hydrology, 2011,126(1/2):1-7.

[7] Xu P, Achari G, Mahmoud M, et al. Application of fenton’s reagent to remediate diesel contaminated soils [J]. Practice Periodical of Hazardous Toxic and Radioactive Waste Management, 2006,10:19-27.

[8] Chen G, Hoag G E, Chedda P, et al. The mechanisms and applicability of in situ oxidation of trichloroethylene with Fenton’s reagent [J]. Journal of Hazardous Materials, 2001,B87: 171-186.

[9] Northup A, Cassidy D. Calcium peroxide (CaO2) for use in modified Fenton chemistry [J]. Journal of Hazardous Materials, 2008,152:1164-1170.

[10] Arienzo M. Degradation of 2,4,6-trinitrotoluene in water and soil slurry utilizing a calcium peroxide compound [J]. Chemosphere, 2000,40:331-337.

[11] Xu J, Pancras T, Grotenhuis T. Chemical oxidation of cable insulating oil contaminated soil [J]. Chemosphere, 2011,84:272- 277.

[12] Wang H F, Zhao Y S, Li T Y, et al. Properties of calcium peroxide for release of hydrogen peroxide and oxygen: a kinetics study [J]. Chemical Engineering Journal., 2016,29(4):765-770.

[13] Qian Y, Zhou X, Zhang Y, et al. Performance and properties of nanoscale calcium peroxide for toluene removal [J]. Chemosphere, 2013,91:717-723.

[14] Ndjou'ou A C, Cassidy D. Surfactant production accompanying the modified Fenton oxidation of hydrocarbons in soil [J]. Chemosphere, 2006,65:1610-1615.

[15] Saleh N, Kim H J, Phenrat T, et al. Ionic strength and composition affect the mobility of surface-modified Fe0nanoparticles in water-saturated sand columns [J]. Environ. Sci. Technol. 2008,42: 3349-3355.

[16] Shang J, Liu C, Wang Z. Transport and retention of engineered nanoporous particles in porous media: Effects of concentration and flow dynamics [J]. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2013,417:89-98.

[17] Bai C, Li Y. Modeling the transport and retention of nC60 nanoparticles in the subsurface under different release scenarios [J]. Journal of Contaminant Hydrology, 2012,136-137: 43-55.

[18] Qian Y J, Zhang J, Zhang Y L, et al. Degradation of2,4- dichlorophenol by nanoscale calcium peroxide:Implication for groundwater remediation [J]. Separation and Purification Technology, 2016,166:222-229.

[19] He F, Zhang M, Qian T W, et al. Transport of carboxymethyl cellulose stabilized iron nanoparticles in porous media: column experiments and modeling [J]. J Colloid.Interf. Sci. 2009,334(1): 96-102.

[20] Chevalier L R, McCann C. Feasibility of calcium peroxide as an oxygen releasing compound in treatment walls [J]. Int. J. Environ. Waste Manage. 2008,2:245-256.

[21] Wang M Q,Wang N, Tang H Q, et al. Surface modification of nano-Fe3O4with EDTA and its use in H2O2activation for removing organic pollutants [J]. Catal. Sci. Technol. 2012,2:187– 194.

[22] Zhang X, Gu X, Lu S, et al. Degradation of trichloroethylene in aqueous solution by calcium peroxide activated with ferrous ion [J]. J. Hazard. Mater. 2015,284:253-260.

Migration characteristics of nano calcium peroxide in aquifer and its effect on degradation of 2,4-two chlorophenol.

LI Tian-Yi, ZHANG Cheng-Wu, GUO Chao, WANG He-Fei, HU Bo-Shi, QIN Chuan-Yu*

(1.Key Laboratory of Groundwater Resources and Environment, Ministry of Education, Jilin University, Changchun 130021, China；2.College of Environment and Resources, Jilin University, Changchun 130021, China；3.College of Environment and Resources, Zhejiang University, Hangzhou 310000, China)., 2017,37(8)：3028~3035

In order to explore the feasibility of CaO2used in Modified Fenton (MF) technology for remediation of contaminated groundwater, series static batch test and dynamic simulation column experiments were carried out to characterize the deposition and migration of nano CaO2in water and aquifer respectively. The effect of pH, Fe2+concentration and CaO2dosage on the degradation of 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP) using nano CaO2was also evaluated. The results show that the nano CaO2particles, coated with polyethylene glycol (PEG), were in the size of 30~50nm. The surface modified nano CaO2particles were well dispersed in the solution, then a stable colloidal system was formed. Good migration performance was observed for nano CaO2in aquifer, even in fine sand porous media with a low permeability. 2,4-DCP was effectively removed by the nano CaO2MF system. The optimal condition for the degradation of 2,4-DCP in this experiment was at pH value as 5, the molar ratio of Fe2+to 2,4-DCP as 8:1, and the molar ratio of CaO2to 2,4-DCP as 96:1.These results show that nano CaO2has a good application prospect in site remediation.

nano calcium peroxide；modified Fenton technology；subsurface migration；slow release；degradation effect

X523

A

1000-6923(2017)08-3028-08

李天一(1994-),女,黑龍江哈爾濱人,吉林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)碩士研究生,主要從事污染場(chǎng)地控制與修復(fù)方面的研究.

2017-01-04

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41530636,41572213)

* 責(zé)任作者, 副教授, qincyu@jlu.edu.cn