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nZVI-LDH-微生物耦合对四氯乙烯去除特性

针对氯代烃污染地下水原位微生物修复效率低、周期长等问题,本研究筛选驯化了四氯乙烯(PCE)高效降解菌群,并采用层状双氢氧化物(Layered Double Hydroxides,LDHs)作为改性材料制备了包覆型纳米零价铁(nZVI-LDH),探索了nZVI-LDH和微生物耦合体系对PCE的去除特性。结果表明,筛选驯化的PCE降解菌群主要包括梭状芽孢杆菌(Clostridium sp. FCB45)以及脱硫弧菌属(Desulfovibrio sp.)等潜在的PCE降解菌。该菌群能够在4天内将初始浓度为0.5-2.5 mg/L的PCE完全降解,半衰期为0.55-0.75 d。分别采用TEM、FTIR、XRD、BET以及XRF对nZVI-LDH的表面形貌、官能团、比表面积、元素含量等进行了表征分析,结果表明LDH成功负载到nZVI表面,并且包覆LDH后提高了nZVI的比表面积。和微生物单独降解PCE相比,nZVI-LDH-微生物耦合体系对PCE的降解效率有所提高,均符合准一级反应动力学。初始时期高浓度的PCE快速去除主要是由于nZVI-LDH的非生物降解和吸附,当PCE浓度降低后,微生物降解起到主要作用。nZVI-LDH还原脱氯过程产生的氢可以作为电子供体,进一步促进了微生物对PCE的降解(如图所示)。本研究结果表明,nZVI-LDH耦合微生物技术在氯代烃污染地下水的修复中具有较大的应用潜力。相关成果发表在Chemosphere(2020, 243, 125260上。

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nZVI-LDH-微生物耦合对四氯乙烯污染地下水去除特性的研究