This study investigated the decomposition of fenitrothion in Smithion, which is applied on the golf course for pesticide, by the integrated Zero-valent iron(ZVI) and Granular activated carbon(GAC) process. First, the removal efficiencies of the fenitrothion by ZVI and GAC, respectively, were investigated. Second, the removal efficiencies of the fenitrothion by the integrated ZVI and GAC were investigated. The removal efficiencies of fenitrothion by ZVI were higher than those of TOC. The removal efficiencies of fenitrothion and TOC by GAC were similar. As the dosages of ZVI and GAC were increased, the removal efficiencies of fenitrothion and TOC increased. However, as the dosages of ZVI for pretreatment were increased, the adsorptions of fenitrothion on GAC were hindered.
An alternative to pump and treat groundwater remediation is the use of reactive barriers. Zero valent iron (ZVI) is particularly useful as a reductant of chlorinated hydrocarbons because of its low cost and lack of toxicity ZVI can drive the dechlorination of chlorinated organic compounds and the reduction of chromium from the Cr(Ⅵ) to the Cr(III) state. The contaminants in subsurface environment usually exist as the mixed compounds. Therefore, the objective of this research is to study the effect of the other compounds on TCE removal by ZVI. The removal mechanism of TCE by ZVI is separated the dechlorination and sorption. TCE removal by ZVI slightly increased in presence of naphthalene as the non-reduced compound. TCE removal by ZVI remarkable decreased in presence of carbon tetrachloride, nitrate, and chromate as the reduced compounds. This research suggests that the effect of the coexisted compounds on the removal chlorinated compounds by reactive barrier technology should be considered for practical application.
본 연구에서는 침출수 차수재에 Zero Valent Iron (ZVI)를 포함 시켰을 경우, ZVI 함량과 pH에 따른 TCE, 6가 크롬, 질산성질소의 제거능의 변화를 살피고, 반응이 끝난 후 철과 벤토나이트 표면의 철 산화물을 라만 분광기를 통해서 알아보고자 하였다. ZVI의 함량을 중량비로 벤토나이트의 0, 3, 6, 10, 13, 16, 20, 30, 100 w/w% 로 맞춘 9가지의 샘플을 pH7의 완충 용액을 사용했을 경우와 완충 용액을 사용하지 않을 경우 두 가지로 나누어서 실험하였다. Kinetic test 결과, pH7의 완충 용액을 사용하였을 때가 사용하였지 않았을 때보다 TCE의 경우 330시간에서 300시간으로, 6가 크롬의 경우 20시간에서 4시간으로, 질산성질소는 140시간에서 5시간으로 제거 속도가 빨라졌다. 모든 오염물질의 경우 ZVI 함량이 증가할수록 제거 효율이 높아졌으며, pH 7의 완충 용액을 사용하였을 경우 제거 효율도 더 높아지는 것을 볼 수 있었다. 반응 후 철과 벤토나이트의 표면을 라만 분광기를 이용하여 분석한 결과 여러 가지 철산화물이 확인되었다. 이러한 철산화물은 좋은 흡착제의 역할을 할 수 있으며, 이 중 magnetite는 장기간 동안 오염물질의 제거 성능을 유지시켜 줄 수 있다.
The purpose of this study was to evaluate the performances of zero-valent iron (ZVI) combined SBR (Z-SBR) process in decolorization and organic removal of synthetic dye wastewater. The batch test for optimizing the operation parameters of ZVI column showed that the appropriate EBCT was around 11 min and the pH of the dye wastewater was below 7.0. During the step increase of influent color unit from 300 to 1,000cu, about 53 to 79% decolorization efficiency could be achieved in control SBR (C-SBR, without ZVI column), which resulted from destroying azo bond of synthetic dye in anaerobic condition. For the same influent color loading, Z-SBR showed always higher decolorization efficiency than C-SBR with an aid of ZVI reducing power. The TCOD concentration in Z-SBR effluent was 20-30mg/L lower than C-SBR effluent although the TCOD before and after ZVI column was nearly same. It means that breakdown of azo bond by ZVI reducing power could increase biodegradability of synthetic dye wastewater.
Gunawardana, Buddhika;Singhal, Naresh;Swedlund, Peter
Environmental Engineering Research
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제16권4호
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pp.187-203
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2011
Chlorophenols (CPs) are widely used industrial chemicals that have been identified as being toxic to both humans and the environment. Zero valent iron (ZVI) and iron based bimetallic systems have the potential to efficiently dechlorinate CPs. This paper reviews the research conducted in this area over the past decade, with emphasis on the processes and mechanisms for the removal of CPs, as well as the characterization and role of the iron oxides formed on the ZVI surface. The removal of dissolved CPs in iron-water systems occurs via dechlorination, sorption and co-precipitation. Although ZVI has been commonly used for the dechlorination of CPs, its long term reactivity is limited due to surface passivation over time. However, iron based bimetallic systems are an effective alternative for overcoming this limitation. Bimetallic systems prepared by physically mixing ZVI and the catalyst or through reductive deposition of a catalyst onto ZVI have been shown to display superior performance over unmodified ZVI. Nonetheless, the efficiency and rate of hydrodechlorination of CPs by bimetals depend on the type of metal combinations used, properties of the metals and characteristics of the target CP. The presence and formation of various iron oxides can affect the reactivities of ZVI and bimetals. Oxides, such as green rust and magnetite, facilitate the dechlorination of CPs by ZVI and bimetals, while oxide films, such as hematite, maghemite, lepidocrocite and goethite, passivate the iron surface and hinder the dechlorination reaction. Key environmental parameters, such as solution pH, presence of dissolved oxygen and dissolved co-contaminants, exert significant impacts on the rate and extent of CP dechlorination by ZVI and bimetals.
In this study, the reductive dechlorination of triclosan using zero-valent iron (ZVI, $Fe^0$) and modified zero-valent iron (i.e., acid-washed iron (Aw/Fe) and palladium-coated iron (Pd/Fe)) was experimentally investigated, and the reduction characteristics were evaluated by analyzing the reaction kinetics. Triclosan could be reductively decomposed using zero-valent iron. The degradation rates of triclosan were about 50% and 67% when $Fe^0$ and Aw/Fe were used as reductants, respectively, after 8 h of reaction. For the Pd/Fe system, the degradation rate was about 57% after 1 h of reaction. Thus, Pd/Fe exhibited remarkable performance in the reductive degradation of triclosan. Several dechlorinated intermediates were predicted by GC-MS spectrum, and 2-phenoxyphenol was detected as the by-product of the decomposition reaction of triclosan, indicating that reductive dechlorination occurred continuously. As the reaction proceeded, the pH of the solution increased steadily; the pH increase for the Pd/Fe system was smaller than that for the $Fe^0$ and Aw/Fe system. Further, zero-order, first-order, and second-order kinetic models were used to analyze the reaction kinetics. The first-order kinetic model was found to be the best with good correlation for the $Fe^0$ and Aw/Fe system. However, for the Pd/Fe system, the experimental data were evaluated to be well fitted to the second-order kinetic model. The reaction rate constants (k) were in the order of Pd/Fe > Aw/Fe > $Fe^0$, with the rate constant of Pd/Fe being much higher than that of the other two reductants.
영가철(ZVI)를 사용하는 투수성 반응벽체(PRB, Permeable reactive barrier)는 TCE(Trichloroethylene)와 같은 난분해성 유기물질이 포함된 지하수를 처리하는데 사용될 수 있다. 여기서 ZVI(Zero-valent iron)가 Ferric iron으로 산화되면서 TCE를 ethene으로 환원시킨다. Ferric iron으로 변화된 iron은 환원과정을 통해 Ferrous iron으로 다시 재생을 시켜야 PRB의 처리수명을 연장시킬 수 있다. Ferric iron을 Ferrous iron으로 환원시키기 위해서 철환원 박테리아(IRB, Iron-reducing bacteria)를 이용한다. 이번 연구에서는 IRB가 Ferric iron을 환원시키기 위해서 Ferric iron을 용해를 한다는 concept으로 실험을 해보았다. 실험은 증류수(DI water, De-ionized water), DI-water에 배지를 포함한 용액, 그리고 DI-water에 배지 및 IRB가 포함된 용액, 이 3가지 조건으로 수행했다. 실험결과 $Fe^{3+}$의 용해가 IRB가 포함된 용액, 배지가 포함된 용액, 증류수 순으로 잘 되는 것으로 나타났다.
This study presents the optimal conditions of zero-valent iron (ZVI) pretreatment for color removal from real dye wastewater. Removal of color by ZVI was strongly subject to the acidity of the wastewater buffering the pH increased after ZVI reduction. The real dye wastewater did not contain a sufficient amount of acidity and thus it was necessary to supplement acid to the dye wastewater before treatment. In continuous operation of iron column, the empty bed contact time (EBCT) and initial pH were varied to find the optimal conditions. A non-linear regression model fitted well the experimental result predicting that the optimal EBCT and pH for 80% removal efficiency was present in the range of 57~90 and 5~5.9, respectively. Color of column effluents could be further removed in the following biological oxidation step and the biodegradability of wastewater was also enhanced after iron pretreatment.
For the last couple of decades, the Fenton (-like) systems have been extensively studied for oxidation of organic contaminants in water. Recently, zero-valent iron (ZVI) has received attention as a Fenton catalyst as well as a reducing agent capable of producing reactive oxidants from oxygen. In this study, the ZVI-based Fenton reaction was assessed for the oxidative degradation of phenol using $ZVI/O_2$, $ZVI/H_2O_2$, ZVI/Oxalate/$O_2$ and hv/ZVI/Oxalate/$O_2$ systems. Reaction parameters such as pH and reagent dose (e.g., ZVI, $H_2O_2$, and oxalate) were examined. In the presence of oxalate (ZVI/Oxalate/$O_2$ and hv/ZVI/Oxalate/$O_2$ systems), the degradation of phenol was greatly enhanced at neutral pH values. It was found that ZVI accelerates the Fenton reaction by reducing Fe(III) into Fe(II). The conversion of Fe(III) into Fe(II) by ZVI was more stimulated at acidic pH than at near-neutral pH values.
Reductive degradation of hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazine (RDX) by nanoscale zero-valent iron (nZVI) was investigated to evaluate the feasibility of using it for in-situ groundwater remediation. Batch experiments were conducted to quantify the kinetics and efficiency of RDX removal by nZVI, and to determine the effects of pH, dissolved oxygen (DO), and ionic strength on this process. Experimental results showed that the reduction of RDX by nZVI followed pseudo-first order kinetics with the observed rate constant (kobs) in the range of 0.0056-0.0192 min−1. Column tests were conducted to quantify the removal of RDX by nZVI under real groundwater conditions and evaluate the potential efficacy of nZVI for this purpose in real conditions. In column experiment, RDX removal capacity of nZVI was determined to be 82,500 mg/kg nZVI. pH, oxidation-reduction potential (ORP), and DO concentration varied significantly during the column experiments; the occurrence of these changes suggests that monitoring these quantities may be useful in evaluation of the reactivity of nZVI, because the most critical mechanisms for RDX removal are based on the chemical reduction reactions. These results revealed that nZVI can significantly degrade RDX and that use of nZVI could be an effective method for in-situ remediation of RDX-contaminated groundwater.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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