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.
Kim, Young-Ju;An, Sang-Woo;Jang, Jun-Won;Yeo, In-Hwan;Kim, Han-Suk;Park, Jae-Woo
Journal of Soil and Groundwater Environment
/
v.17
no.1
/
pp.33-41
/
2012
Nanoscale zero-valent iron (nZVI) has recently received much attention for remediation of soil and groundwater contaminated with trichloroethylene (TCE). But there have been many debates on the toxic or inhibitory effects of nZVI on the environment. The objective of this study was to investigate the effects of nZVI on the activity of Geobacter lovleyi and to determine the potent effect of combination of abiotic and biotic treatment of TCE dechlorination. TCE degradation efficiencies of Geobacter lovleyi along with nZVI were more increased than those when nZVI was solely used. The amount of total microbial protein was increased in the presence of nZVI and hydrogen evolved from nZVI was consumed as electron donor by Geobacter lovleyi. In addition, dechlorination of TCE to cis-DCE by Geobacter lovleyi along with nZVI in respiking of exogenous of TCE shows that the reactivity of Geobacter lovleyi was also maintained. These results suggest that the application of Geobacter lovleyi along with nZVI for the dehalorination is beneficial for the enhancement of TCE degradation rate and reactivity of Geobacter lovleyi.
Mines, Paul D.;Kaarsholm, Kamilla M.S.;Droumpali, Ariadni;Andersen, Henrik R.;Hwang, Yuhoon
Environmental Engineering Research
/
v.25
no.2
/
pp.197-204
/
2020
A number of different nanoscale zero-valent iron (nZVI) materials have been prepared and compared depending on the desired properties for the particular application, but different physicochemical properties of this prepared nZVI make it difficult to universally compare and standardize them to the same scale. In this study, we aimed to demonstrate a simple microplate-based colorimetric assay using 4-chlorophenol as an indicator with respect to the remediation of real treatment targets, such as trichloroethylene (TCE), 1,1,1-trichloroethane (TCA), and atrazine. Effect of nickel contents on 4-chlorophenol reduction was successfully investigated by the miniaturized colorimetric assay. In the same manner, the effect of nickel contents on dehalogenation of TCE, TCA, and atrazine was investigated and the pseudo-first-order kinetic constants were compared with the results for 4-chlorophenol. The similar pattern could be observed between 4-chlorophenol reduction obtained by colorimetric assay and TCE, TCA, atrazine reduction obtained by a traditional chromatographic method. The reaction kinetics does not match perfectly, but the degree of reaction can be estimated. Therefore, the colorimetric assay can be a useful and simple screening tool to determine nZVI reactivity toward halogenated organics before it is applied to a particular remediation site.
Ruiz-Torres, Claudio Adrian;Araujo-Martinez, Rene Fernando;Martinez-Castanon, Gabriel Alejandro;Morales-Sanchez, J. Elpidio;Lee, Tae-Jin;Shin, Hyun-Sang;Hwang, Yuhoon;Hurtado-Macias, Abel;Ruiz, Facundo
Environmental Engineering Research
/
v.24
no.3
/
pp.463-473
/
2019
Nanoscale zero-valent iron (nZVI) has proved to be an effective tool in applied environmental nanotechnology, where the decreased particle diameter provides a drastic change in the properties and efficiency of nanomaterials used in water purification. However, the agglomeration and colloidal instability represent a problematic and a remarkable reduction in nZVI reactivity. In view of that, this study reports a simple and cost-effective new strategy for ultra-small (< 7.5%) distributed functionalized nZVI-EG (1-9 nm), with high colloidal stability and reduction capacity. These were obtained without inert conditions, using a simple, economical synthesis methodology employing two stabilization mechanisms based on the use of non-aqueous solvent (methanol) and ethylene glycol (EG) as a stabilizer. The information from UV-Vis absorption spectroscopy and Fourier transform infrared spectroscopy suggests iron ion coordination by interaction with methanol molecules. Subsequently, after nZVI formation, particle-surface modification occurs by the addition of the EG. Size distribution analysis shows an average diameter of 4.23 nm and the predominance (> 90%) of particles with sizes < 6.10 nm. Evaluation of the stability of functionalized nZVI by sedimentation test and a dynamic light-scattering technique, demonstrated very high colloidal stability. The ultra-small particles displayed a rapid and high nitrate removal capacity from water.
Park, Heesu;Park, Yong-Min;Jo, Yun-Seong;Oh, Soo-Kyeong;Kang, Sang-Yoon;Yoo, Kyoung-Min;Lee, Seong-Jae;Choi, Yong-Su;Lee, Sang-Hyup
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
/
v.21
no.6
/
pp.679-687
/
2007
Nanoscale zero valent ion (nZVI) technology is emerging as an innovative method to treat contaminated groundwater. The activity of nZVI is very high due to their high specific surface area, and supporting this material can help to preserve its chemical nature by inhibiting oxidation. In this study, nZVI particles were attached to granular ion-exchange resin through borohydride reduction of ferrous ions, and chemical reduction of nitrate by this material was investigated as a potential technology to remove nitrate from groundwater. The pore structure and physical characteristics were measured and the change by the adsorption of nZVI was discussed. Batch tests were conducted to characterize the activity of the supported nZVI and the results indicated that the degradation of nitrate appeared to be a pseudo first-order reaction with the observed reaction rate constant of $0.425h^{-1}$ without pH control. The reduction process continued but at a much lower rate with a rate constant of $0.044h^{-1}$, which is likely limited by mass transfer. To assess the effects of other ions commonly found in groundwater, the same experiments were conducted in simulated groundwater with the same level of nitrate. In simulated groundwater, the rate constant was $0.078h^{-1}$ and it also reduced to $0.0021h^{-1}$ in later phase. The major limitation in application of ZVI for nitrate reduction is ammonium production. By using a support material with ion exchange capacity, the problem of ammonium release can be solved. The ammonium was not detected in the batch test, even when other competitive ions such as calcium and potassium existed.
This study aimed to synthesize dispersed and reactive nanoscale zero-valent iron (nZVI) with poly(1-vinylpyrrolidone-co-vinyl acetate) (PVP/VA), nontoxic and biodegradable stabilizer. The nZVI used for the experiments was prepared by reduction of ferric solution in the presence of PVP/VA with specific weight ratios to iron contents. Colloidal stability was investigated based on the rate of sedimentation, hydrodynamic radius and zeta potential measurement. The characteristic time, which demonstrated dispersivity of particles resisting aggregation, increased from 21.2 min (bare nZVI) to 97.8 min with increasing amount of PVP/VA (the ratios of 2). For the most stable nZVI coated by PVP/VA, its reactivity was examined by nitrate reduction in a closed batch system. The pseudo-first-order kinetic rate constants for the nitrate reduction by the nanoparticles with PVP/VA ratios of 0 and 2 were 0.1633 and $0.1395min^{-1}$ respectively. A nitrogen mass balance, established by quantitative analysis of aqueous nitrogen species, showed that the addition of PVP/VA to nZVI can change the reduction capacity of the nanoparticles.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
/
v.38
no.12
/
pp.667-675
/
2016
Nanoscale zero-valent iron (nZVI) has been effectively applied for environmental remediation due to its ability to reduce various toxic compounds. However, quantification of nZVI reactivity has not yet been standardized. Here, we adapted colorimetric assays for determining reductive activity of nZVIs. A modified indophenol method was suggested to determine reducing activity of nZVI. The method was originally developed to determine aqueous ammonia concentration, but it was further modified to quantify phenol and aniline. The assay focused on analysis of reduction products rather than its mother compounds, which gave more accurate quantification of reductive activity. The suggested color assay showed superior selectivity toward reduction products, phenol or aniline, in the presence of mother compounds, 4-chlorophenol or nitrobenzene. Reaction conditions, such as reagent concentration and reaction time, were optimized to maximize sensitivity. Additionally, pretreatment step using $Na_2CO_3$ was suggested to eliminate the interference of residual iron ions. Monometallic nZVI and bimetallic Ni/Fe were investigated with the reaction. The substrates showed graduated reactivity, and thus, reduction potency and kinetics of different materials and reaction mechanism was distinguished. The colorimetric assay based on modified indophenol reaction can be promises to be a useful and simple tool in various nZVI related research topics.
Hwang, Yuhoon;Mines, Paul D.;Lee, Wontae;Andersen, Henrik R.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
/
v.38
no.9
/
pp.521-527
/
2016
Nanoscale zero valent iron (nZVI) has been intensively studied for the treatment of a plethora of pollutants through reductive reaction, however, the nano size should be of concern when nZVI is considered for water treatment, due to difficulties in recovery. The loss of nZVI causes not only economical loss, but also potential risk to human health and environment. Thus, the immobilization onto coarse or structured support is essential. In this study, two representative processes for nZVI immobilization on granular activated carbon (GAC) were evaluated, and optimized conditions for synthesizing Fe/GAC composite were suggested. Both total iron content and $Fe_0$ content can be significantly affected by preparation processes, therefore, it was important to avoid oxidation during preparation to achieve higher reduction capacity. Synthesis conditions such as reduction time and existence of intermediate drying step were investigated to improve $Fe_0$ content of Fe/GAC composites. The optimal condition was two hours of $NaBH_4$ reduction without intermediate drying process. The prepared Fe/GAC composite showed synergistic effect of the adsorption capability of the GAC and the degradation capability of the nZVI, which make this composite a very effective material for environmental remediation.
Park, Young-Bae;Jung, Yong-Jun;Choi, Jeong-Hak;Moon, Boung-Hyun
Journal of Environmental Science International
/
v.23
no.5
/
pp.903-910
/
2014
This study examined the treatment characteristics of hard-to-degrade pollutants such as TCE which are found in organic solvent and cleaning wastewater by nZVI that have excellent oxidation and reduction characteristics. In addition, this study tried to find out the degradation characteristics of TCE by Fenton-like process, in which $H_2O_2$ is dosed additionally. In this study, different ratios of nZVI and $H_2O_2$, such as 1.0 mM : 0.5 mM, 1.0 mM : 1.0 mM, and 1.0 mM : 2.0 mM were used. When 1.0 mM of nZVI was dosed with 1.0 mM of $H_2O_2$, the removal efficiency of TOC was the highest and the first order rate constant was also the highest. When 1mM of nZVI was dosed with 0.5 mM of $H_2O_2$, the first order rate constant and removal efficiency were the lowest. The size of first order rate constant and removal efficiency was in the order of nZVI 1.0 mM : $H_2O_2$ 1.0 mM > nZVI 1.0 mM : $H_2O_2$ 2.0 mM > nZVI 1.0 mM : $H_2O_2$ 0.5 mM > $H_2O_2$ 1.0 mM > nZVI 1.0 mM. It is estimated that when 1.0 mM of nZVI is dosed with 1.0 mM of $H_2O_2$, $Fe^{2+}$ ion generated by nZVI and $H_2O_2$ react in the stoichiometric molar ratio of 1:1, thus the first order rate constant and removal efficiency are the highest. And when 1.0 mM of nZVI is dosed with 2.0 mM of $H_2O_2$, excessive $H_2O_2$ work as a scavenger of OH radicals and excessive $H_2O_2$ reduce $Fe^{3+}$ into $Fe^{2+}$. As for the removal efficiency of TOC in TCE by simultaneous dose and sequential dose of nZVI and $H_2O_2$, sequential dose showed higher first order reaction rate and removal efficiency than simultaneous dose. It is estimated that when nZVI is dosed 30 minutes in advance, pre-treatment occurs and nanoscale $Fe^0$ is oxidized to $Fe^{2+}$ and TCE is pre-reduced and becomes easier to degrade. When $H_2O_2$ is dosed at this time, OH radicals are generated and degrade TCE actively.
Perchlorate ion ($ClO_4^-$) has been widely used as oxidizing agent in military weapon system such as rocket and missile fuel propellant. So it has been challenging to remove the pollutant of perchlorate ion. nanoscale zero valence iron (nZVI) particles are widely employing reduction catalyst for decomposition of perchlorate ion. nZVI particles has increasingly been utilized in groundwater purification and waste water treatment. But it have strong tendency of aggregation, rapid sedimentation and limited mobility. In this study, we focused on reduction of perchlorate ion using nZVI particles immobilized in alginate polymer bead for stabilization. The stabilized nZVI particles displayed much greater surface area, and much faster reaction rates of reduction of perchlorate ion. In this study, an efficient way to immobilize nZVI particles in a support material, alginate bead, was developed by using $Ca^{2+}$ as the cross-linking cations. The efficiency and reusability of the immobilized Fe-alginate beads on the reduction of perchlorate was tested at various temperature conditions.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.