纳米ZrO_2-SRB颗粒对铬和氟污染地下水修复的动态实验

为解决某矿区中超标污染物F~-、Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)、SO_4~(2-)等对地下水造成的危害,利用自制纳米ZrO_2-聚丙烯酰胺杂化材料固定硫酸盐还原菌,采用得到的纳米ZrO_2-SRB颗粒对超标污染物进行了处理。通过室内动态柱实验,探讨反应层种类、进水水力负荷、进水浓度对污染物去除效果的影响。结果表明:纳米Zr0_2-SRB颗粒作反应层对污染物的去除率要高于挂膜SRB,且纳米ZrO_2-聚丙烯酰胺杂化材料可以为SRB提供碳源,使SRB的活性增强;进水水力负荷控制在2.935 m~3·(m~2·d)-~1时较为适宜;增大Cr(Ⅵ)浓度和F~-浓度对整体出水浓度变化影响并不大;纳米ZrO_2对F~-的吸附选择性优于对Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)和SO_~(2-);去除机理包括还原和吸附双重作用。利用0.1 mol·L-~1 HCl、0.2mol·L~(-1)乙醇和质量分数为2.5%硫脲作为洗脱液,对纳米ZrO_2-SRB颗粒进行3次吸附-脱附循环后,仍能保持较好吸附能力。以上结果可为解决含有该类污染物的矿区地下水问题提供技术参考。     

内聚乙醇固定化硫酸盐还原菌同步处理废水中硫酸盐和铬

含Cr(Ⅵ)和硫酸盐废水对生态环境构成严重威胁。以聚乙烯醇和海藻酸钠为交联剂制备一种内聚已醇固定化硫酸盐还原菌(SRB)小球(简称固定化小球),探讨这种新型吸附剂对Cr(Ⅵ)、SO2-4分别为100、200mg/L废水的处理效果。结果表明,固定化小球对废水中Cr(Ⅵ)和SO2-4具有较好去除效果,Cr(Ⅵ)和SO2-4去除量分别高达341.87、1 680μg/g,去除率分别高达97.43%、99.30%。红外谱图、电子扫描图分析表明,固定化小球网状结构构成了细菌免受环境因素干扰的亲水微环境,硫酸盐还原在去除Cr(Ⅵ)和SO2-4过程中发挥了重要作用。     

铁屑耦合生物麦饭石的PRB系统修复含铬酸根与硝酸根地下水

针对污染地下水中铬酸根和硝酸根迁移速度快,可渗透反应墙(PRB)常规活性材料修复效果差等问题,以铁屑、麦饭石和硫酸盐还原菌(SRB)为活性材料,构建4组耦合PRB动态柱修复地下水中Cr(Ⅵ)和NO-3-N。结果表明,4#(铁屑、麦饭石和SRB)柱修复效果较1#(麦饭石)、2#(铁屑、麦饭石)和3#(麦饭石和SRB)柱好,且稳定,对Cr(Ⅵ)和NO-3-N平均去除率分别是97.7%和97.34%,可见,以铁屑、麦饭石和硫酸盐还原菌为活性材料的耦合PRB系统修复地下水中Cr(Ⅵ)和NO-3-N具有有效性与可行性。     

赤铁矿的硫化改性及硫化产物对水中六价铬的还原固定化

以赤铁矿为原料、硫化钠为硫化试剂,对赤铁矿进行了硫化改性,考察了硫化赤铁矿(SH)对水中六价铬Cr(Ⅵ)的还原固定化性能。Langmuir等温吸附模型拟合结果表明,该材料在pH=7时对Cr(Ⅵ)的最大吸附量为66.7 mg·g^-1,约为原始赤铁矿的39倍。SH对Cr(Ⅵ)的去除过程符合准二级动力学模型,表明该过程可能受化学吸附控制。进一步采用TEM、XRD等手段对SH进行了表征,并结合材料吸附前后的XPS图谱变化,对SH去除水中Cr(Ⅵ)的机制进行了分析。结果表明,与未改性的赤铁矿相比,硫化改性赤铁矿对Cr(Ⅵ)去除性能显著提高的原因可能源于赤铁矿表面形成的铁-硫化合物层。在SH还原固定化Cr(Ⅵ)的过程中,表面硫化层中的还原性物质FeS、吸附态Fe(Ⅱ)和S(-II)将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),从而实现对Cr(Ⅵ)的稳定化。     

固定化啤酒废酵母对Cr(VI)的吸附

用2%海藻酸钠与1%明胶混合作为包埋剂固定啤酒废酵母,研究固定化啤酒废酵母对Cr(Ⅳ)的吸附特性.结果表明,固定化啤酒废酵母吸附Cr(Ⅵ)受吸附时间、起始pH、固定化菌体浓度、cr(Ⅵ)起始浓度及共存离子等因素的影响.确定固定化啤酒废酵母对Cr(Ⅵ)最佳吸附条件为:pH 2,Cr(Ⅵ)起始浓度100 mg/L,固定化菌体浓度2 g/L,吸附90 min.此条件下Cr(Ⅵ)的吸附率可达96.8%.Pd2+等并存离子可抑制固定化啤酒废酵母对Cr(Ⅵ)的吸附.用1 mol/L盐酸洗脱固定化啤酒废酵母所吸附的Cr(Ⅵ)3 h,解吸率为93.6%.     

固定化啤酒废酵母对Cr(Ⅵ)的吸附

用2%海藻酸钠与1%明胶混合作为包埋剂固定啤酒废酵母,研究固定化啤酒废酵母对Cr(Ⅵ) 的吸附特性。结果表明,固定化啤酒废酵母吸附Cr(Ⅵ) 受吸附时间、起始pH 、固定化菌体浓度、Cr(Ⅵ) 起始浓度及共存离子等因素的影响。确定固定化啤酒废酵母对Cr(Ⅵ) 最佳吸附条件为：pH 2,Cr(Ⅵ) 起始浓度100 mg/L ,固定化菌体浓度2 g/L,吸附90 min 。此条件下Cr(Ⅵ) 的吸附率可达96.8%。Pd²⁺等并存离子可抑制固定化啤酒废酵母对Cr(Ⅵ) 的吸附。用1 mol/L盐酸洗脱固定化啤酒废酵母所吸附的Cr(Ⅵ) 3 h,解吸率为93.6%。     

纳米天然黄铁矿对土壤和地下水中铬的原位固定技术

采用机械球磨活化方法制备了纳米级黄铁矿,将其作为可渗透反应屏障中的介质材料,用于原位固定土壤和地下水中的Cr(Ⅵ),通过柱实验研究了黄铁矿对Cr(Ⅵ)动态反应(吸附)和解吸附的性能,并结合高分辨率透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等对黄铁矿材料进行了表征,同时对反应机理进行了探讨。结果表明:在纳米天然黄铁矿填充的PRB反应器中,FeS_2能够有效地处理含铬废水并将Cr(Ⅵ)原位固定在土壤中;在反应过程中,1 g黄铁矿可处理50 mg·L~(-1)的含铬废水1 854.4 mL,2 g的纳米级天然黄铁矿介质固定了约69.458 mg的Cr(Ⅵ);当铬溶液到达穿透点时,Cr(Ⅵ)去除率达到了99.9%。本研究成果可为纳米级天然黄铁矿处理土壤和地下水中Cr(Ⅵ)以及原位固定其他的重金属提供参考。     

磁性介孔锰铁复合氧化物对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

以复合金属草酸盐为前驱体制备了纳米晶构筑的介孔锰铁氧化物材料,采用透射电镜、X射线衍射仪和固体比表面测定仪等对产物进行了表征.并研究了其对水体Cr(Ⅵ)的吸附性能,考察了pH及离子强度对吸附容量的影响、吸附动力学、吸附等温线以及碱液对Cr(Ⅵ)的洗脱率。结果表明,获得的锰铁氧化物为纳米晶构筑的介孔材料,比表面达277.4 m2/g,对Cr(Ⅵ)在酸性条件下有较强的吸附性能。在初始Cr(Ⅵ)质量浓度为100 mg/L,pH值在2时,10 min内能使溶液中的Cr(Ⅵ)去除率达96.8%,最大Cr(Ⅵ)吸附容量Qm为40 mg/g。     

凹凸棒石/CoFe_2O_4磁性复合材料对Cr(Ⅵ)的吸附性能

采用低温回流法制备凹凸棒石/CoFe_2O_4磁性复合材料,利用比表面积(BET)、磁滞回线、红外光谱(FTIR)等手段对磁性复合材料进行表征,并研究磁性复合材料对Cr(Ⅵ)的吸附性能,利用吸附前后FTIR和光电子能谱(XPS)对其吸附机理进行初步探讨。结果表明,磁性复合材料的比表面积为175.85 m~2·g~(-1),略大于凹凸棒石;饱和磁化强度为14emu·g~(-1),易于磁分离。pH在2~12范围内,吸附量随pH值的增大而减小。Freundlich等温吸附模型能较好描述吸附实验结果。ΔG为-15.19~-14.28 k J·mol~(-1),ΔH为-19.15 k J·mol~(-1),ΔS为-13.96~-14.20 J·(mol·K)~(-1),说明该吸附是自发、放热的,低温有利于吸附;动力学实验表明吸附行为符合准二级动力学。由吸附前后的FTIR可知凹凸棒石/CoFe_2O_4中羟基参与Cr(Ⅵ)吸附过程;XPS分析可知吸附过程包含Cl~-与铬酸根的离子交换和Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)的反应。     

(B-NZVI)/CTMAB的制备及对水中铬(Ⅵ)的去除性能与机理

采用液相还原法制备膨润土负载纳米铁(B-NZVI),并用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)对其进行表面改性,研究了不同n(FeSO4)/n(NaBH4)(记为N)制备的(B-NZVI)/CTMAB的除铬效果。结果表明,N=1时制备的(B-NZVI)/CTMAB除Cr(Ⅵ)效率最高,较未改性的膨润土负载纳米铁(B-NZVI)的除Cr(Ⅵ)效率(57.7%)提高了23.7%,反应速率提高1.31倍。X射线衍射发现,N=1时不仅有零价铁,还有Fe(Ⅱ),对加快反应速率和提升去除效果有一定作用。从反应后产物的光电子能谱(XPS)图看出Cr(Ⅵ)被吸附后大部分还原为Cr(Ⅲ),而铁被氧化为Fe(Ⅲ)。最后,结合反应前后材料的表面电性以及扫描电镜图,对(B-NZVI)/CTMAB改性机制、改性后纳米零价铁线的形成及去除Cr(Ⅵ)的机理和产物等进行了探究。