铁改性杭锦土吸附剂对水中砷的去除研究

为提高天然杭锦土对水溶液中砷的吸附性能,采用氯化铁（FeCl₃·6H₂O）浸渍天然黏土矿物杭锦土（HJ）,制备表面负载铁氧化物的铁改性杭锦土除砷吸附剂（FHJ）.通过比表面积（BET）和扫描电镜（SEM）分析技术对材料进行表征以观察其微观形貌特点,通过X射线光电子能谱分析（XPS）和傅里叶红外光谱（FTIR）技术测定材料组成及化学基团,以初步探究材料吸附除砷机理.通过批试验考察FHJ投加量、初始pH、共存离子及腐殖酸浓度对FHJ除砷效能的影响.结果表明:①当铁负载比在0~50wt%范围内时,FHJ对溶液中As（Ⅴ）吸附容量随着铁负载比的增加而增加,最佳铁负载比为33wt%,此时铁与杭锦土的理论质量比为1:3.②BET分析结果表明经铁改性后,杭锦土比表面积显著增加,由71.14 m2/g增至158.50 m2/g;SEM分析显示,经改性后杭锦土表面形貌发生明显变化,结合Mapping图表明铁被有效负载到杭锦土表面.③批试验结果表明,As（Ⅴ）去除率随着FHJ投加量的增加而升高;溶液pH对As（Ⅴ）去除率有较大的影响,pH的降低有利于FHJ对砷酸盐的吸附.④FHJ除砷性能受溶液中共存离子CO₃2-、SiO₃2-影响较大,但受Cl-、SO₄2-、NO₃-及腐殖酸影响程度比较小.⑤吸附动力学过程符合准二级动力学模型,Freundlich等温吸附模型可更好地描述FHJ吸附除砷行为（R2=0.999）.⑥XPS分析结果显示,铁氧化物主要以FeOOH和Fe₂O₃的形态负载于杭锦土表面,FTIR表明FeOOH的羟基基团同As（Ⅴ）发生吸附作用,在FHJ除砷过程中,化学吸附是主要的吸附除砷机理.研究显示,铁改性杭锦土除砷效果良好,具有一定的应用潜力.      

零价铁活化过硫酸钠去除废水中的砷(Ⅴ)

砷是目前人类发现毒性最强的物质之一,水体砷污染已成为一个亟待解决的全球性环境问题.利用零价铁(zero valent iron,ZVI)活化过硫酸钠(sodium persulfate,PS)产生的硫酸根自由基(SO-4·)对As(Ⅴ)溶液的去除能力远远大于PS或ZVI本身.通过控制PS和ZVI投加量、反应温度、初始pH值、As(Ⅴ)溶液初始浓度,研究各变量对As(Ⅴ)溶液的去除效果和动力学影响.通过X射线光电子能谱分析仪(XPS)和环境扫描电镜(SEM)对反应前后的物质结构进行表征分析.结果表明,当As(Ⅴ)溶液浓度为20~100 mg·L~(-1),As(Ⅴ)溶液的去除率都大于98%,并且反应符合准二级动力学.PS能加速ZVI的腐蚀,进而促进As(Ⅴ)溶液的吸附以及与铁的氧化物/氢氧化物的沉淀和共沉淀,从而达到去除As(Ⅴ)溶液的目的.     

负载型纳米铁吸附剂去除饮用水中As(Ⅴ)的研究

以活性炭为载体制备了一种负载型纳米铁吸附剂.纳米铁在活性炭孔内为针状,其直径为30～500 nm,长度为1 000～3 000 nm,载入量[m(Fe)/m(炭)]为82.1 mg/g.用1.5 g/L该吸附剂对pH 6.5、 (25±2)℃、 2 mg/L的As(Ⅴ)进行吸附其去除率为99.5%,在平衡浓度1.0 mg/L时,该吸附剂对As(Ⅴ)的吸附容量为15.4 mg/g;吸附速度较快,12 h可达91.4%,72 h达到吸附平衡.吸附过程可由孔内扩散模型较好地说明.除PO_4~(3-)、SiO_4~(2-)外其它常见阴阳离子均对As(Ⅴ)的去除影响不大.吸附剂可以用0.1 mol/L NaOH溶液再生,再生效率较高.实验室初步实验数据表明,该吸附剂对饮用水砷去除具有较好的应用前景.     

零价铁复合石英砂填料(ZVI-Sand)去除水体中不同形态砷

利用零价铁复合石英砂(ZVI-Sand)制备砷吸附填料,对水体中2 mg·L-1As(III)或As(V)进行连续柱实验,研究了不同形态砷在ZVI-Sand填充柱内的去除效果及其沿柱层分布规律.实验结果表明:连续运行14 d,ZVI-Sand填充柱对As(III)和As(V)的去除率均达到90%以上;15 d后,随着ZVI-Sand填充柱中ZVI腐蚀变为棕黄色,其对砷的去除能力明显降低.ZVI-Sand填充柱对As(V)的去除总量高于As(III),累积计算得到的ZVI对砷吸附容量分别达到70 mg·g-1和57 mg·g-1.ZVI-Sand填充柱对As(III)与As(V)的固定能力沿柱高呈先升高后降低的趋势.另外,实验过程中ZVI在去除As(V)的反应柱中出水总铁累积量大于去除As(III)的反应柱.     

铁锰复合氧化物的制备及其吸附除砷性能

采用共沉淀法制备了新型铁锰复合氧化物吸附剂,并对其表面特性及除砷性能进行了初步研究.ξ电位测试表明,铁锰复合氧化物pHzpc在6.0附近,SEM/EDX表征证明吸附剂表面Fe和Mn的相对摩尔比为3∶1;铁锰复合氧化物对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)均表现出很强的吸附能力,并且吸附速度快,在60min内即可达到平衡吸附容量的80%;该吸附剂在天然水环境pH范围内均有良好吸附除砷能力,磷酸根、硅酸根、碳酸根等阴离子对除砷效果有不同程度的影响,其余共存阴、阳离子及天然有机物在中性水环境中对除砷效果影响不大;采用Langmuir吸附等温线能较好地描述铁锰复合氧化物吸附As(Ⅴ)的过程(R2=0.997),而Freundlich方程能较好地拟合As(Ⅲ)的吸附过程(R2=0.989),对As(Ⅴ)与As(Ⅲ)的饱和吸附容量分别达到227mg·g-1和312 mg·g-1.     

CPAM二次改性有机膨润土的脱色性能研究

分别用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)和阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)改性钠基膨润土,并用CPAM二次改性CTMAB插层膨润土,分析了三种改性后的膨润土的结构并研究了对模拟印染废水的吸附脱色性能。结果表明,经过CPAM二次改性过的CTMAB插层膨润土的层间距d001大于CTMAB改性膨润土、CPAM改性膨润土和钠基膨润土,且二次改性膨润土的脱色效果最佳。用50mg二次改性膨润土处理200mL浓度为30mg/L的活性艳红模拟印染废水时脱色率就可达90%以上,且沉降速度快,表现出良好的吸附、脱色、絮凝沉降的协同效应。     

改性膨润土负载纳米零价铁处理水污染综述

文章综述了近来膨润土负载纳米零价铁的合成与改性方法,以及不同改性膨润土负载纳米零价铁对不同水相无机和有机污染物的还原降解情况,分析了膨润土的改性方法对纳米零价铁颗粒整体功能活性影响的特性和机理。总结了改性膨润土负载纳米零价铁技术尚需解决的问题和今后研究的发展方向。     

几种吸附材料对水中砷(Ⅲ)去除效果比较

As(Ⅲ)是一种高毒性的化学物质,对人体具有致癌作用。研究调查了实验室合成的纳米铁和其它几种价格低廉的吸附剂对水中As(Ⅲ)的去除效率。通过批实验对八种不同吸附材料进行了比较:自制纳米铁(ZZ-NZVI),尊业纳米铁(ZY-NZVI),活性炭(AC),铸铁屑(CSI),膨润土(B),石墨化碳黑(GCB),纳米碳(NC)和红砖(RB)。这些吸附材料对As(Ⅲ)吸附动力学速率常数顺序依次为LS-NZVIZY-NZVICSI。反应1h时,0.25g纳米铁对起始质量浓度为910g/LAs(Ⅲ)的去除率高达99%以上,被处理后的水中As(Ⅲ)浓度低于10g/L.结果表明,具有高反应活性的纳米铁将成为饮用水中砷去除非常有效的吸附材料。     

天然菱铁矿改性及强化除砷研究

我国高砷地下水分布广泛,经济、高效地饮用水除砷技术受到广泛关注.静态批实验采用资源丰富、价格便宜的天然菱铁矿为主要原材料,考虑灼烧温度、时间及添加黏合剂等因素确定最优改性条件使除砷效果达到最佳.结果表明,在加铝量为10 mg.g-1、350℃下恒温灼烧90 min后造粒达到强度要求并除砷效果较优.25℃、固液比为0.5 g∶50 mL、As(Ⅲ)和As(Ⅴ)初始浓度为5 mg.L-1时,吸附后溶液中残留As浓度均<10μg.L-1.静态吸附批实验结果表明,25℃时,接触反应时间为12 h可达到吸附平衡,吸附过程较好地符合Lagergren假二级吸附速率方程;最优改性天然菱铁矿对砷的吸附规律可用Langmuir和Freundlich等温吸附模型很好地描述,As(Ⅲ)、As(Ⅴ)饱和吸附容量分别可以达到1 039、1 026μg.g-1.结合XRD、SEM等研究方法和比表面及孔结构分析初步探讨天然菱铁矿改性以及除砷的主要机制.分析表明,改性后天然菱铁矿比表面积大幅度增大,孔径减小,且在表面活化生成一层圆球状的含Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的化合物.改性天然菱铁矿是一种值得进一步研究并实际应用的除砷材料.     

微生物作用引起的铁铝氢氧化物吸附砷的还原与释放机制研究

地下水砷污染的形成机制目前尚不清楚,普遍认为,微生物对吸附于铁氧化物表面的As(Ⅴ)以及基质Fe(Ⅲ)的还原是砷释放的主要原因.本研究中以富集的混合菌群为接种微生物,以不同比例（Al∶Fe为1∶0、 1∶1、 0∶1）的铁铝氢氧化物为吸附剂,考察了微生物对吸附于这些载体上的As(Ⅴ)的还原和迁移作用.结果表明,接种微生物后,3种体系表现出不同程度的As释放,溶液中释放的As基本上是As(Ⅲ).在氢氧化铁体系中,溶解态As(Ⅲ)浓度仅为60 μg/L左右,微生物还原产生的As(Ⅲ)几乎全部存在于固相中;在Al∶Fe为1∶1的铁铝氢氧化物中,溶解态As(Ⅲ)大约为1.3 mg/L;氢氧化铝体系中,该值为7.8 mg/L,约占微生物还原总As(Ⅲ)的82%.而未接种的对照组均未检测到As(Ⅲ)以及明显的As释放.本研究还考察了吸附基质铁氧化物的还原对砷迁移的影响,结果表明,砷的还原发生在铁还原之前,铁的还原并没有引起砷的明显释放.因此,根据本实验结果推断,氢氧化铁吸附的As(Ⅴ)的还原及Fe(Ⅲ)的还原很可能不是造成地下水系统中砷释放的主要原因,而吸附于铝氧化物或其它矿物表面的As(Ⅴ)的还原可能引起了砷向水相迁移.     

包覆型纳米零价铁活化过硫酸处理柴油污染土壤

采用Tween-20作为包覆材料对纳米零价铁(n ZVI)进行改性(T-n ZVI),并利用T-n ZVI活化过硫酸盐(PS)降解柴油,同时与未改性纳米零价铁活化过硫酸盐体系(n ZVI/PS)进行对比.结果显示,在n ZVI/PS体系中,柴油降解率随着n ZVI及PS用量的增加而增加.在T-n ZVI/PS体系中,反应90 d后,柴油最大降解率为78%.与n ZVI/PS体系相比,T-n ZVI/PS体系所有组别的柴油降解率均有所提升,但提升幅度不大.同时对T-n ZVI活化PS的机理进行了推测.     

改性膨润土吸附去除水中氨氮的实验研究

以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）溶液和聚合铝、聚合铁溶液为改性剂,制备了相应的改性膨润土吸附剂：CTMAB有机膨润土、铝柱撑膨润土和铁柱撑膨润土,用以吸附去除水中的氨氮。结果表明：在最佳吸附实验条件下。几种改性膨润土均能够较好地吸附水中的氨氮,改性膨润土的吸附能力大于原土,吸附量的顺序为：铝柱撑膨润土〉铁柱撑膨润：L〉CTMAB有机膨润土〉原土。改性膨润土对氨氮的吸附是一个快速的过程,可在60min达到吸附平衡,吸附等温线符合Langmuir和Freundlich方程。     

带菌盐藻对不同形态砷的富集和转化研究

自然环境中藻和菌多是共生的,藻菌共生体对污染环境修复具有较好的应用前景.本研究通过16S rRNA序列分析方法从带菌盐藻中分离鉴定出1株芽胞杆菌(Bacillus solisalsi),并测定了不同浓度的亚砷酸盐[As(Ⅲ)]和砷酸盐[(As(Ⅴ)]胁迫13 d后,带菌盐藻对砷的吸收、吸附、转化情况以及培养液中的砷含量及其形态.结果表明,无菌盐藻对砷的耐性较强,在250μmol·L-1和500μmol·L-1As(Ⅲ)胁迫下,砷含量分别为3.78 g·kg-1和4.56 g·kg-1,但是培养液中的砷含量仅下降7.9%~8.3%,Bacillus solisalsi单独除砷的能力也不强(去除率为6.1%~19.9%).盐藻及其共生菌协同除砷的能力较强,25~100μmol·L-1As(Ⅲ)处理下能吸收0.99~2.79 g·kg-1的砷,25~500μmol·L-1As(Ⅴ)处理下能吸收1.22~3.46 g·kg-1的砷.25~100μmol·L-1As(Ⅲ)和As(Ⅴ)胁迫下砷去除率均在54.3%以上.带菌盐藻可以通过As(Ⅲ)氧化、As(Ⅴ)还原、As(Ⅲ)甲基化和排出胞外等途径降低砷的毒害.     

光照厌氧条件下沼泽红假单胞菌对砷的抗性及其机制

采用UV-Vis和HPLC-ICP-MS分析方法,在光照厌氧条件下研究了沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris CQV97)对砷(As)的抗性和机制.结果表明,As(Ⅴ)与As(Ⅲ)对R.palustris CQV97的半数效应浓度(EC50)分别为2.3mmol·L-1和0.9mmol·L-1;该菌株能够将As(Ⅴ)还原为As(Ⅲ),不能将As(Ⅲ)转化为As(Ⅴ)或甲基砷;在含有0.1mmol·L-1As(Ⅴ)的培养基中培养80h,细胞积累的总As可达1.32mg·g-1(以干重计),其中,9.8%存在于细胞质中,4.9%与细胞膜的脂质相结合,其余被认为吸附在细胞表面;全细胞、细胞质、细胞膜所含的As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的相对比例分别为16.3%和83.7%、12.1%和87.9%、16.5%和83.5%.静息细胞砷吸附结果表明,与0℃孵育细胞相比,25℃孵育细胞对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)吸附量较高;灭活细胞对As(Ⅴ)的吸附量进一步提高,而对As(Ⅲ)的吸附量则降低.因此,光照厌氧条件下,R.palustrisCQV97对As具有较强的抗性和吸附特性,对As(Ⅴ)的抗性和吸附性均明显高于As(Ⅲ);其抗砷机制为细胞质As(Ⅴ)的还原途径,具体为在细胞内将As(Ⅴ)还原为As(Ⅲ),继而As(Ⅲ)被转运至细胞外,维持胞内As的含量在较低水平.本研究可为深入理解光合细菌对无机砷的抗性机制、砷的地球化学循环及砷的环境污染和生物修复提供理论参考.     

石英砂负载β-FeOOH (ACS)吸附除Cr(Ⅵ)的机理分析

研究了吸附材料石英砂负载β-FeOOH(ACS)对Cr(Ⅵ)的吸附机理.结果表明,Cr(Ⅵ)在ACS表面的吸附率随ACS表面Zeta电位的降低而显著降低,说明Cr(Ⅵ)的吸附以静电作用为主.石英砂负载β-FeOOH后表面Zeta电位由负变正,说明β-FeOOH在石英砂表面的负载改变了石英砂表面的电荷性质,也表明ACS能对Cr(Ⅵ)产生静电吸附.ACS吸附除Cr(Ⅵ)的能量色散X射线光谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)测定结果表明,ACS吸附Cr(Ⅵ)的过程发生了一定的离子交换作用,且吸附反应伴随着部分氧化还原反应的进行,氧提供电子,铁、铬接受电子,氧、铁分别起Lewis碱和Lewis酸的作用.     

表面活性剂协同膨润土处理染料废水的研究

文章用两种阳离子表面活性剂溴化十六烷基三甲铵(CTMAB)、氯化十六烷基吡啶(CPC)与膨润土直接混合,协同处理模拟印染废水。研究了不同配比的CTMAB、CPC和膨润土混合物对靛红染料废水脱色的适宜条件,并与经过这两种表面活性剂改性的有机膨润土脱色效果作对比,初步分析了其作用机理。结果表明:表面活性剂(CTMAB和CPC)用量对脱色效果影响最大;表面活性剂协同膨润土体系的脱色效果明显优于其改性有机土,其中CTMAB混合膨润土体系效果最好,脱色率达99%以上;且表面活性剂混合膨润土体系的脱色效果受pH值和处理时间变化的影响较小,沉降速度快,表现出良好的吸附、脱色、絮凝沉降的协同效应。     

溶解有机质对微生物异化还原铁过程中砷含量及其形态赋存规律的影响

基于典型的希瓦氏金属还原菌(Shewanella decolorationis S12)和石英砂负载铁砷(As-IOCS)的相互作用,探讨了不同来源及组分溶解有机质和生物/非生物条件下对上述作用过程的影响.结果表明,不同类型及组分溶解有机质(DOM)均能使石英砂上负载的铁砷微生物还原解离/解吸程度得到一定程度的加强.而非生物反应体系中,只有含氧化还原敏感官能团结构的蒽醌类物质(0.1 mmol·L-1AQS)对铁砷的解离/解吸作用产生明显影响.在0.1 mmol·L-AQS和有机络合物(2 mmol·L-1 EDTA)的影响下,使得石英砂上负载铁的微生物异化还原程度加强,导致As(Ⅴ)从石英砂负载铁上的解吸程度也随之得到加强;在未加菌体系中,AQS和EDTA和不同组分的DOM类似,对As(Ⅴ)从IOCS上解吸程度影响微弱.对于As(Ⅲ)来说,只有在AQS的影响下,其含量得到显著增加,这可能是作为氧化还原中介体的AQS,在厌氧的生物/非生物条件下,能促进电子在As不同形态之间的转移,使得高价态As(Ⅴ)向还原态As(Ⅲ)的还原转变更易进行.当S12菌液接种含量增加时,在污泥不同组分DOM的影响下,As(Ⅴ)的解吸程度在反应300h前得到明显加强,而As(Ⅲ)的含量在整个反应期间,均快速上升,表明菌液含量高的体系,微生物铁异化还原过程得以持续进行,同时也促进了As(Ⅴ)向As(Ⅲ)的还原转变.     

钛改性锰矿的除砷效果及机理研究

天然锰矿是一种廉价、易得的除砷矿物材料,为了进一步提高天然锰矿的除砷效果和吸附容量,采用TiCl4对广西桂林天然锰矿进行改性,并对其改性的条件进行优化。实验结果表明最佳的改性条件为:TiCl4浓度为10 mg/L,浸泡时间为18 h,pH=3.05,振荡吸附时间为1 h。与天然锰矿的去除效率(82.95%和77.93%)相比,改性锰矿对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)去除率分别可达94.87%和99.31%,相应的饱和吸附量分别为3.48 mg/g和3.27 mg/g,较天然锰矿各自提高了1.25 mg/g和1.21 mg/g。改性锰矿对As(Ⅲ)的吸附符合Freundlich等温吸附模型,对As(Ⅴ)的吸附更符合Langmuir等温吸附模型。     

淀粉/ZVI-Ni-Cu三金属复合材料降解三氯乙烯和氯仿的效能

采用液相Na BH4还原法,制备出淀粉负载纳米铁镍双金属(淀粉/ZVI-Ni)和淀粉负载纳米铁镍铜三金属复合材料(淀粉/ZVI-Ni-Cu),并采用XRD、SEM、BET、XRF等仪器对其性能进行表征;进而对比其与纳米零价铁(ZVI)、淀粉负载零价铁(淀粉/ZVI)对三氯乙烯和氯仿的降解效果及影响淀粉/ZVI-Ni-Cu降解氯代烃的因素.结果表明:通过双金属和三金属的掺杂,可有效提高复合材料对氯代烃的降解,其降解效能关系为:淀粉/ZVI-Ni-Cu淀粉/ZVI-Ni/淀粉/ZVIZVI.其中淀粉/ZVI-Ni-Cu三金属复合材料在48 h内可实现氯代烃的完全降解.由于淀粉载体的加入,使得纳米金属材料成功地负载在淀粉上,复合材料的抗氧化性增强了,降解效果也更稳定可靠.     

铁改性赤泥吸附剂的制备及其除砷性能研究

以氧化铝生产废渣--赤泥为原料,采用铁盐改性处理制备了新型羟基铁包覆型赤泥除砷吸附剂.研究考察了吸附剂吸附砷效能、投加量、吸附时间和pH值对吸附除砷效果的影响;采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)、比表面积(BET)等仪器对吸附剂进行了表征,并探讨了吸附机制.结果表明,铁盐改性赤泥吸附剂对As(V)具有显著吸附效能,在pH为7,初始砷浓度为1 mg·L-1,铁盐改性赤泥吸附剂饱和吸附容量为50.6mg·g-1时,除砷率高达99.9%,吸附后出水砷含量可达到0.01 mg·L-1以下,吸附规律符合Langmuir等温方程式;溶液pH值显著影响砷去除效果,吸附机制主要为羟基铁的表面吸附机制;吸附后的吸附剂可通过NaOH溶液再生,脱附率达到92.1%.