聚合硫酸铁的制备与应用

一、前言聚合硫酸铁(PFS)为带有碱化度(盐基度)的硫酸高铁,是一种新型无机高分子凝聚剂。其成份可用通式Fe_2(OH)_n(SO_4)_(3-n/2)表示,n=0.5～1.0。经研究,PFS中存在有多种高价和多核络离子,如[Fe_2(OH)_4]~(2+)、[Fe(H_2O)_6]~(3+)、[Fe_8(OH)_(20)]~(4+)等,它们具有很强的中和悬浮颗粒上电荷的能力,使之脱稳,并水解成絮状Fe(OH)_3,有着很大的比表面积和很强的吸附能力。实用应用表明,这是一种很有     

用聚合硫酸铁絮凝剂处理高浊度洗煤废水

一、聚铁絮凝机理聚铁是预水解硫酸铁的产物,产品中含有多种核羟基络合物,如Fe_2(OH)_2~(4+)、Fe_3(OH)_4~(5+)和Fe_4(OH)_6~(6+)等.这些多核络合物通过吸附、交联、架桥等作用,促进微粒聚集而发生絮凝,在吸附溶胶微粒的同时,彼此间又发生物理化学变化,中和悬浮物表面电荷,压缩胶粒双电层,降低胶团§电位,破坏胶团稳定性,促使胶体粒子的互相碰撞、凝聚,最终生成氢氧化物沉淀,其表面积约为200～1000m~2/g,     

基于反硝化脱氮的硫铁复合填料除磷机制

为提高硫铁复合填料反硝化脱氮同步除磷效果,对比研究了不同填料和耦合微生物后的除磷效果,分析了微生物耦合硫铁复合填料反硝化脱氮同步实现除磷的机制.结果表明与单纯海绵铁填料比较,硫磺与海绵铁复合填料除磷效率提高30%,达到95%以上,出水磷含量可降至0.1 mg·L~(-1)以下.X射线衍射(XRD)和总铁浓度分析表明,硫铁复合填料除磷系统反应产物主要为FeOOH、FeS和Fe_4(PO_4)_3(OH)_3固体物质和溶解性铁离子,产生于海绵铁的腐蚀和除磷过程;腐蚀产生的Fe~(2+)及Fe~(3+)的水解产物FeOOH和Fe S通过吸附沉淀作用将PO_4~(3-)转化为Fe_4(PO_4)_3(OH)_3去除.微生物耦合硫铁炭复合填料反应器运行稳定后,TN、TP去除率分别在90%左右和83%以上;硫自养反硝化产生的H~+和生物铁作用也可以促进海绵铁腐蚀和除磷过程,体系将"异养协同自养"复合反硝化与化学除磷有机结合,实现了城市污水处理厂尾水高效反硝化脱氮同步除磷的目的.     

铁白云石交代方解石的实验研究

碳酸盐化是黄铁细晶岩化作用的阶段之一。铁白云石是近矿交代作用的特征矿物。据现有的资料(1966),属于[CaMg(CO_3)_2-CaFe(CO_3)_2]系列的所有矿物统称为铁白云石。在这些矿物中,Fe∶Mg≥1。含量为 Fe∶Mg=1∶2的矿物称为亚铁白云石。对该系矿物进行差热分析是最好的鉴定方法。除了为白云石所特有的两个很大的吸热谷外,铁白云石的差热曲线还     

Fe2O3(1-12)作用下CO化学链燃烧反应机理研究

在化学链燃烧(CLC)过程中,载氧体表面的原子结构和电子特性决定了其化学反应活性.本文以Fe_2O_3为载氧体,探讨了其自然条件下主要裸露的高米勒数指表面(1-1 2)的结构性质,研究发现表面不同配位数的氧和铁原子(包括O2f、O3f、O4f、Fe4f和Fe5f)的键参数、电子态密度及电荷布居等存在明显差异.为探究这种差异对Fe_2O_3反应活性的影响,对比分析了CO在表面5种氧和铁原子位生成CO_2的吸附-反应机理.CO在表面低配位O原子O2f和O3f首先形成物理吸附,然后被晶格氧氧化生成CO_2,反应需要克服能垒分别为3.657 e V和3.401 e V;然而,CO在O4f位吸附时,首先克服1.864 e V能垒形成二齿形碳酸盐物种,之后克服1.097 e V的能垒形成CO_2.当CO在Fe4f和Fe5f位吸附时,CO与Fe原子成键,后经过活化与表面O原子成键,形成二齿形碳酸盐物种,能垒分别为0.416和0.219 e V,最终碳酸盐物种分别克服0.500和1.462e V的能垒生成CO_2.因此,可以推断表面高配位数的O4f、Fe4f和Fe5f原子,由于其较高的氧化态,在化学链燃烧过程中充当活性位的作用.本研究有助于了解铁基载氧体表面化学链燃烧反应的微观机理,并为载氧体表面结构性能调控制备提供理论借鉴.     

超声/Fe0/EDTA体系对印染污泥中多环芳烃的降解

Fe~0/EDTA类芬顿体系能产生氧化能力极强的羟基自由基(·OH),已被广泛应用于有机污染物的去除.提高·OH的生成速率和浓度是高效降解有机污染物的关键.因此,本文利用超声/Fe~0/EDTA体系处理印染污泥,探讨了不同反应参数对体系中产生·OH的影响,考察了该体系对印染污泥中多环芳烃(PAHs)的去除效果.结果表明,在pH为3.0,超声功率为540 W,Fe~0投加量为15 g·L~(-1),EDTA浓度为2.0 mmol·L~(-1)的最佳条件下,·OH浓度高达862μmol·L~(-1).印染污泥中的铁絮凝剂可作为超声/Fe~0/EDTA体系中Fe~(2+)和Fe~(3+)的来源,促使该体系循环产生H_2O_2和·OH.超声/Fe~0/EDTA体系产生的·OH能快速有效地降解印染污泥中的PAHs,∑_(16)PAHs的平均去除率达到77%,同时有机质含量下降了10.1%.     

磁性藻基炭对铁盐除藻的助凝特性

蓝藻水华严重影响水环境健康和用水安全,化学絮凝法能高效去除水中藻类。该文以铁盐和亚铁盐为混凝剂、磁性藻基炭(MAB)为助凝剂去除水中铜绿微囊藻,确定了铁盐的最优投配比和MAB的最佳投加量,探讨了MAB对铁盐去除水中铜绿微囊藻的助凝效果和机理。结果表明,铁盐最优Fe2+∶OH~-∶Fe~(3+)投配比例为2∶6∶0.3,投药量以[Fe~(2+)]计为1 mmol/L,MAB最佳投加量为30 mg/L。MAB提高了铁盐去除铜绿微囊藻及相关污染物的混凝效果,促进藻细胞与铁盐水解产物作用生成密实性更好的藻絮体沉淀物,并且具备良好磁响应性能的MAB有助于实现藻絮体的外磁场分离。水中藻细胞和MAB在混凝初期主要通过静电吸附的形式与铁盐水解产物Fex(OH)y作用,混凝中后期则主要通过无定形Fe(OH)_3的网捕卷扫作用得以沉淀去除。表征分析表明,混凝过程中铁盐水解产物与藻细胞表面活性官能团发生作用形成了新的表面基团,可推断Fex(OH)y及其高聚合体与铜绿微囊藻的胞外聚合物之间发生了共聚络合反应。     

复合材料对砷污染土壤稳定化处理及机理研究

通过投加FeS、电石渣、菌渣及其复配组合对砷污染土壤进行稳定化处理,根据稳定效率对稳定材料进行筛选,并分析处理前后土壤中砷的生物有效性、赋存形态及土壤物相成分,探索稳定机理.结果表明:单因素实验中,FeS对砷的稳定效率最高,当FeS投加量为n(Fe)/n(As)=20时,砷的稳定效率达84.69%;复配实验中,FeS投加量为n(Fe)/n(As)=15,电石渣投加量为0.5%(质量分数),菌渣投加量为6%(质量分数)时,砷的稳定效率高达90.53%.机理研究表明:稳定处理后,土壤中有效态砷和有机体内砷的可给量分别降低80.14%和92.86%;土壤中易溶态砷占总砷的比例降低了18.61%,铁型砷和钙型砷占总砷的比例分别提高了10.36%和5.81%,易溶态砷主要转化为铁型砷和钙型砷;稳定处理后土壤中矿物成分新增了Ca Al_2Si_2O_8·4H_2O(斜方钙沸石)、Ca_3Fe_4(AsO_4)_4(OH)_6·3H_2O(菱砷铁矿)、Fe_2(AsO_4)(SO_4)OH·5H_2O(砷铁矾矿)、(Al,Fe~(3+))_3AsO_4(OH)_6·5H_2O(砷铁铝矿)4种矿物,稳定处理使土壤中的砷生成了难溶性铁-砷、钙-砷矿物质.     

Fe0-PRB去除Cr(Ⅵ)反应动力学及影响机制

零价铁渗透式反应墙技术(zero-valent iron permeable reactive barrier,Fe~0-PRB)是近年来兴起的一项高效经济的地下水原位修复技术,被成功应用于地下水Cr(Ⅵ)污染的场地修复中.针对Fe~0-PRB去除Cr(Ⅵ)的反应影响机制开展研究,从动力学角度揭示零价铁去除Cr(Ⅵ)的环境条件响应规律,获得描述零价铁去除Cr(Ⅵ)的反应动力学模型.考察了地下水常见离子对Cr(Ⅵ)去除的影响,发现地下水中氯离子通过影响电子传递影响Cr(Ⅵ)去除,硫酸根、镁离子通过参与反应影响Cr(Ⅵ)去除,碳酸氢根通过参与反应和影响电子传递共同影响Cr(Ⅵ)去除,钙离子对Cr(Ⅵ)去除影响不大.研究结果为Fe~0-PRB去除Cr(Ⅵ)的工艺参数优化提供方法和理论依据.     

满江红对不同形态铀的吸附行为

首先采用Visual MINTEQ 3.1软件模拟了不同pH及不同浓度的碳酸盐或磷酸盐溶液中不同形态铀所占的比例;随后根据模拟结果,配制了5种分别含有UO_2~(2+)、(UO_2)_3(OH)_5~+、UO_2(OH)_3~-、UO_2(CO_3)_3~(4-)和UO_2PO_4~-的铀溶液;最后通过水培实验研究了满江红对这5种不同形态铀的吸附行为.结果表明,这5种不同形态铀对满江红的生长抑制率有显著差异,UO_2~(2+)、(UO_2)_3(OH)_5~+、UO_2(OH)_3~-及UO_2(CO_3)_3~(4-)均能抑制满江红的生长,其中,UO_2~(2+)对满江红的生长抑制率最高,而UO_2PO_4~-则可以促进满江红的生长,但满江红对UO_2~(2+)和(UO_2)_3(OH)_5~+的吸附效率相对较高.当溶液中铀的浓度为2 mg·L~(-1)时,UO_2~(2+)对满江红的富集量和富集系数分别达到了3831 mg·kg~(-1)和1916,(UO_2)_3(OH)_5~+对满江红的富集量和富集系数分别达到了3057 mg·kg~(-1)和1529.可见,要提高满江红对水中铀的去除率和富集量,应将溶液中铀的形态调控为以UO_2~(2+)或(UO_2)_3(OH)_5~+为主,同时要降低溶液中碳酸盐和磷酸盐的含量.     

甲烷催化还原NOx中Co基/分子筛催化剂的助剂和载体优化

采用共浸渍法制备了系列Co基/分子筛催化剂,在固定床催化反应器中考察了不同催化剂在甲烷催化还原NO_x中的催化行为,优化了Co基/分子筛催化剂的助剂和载体,并通过催化表征手段阐明了其构效关系.结果表明,Fe和SAPO-34分别作为优化助剂和载体制备得到的Co-Fe/SAPO-34催化剂具有最高的催化活性,在450℃时,NO_x的最大转化率可以达到52.7%.CO_2对Co-Fe/分子筛催化剂活性无明显抑制作用,H_2O对催化剂的活性抑制是可逆的,SO_2对催化剂活性抑制作用明显.Co-Fe/SAPO-34催化剂表面钴物种以CoO和Co(OH)_2为主,Co-Fe/ZSM-5催化剂表面钴物种则以Co_3O_4和Co(OH)_2为主,Co-Fe/Beta催化剂则可能以CoO、Co Al2O_4和Co_3O_4为主.各Co-Fe/分子筛催化剂表面Fe~(2+)/Fe~(3+)含量比依次为Co-Fe/ZSM-5(3.98)Co-Fe/SAPO-34(0.52)Co-Fe/Beta(0.43).活性组分钴物种的形态和合适的Fe~(2+)/Fe~(3+)含量比对Co-Fe/分子筛催化剂上甲烷催化还原NO_x至关重要.Co-Fe/分子筛催化剂上CH_4-SCR反应机制为:NO在Br?nsted酸位上吸附氧化成NO~+,同时CH_4在Br?nsted酸位上吸附活化成—C=O和—COO等活性物种,生成的NO~+在Co2+和Fe~(3+)等催化活性位上转化成硝酸盐等中间产物,中间产物硝酸盐与活化物种(—C=O和—COO)反应生成N_2和CO_2.     

不同Fe(Ⅲ)对活性污泥异化铁还原及除磷影响研究

以SBBR反应器活性污泥作为铁还原菌菌种来源,采用兼性厌氧/严格厌氧恒温培养试验,投加不同Fe(Ⅲ)考察各条件下的异化铁还原能力同时比较对磷的去除效果.结果表明:2种条件下Fe(Ⅲ)还原能力具有较好的一致性,依次为:Fe(OH)3＞氧化铁皮＞青矿＞红矿,其中严格厌氧条件下较好.同时,除磷效果与其呈正相关,富集培养至7d,Fe(OH)3及氧化铁皮体系出水磷浓度均达到2mg/L以下,之后继续降低,最终达到0.5mg/L以下.结合异化铁还原除磷机理,可以证明,不同Fe(Ⅲ)表面吸附作用对TP的去除贡献较小,其主要作用为铁还原菌驱动下的化学沉淀去除.     

不同Fe(III)对活性污泥异化铁还原及除磷影响研究

以SBBR反应器活性污泥作为铁还原菌菌种来源,采用兼性厌氧/严格厌氧恒温培养试验,投加不同Fe(III)考察各条件下的异化铁还原能力,同时比较对磷的去除效果.结果表明:2种条件下Fe(III)还原能力具有较好的一致性,依次为:Fe(OH)3>氧化铁皮>青矿>红矿,其中严格厌氧条件下较好.同时,除磷效果与其呈正相关,富集培养至7d, Fe(OH)3及氧化铁皮体系出水磷浓度均达到2mg/L以下,之后继续降低,最终达到0.5mg/L以下.结合异化铁还原除磷机理,可以证明,不同Fe(III)表面吸附作用对TP的去除贡献较小,其主要作用为铁还原菌驱动下的化学沉淀去除.     

无定形Fe (OH)3 和Fe3 O4 共沉淀态As的化学提取

无定形铁氧化物结合态砷的迁移性和生物可利用性易受环境变化影响.分别以1 mol·L-1盐酸和0.2 mol·L-1草酸铵缓冲溶液为提取剂,以新制备和室温老化(3个月、6个月)的共沉淀态Fe(OH)3-As和Fe3O4-As为提取对象,研究提取时间、液固比、Fe/As摩尔比和室温老化对As提取效率的影响.结果表明,1 mol·L-1盐酸提取Fe(OH)3-As、Fe3O4-As共沉淀时液固比应分别为50、200左右,0.2 mol·L-1草酸铵缓冲溶液提取Fe(OH)3-As、Fe3O4-As共沉淀时需保证加入的草酸根与固相中Fe的摩尔比分别为4、2.5;盐酸和草酸铵缓冲溶液提取时间2 h即可.样品Fe/As摩尔比和室温老化对Fe(OH)3-As共沉淀的溶解提取影响不大,但对Fe3O4-As共沉淀的提取影响比较大,Fe/As摩尔比越大,Fe3O4-As共沉淀越不易被提取;老化时间越长,其中共沉淀的As越不易被溶解提取.值得注意的是:盐酸和草酸铵缓冲溶液提取过程中如果有不溶固相存在,会发生As的再吸附,使无定形铁氧化物共沉淀态砷的测定不准确.     

K+对Fe(Ⅵ)生成的稳定促进作用和机理研究

研究了在生成高铁酸盐反应过程中K 对Fe(Ⅵ)的稳定促进作用和机理.结果表明,当反应温度大于50℃时.K 比Na 更有利于高铁酸盐的生成.K 促进高铁酸盐溶液生成的最佳反应温度为65℃.在生成高铁酸盐反应过程中,增加K 浓度能提高高铁酸盐的产率,并且随着硝酸铁投加量的增加,K 影响显著.在硝酸铁投加量为85 g/L时,采用4.4 mol/L KOH制备的Fe(Ⅵ)浓度为0.05 mol/L;加入2 mol/L K 后,Fe(Ⅵ)浓度增加到0.15 mol/L.K 对高铁酸盐溶液生成浓度的影响在硝酸铁投加量大于75 g/L,反应温度低于55℃,CIO-浓度低于1.16 mol/L时较为显著.K 在一定程度上可替代部分碱度,降低OH-用量.在反应过程中K 能包裹在FeO24-周围,减少Fe3 与FeO24- 接触,从而减缓Fe3 对FeO24-的催化分解作用;同时K 能与FeO24-生成K2 FeO4)晶体沉淀析出,降低溶液中FeO24-浓度,Fe(Ⅵ)分解速率减缓,稳定性增加,Fe(Ⅵ)生成浓度增加.     

皇天畈试验场地下水的砷、铁污染及自净作用

研究了中国水稻研究所皇天畈试验场被砷、铁污染的地下深井水的自净作用。结果表明,其自净机制是地下深井水抽出地面后,由于体系的氧化还原势瞬时提高,Fe~(2+)氧化成Fe~(3+),As~(3+)氧化成As~(5+)。Fe~(3+)水解后,形成Fe(OH)_3,并聚合,水中的As~(5+)被氢氧化铁吸附后,形成共沉淀,沉降在底部。实验证明,若提高深井水的氧化势,则能加速自净的进程。     

聚硫酸铁的絮凝特性及其在环境保护中的应用

一、概述聚硫酸铁(PFS)是一种新型、高效的铁系无机高分子絮凝剂。1974年日铁矿业株式会社取得专利权。八十年代初,日本开始工业化生产。PFS一般用[Fe_2(OH)_n·(SO_4)_3-n/2]_m表示。当n<2,则     

苯或甲苯对粒状铁还原三氯乙烯及其中间产物顺式二氯乙烯的影响

地下水中挥发性氯代烃和石油烃类(主要为苯、甲苯、乙苯和二甲苯,总称为BTEX)混合污染羽可用铁渗透反应格栅(Fe0-PRB)联合厌氧生物降解技术修复;在设计上游Fe0-PRB时,需考虑BTEX存在下是否需增加其厚度.采用柱实验方法研究了苯和甲苯在粒状铁反应系统中吸附平衡后,对粒状铁去除三氯乙烯(TCE)长期运行的影响.结果表明,苯或甲苯(浓度各1～2mg·L-1左右)存在时,TCE(2mg·L-1左右)的去除仍符合准一级反应动力学;苯和甲苯的存在分别使TCE的去除速率平均降低约15.1%和18.5%,而使cis-1,2-DCE的去除速率各提高约4.5%和42.8%.在Fe0-PRB的长期运行中,矿物沉淀的积累仍是影响TCE还原脱氯的主要因素,苯或甲苯对TCE还原脱氯的抑制仅表现在运行初期;无论有无苯和甲苯,TCE的氯代中间产物种类皆相同,其中以顺式二氯乙烯(cis-1,2-DCE)为主,并且各柱中cis-1,2-DCE均首先穿透,出水浓度为2～75μg·L-1,需以cis-1,2-DCE的水力停留时间来确定Fe0-PRB的厚度,因此在设计上游Fe0-PRB时,若仅考虑TCE的修复目标,不考虑cis-1,2-DCE对下游BTEX生物降解的影响,则不需增加Fe0-PRB厚度.     

从“烂板液”中提取硫酸锌

“烂板液”是制印刷锌板时用稀硝酸腐蚀锌板后所得的“废液”。“烂板液”中含有大量的Zn(NO_3)_2,和少量由自来水带进的Cl~-、Fe~(3+)等杂质离子。从“烂板液”中回收锌,不仅可以为国家创造财富,还能防止大量“烂板液”对环境的污染,具有重要意义。回收原理用NaOH使“烂板液”中的Zn(NO_3)_2转变成Zn(OH)_2沉淀,用去离子水反复洗涤Zn(OH)_2沉淀,     

电石渣固硫型煤生产

一、电石渣的化学成份电石渣是电石与水反应,生成乙炔气后留下的残渣。 CaC_2+2H_2O→Ca(OH)_2+C_2H_2 1t电石可生成干渣1.2t,生产中实际上是生成6t含水量为80％的熟石灰浆渣,经沉淀捞起并滴水后为粘稠的膏状物,含水约50～60％,长期放置则生成一层石灰石硬壳。 Ca(OH)_2+CO_2→CaCO_3+H_2O 新鲜的电石干渣,一般含熟石灰80～90％,其杂质含量,各地略有差异。