高锰酸钾氧化-吸附去除水中Mn~(2+)的机理初步研究

文章研究了高锰酸钾氧化-吸附去除饮用水中Mn~(2+)的相关机理,考察了高锰酸钾氧化Mn~(2+)的产物新生态水合MnO_2对Mn~(2+)的吸附效能以及吸附前后体系p H的变化,并且对MnO_2的界面特性及结构形貌进行了表征。结果表明,体系中Mn~(2+)的平衡浓度在50 mg/L时,新生态水合MnO_2对Mn~(2+)的吸附量为1.46 g/g,静态吸附24 h后溶液p H从7.40降至3.74。XPS光电子能谱以及FTIR傅里叶红外光谱数据表明新生态水合MnO_2主要通过配位吸附实现对Mn~(2+)的去除。SEM显示新生态水合MnO_2为不均的准球形,表面富有皱褶,其比表面积可达214.6 m~2/g,吸附后样品表面光滑整齐。高锰酸钾对Mn~(2+)的氧化和MnO_2的吸附作用是Mn~(2+)从水中去除的原因。     

扎赉诺尔褐煤对有毒重金属离子的吸附作用

札赉诺尔褐煤对 Cd~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、Ni~(2+)、Cr~(3+)以及以阴离子形态存在的 Cr~(6+)等有毒重金属离子具有一定的吸附能力。其吸附能力与原料煤的性质、表面电荷性质,有毒重金属离子种类、形态、浓度以及废水的 pH 值等因素有关。     

共存离子对ZVI/S.oneidensis还原U(Ⅵ)的影响研究

研究零价铁(ZVI)与奥奈达希瓦氏菌(S.oneidensis)协同还原去除水相中U(Ⅵ)时,共存离子Cr~(6+)、Fe~(3+)、Cu~(2+)、Mn~(2+)、Zn~(2+)、NO_3~-和SO_4~(2-)分别存在时对U(Ⅵ)还原效果的影响。结果表明:溶液中共存的Cr~(6+)和溶解态的Fe~(3+)对ZVI与微生物协同还原U(Ⅵ)均存在显著的抑制作用,且当溶液中共存Cr~(6+)的含量超过10.0 mg/L时,U(Ⅵ)的还原几乎被完全抑制。在共存金属浓度为20 mg/L时,Cu~(2+)、Zn~(2+)对U(Ⅵ)的还原均具有抑制作用,且Cu~(2+)的影响大于Zn~(2+);Mn~(2+)对U(Ⅵ)的还原有微弱的促进作用。共存阴离子SO_4~(2-)对U(Ⅵ)的还原有微弱的促进作用,且作用大小与其浓度成正相关;在0.5~5.0 mmol/L浓度范围内,12 h时,共存阴离子NO_3~-对U(Ⅵ)的还原有明显的抑制作用。     

改性秸秆材料对高盐废水中染料和重金属的吸附性能研究

高盐印染废水是一种难处理的工业废水,其盐度高、色度高,含有染料、重金属等多种污染物.本文针对高盐印染废水中污染物的特点,设计了一种制备过程简单、成本经济的柠檬酸/丙烯酰胺改性秸秆材料(WA-CA-AM),并通过SEM、FI-IR和DTG等表征手段分别观测材料形貌、测定表面官能团和热稳定性.同时在不同盐度下,考察了单元/多元污染物体系中WS-CA-AM对4种污染物亚甲基蓝(MB)、甲基橙(MO)、铜离子(Cu~(2+))和铬离子(Cr~(6+))的吸附效果.结果表明:在单元污染物体系中,WS-CA-AM对污染物的吸附量随盐度的升高而降低;在多元污染物体系中同时存在竞争吸附和协同吸附;通过二元体系得出4种污染物的吸附受盐度影响大小顺序为MOCu~(2+)Cr~(6+)MB.在高盐度下,四元混合体系中MB和Cu~(2+)的吸附量均比染料/重金属二元混合体系的要大,Cr~(6+)的吸附量虽受到一些抑制但依然可观,表明改性秸秆材料在高盐印染废水的处理中具有巨大的应用潜力.     

利用铬鞣脚料生产铬黄

本文根据CrO_4~(2-)与Pb~(2+)生成难溶盐的原理,利用铬鞣脚料中的Na_2CrO_4生产铬黄颜料。具有较好的环境效益、社会效益和经济效益。     

粉煤灰合成沸石对Cr~(3+)的去除能力及影响因素研究

研究了粉煤灰合成沸石对废水中Cr~(3+)的去除能力,分析了接触时间、pH、沸石投加量、Cr~(3+)初始浓度、温度等因素对Cr~(3+)过程吸附的影响.试验结果表明,合成沸石的主要成分为一种无名沸石.合成沸石对Cr~(3+)具有较快的吸附速度,吸附过程符合二级反应动力学.在pH 2.0~12.0范围内,合成沸石对Cr~(3+)都具有较高的去除效率.Cr~(3+)去除率随着沸石投加量的增加而增加,随着Cr~(3+)初始浓度的升高而降低.Langmuir等温线模型对吸附数据具有更好的非线性拟合效果,所得最大吸附量为111.7 mg·g-1.热力学研究表明吸附过程为吸热反应.与原沸石相比,利用Na Cl再生后的沸石的Cr~(3+)去除率下降11.42%~14.10%,但仍可循环利用.上述实验结果表明本文合成的沸石具有较好的除Cr~(3+)的应用潜力.     

双功能介孔吸附材料的制备及其同时吸附废水中Cd2+和Cr2O72-的研究

采用直接法和后嫁接法成功制备出骨架掺杂Al原子,孔道表面接枝大位阻含胺基基团的双功能介孔硅基吸附材料.采用SAXRD、TEM、FTIR、NH3-TPD等手段对合成材料进行表征,结果表明合成的双功能AN-SBA-15具有有序的二维六方介孔结构,孔道表面的Al-OH与胺基不会发生自发复合反应.对模拟废水中Cd~(2+)和Cr_2O_7~(2-)的同时吸附去除实验研究表明AN-SBA-15具备同时吸附废水中Cd~(2+)和Cr_2O_7~(2-)离子的能力,吸附最佳pH值为5.0,吸附在40 min就达到平衡.AN-SBA-15对Cd~(2+)和Cr_2O_7~(2-)离子的吸附符合Langmuir模型,属于单层吸附.由Langmuir模型拟合出的AN-SBA-15对Cd~(2+)和Cr_2O_7~(2-)离子的最大吸附容量分别为125.9 mg·g~(-1)和156.5 mg·g~(-1).此外AN-SBA-15具备良好的脱附再生能力.     

小麦秸秆驱动菱铁矿热解制备磁性生物质碳及其吸附Cd2+活性

以小麦秸秆和菱铁矿为原料,在500℃下热处理改性,制备了一种C-Fe_3O_4复合材料.采用FTIR、XRD、SEM、BET、磁化率仪对C-Fe_3O_4复合材料(以下统称复合材料)进行表征.考察了接触时间、初始pH、初始Cd~(2+)浓度、离子强度对Cd~(2+)去除率的影响,结合吸附前后表征结果分析了复合材料对Cd~(2+)的吸附机制.结果表明:复合材料及单独煅烧制备的小麦秸秆炭的比表面积分别为23.38 m~2·g~(-1)和7.20 m~2·g~(-1),孔容积分别为1.04×10-1cm~3·g~(-1)和2.23×10-2cm~3·g~(-1),平均孔径分别为17.74 nm和12.38 nm;红外光谱显示复合材料和小麦秸秆炭表面富含羧基、羟基等具有金属离子吸附活性的官能团;磁化率测试结果显示复合材料的质量磁化率为42 900×10~(-8)m~3·kg~(-1).复合材料对Cd~(2+)的吸附动力学用准二级动力学模型拟合度最好;吸附等温线符合Freundlich模型;pH在3.0~6.0之间,吸附容量随pH增大而升高,pH在6.0~9.0之间,吸附容量趋于稳定;pH在4.0~9.0之间,解析量随pH增大而减少;离子强度从1 mmol·L~(-1)增至100 mmol·L~(-1),Cd~(2+)的吸附容量略有减少,解析率由0.51%提升至8.5%;说明复合材料主要通过表面络合作用及离子交换去除溶液中的Cd~(2+).此外,复合材料的磁化性能使其在固液分离方面比一般的吸附材料具有很大优势.     

四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)对重金属Cd~(2+)的吸附作用研究

以四尾栅藻干藻粉为试验材料,研究四尾栅藻干藻粉对水溶液中Cd~(2+)的吸附作用,同时结合扫描电镜对吸附Cd~(2+)前后藻体表面结构进行观察,使用能谱仪分析吸附前后藻体元素种类及含量变化,并利用红外光谱技术对吸附前后藻体表面官能团种类及变化进行分析。结果表明:四尾栅藻干藻粉吸附Cd~(2+)的过程经历快速吸附和缓慢吸附两个阶段,吸附后干燥的藻体结合在一起,形成表面光滑的块状结构。在吸附过程中发生了离子交换,四尾栅藻中Cd~(2+)含量上升,Mg~(2+)含量下降。3 300 cm~(-1)附近的O—H和1 078 cm~(-1)附近的C—O参与了Cd~(2+)吸附过程,两处官能团的位置发生移动。     

虾壳和松树皮对水中三价铬的吸附性能研究

以虾壳和松树皮作为吸附剂,进行了吸附溶液中Cr~(3+)的静态试验。探讨了溶液pH、吸附接触时间、吸附剂用量以及温度等因素对2种吸附剂去除溶液中Cr~(3+)效果的影响,对等温吸附曲线作了线性拟合,同时探讨了2种吸附剂的吸附机理。结果表明:当溶液pH为5.0、吸附温度为30℃、吸附剂用量为2.0 g/L、吸附时间为120 min时,虾壳对溶液中Cr~(3+)的吸附率达到97.35%;松树皮在最佳条件下对溶液中Cr~(3+)的吸附率亦可达到80.48%;虾壳吸附三价铬溶液Freundlich等温吸附方程拟合效果较好,而松树皮吸附三价铬溶液能更好地符合Langmuir等温吸附方程。并通过红外光谱对吸附机理进行了研究。     

三价和六价微量铬在塑料瓶壁表面上的吸附特性的研究

本文研究Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)在不同pH条件下在聚乙烯塑料上的吸附特性,根据溶液在塑料瓶内放置不同时间后铬浓度的变化来判断器壁对铬的吸附量,在pH<9的介质中,器壁对Cr(Ⅵ)无明显的吸附作用。pH<5时,对Cr~(3+)无明显吸附,中性和碱性介质中Cr~(3+)有吸附。     

廉价的吸附法除去水中的Cr~(+6)

本文研究了用瓷土作廉价的吸附剂除去水溶液中Cr~(+6)的方法。在pH2.5和温度30℃的条件下,浓度为0.5×10~(-4)的Cr~(+6)溶液的最大除去率为68％。用Lagergren方程解释了吸附过程的动力学。平均吸附速率常数为0.148min~(-1)。发现吸附过程符合Langmuir吸附等温线。计算了不同温度时的吸附速率常数。吸附速率的控制因素是颗粒内的扩散。测定了不同温度时的传质系数和颗粒内扩散系数。本文研究表明,低温和低pH值有利于除去Cr~(+6)。     

H_2O_2在测定Cr(Ⅵ)样品消解中的应用

在环境监测工作中,广泛应用二苯碳酰二肼比色法测定微量Cr~(6 ),其优点是灵敏度高,选择性好,简便易行。但样品常有一定色度,尤其常含有还原性物质,如S_2O_3~(2-)、SO_3~(2-)、S~(2-)及有机物等,在酸性显色液中,它们可能干挠Cr~(6 )的测定,为此样品需进行消解。在碱性溶液中,Cr(Ⅵ)以CrO_4~(2-)形式存在,非常稳定;H_2O_2易于分解,是强氧化剂,极易氧化S_2O_3~(2-)、SO_3~(2-)、S~(2-)及有机物等还原性物质。因此我们利用碱性介质中H_2O_2作氧化剂,对还原性物质进行了实验。样品的消解操作条件选择如表1及表2。     

活性炭负载二氧化锰的制备及其对罗丹明B吸附效能

采用颗粒活性炭(GAC)以共沉淀和热分解法制备了改性活性炭(MnO_2-AC),并采用SEM、XRD表征手段对改性前后活性炭进行微观分析;进而研究了GAC和MnO_2-AC随染料初始浓度、活性碳投加量、温度、吸附时间变化对染料废水罗丹明B的吸附效果影响。结果表明:GAC经改性后,活性炭表面变得粗糙,并有MnO_2产生。在MnO_2-AC投加量为0.2 g,罗丹明B浓度为100 mg/L,温度为25℃条件下反应12 h,其吸附量达到36.80 mg/g。另外,MnO_2-AC对罗丹明B的吸附过程符合Langmuir等温模型,并遵循准二级动力学模型。     

δ-MnO2/沸石纳米复合材料同时去除地下水中的铁锰氨氮

以天然沸石颗粒、高锰酸钾、硫酸锰为原料,通过常温氧化还原沉淀法制备δ-MnO_2/沸石纳米复合材料,用于同时去除地下水中铁锰氨氮.扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、Zeta电位、红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)表征负载锰氧化物和吸附离子的存在形态,探讨δ-MnO_2/沸石对Fe~(2+)、Mn~(2+)和NH_4~+-N的吸附机制.通过静态无/低氧水处理实验研究了δ-MnO_2/沸石对Fe~(2+)、Mn~(2+)和NH_4~+-N的吸附性能.结果表明,沸石表面负载的锰氧化物为δ-MnO_2;复合材料对3种离子的吸附符合准二级动力学,吸附等温曲线符合Langmuir模型,最大饱和吸附容量可分别达到215. 1、23. 6和7. 64mg·g-1;水中氨氮去除机制是沸石对NH_4~+的优先选择性离子交换吸附;水中Fe~(2+)和Mn~(2+)的去除是沸石颗粒表面负载δ-MnO_2的吸附和催化氧化作用.研究表明δ-MnO_2/沸石纳米复合材料可以作为一种高效吸附剂同时去除水中的Fe~(2+)、Mn~(2+)和NH_4~+-N离子.     

活性炭臭氧氧化处理水中聚乙二醇的研究

采用活性炭悬浮式光化学反应仪进行了光催化臭氧氧化不同分子量的聚乙二醇(200-20000)水溶液的研究,考察了臭氧氧化、UV、活性炭吸附和活性炭催化臭氧氧化等不同条件下COD去除率效率,证明活性炭不仅具有对有机物的吸附作用而且同时也具有对臭氧氧化的催化作用。聚乙二醇在活性炭上的吸附特性对其降解具有重要的作用,但是在此系统中不能够完全降解聚乙二醇。     

成都市大气颗粒物粒径分布及水溶性离子组成的季节变化特征

利用Anderson冲击式分级采样器,于2012年2月~2013年1月在成都市城东成都理工大学校园内按月采集了不同粒径的大气颗粒物样品,分析了颗粒物样品的质量浓度以及9种水溶性离子含量.结果表明,采样期间成都市PM_(2.1)和PM_(11)的年平均浓度分别为(125.9±56.14)μg·m~(-3)和(224.5±83.64)μg·m~(-3),颗粒物浓度冬季最高,春季次之,秋季浓度最低;成都市水溶性离子浓度平均水平为37.15μg·m~(-3),其中检测的9种离子浓度从大到小顺序依次为SO_4~(2-)NO_3~-NH_4~+Ca~(2+)Cl~-Mg~(2+)K~+Na~+F~-,SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+占总水溶性离子的78%,是主要的离子组分.SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+呈单峰分布,其主要分布于细粒子中;Ca~(2+)和F~-也呈单峰分布,但是主要分布在粗粒子中;Cl~-和K~+粒径分布相似,Mg~(2+)和Na~+分布相似,均呈双峰分布.成都市冬、春季节粗、细颗粒物中的水溶性离子浓度均明显高于夏、秋季节.结合离子相关性分析,细颗粒物中的SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+可能主要以(NH_4)_2SO_4或NH_4HSO_4、NH_4NO_3的形式存在,而粗颗粒物中的主要离子组分SO_4~(2-)、NO_3~-和Ca~(2+)则可能以Ca(NO_3)2、CaSO_4等形式存在.主成分分析结果表明,颗粒物中水溶性离子主要来自二次过程、土壤扬尘、生物质燃烧和农业源.     

土壤胡敏素对铜离子的吸附作用及其机理研究

以暗棕壤为供试土壤,研究了不同溶液pH值、离子强度、接触时间、反应温度和初始铜离子(Cu~(2+))浓度条件下,胡敏素对Cu~(2+)的吸附作用;利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线能量色散谱(EDS)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)和X-射线光电子能谱(XPS),对胡敏素/胡敏素-Cu~(2+)复合物的表面形貌、元素分布和官能团组成进行了分析;应用延展X-射线吸收精细结构谱(EXAFS),对吸附态Cu~(2+)的局域配位结构进行了表征.结果表明:胡敏素对Cu~(2+)的吸附量随pH值、接触时间、反应温度和Cu~(2+)浓度的增加而增加,但随离子强度的增加而下降;吸附动力学符合准二级动力学方程,而吸附等温线用Langmuir方程的拟合效果较好;吸附过程需要能量,是自发、吸热和自由度增加的缔合反应;吸附Cu~(2+)之后,胡敏素表面产生了团聚现象,表面羧基、羟基、吡啶氮和N—O基团参与了Cu~(2+)的吸附作用,同时吸附态Cu~(2+)是以内层配位形式与胡敏素表面的O/N和C原子结合.     

缙云山常绿阔叶林湿沉降过程中不同空间层次水质变化特征

为全面调查森林生态系统各层次降水水质状况以及对降水中各离子的截留特征,于2013年9月至2014年8月对重庆市缙云山常绿阔叶林大气降雨、林内降雨、地表枯透水、土壤渗滤液进行了持续1a的水质效应研究.结果表明,缙云山大气降雨偏酸性(pH=4.75);土壤层和林冠层均能调升降雨的pH值,其中土壤层对pH值的调升幅度最大,其次为森林林冠层.森林林冠层对NO_3~-、Na~+有一定的吸附净化作用,降雨能够淋溶森林林冠层的NH_4~+、SO_4~(2-)、PO_4~(3-)、Mg~(2+)、Ca~(2+)和K~+.另外,枯枝落叶的降解导致构成植物组织的有机物降解为无机物,进而促使各离子质量浓度在地表枯透水中增加.森林土壤中的官能团以及胶体能够吸附并中和渗滤液中的NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+、PO_4~(3-)、K~+和Mg~(2+),同时长期处于酸性条件下的土壤层也释放出部分Na~+、PO_4~(3-)和Ca~(2+).该森林生态系统对大气降水中各离子具有较强的截留作用,但各层次对降水中的各离子表现出的截留特征不尽相同,其中以林冠层的截留作用最强.     

不同改良材料对紫色土吸附Cu2+的影响

为了探究不同改良材料添加对紫色土吸附Cu~(2+)的影响,将活性炭(C)、麦饭石(M)、硅藻土(D)、膨润土(B)和活性硅酸钙(S)5种改良材料分别以1%和2%(质量比)添加到紫色土(P)中,形成P-C_(1%)和P-C_(2%)(紫色土+1%和2%活性炭,下同)、P-M_(1%)和P-M_(2%)、P-D_(1%)和P-D_(2%)、P-B_(1%)和P-B_(2%)、P-S_(1%)和P-S_(2%)10种混合土样(P为对照)。批处理法研究不同混合土样对Cu~(2+)的等温吸附和热力学特征,并对比不同温度、pH和离子强度下的吸附差异。结果表明:(1)各供试混合土样对Cu~(2+)的吸附符合Langmuir等温吸附模型,且最大吸附量q_m在65.02～131.34 mmol/kg之间。相同添加比例下,Cu~(2+)的吸附量均呈现出P-BP-DP-CP-SP-M的趋势,且2%添加时效果更佳。(2)温度从20℃增加至40℃时,除P-C以外,其余混合土样对Cu~(2+)的吸附量均随温度的升高而增加。热力学参数表明各混合土样对Cu~(2+)的吸附是一个自发、吸热和熵增的过程。(3)pH在3～5范围内,各供试混合土样对Cu~(2+)的吸附量均随pH的升高而增大(P-S除外)。随着离子强度的增加,各混合土样对Cu~(2+)的吸附量均表现出先增大后减少的趋势,以0.10 mol/L时最大。