纳米零价铁去除垃圾渗滤液中铬(Ⅵ)的性能及机理研究

利用柠檬酸处理后的纳米零价铁(NZVI)对铬(Cr(Ⅵ))的去除进行了研究.NZVI对Cr(Ⅵ)的去除率受Cr(Ⅵ)初始浓度、pH值、反应温度和NZVI的浓度等因素影响,在Cr(Ⅵ)初始浓度为20mg·1-1、pH=5.0、NZVI投加量为1.0g·1-1和20℃条件下,Cr(Ⅵ)去处率达到了100%.腐殖酸(HA)与Cr(Ⅵ)可以形成稳定的HA-Cr螯合物,这种螯合物减少了溶液中有效的Cr(Ⅵ)浓度;同时,HA与NZVI的反应减少了NZVI的有效活性位点,HA的存在对NZVI去除Cr(Ⅵ)有竞争抑制的作用.     

锰铁氧体吸附及催化柠檬酸还原六价铬的过程及机理

本文探究了磁性纳米铁锰氧体(MnFe_2O_4)及其黏土矿物负载材料对六价铬(Cr(Ⅵ))的吸附作用,同时研究了锰铁氧体-柠檬酸溶液体系中,铁锰氧体催化柠檬酸还原Cr(Ⅵ)的机理.结果表明,MnFe_2O_4材料对Cr(Ⅵ)的吸附量随着吸附时间的增加而增加,在0—5 min内快速吸附并达到平衡,符合准二级动力学模型.伴随MnFe_2O_4负载量的增加,凹凸棒土负载铁锰氧体(ATP-Fe Mn)的吸附量大幅增加,ATP-FeMn14吸附量最大达到了29.2 mg·g~(-1),且吸附等温线均可用Langmuir方程或Freundlich方程拟合,属于单分子层吸附.MnFe_2O_4和负载ATP材料吸附Cr(Ⅵ)的最佳pH值为3—4,ATP-FeMn14对六价铬的去除率最高,最佳投加量为5 g·L~(-1).在铁锰氧体-柠檬酸体系中,溶液pH值是影响Cr(Ⅵ)的去除效率的重要因素,当溶液pH值在4和5时,Cr(Ⅵ)的去除率(76.5%、66.2%)显著高于其他处理;4 mmol·L~(-1)柠檬酸的处理去除率(89.8%)显著高于其他浓度柠檬酸的处理去除率;而在相同体系中,MnFe_2O_4的处理去除率(89.8%)显著高于其他研究材料.本研究表明铁锰氧体不仅对Cr(Ⅵ)具有良好的吸附性能,在与有机酸共存时,还可以催化有机酸还原Cr(Ⅵ),降低Cr(Ⅵ)的环境风险.     

纳米铁对沈阳细河水及周边村庄井水中重金属和溴的去除

在实验室条件下合成制得的纳米铁BET比表面积为49.16 m.2g-1,粒径范围为20—40 nm.通过批实验考察了纳米铁对沈阳细河河水和周边地下水中重金属及溴离子的去除效果.结果表明,纳米铁对水中Cr（Ⅵ）、Cu（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）、Pb（Ⅱ）和As（Ⅲ）都有很好的去除效果,1.25 g.L-1纳米铁在30 min内,...     

木本泥炭对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以木本泥炭为吸附材料,用于去除水中的Cr(Ⅵ).研究了溶液pH值、吸附时间、木本泥炭用量、缓冲液浓度和初始浓度对Cr(Ⅵ)吸附的影响,以及溶液pH值对Cr(Ⅵ)解吸附的影响.结果表明,木本泥炭对Cr(Ⅵ)的去除率随溶液pH值的增大而减小,当溶液pH值为4时,木本泥炭对Cr(Ⅵ)的吸附能力最强,3.33 g·L~(-1)木本泥炭对100 mg·L~(-1)Cr(Ⅵ)的吸附量为29. 98 mg·g~(-1);当磷酸盐缓冲液浓度在0. 10—0.20 mol·L~(-1)范围内时,随着缓冲液浓度的增大Cr(Ⅵ)的吸附量逐渐减小;木本泥炭对Cr(Ⅵ)的吸附符合准一级反应动力学,其吸附等温线符合Langmuir吸附模型;当溶液pH值小于6时,Cr(Ⅵ)的解吸率低于0.32%.     

壳聚糖交联螺旋藻小球对Cr(Ⅵ)的吸附作用研究

以壳聚糖和螺旋藻粉为原料,采用滴加成球的方法制备一种新型的重金属吸附剂——壳聚糖交联螺旋藻小球。通过反应温度、搅拌速度、提取时间和交联剂的加入量的条件控制研究壳聚糖交联螺旋藻小球的成球效果;通过正交试验设计研究壳聚糖交联螺旋藻小球对Cr(Ⅵ)的最佳吸附条件;通过SEM分析其表面和局部结构;通过吸附动力学实验研究其对Cr(Ⅵ)吸附过程。实验结果表明,(1)制备壳聚糖交联螺旋藻小球的成球效果受反应温度、搅拌速度、提取时间和交联剂的加入量的影响。交联剂戊二醛的最佳质量分数为50%,反应温度应控制在65℃左右。(2)各个因素对壳聚糖交联螺旋藻小球吸附Cr(Ⅵ)的影响强弱顺序为:Cr(Ⅵ)溶液的初始质量浓度壳聚糖与螺旋藻配比搅拌时间初始p H值。理论上壳聚糖交联螺旋藻小球吸附Cr(Ⅵ)溶液的最佳条件组合为:壳聚糖与螺旋藻配比为1∶1,Cr(Ⅵ)溶液初始质量浓度为120 mg·L~(-1),初始p H值为6,搅拌时间为2.5 h。利用此组合对Cr(Ⅵ)进行吸附研究,得出壳聚糖交联螺旋藻小球的吸附量达到24.795 mg·g~(-1),比正交试验中最大吸附量高出13.80 mg·g~(-1)。(3)壳聚糖交联螺旋藻小球的电镜扫描结果显示小球表面粗糙,具有疏松多孔网状结构。(4)吸附过程符合准二级动力学模型,基本符合准一级动力学模型。     

纳米铁去除水体中镉的反应动力学、吸附平衡和影响因素

镉(Cd)具有致癌、无生物降解性和生物累积性特点,日益严重的镉环境污染问题已引起人们广泛关注。纳米铁是一种能有效去除多种有机和无机污染物的吸附剂。采用批实验方式研究纳米铁(nZVI)吸附镉的动力学和去除效率,可为深入研究纳米铁在重金属Cd污染修复的可行性方面提供理论支撑。利用透射电镜和扫描电镜等对实验室合成的纳米铁颗粒进行了表征,结果表明,纳米铁颗粒平均BET比表面积为49.16 m~2·g~(-1),粒径为20—40 nm。探讨了多种影响因素对纳米铁颗粒吸附镉的影响,如溶液pH、反应时间、初始浓度和纳米铁投加量。同时研究了Cd2+的准一级和二级反应动力学,应用Freundlich、Langmuir和Temkin等温吸附模型进行平衡吸附研究。结果表明,纳米铁对水溶液中镉吸附是化学吸附。颗粒内扩散模型表明粒内扩散不是控制反应速率的唯一步骤。吸附动力学研究表明,nZVI吸附Cd2+过程符合准二级反应动力学模型。平衡吸附数据能够很好地符合Langmuir、Freundlich和Temkin模型(r~20.95)。通过Langmuir模型获得室温下吸附剂单层Cd吸附量为256.4 mg·g~(-1)。在pH 7和(25±1)℃条件下,纳米铁能够有效吸附镉。当nZVI颗粒投加量为1.00 g·L~(-1),Cd~(2+)初始质量浓度为74.51 mg·L~(-1)时,24 h之内,Cd2+去除率达到98.62%。纳米铁可作为一种用于水体镉去除的非常有应用前景的材料。     

无机离子对磷钨酸光催化活性艳橙脱色降解的影响

报道了10种无机离子(NO3-,SO42-,CO32-,PO43-,Cl-,Mg2+,Ca2+,Cu2+,Mn2+和Al3+)对磷钨酸光催化活性艳橙(KGN)溶液反应的影响.研究表明,NO3-,SO42-,CO32-和PO43-对光催化KGN溶液降解有一定的促进作用,但随着NO3-浓度的增大,该促进作用不再增大;SO24-和CO23-在不同浓度下对光催化反应有较强的促进作用,但随着SO42-和CO32-浓度的增长,其促进作用呈降低趋势;当PO34-浓度高于0.15mmol.l-1时,随着PO34-浓度的增大,光催化反应发生抑制,并且随着浓度的增长,抑制作用有增强的趋势;Cl-对光催化脱色反应存在较强的抑制作用,除在0.075mmol.l-1的浓度时,Cl-对反应无明显影响外,其它浓度下都使光催化反应发生抑制,并且随着Cl-浓度的增加,抑制作用明显增强.Mg2+和Ca2+在不同浓度下对磷钨酸光催化KGN反应略微有促进作用;Cu2+对活性艳橙光催化脱色反应影响不显著;而Mn2+和Al3+离子对光催化反应效率存在一定抑制作用.     

纳米铁快速去除地下水中多种重金属研究

重金属污染的地下水治理不断面临着挑战,尤其是在一些发展中国家。纳米铁颗粒代表新一代环境治理技术,面对最具挑战的环境治理问题能够提供有效的解决办法。在实验室制得纳米铁颗粒,粒径为20~40 nm,比表面积(BET)为49.16m2·g-1。通过考察纳米铁对多种重金属共存水体的去除情况,包括As(III)、As(V)、Cd(II)、Pb(II)、Cr(VI)、Cu(II)和Mn(II),实验结果表明,重金属的去除效果与重金属类型,纳米铁投加量和反应时间有关。通常当纳米铁投加量为1.25 g·L-1时,反应时间在30 min内,纳米铁对水体中质量浓度范围为0.1~1.0 mg·L-1的重金属离子As(III)、As(V)、Cd(II)、Pb(II)、Cr(VI)、Cu(II)和Mn(II)去除率达90%以上,还可获得以下结论:1)纳米铁能同时对As(III)和As(V)去除,而不需要将As(III)预先氧化成As(V);2)纳米铁对重金属去除速率快慢为Cu(Ⅱ)Pb(Ⅱ)Cr(Ⅵ)Cd(Ⅱ);3)纳米铁对重金属去除由刚开始快速消失,到后期缓慢去除的2个步骤组成;4)纳米铁对实际水样中重金属都有很好的去除效果,尤其是对高浓度Mn去除效果更明显,可通过延长处理时间或增加纳米铁的投加量方式,去除率能达99%以上。纳米铁对重金属的去除机理取决于重金属的标准电势,纳米铁对As和Cd(Ⅱ)的去除主要是通过吸附沉淀作用,而对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)去除以还原为主。纳米铁因具有高的比表面积和高的反应活性,更重要的是,它在现场应用时具有很好的灵活性,故可通过高压喷射方式直接注入到地下水中用于多种污染物治理。     

纳米铁用于饮用水中As(Ⅲ)去除效果

主要考察实验室合成制得的纳米铁对毒性高,迁移能力强,在厌氧地下水中作为砷的主要存在形式的As(Ⅲ)去除效果.通过批实验探讨吸附动力学,以及pH和纳米铁投加量对As(Ⅲ)的去除影响.反应1 h时,0.25 g纳米铁对起始质量浓度为910μg·L-1 As(Ⅲ)的去除率高达99%以上;反应遵循准一级反应动力学方程,标准化后的速率常数ksA为1.64mL·m-2·min-1.研究结果表明,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.     

浮石负载纳米零价铁去除水相中的砷(Ⅴ)

废水中的砷是最具毒性的环境污染物之一.为了更好地利用纳米零价铁(Nanoscale Zero-Valent Iron,NZVI)修复水体污染,本文进行了浮石负载NZVI去除水相中As(Ⅴ)的研究.利用环境扫描电镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对浮石负载纳米零价铁(P-NZVI)的形态和粒度进行表征分析,根据批试验和间歇试验探究反应条件对去除效果的影响,并通过对照P-NZVI与As(Ⅴ)溶液反应前后的样品的X射线光电子能谱(XPS),结合XPS Fe2p和XPS As3d窄轨道图谱,探讨P-NZVI对水相中As(Ⅴ)的去除机理.研究结果表明,制备所得NZVI颗粒平均粒径30.6 nm,分散在浮石表面.利用BET-N2法检测得到P-NZVI的比表面积为32.2 m~2·g~(-1)(NZVI含量0.28 g,质量比7.7%).P-NZVI对As(Ⅴ)的去除率随初始pH值、反应温度、As(Ⅴ)初始质量浓度的升高而降低,反应符合准一级和准二级动力学方程.初始As(Ⅴ)浓度为100 mg·L~(-1)时,P-NZVI的平衡时吸附量为35.7 mg·g~(-1).P-NZVI对As(Ⅴ)的去除机理包括吸附、沉淀和共沉淀作用.     

Degradation of chlorinated phenols by nanoscale zero-valent iron

Chlorophenols (CPs), as important contaminants in groundwater, are toxic and difficult to biodegrade. Recently nanoscale zero-valent iron received a great deal of attention because of its excellent performance in treating recalcitrant compounds. In this study, nanoscale zero-valent iron particles were prepared using chemical reduction, and the reductive transformations of three kinds of chlorinated phenols (2-CP, 3-CP, and 4-CP) by nanoscale zero-valent iron under different conditions were investigated. The transformation process of the CPs was shown to be dechlorination first, then cleavage of the benzene ring. The removal efficiency of the CPs varied as follows: 2-CP > 3-CP > 4-CP. The reactivity of CPs was associated with their energy of lowest unoccupied molecular orbit (E _LUMO). With the increase in initial concentrations of CPs, removal efficiency decreased a little. But the quantities of CPs reduced increased evidently. Temperature had influence on not only the removal efficiency, but also the transformation pathway. At higher temperatures, dechlorination occurred prior to benzene ring cleavage. At lower temperatures, however, the oxidation product was formed more easily.     

悬铃木果毛基α-FeOOH光催化还原去除水中Cr(Ⅵ)的性能和机理

选用经氢氧化钠和纤维素酶预处理的悬铃木果毛(ae-PAF)作为载体,通过一步水热法得到悬铃木果毛基α-FeOOH复合材料(α-FeOOH@ae-PAF),利用SEM、FT-IR和XRD对样品进行表征,详细考察了样品对Cr(Ⅵ)的光催化还原去除性能.实验结果表明,预处理实现了悬铃木果毛表面蜡质及纤维素组分的去除,水热法得到的α-FeOOH@ae-PAF较好地保持了悬铃木果毛的中空管状结构,复合材料表面粗糙;在50 mL浓度为20 mg·L^-1且pH=2的Cr(Ⅵ)水溶液中加入10 mg负载量为20%的α-FeOOH@ae-PAF复合材料,40℃下紫外光催化70 min可使Cr(Ⅵ)的去除率达到99.47%.机理分析证实,α-FeOOH@ae-PAF复合材料对Cr(Ⅵ)的高效光催化还原去除是基于α-FeOOH@ae-PAF复合材料对Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)吸附性能的差异,由α-FeOOH光催化还原Cr(Ⅵ)所生成的Cr(Ⅲ)能够优势地吸附在复合材料中,实现了Cr(Ⅵ)的光催化还原与Cr(Ⅲ)的吸附转移之间的协同,从而有效提高了体系对水中Cr(Ⅵ)的去除能力.     

纳米Fe0对Cr（VI）的还原及其影响因素

采用纳米Fe0还原水溶液中的Cr（Ⅵ）,考察纳米Fe0投加量、Cr（Ⅵ）初始浓度、溶液pH值和有机酸等因素对cr（Ⅵ）还原的影响。结果表明,纳米Fe。对Cr（Ⅵ）的还原效果明显,其对Cr（Ⅵ）的还原率分别是铁粉和铁屑的7和13倍。Cr（Ⅵ）溶液初始质量浓度为20mg·L-1、Fe。投加量为5g·L“条件下,反应24h时纳米Fe0对Cr（Ⅵ）的还原率达82．7％。溶液低pH值可以促进Fe。的腐蚀速度,提高反应速率,当pH值为3．0时还原效果最好。草酸、丙二酸和丁二酸对纳米Fe。还原Cr（Ⅵ）均有明显的促进作用,3种有机酸对Cr（Ⅵ）还原率的提高幅度由高到低依次为草酸、丙二酸和丁二酸。     

高铁酸钾氧化降解硝基苯水溶液

采用高铁酸钾氧化降解硝基苯水溶液,研究表明,反应时间、pH值、高铁酸钾投加量、硝基苯水溶液浓度4个因素都会对硝基苯的降解效果产生影响.硝基苯水溶液浓度为55mg·l~(-1)时,初始pH=7-9,高铁酸钾投加量n_(k_2FeO_4):n_(C_6H_5NO_2)10:1,反应时间30min为最优反应条件,硝基苯去除率达到85%左右,COD_(Cr)去除率达到55%左右.通过对反应产物的分析,推测硝基苯首先被高铁酸钾氧化为对硝基苯酚,再进一步被氧化开环生成终产物.     

Enhanced dechlorination of chlorobenzene by microwave-induced zero-valent iron: particle effects and activation energy

Organic compounds such as chlorobenzene cannot be effectively decomposed with currently available biological and chemical treatment methods. Preliminary studies show that nano-scale zero-valent iron particles irradiated by microwave is effective in decomposing chemically refractive organic compounds such as chlorobenzene. In this study, microwave is applied to enhance chlorobenzene removal using micron-scale iron particles and nano-scale zero-valent iron particles suspended in the chlorobenzene solution as the dielectric media. The results show that better chlorobenzene removal can be achieved when the chlorobenzene solution is irradiated with 250 W microwave for 150 s than without microwave irradiation. The microwave radiation increases iron reaction rate and surface activity, thus enhancing the chlorobenzene removal. The microwave-induced iron particles cause the chlorobenzene activation energy to drop 34.0% for micron-scale iron and 16.1% for nano-scale zero-valent iron. They can remove 13.6 times more chlorobenzene for micro iron, and 3.6 times more chlorobenzene for nano iron. We have demonstrated that the microwave-induced nano-scale iron particles are effective in treating toxic organic substances as demonstrated in this laboratory study.     

氨基化氧化石墨烯(AGO)的制备及其对六价铬的吸附机制

以乙二胺盐酸盐(EDH)为改性剂改性氧化石墨烯(GO),水热法制备氨基化氧化石墨烯(Amino-functionalized;graphene;oxide,AGO).SEM、XRD、FTIR和Zeta电位表征分析发现,AGO表面含有羟基、羧基及氨基基团,Zeta电位为pH=10.14.以水中低浓度六价铬Cr(Ⅵ)为污染物,探讨了乙二胺盐酸盐(EDH)用量、pH、AGO用量、Cr(Ⅵ)初始浓度以及常见干扰离子对AGO吸附Cr(Ⅵ)影响.结果表明,在pH=6.0、7-AGO用量为0.8;mg·L^-1和Cr(Ⅵ)初始浓度为2.0;mg·L^-1,7-AGO对Cr(Ⅵ)去除率可达95.1%;SO₄^2-会明显抑制AGO对Cr(Ⅵ)的吸附.AGO对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合二级动力学模型,吸附机制主要为静电作用.     

铬对生活污水中氮磷的植物净化效果及体内氮磷含量的影响

采用水培法,设置4个Cr6＋质量浓度（0,1,10,20mg·L-1）处理风车草（Cyperus alternifolius）和薏米（Coix aquatica Roxb）,以此研究铬对生活污水中氮磷净化效果及植物体内氮磷质量分数的影响。结果表明：（1）试验期内,铬质量浓度为1mg·L-1时促进风车草和薏米对总氮的去除,铬质量浓度为20mg·L-1时则抑制;总氮去除率因处理时间不同而不同,表现在处理17d时0mg·L-1、1mg·L-1铬处理显著高于处理7d,但20mg·L-1处理则相反;除Cr20处理外,薏米对总氮的去除率显著高于风车草。（2）风车草和薏米对生活污水中总磷的去除率随铬处理时间延长而降低,表现在处理17d时10mg·L-1、20mg·L-1铬处理显著低于处理7d;在20mg·L-1铬处理下皆显著低于对照;风车草对总磷的去除率在10mg·L-1、20mg·L-1铬处理下显著高于薏米。（3）不同质量浓度Cr6＋处理下风车草和薏米体内氮、磷质量分数的变化不同,其中20mg·L-1铬处理下风车草茎和薏米根、茎及叶片皆显著低于对照。     

In situ removal of arsenic from groundwater by using permeable reactive barriers of organic matter/limestone/zero-valent iron mixtures

In this study, two mixtures of municipal compost, limestone and, optionally, zero-valent iron were assessed in two column experiments on acid mine treatment. The effluent solution was systematically analysed throughout the experiment and precipitates from both columns were withdrawn for scanning electron microscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopy, X-ray diffractometry analysis and, from the column containing zero-valent iron, solid digestion and sequential extraction analysis. The results showed that waters were cleaned of arsenic, metals and acidity, but chemical and morphological analysis suggested that metal removal was not due predominantly to biogenic sulphide generation but to pH increase, i.e. metal (oxy)hydroxide and carbonate precipitation. Retained arsenic and metal removal were clearly associated to co-precipitation with and/or sorption on iron and aluminum (oxy)hydroxides. An improvement on the arsenic removal efficiency was achieved when the filling mixture contained zero-valent iron. Values of arsenic concentrations were then always below 10 μg/L.     

砖红壤对Cr(Ⅵ)吸附-解吸反应动力学研究

研究了表面覆盖度、H2PO-4等因素对砖红壤吸附Cr(Ⅵ)反应动力学的影响,以及土壤与Cr(Ⅵ)反应时间对表面吸附态C r(Ⅵ)解吸量的影响,还对土壤吸附Cr(Ⅵ)机理进行了初步探讨.在所研究的pH值范围内,砖红壤对Cr(Ⅵ)的吸附量随离子强度增加而减少,这表明砖红壤吸附Cr(Ⅵ)机理中存在静电吸附.动力学实验表明,当Cr(Ⅵ)初始浓度较高时(0.1 mmo.ll-1),吸附反应速率开始比较快,持续约5m in,随后逐渐减缓.而当Cr(Ⅵ)初始浓度较低时(0.05 mmo.ll-1),土壤对其吸附速率十分迅速,5m in内的吸附量占总吸附量的96%以上.该结果表明,表面覆盖度越低,吸附反应速率越快.H2PO-4的存在将降低吸附反应速率和吸附量.H2PO-4对土壤表面吸附态Cr(Ⅵ)的解吸反应动力学也表现出双速率特征,即开始比较迅速而随后逐渐变缓.当延长土壤对Cr(Ⅵ)的吸附时间后,Cr(Ⅵ)吸附量虽然没有增加,但其解吸量却减少,这说明吸附态Cr(Ⅵ)滞留在土壤表面期间,其结合形态向难解吸态方向发生了转变.     

中性条件下超声波/零价铁协同降解活性艳红X-3B

考察了中性条件下超声波降解、零价铁还原及超声波-零价铁联用对活性艳红X-3B模拟废水的降解效果,通过对比降解过程中UV-Vis光谱的变化,探讨了超声波-零价铁协同处理活性艳红X-3B的可行性.结果表明,在中性条件下超声波对活性艳红X-3B降解缓慢,经过25min辐射后,活性艳红X-3B的分解率不足7.5%;零价铁直接还原速率较慢,反应25min后,活性艳红X-3B的分解率仅为48.82%;"超声波/零价铁"对降解活性艳红X-3B有明显的协同效应,25min后分解率达99.42%(600W),反应符合准一级动力学过程.与零价铁直接还原相比,在200W,400W和600W超声波的协同作用下,X-3B降解的表观反应速率常数分别提高了2.12,2.76和4.00倍,半衰期相应缩短.另外,添加H2O2会抑制协同效应.