多硫化钙与亚铁盐联用去除工业废水中的Cr(Ⅵ)

还原稳定化修复技术是当前重金属污染修复领域的主要技术,其中,重金属去除率和环境扰动是评价修复效果的重要指标.以不同pH重铬酸钾溶液模拟Cr(Ⅵ)污染水体,分别研究了多硫化钙、硫酸亚铁和二者联用对水体重金属Cr(Ⅵ)的还原稳定性,同时考察了环境因素对药剂联用的影响并探究各药剂对Cr(Ⅵ)的去除机理.结果表明:当多硫化钙与硫酸亚铁投加比例为1:2时,药剂联用对Cr(Ⅵ)和总Cr的去除效果均优于单独施加药剂时的去除效果且还原产物较稳定,对体系扰动作用相对较小;低pH和较高温度有利于联用药剂对Cr(Ⅵ)的去除,HCO3-、Cl-、Mn2+的加入有利于去除Cr(Ⅵ),Fe3+对 Cr(Ⅵ)去除表现为低浓度抑制、高浓度促进;经反应产物成分分析,多硫化钙与硫酸亚铁反应生成了具有催化效果的FeS,提高了修复效果.以上研究结果可为后期Cr(Ⅵ)污染水体的控制和修复提供参考.     

改性天然菱铁矿去除水中六价铬

六价铬Cr(Ⅵ)是地下水污染的重要组分之一。近几年吸附法除铬被广泛应用。为了强化Cr(Ⅵ)的去除效率,对成本低廉的天然菱铁矿进行了改性,并研究了最优改性条件及其对Cr(Ⅵ)的吸附特性。经过不同温度的灼烧改性发现,在500℃灼烧20 min时改性材料去除地下水中Cr(Ⅵ)的效率最高,在25℃时其吸附容量可达0.092 mg/g,吸附效率为92%。通过一系列的静态批实验,考察了最优改性菱铁矿对水中Cr(Ⅵ)的吸附效果。结果表明,二级吸附动力学模型可以更好地描述不同温度下的吸附过程。与Langmuir等温吸附模型相比,等温吸附数据更好地符合Freundlich等温吸附模型。溶液pH对改性天然菱铁矿的吸附效果影响较大,pH在2~8之间吸附容量基本稳定;当pH=8~11时,随着pH升高吸附量明显减小。SEM、比表面积、ZPC测定等结果表明,改性菱铁矿比表面积增大,pHzpc在7.8左右。因此,比表面积、表面电荷的分布等表面性质是改性天然菱铁矿除铬性能强的主要原因。     

苯胺-2,4-二氨基酚共聚物对水中Cr(Ⅵ)吸附性能的研究

利用化学氧化法合成了苯胺-2,4-二氨基酚的共聚物,并通过静态吸附实验研究了该材料对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能.研究表明,该共聚物对废水中Cr(Ⅵ)的去除效果显著,该吸附过程为自发吸热反应,符合Langmuir单层吸附模型;其动力学行为符合准二级动力学方程.溶液pH值对吸附性能影响较大,pH 3～6范围内吸附效果较好.吸...     

ZnO改性聚丙烯腈基活性炭吸附水中Cr(Ⅵ)离子的效果

ZnO改性聚丙烯腈制成的活性炭(PAC)是吸附去除水中Cr(Ⅵ)的一种新型吸附剂。从接触时间、吸附剂用量、pH和Cr(Ⅵ)初始浓度等方面对该新型吸附剂吸附性能进行了研究。结果表明,该吸附剂不仅具有良好的吸附效果,而且能够重复使用2次。PAC-0.8(聚丙烯腈置于50 mL、0.8 mol·L~(-1)的Zn(NO3)2水溶液)对Cr(Ⅵ)的吸附效果优于PAC-0.4(聚丙烯腈置于50 mL、0.4 mol·L~(-1)的Zn(NO_3)_2水溶液);PAC-0.8和PAC-0.4对Cr(Ⅵ)的吸附效果优于改性前的聚丙烯腈基活性炭,吸附最适pH范围为2~3,Langmuir等温模型比Freundlich等温模型能更好地描述吸附剂的吸附行为。实验结果可以为ZnO改性聚丙烯腈制成活性炭对废水中Cr(Ⅵ)去除的应用提供科学依据。     

水热改性竹叶对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能

将预处理后的竹叶经HClO_4、H_2SO_4、H_3PO_4水热改性,分别记为BLC、BLS、BLP。通过红外光谱及Boehm滴定法分析了改性竹叶表面结构,结果显示,水热酸改性后的吸附剂表面基团数量明显增加,其中以BLC吸附剂最为明显。考察水热酸浓度对改性竹叶吸附水中Cr(Ⅵ)能力的影响,其中以质量分数为20%的HClO_4改性后的BLC样品吸附能力最强。考察了BLC样品的投加量、pH等对水中Cr(Ⅵ)吸附性能的影响,并开展了吸附动力学和等温吸附实验。结果表明,BLC吸附剂对Cr(Ⅵ)的去除率随pH的增大而降低,其吸附过程符合伪二级动力学方程,温度对吸附性能影响较小,吸附过程为Langmuir单分子层吸附。     

表面改性壳聚糖纳米铁球去除水中Cr(Ⅵ)

通过表氯醇(ECH)、乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)和戊二醛(GLA)对壳聚糖-纳米铁(chitosan nanoscale zerovalent iron,CS-NZVI)进行表面改性,提高了其机械强度。研究在不同的初始pH值、反应温度、NZVI投加量、Cr(Ⅵ)初始浓度条件下,改性前与后的CS-NZVI球对去除Cr(Ⅵ)效果和动力学的影响。结果表明:4种CS-NZVI球对Cr(Ⅵ)的去除率和Kobs与NZVI投加量和反应温度成正比,与初始pH值和Cr(Ⅵ)初始浓度成反比。其中GLA-CS-NZVI球对水中Cr(Ⅵ)的去除效果最好。4种CS-NZVI球去除Cr(Ⅵ)的机理为:在前0.5 min内,物理吸附作用将Cr(Ⅵ)吸附在球表面并有部分被还原为Cr(Ⅲ),然后化学还原作用起主导作用。     

柚皮粉对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

采用柚皮粉吸附去除水中Cr(Ⅵ)。考察了pH、吸附时间、柚皮粉用量和Cr(Ⅵ)初始浓度等因素对吸附效果的影响,测定了吸附等温线,对等温吸附规律及吸附机理进行了探讨。结果表明,pH、吸附时间、柚皮粉用量、Cr(Ⅵ)初始浓度、温度等因素对柚皮粉吸附水中Cr(Ⅵ)有显著影响。适宜的吸附条件为:pH 1.5,吸附时间6 h,柚皮粉用量0.5 g/100 mL,Cr(Ⅵ)初始浓度不大于10 mg/L,温度25℃。在该条件下,Cr(Ⅵ)的去除率可达98%以上。柚皮粉对水中Cr(Ⅵ)的等温吸附规律可用Freundlich、Langmuir和Temkin模式较好地描述,吸附呈单分层形式,吸附性能良好,吸附易于进行。柚皮细胞成分中的活性基团与Cr(Ⅵ)发生表面络合作用是吸附的主要机理。     

多硫化物原位修复地下水中六价铬污染柱实验模拟

以红壤和褐土为研究对象,以多硫化物为还原剂,在实验室通过土壤柱实验模拟研究了原位氧化还原控制墙技术(in situ redox manipulation, ISRM)还原固定化修复受Cr(Ⅵ)污染的土壤-地下水的过程。结果表明:红壤柱和褐土柱经多硫化物硫化后均具有良好的还原能力,但还原能力存在一定的差异。向硫化处理后的红壤和褐土柱持续通入10 mg·L~(-1) Cr(Ⅵ),观察到土柱分别在38PV (pore volume,孔隙体积)和22PV穿透,并最终在218PV和138PV左右,其完全丧失对Cr(Ⅵ)的还原能力。在土壤硫化过程及硫化土柱还原Cr(Ⅵ)的实验中观察到,系统的pH和氧化还原电位均发生了显著的变化。对实验结果进一步分析表明,经硫化处理后红壤和褐土的电子利用效率分别为23.0%和24.8%。基于柱实验研究结果,以多硫化物为还原剂采用ISRM技术修复受Cr(Ⅵ)污染的土壤-地下水系统是有效的。多硫化物的加入不仅可以有效去除孔隙水中的Cr(Ⅵ),而且通过在地下多孔介质中建立有效的还原区域,从而能够在一定时间内持续性地处理Cr(Ⅵ)。柱实验结果中所观察到的多硫化物实际添加量与理论值之间存在的偏差可能是由于土壤复杂性造成的。因此,采用ISRM技术现场修复应适当加入过量还原剂以保证实际修复效果。     

纳米ZrO2-SRB颗粒对酸性铬和氟污染地下水的修复

为使北京某地区地下水中超标污染物F~-、Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)、SO_4~(2-)等离子得到有效处理,基于微生物固定化技术,将所合成的纳米ZrO_2~-聚丙烯酰胺杂化材料作为包埋剂,对硫酸盐还原菌(SRB)进行固定化处理形成纳米ZrO_2-SRB颗粒,通过单因素实验优化了纳米ZrO_2-SRB颗粒对污染地下水的最佳反应条件。结果表明:当SRB投加量为35%、杂化材料投加量为300 mL、温度为35℃时,对地下水中F~-、Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)、SO_4~(2-)的去除率分别为92.4%、99.8%、99.7%、70.4%。还原和吸附动力学拟合结果表明:SRB对Cr(Ⅵ)、SO_4~(2-)的还原过程符合一级还原动力学;杂化材料对F~-、Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)、SO_4~(2-)的吸附过程符合二级吸附动力学。以上结果为处理铬和氟污染地下水提供重要的参考依据。     

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。     

(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。     

改性活性炭对水中铬离子(Ⅵ)的吸附性能

为了研究改性前后活性炭对水中铬离子(Ⅵ)的吸附效果,以磷酸活性炭(PAC)为原料,用10%硝酸改性得到硝酸改性活性炭(N-PAC)及直接蒸发法载铁改性得到载铁活性炭(Fe-PAC)。通过静态吸附研究表明,改性后活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附率有较大提高。在常温、自然pH条件下,0.2 g活性炭处理50 mL浓度为100 mg/L的含Cr(Ⅵ)溶液,N-PAC和Fe-PAC对Cr(Ⅵ)的吸附率分别为79.21%和90.59%,都高于原PAC对Cr(Ⅵ)的吸附率49.58%。pH从2.2升高到11.92,Fe-PAC对Cr(Ⅵ)的吸附率从99.86%降低到14.77%,N-PAC则从99.86%降低到3.23%,PAC从97.05%降低到2.53%。温度从25℃升高到70℃,3种活性炭对Cr(Ⅵ)吸附率都有较大提高,都增加到98%以上。且吸附过程较符合Langmuir等温吸附模型。     

氧化-负载铁组合工艺改性活性炭及其对Cr(Ⅵ)的去除

通过氧化-负载铁组合工艺对活性炭进行改性,对比了不同氧化剂(硝酸/磷酸)对改性效果的影响,利用Boehm、FT-IR、BET、XRD对改性活性炭(ACNF/ACPF)进行了表征,并对改性活性炭吸附水中痕量Cr(Ⅵ)的性能进行了研究。结果显示:硝酸与磷酸氧化均可显著增加活性炭表面酸性官能团数量,提高表面亲水性;改性后活性炭比表面积、孔体积和平均孔径均减小;负载的铁主要以铁(氢)氧化物形式存在于活性炭表面(ACPF)和介孔(ACNF)中;在Cr(Ⅵ)初始浓度0.5 mg/L,p H值3.0,活性炭投加量100 mg/L时,吸附12 h达到平衡,ACNF对Cr(Ⅵ)的去除率达到97.82%,出水Cr(Ⅵ)剩余浓度降至0.05 mg/L以下,满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)要求,改性可显著提高对Cr(Ⅵ)的吸附容量。     

改性天然磷灰石去除废水中Cr(Ⅵ)

用改性天然磷灰石处理低浓度含Cr(Ⅵ)废水,考察反应时间、改性天然磷灰石用量、反应温度和初始pH对Cr(Ⅵ)去除的影响,研究了Cr(Ⅵ)去除的动力学及热力学,分析了反应机理。结果表明:(1)在改性天然磷灰石用量为10g/L、Cr(Ⅵ)初始质量浓度为10.000mg/L、初始pH为2.0、反应温度为283.15K、反应时间为90min的条件下,Cr(Ⅵ)去除率为99.38%,Cr(Ⅵ)残余质量浓度为0.062mg/L,低于《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅴ类标准限值(0.1mg/L)。(2)改性天然磷灰石去除Cr(Ⅵ)的反应符合一级反应动力学模型,是放热反应,反应温度低于410.83K时反应能自发进行。作用机理主要是以络阴离子形式存在的Cr(Ⅵ)自发吸附在磷灰石溶解形成的带正电荷表面,然后与溶解的Ca2+反应,形成铬酸钙沉积在固体表面,实现相转移。     

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%。     

污泥活性炭的表征及其对Cr（Ⅵ）的吸附特性

以城市污水处理厂污泥为原料，采用磷酸活化一微波热解法制备得到污泥活性炭，并将其用于吸附水溶液中的Cr（Ⅵ）。分别采用元素分析仪（VarioELcube）、比表面积孔径分布测定仪（ASAP2020）、扫描电镜（SEM）和傅里叶红外光谱（FT—IR）等仪器对原污泥及污泥活性炭的表面组成和结构进行表征，探讨污泥活性炭的孔隙结构参数和表面化学性能。通过静态吸附实验，考察了溶液初始pH，接触时间，初始Cr（Ⅵ）浓度对污泥活性炭吸附Cr（Ⅵ）效果的影响，并探讨了污泥活性炭去除Cr（Ⅵ）的机理。实验结果表明，pH越低吸附效果越好，吸附平衡时间为100h。不同温度下吸附过程均符合Langmuir等温吸附模型，30℃时最大吸附容量为27．55mg／g；吸附动力学过程符合准二级速率方程（R2〉0．99）；污泥活性炭对Cr（Ⅵ）的去除是一个吸附-还原耦合的过程。     

氨基改性木屑对水中Cu(Ⅱ)/Cr(Ⅵ)的连续吸附研究

将木屑用NaClO预处理并进行氨基化改性,制备改性木屑,探讨了直接吸附Cr(Ⅵ)和Cu(Ⅱ)/Cr(Ⅵ)连续吸附及木屑改性前后对Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)/Cr(Ⅵ)连续吸附的效果,并研究了pH、实际废水等对吸附的影响。结果表明,吸附Cu(Ⅱ)后再吸附Cr(Ⅵ)比直接吸附Cr(Ⅵ)的效果更好。改性木屑对Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)/Cr(Ⅵ)连续吸附能力比原木屑分别提高78.32%和122.90%。30℃下改性木屑对Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的饱和吸附容量分别为195.70、555.56mg/g,吸附等温线可用Langmuir模型拟合。改性木屑对Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)/Cr(Ⅵ)的连续吸附过程均符合准二级动力学方程。     

一步还原焙烧法制备炭载零价铁及其对水中Cr(Ⅵ)的去除

以活性炭为还原剂和载体,通过一步还原焙烧法制备出炭载零价铁(AC-ZVI)材料。电镜扫描和X射线衍射分析结果表明,零价铁以平均粒径为2μm的颗粒均匀分布在活性炭表面和孔道中。采用间歇实验考察了炭载零价铁去除水中Cr(Ⅵ)的效果,结果显示炭载零价铁对水中的Cr(Ⅵ)具有很好的去除效果,在初始pH值为5、Cr(Ⅵ)浓度为50 mg·L~(-1)、AC-ZVI投加量(铁用量)为0.6 g·L~(-1)和反应温度为25℃的条件下,反应5 h后Cr(Ⅵ)的去除率达到86.8%;降低溶液pH、增加炭载零价铁投加量和提高反应温度均有利于Cr(Ⅵ)的去除,反应过程符合准一级动力学,表观反应速率常数k为0.655 h~(-1)(30℃),反应活化能为67.6 k J·mol~(-1)。研究结果表明,通过一步还原焙烧法制得的炭载零价铁可作为一种高效吸附还原材料用于Cr(Ⅵ)污染水体的治理。     

一株Brevibacillus sp.的原生质球的制备及其对Cr（Ⅵ）的还原吸附效果分析

利用优势菌生物系统的还原吸附作用去除水环境中的Cr（Ⅵ）是一种有前景的处理方法。为了进一步探究优势菌Brevibacillus sp.还原去除Cr（Ⅵ）的机理,利用正交试验得到酶法制备优势菌原生质球的最佳条件,分析原生质球对Cr（Ⅵ）的还原吸附效果。结果表明：酶解最佳条件为酶浓度0.1 mg/L,酶解时间30 min,酶解温度30℃。高渗环境下的优势菌原生质球对Cr（Ⅵ）和总Cr的去除效率分别为75.90%和63.82%,均高于完整菌株,而相对低渗环境下的原生质球,由于质膜破裂,对Cr（Ⅵ）和总Cr的还原吸附去除效率最低。结合Cr（Ⅵ）去除率高于总Cr去除率的现象可以推测,可再生原生质球对Cr（Ⅵ）的还原吸附过程是一个与其生理活性（透膜机制和代谢活性）相关的过程,且Cr（Ⅵ）的还原与吸附是两个联系非常紧密的反应。研究成果为进一步提高Cr（Ⅵ）还原去除效率奠定了理论基础。