δ-MnO_2对Cr(Ⅲ)氧化动力学特征

采用分步离心法研究了δ-MnO2对Cr(Ⅲ)的氧化动力学.结果表明,δ-MnO2对Cr(Ⅲ)的氧化反应可以用一级动力学方程分段拟合.氧化反应是由2个速率不同的一级反应组成,Cr(Ⅲ)溶液在高浓度(400μmol/L)条件下,也可以用扩散方程和Elovich方程分段拟合.温度升高显著增加快反应阶段速率常数.随着反应的进行,MnO2表面吸附的Cr(Ⅵ)/Mn(Ⅱ)逐渐减小并远小于理论值(0.667),MnO2表面吸附的Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)和Mn(Ⅱ)只占总量的0.1%～3%.溶液中的Cr(Ⅵ)/Mn(Ⅱ)逐渐减小并接近理论值.所以Mn(Ⅱ)向溶液中的扩散滞后于Cr(Ⅵ).Cr(Ⅲ)的氧化反应的速率控制步骤,在低浓度条件下是Cr(Ⅲ)的扩散和吸附,在高浓度条件下是Mn(Ⅱ)向溶液中的扩散.     

EXAFS研究Zn在δ-MnO2上的吸附-解吸机理

用延展X-ray吸收精细结构光谱(EXAFS)研究了重金属Zn(Ⅱ)在δ-MnO2上吸附产物的微观结构及其吸附机制.在pH 5.50,0.1mol/L NaNO3介质中,吸附在δ-MnO2表面上Zn(Ⅱ)以六配位的水合离子八面体形式存在.水合锌离子八面体从δ-MnO2层状结构的空位上下方,与δ-MnO2的结构单元MnO6八面体通过共用O原子结合,形成角-角结合的弱吸附,Zn-O平均原子间距为(2.071±0.007)A(n=3),Zn-Mn平均原子间距为(3.528±0.006)A(n=3).在同一条等温线上随着吸附量增加,以角-角结合的弱吸附形式基本上没有变化.宏观的吸附-解吸实验结果显示Zn(Ⅱ)在δ-MnO2上的吸附可逆性很高,解吸等温线和吸附等温线几乎重合在一起EXAFS结果从分子水平表明,Zn(Ⅱ)在δ-MnO2上的高吸附可逆性是由角-角形式弱吸附所导致的.     

δ-MnO2/水界面17β-雌二醇的氧化转化

采用化学合成的新生态水合δ-MnO2为氧化剂,研究其对17β-雌二醇(E2)氧化转化的反应动力学,考察相关因素(如pH、δ-MnO2投加量等)对氧化转化的影响,并通过气相色谱质谱联用仪(GC/MS)分析δ-MnO2氧化转化E2的产物,探讨氧化转化的反应机制.结果表明,E2对新生态水合δ-MnO2的氧化作用具有较强的反应感受性,且在pH值一定和δ-MnO2充分过量的条件下,E2氧化转化的反应动力学并不是简单的准一级反应动力学,而是遵循复合的反应动力学.E2的氧化转化速率与δ-MnO2的投加量呈正相关,在δ-MnO2投加量为c(E2)∶c(MnO2)=1∶100时,反应体系中的δ-MnO2已足够,E2浓度在8h内降低了90%以上.E2的氧化转化速率与pH值的增加呈负相关,pH为4.0时,E2在0.25h内去除率达到95%,而在pH为6.8和9.0时,E2在1h内只去除了80%和75%.另外,在反应过程中检测到了2个主要产物,分别为雌酮(E1)和2-羟雌二醇,并在此基础上结合相关文献提出了氧化转化流程.     

二氧化锰氧化降解乙炔基雌二醇的动力学研究

研究了化学合成的新生态δ-MnO2对乙炔基雌二醇(EE2)的氧化降解动力学,并且考察了δ-MnO2投加重、EE2初始浓度、初始pH值等因素对EE2降解动力学的影响.结果表明:EE2对新生态水合δ-MnO2的氧化作用具有较强的反应感受性,且在pH值一定和δ-MnO2充分过量的条件下,EE2氧化降解的反应动力学并不是简单的...     

磁性壳聚糖微球吸附水中As(Ⅲ)的实验研究

文章主要考察实验室制得的乙二胺改性磁性壳聚糖微球对毒性高,迁移能力强的A(sⅢ)去除效果。通过单因素实验研究了pH值、吸附时间、A(sⅢ)溶液初始浓度和吸附剂投加量对磁性壳聚糖微球吸附除A(sⅢ)效果的影响。实验结果表明在pH值为2,吸附时间为90 min,磁性壳聚糖微球投加量为0.4 g时,对初始浓度为10 mg/L,体积为100 mL的A(sⅢ)溶液去除率达到96.96%,吸附后溶液中A(sⅢ)浓度仅为0.304 mg/L,低于我国污水综合排放标准中砷含量标准值。磁性壳聚糖微球的解吸实验表明,吸附剂解吸4次后,对A(sⅢ)的去除率仍达到95%以上,吸附性能稳定,具有较好的可重复利用性。因此,磁性壳聚糖微球是一种去除低浓度含砷废水非常有效的材料。     

氧化-混凝法去除水中As(Ⅲ)的研究进展

A(sⅢ)的毒性是A(sⅤ)的60倍,而且比A(sⅤ)更难去除,已经受到越来越多的关注。文章从As(Ⅲ)的氧化动力学、常用混凝剂的除砷效果和氧化-混凝法对As(Ⅲ)的去除三个方面介绍了国内外在除As(Ⅲ)领域的研究进展,详细阐述了各种方法的优缺点,并对未来的研究方向进行了展望。     

环境化学

X13 200400645 EXAFS研究zn在δ-MrO2上的吸附-解吸机理/ 潘纲(中科院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室)…∥环境科学/中科院生态环境研究中心.-2003,24(4).-54-59 环图X-5 用延展X-ray吸收精细结构光谱(EXAFS)研究了重金属Zn(Ⅱ)在δ-MnO2上吸附产物的微观结构及其吸附机制。在pH5.50,0.1mol/LNaNO3介质中,吸附在δ-MnO2表面上zn(Ⅱ)以六配位的     

模拟环境条件下δ-MnO_2氧化As(Ⅲ)的搅拌流动动力学特征

采用搅拌流动法研究了酸性水钠锰矿及水羟锰矿2种δ-MnO2矿物氧化As(Ⅲ)的动力学过程,构建了可用于多相体系的搅拌-流动氧化还原反应动力学模型.经过As吸附量的校正后,该模型对酸性水钠锰矿及水羟锰矿氧化As(Ⅲ)动力学数据拟合度分别为0.980和0.951,模型拟合得到pH 7时2种矿物单位比表面上氧化As(Ⅲ)的初始反应速率常数k分别为0.131,0.014min-1·m-2.相比而言,该速率常数明显高于批量法得到的表观速率常数kobs,0.021,0.001min-1?m-2更接近真实的化学动力学参数.搅拌流动法与批量法得到的不同矿物的速率常数大小趋势一致,即尽管酸性水钠锰矿对As(Ⅲ)的氧化率低于水羟锰矿,单位比表面上酸性水钠锰矿氧化As(Ⅲ)初始反应速率却远高于水羟锰矿.反应过程分析表明,反应初始阶段,As(Ⅲ)的吸附为主要限速步骤;而随着反应的进行,矿物表面反应位点逐渐钝化或减少,反应位点数量成为限速步骤.     

纳米TiO2协助下As（Ⅲ）在可变电荷土壤中的光催化氧化和吸附

环境中As(Ⅲ)的毒性和活动性均大于As(Ⅴ),将A8(Ⅲ)转化为As(Ⅴ)有利于砷的固定.为此使用自制的光催化装置,采用一次平衡法研究了纳米TiO2协助下As(Ⅲ)在土壤悬液体系中的光催化氧化及土壤对氧化产物的吸附.结果表明,As(Ⅲ)的光催化氧化量随TiO2的加入量和光照时间的增加而增加,当TiO2的加入量为1.0 g·L-1,光照时间为90 min时As(Ⅲ)可以达到很好的转化效果.As(Ⅲ)在土壤中的光催化氧化及土壤对氧化产物的吸附增加了水体中砷的去除量,在Fe/Al氧化物与TiO2体系中也观察到类似的效应.实验结果还表明γ-Al2O3也可诱导As(Ⅲ)的光催化氧化.     

δ-MnO2膜-蒙脱石复合体对次甲基蓝的氧化降解与吸附去除

合成了δ-MnO2及不同Mn含量（4.8%、25.5%、34.9%）的3种δ-MnO2膜-蒙脱石复合体（FHT-1、FHT-2、FHT-3）.在模拟酸性环境中（pH = 4.0、4.7、5.5）,通过膜分离和加入强还原剂两种实验方法定量探讨了以颗粒态和膜形态存在的δ-MnO2的吸附和氧化作用各自在次甲基蓝脱色中的相对贡献及环境地球化学意义.结果表明,在pH = 4.0~5.5范围内,膜态δ-MnO2对次甲基蓝的氧化脱色率随pH降低而升高,吸附脱色率随pH降低而降低.蒙脱石的存在阻碍了δ-MnO2的结晶,增加了其无定形程度,致使膜态δ-MnO2比颗粒态δ-MnO2具有更强的氧化活性,能更有效地氧化有机物次甲基蓝.由于锰氧化物膜在自然环境中广泛存在,以前用颗粒态锰氧化物模拟研究对有机物的非生物氧化可能在一定程度上低估了天然锰氧化物的氧化效率.     

沸石负载纳米零价铁去除水中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的研究

锑矿开采和含锑化合物的应用在一定程度上会造成环境锑污染的加重,对人体健康和生态系统带来风险,为缓解这一现象,采用液相还原负载的方式制备沸石负载纳米零价铁(Z-ZVI)复合材料,探究其对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的去除效果;采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对反应前后复合材料进行表征,并探究不同材料配比、溶液初始pH及无机阴离子对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)吸附效率的影响.结果表明：(1)沸石负载后的纳米零价铁(Z-ZVI)具有较高的比表面积(54.54 m²/g)和反应活性,能够有效吸附、还原高价锑.(2)在pH=7、1.0 g/L Z-ZVI的条件下,反应4 h对20 mg/L Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附率分别达到88%和62%,吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型.(3)Sb(Ⅲ)的去除率受pH变化的影响不大,但Sb(Ⅴ)的去除率随初始pH的升高而下降,溶液反应终点pH相比初始pH均有所上升.(4)XRD和XPS表征发现,Sb的去除过程中同时存在吸附和还原作用,Fe⁰氧化过程中...     

牛血清白蛋白对Ni2+与δ-MnO2间吸附平衡的影响

研究了溶液中牛血清白蛋白(BSA)的存在对Ni2 与δ-MnO2衡性质的影响.结果表明, BSA存在时Ni2 在δ-MnO2表面的吸附率'pH曲线仍为典型的"S"形, BSA使Ni2 的吸附突跃向高pH方向移动,影响程度与BSA的加入方式及浓度有关,其大小次序为Ⅳ(先加BSA后加Ni2 ),Ⅲ(N2 和BSA同时加)≈Ⅱ(先加Ni26 后加BSA).BSA存在时Ni2 的等温吸附线很好地遵循Langmuir等温吸附方程, Ni2 的饱和吸附量与BSA的加入方式有关,其大小次序为I(不加BSA)>Ⅱ.m,Ⅳ.升高温度促进Ni2 的吸附.在pH:4.0和pH:7.0条件下, Ni2 在δ-MnO2上的吸附均是不可逆的, BSA对Ni2 的吸附可逆性没有影响.     

砷氧化菌对胡敏酸络合As (Ⅲ)的氧化作用

土壤砷与土壤微生物相互作用是土壤砷形态转化中需要重点关注的内容之一.为了研究砷氧化菌对胡敏酸络合三价砷[HA-As(Ⅲ)]的作用,设置了不同p H值反应体系,研究砷氧化菌HN-2对HA-As(Ⅲ)作用下,砷的形态变化及其在固液两相中的分配.结果表明,在HA与As(Ⅲ)络合过程中,HA可以将一部分游离态As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ).其中,在p H=7的体系中,As(Ⅲ)被HN-2和HA氧化成As(Ⅴ)的效率最高.在含有砷氧化菌株和不含砷氧化菌株的体系中,0~10 h振荡过程中,HA-As材料均可以释放一部分As(Ⅲ)及As(Ⅴ)进入液相中,同时砷氧化菌可以快速地将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ),而胡敏酸可以较缓慢地将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ);反应10~24 h期间,HN-2砷氧化菌可以将络合态HA-As(Ⅲ)转化为游离态As(Ⅲ)并氧化为As(Ⅴ);48 h后反应逐渐达到平衡.固相同步辐射结果可以进一步证明HN-2砷氧化菌对络合态As(Ⅲ)的释放及氧化作用.     

磁性CeO_2-Fe_3O_4复合材料光催化/吸附去除水中As(Ⅲ)

原水砷污染问题严重威胁饮用水水质安全,随着生活饮用水标准的提高,致使多地饮用水中砷超标问题突显.本研究利用CeO_2半导体的光催化活性及CeO_2和Fe_3O_4对As(Ⅴ)的强亲和力,合成了双组份磁性CeO_2-Fe_3O_4复合材料,并采用SEM、XRD、BET和VSM等手段进行表征,考察复合材料的光催化/吸附除砷效果;研究了初始p H值、共存离子等因素对吸附除砷效果的影响;采用等温吸附模型、吸附动力学模型等手段进行吸附特性研究.实验结果表明,在光催化过程中,·OH和·O_2~-为主要的活性氧化物种.在紫外照射下,As(Ⅲ)能完全被氧化为毒性较低的As(Ⅴ),同时将As(Ⅴ)高效吸附于CeO_2-Fe_3O_4粒子表面.在中性条件下,CeO_2-Fe_3O_4粒子对砷的饱和吸附量为122.19 mg·g~(-1).共存离子Cl~-和SO_4~(2-)对As(Ⅴ)的吸附没有显著影响,而CO_3~(2-)、SiO_3~(2-)和PO_4~(3-)与As(Ⅴ)存在明显的竞争吸附,使As(Ⅴ)的吸附去除效果明显降低.吸附动力学和吸附等温线模拟分别符合准二级动力学方程和Freundlich吸附等温线,表明As(Ⅴ)的吸附以化学吸附为主导.CeO_2-Fe_3O_4复合吸附剂可快速实现固液分离,容易再生且重复利用性较好,具有广泛的应用前景.     

三种氧化铁吸附水环境中砷的试验研究

采用两种人工合成的氧化铁(针铁矿、水铁矿)和赤铁矿作为吸附剂,对含砷(三价砷及三价五价砷混合液)水进行了吸附试验。结果表明,在初始浓度为1200μg/L的As(Ⅲ)溶液中,水铁矿的吸附效果最好,针铁矿和赤铁矿吸附效果较差;在初始pH为7,As(Ⅲ)和As(Ⅴ)摩尔比为1:1的混合液中时,三种铁矿对总砷的吸附效果均随着As/Fe摩尔比的增大而减小;在A(sⅢ)和As(Ⅴ)摩尔比为1:1的混合液中,吸附总砷效果最好的是针铁矿,水铁矿次之,赤铁矿的吸附效果最差;A(sⅤ)的存在对除砷效果有一定的影响,三价砷和五价砷共存时,三种铁矿对其吸附具有一定的选择性。     

氢氧化铁对砷的吸附与沉淀机理

研究了吸附反应时间为50d和1120d时,As(V)初始浓度和pH值对氢氧化铁吸附砷的影响,并利用傅利叶红外光谱(FTIR)和粉末X射线衍射技术对吸附砷后的氢氧化铁固体进行了表征.结果表明,氢氧化铁对砷的吸附能力与pH有关,在弱酸性到弱碱性条件下,吸附砷的能力最强;在低初始砷浓度(0.01～1 mmol·L-1)和相同pH条件下,吸附率随砷浓度增高而增大.当pH=3、7和12时,吸附等温线都可用Freundlich公式来进行拟合,低初始砷浓度下(0.001～1 mmol·L-1),R2>0.99,高初始砷浓度下(5～1000 mmol·L-1),R2>0.93,吸附反应时间对吸附能力影响不大.红外光谱分析表明,在pH=3条件下,初始砷浓度为50mmol·L-1和500mmol·L-1时,吸附后氢氧化铁固体的红外光谱图上As-O键的伸缩振动谱带分别位于806.11cm-1和821.54cm-1;表明吸附后的氢氧化铁表面有少量的砷酸铁晶体沉淀存在,砷在氢氧化铁表面的平均密度对砷在氢氧化铁表面存在形态有影响.X射线衍射分析表明.在中性和酸性条件下,砷可能是以双配位表面络合的质子化的=FeO2As(O)(OH)-和非质子化的=FeO2As(O)2-形态存在于氢氧化铁表面.     

金属离子对δ-MnO2 去除对叔辛基酚抑制作用的研究

研究了pH 4.0的水溶液中各种金属离子对合成的δ-MnO2去除对叔辛基酚(4-t-OP)的影响.实验表明反应150 min时,δ-MnO2对4-t-OP的去除率达到100%,但当反应体系中含有金属离子时,去除效果受到抑制.抑制效果随金属离子浓度的增加而增大,并随金属离子的不同表现出较大的差异.在pH 4.0条件下,Pb2+和Mn2+的抑制效果最强,其次为过渡金属离子,再次是碱土金属离子,而碱金属离子基本上不产生抑制作用.还比较了δ-MnO2对多种金属离子的吸附能力,其对Pb2+的吸附作用最强,在其余的金属离子中,对过渡金属离子的吸附量稍大于碱土金属离子.结果表明,金属离子所产生抑制作用的源于其占据了δ-MnO2表面反应位点并与4-t-OP形成竞争,而抑制作用大小的差异主要来源于δ-MnO2与金属离子间吸附作用强弱的差别,MnO2表面结构的变化,以及溶液中自由态金属离子的分布比例及其离子半径的不同.     

1株厌氧砷氧化菌的分离鉴定及砷氧化特性研究

三价砷(As(Ⅲ))氧化细菌能够将毒性大的As(Ⅲ)氧化成毒性小的五价砷(As(Ⅴ)),在生物修复砷污染方面具有应用价值。该研究从砷污染水稻土壤中分离到1株硝酸盐依赖型砷氧化菌,命名为HC11。根据表型特征、生理生化特性及16S rDNA序列同源性分析,将HC11归类为林杆菌属(Alsobacter sp.)。菌株HC11对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的耐受能力分别为5 mmol/L和10 mmol/L。菌株HC11能够在厌氧条件下以硝酸盐为电子受体将1 mmol/L As(Ⅲ)氧化,氧化率为99%。用简并引物扩增As(Ⅲ)氧化酶大亚基aio A基因,获得了1 100 bp的基因片段,其基因产物与已报道的Ancylobacter sp. OL1(ABJ55852)砷氧化酶大亚基aio A具有76%的同源性。     

模拟环境条件下δ-MnO2氧化As(III)的搅拌流动动力学特征

采用搅拌流动法研究了酸性水钠锰矿及水羟锰矿2种δ-MnO2矿物氧化As(Ⅲ)的动力学过程,构建了可用于多相体系的搅拌-流动氧化还原反应动力学模型.经过As吸附量的校正后,该模型对酸性水钠锰矿及水羟锰矿氧化As(III)动力学数据拟合度分别为0.980和0.951,模型拟合得到pH 7时2种矿物单位比表面上氧化As(III)的初始反应速率常数k分别为0.131,0.014min-1×m-2.相比而言,该速率常数明显高于批量法得到的表观速率常数kobs,0.021,0.001min-1×m-2更接近真实的化学动力学参数.搅拌流动法与批量法得到的不同矿物的速率常数大小趋势一致,即尽管酸性水钠锰矿对As(III)的氧化率低于水羟锰矿,单位比表面上酸性水钠锰矿氧化As(III)初始反应速率却远高于水羟锰矿.反应过程分析表明,反应初始阶段,As(III)的吸附为主要限速步骤;而随着反应的进行,矿物表面反应位点逐渐钝化或减少,反应位点数量成为限速步骤.     

赤铁矿对砷的吸附解吸及氧化特征

采用等温吸附热力学的方法,研究了赤铁矿(α-Fe2O3)对三价砷离子的吸附和氧化特征,以及温度、pH值等因素对吸附和氧化效果的影响.研究结果表明,Langmuir方程可以很好地表述吸附量与初始三价砷离子浓度的关系(R2=0.9939);随着初始砷离子浓度的增大,溶液中As(V)的浓度(氧化量)也逐渐增大,然而氧化率却随着初始砷离子浓度的增大而减小;35℃条件下的吸附量和吸附率、氧化量和氧化率都比25℃时大,表明升高温度有利于赤铁矿对砷离子的吸附和氧化作用.溶液酸度对于As(Ⅲ)的吸附和氧化有着不同的影响,在pH<8时,吸附量和吸附率随pH上升而增加,在pH=8时达到最大,随后随pH上升而减小;当pH低于6.0时,随着pH的增加As(Ⅲ)氧化量、氧化率逐渐增大,而当pH高于6.0时.随着pH增加As(Ⅲ)氧化量反而降低.最大氧化量出现在pH=6.0处.