外控电势对Ch-1菌株生长及Cr(Ⅵ)还原的影响

为进一步优化Ch-1菌株对碱性含铬废水的处理及铬渣的解毒效果,以细菌总数和6价铬的还原率为指标,详细考察了外控电位对Ch-1菌株生长及Cr(Ⅵ)还原的影响.结果表明,电极材料对细菌生长及其活性有一定的影响,不锈钢电极和铂电极体系对细菌生长及活性的影响基本相同,而采用石墨电极细菌的培养效果欠佳.静态培养和动态培养Ch-1菌株时,Cr(Ⅵ)的最终还原率与初始Cr(Ⅵ)浓度无关,24h时Cr(Ⅵ)的还原率均达到了100%;但就还原过程而言,动态培养对Cr(Ⅵ)的还原速率明显优于静态培养,外控电势能够增强或抑制Ch-1菌株的生长及活性,0～-900 mV的负电位可以促进细菌的生长,而400 mV以上的正电势对Ch-1菌株的生长有抑制作用.在-800～ 200 mV的电势范围内,Ch-1菌株还原6价铬的能力得到增强,在此范围外其还原能力受到抑制.     

应用纳米零价铁处理模拟含Cr(Ⅵ)无氧地下水

研究了实验室自制的纳米零价铁处理模拟含Cr(Ⅵ)无氧地下水的影响因素、吸附动力学,并结合体系中Fe2+浓度、氧化还原电位、Zeta电位和理论计算得到的pe-pH图对纳米零价铁去除Cr(Ⅵ)的机制进行了探讨.实验结果表明,纳米零价铁对Cr(Ⅵ)的去除率随着初始Cr(Ⅵ)/Fe质量比的升高而降低.当溶液的pH为7.0,初始Cr(Ⅵ)/Fe质量比为0.025、0.050、0.075和0.100时,相应地Cr(Ⅵ)的去除率分别为100.0%、85.6%、72.7%和39.6%.酸性条件更有利于纳米零价铁对Cr(Ⅵ)的去除,当初始Cr(Ⅵ)/Fe质量比为0.100,溶液的pH为3.0、5.0、7.0、9.0和11.0时,体系中Cr(Ⅵ)的去除率分别为73.4%、57.6%、39.6%、44.1%和41.2%.纳米零价铁去除Cr(Ⅵ)的过程符合拟二级动力学方程.当溶液的pH为7.0,初始Cr(Ⅵ)/Fe质量比为0.025时,吸附速率常数(k)最大,为9.76×10-3g.(mg.m in)-1.Cr2O27-吸附到纳米零价铁表面后被迅速地还原为Cr3+,生成的Cr3+与纳米零价铁表面的FeOOH结合生成Cr-Fe膜.而Cr-Fe膜将阻断电子在纳米零价铁与Cr2O27-之间的传输,Cr(Ⅵ)得不到还原,从而纳米零价铁对Cr2O27-的去除以吸附为主.     

Cr(Ⅵ)在Fe(Ⅲ)-柠檬酸盐体系中紫外光还原研究

研究了在紫外光照射下,Fe(Ⅲ)-柠檬酸盐溶液对Cr(Ⅵ)的光还原反应.同时,考察了溶液pH值、Fe(Ⅲ)浓度、柠檬酸盐浓度、Cr(Ⅵ)初始浓度对光还原效率的影响,并分析了光还原反应的动力学.研究结果表明,Fe(Ⅲ)-柠檬酸盐体系能光还原Cr(Ⅵ),在pH为2.0～6.0的范围内,Cr(Ⅵ)的还原率随着溶液初始pH值的降低而增大.当pH值为2.0、Fe(Ⅲ)浓度为10μmol·L-1、柠檬酸盐浓度为250μmol·L-1及Cr(Ⅵ)初始浓度为19.2μmol·L-1时,光照反应8min后Cr(Ⅵ)的最大还原率达到100%,但当pH值增加到6.0时,Cr(Ⅵ)的最大还原率下降到19%;当Cr(Ⅵ)的初始浓度在9.6～96.0μmol·L-1的范围内时,Cr(Ⅵ)光还原反应的初始速率随着Fe(Ⅲ)、柠檬酸盐(cit3)、Cr(Ⅵ)初始-浓度的增加而增加.表观动力学方程为:-dCCr(Ⅵ)/dt=0.1019[Cr(Ⅵ)]0.[Fe(Ⅲ)]0.[cit3]0..536-25     

电活性微生物激活生物质炭/零价铁协同钝化Cr(Ⅵ)及机制

纳米零价铁（nZVI）具有对六价铬［Cr（Ⅵ）］还原去除能力,但其存在易老化和易团聚的问题,会大大降低对Cr（Ⅵ）反应活性.本文将具有异化铁还原能力的MR-1引入到老化生物质炭负载纳米零价铁（nZVIB）除Cr（Ⅵ）的反应体系中.研究厌氧条件下老化后nZVI/B与MR-1之间对Cr（Ⅵ）去除存在的协同效应机制,以及反应体系中pH条件,初始Cr（Ⅵ）浓度和MR-1菌浓度对这种协同效应的影响.结果表明,在pH为7时体系有明显协同效应,去除率提高51.3%.并且该协同效应随初始Cr（Ⅵ）增加而减弱,随着MR-1浓度增加而增强.固相分析结果表明Cr（Ⅵ）主要以还原为Cr（Ⅲ）的形式被固定.MR-1的异化铁还原能力起到了重要的作用,通过零价铁表面铁氧化物老化层还原,为反应体系提供了大量还原性的Fe（Ⅱ）,同时也释放了内部nZVI的反应活性位点,而生物质炭不仅分散了nZVI还介导MR-1的胞外电子传递过程,从而增强了体系对Cr（Ⅵ）协同钝化能力.本研究为有效解决nZVI长期使用过程中的老化问题提供了新思路.     

铁屑-微生物协同还原去除水体中Cr(Ⅵ)研究

考察了铁屑和微生物对受污染水体中Cr(Ⅵ)的还原去除能力以及Cr(Ⅵ)去除效率的影响因素,分析了反应后铁屑表面的组成以及Cr(Ⅵ)还原产物的形态特征.结果表明,铁屑-微生物协同处理对水体Cr(Ⅵ)的去除具有促进作用,在18 h内Cr(Ⅵ)去除率就可达到100%.在25～42℃范围内,温度升高有利于Cr(Ⅵ)的去除;Cr(Ⅵ)还原去除的最适宜初始pH为5.8.Cr(Ⅵ)去除效率随着铁屑投加量和微生物接种量的增大而增大,随着Cr(Ⅵ)初始浓度的增大而减小.Mn2+、Zn2+、Co2+、Cu2+和Ni2+离子对Cr(Ⅵ)的还原去除都有一定的抑制作用,其中Mn2+的影响最小,Ni2+的抑制作用最为明显.XPS分析结果显示,铁屑表面吸附和沉积了Cr元素,且有Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)两种价态;Cr2p3/2轨道处的出峰由Cr(Ⅲ)在(576.8±0.1)eV处的峰和Cr(Ⅵ)在(578.1±0.1)eV处的峰叠加而成,还原产物Cr(Ⅲ)极有可能以Cr(OH)3以及铁铬氧化水合物[FexCr1-x(OH)3]形式存在.     

L-抗坏血酸还原降解六价铬的影响因素

对L-抗坏血酸(维生素C,VC)还原降解六价铬(Cr(Ⅵ))的影响因素进行了试验研究. 当ρ(VC)∶ρ(Cr(Ⅵ))为5∶1时,ρ(Cr(Ⅵ))降至检测限以下. 低温条件下仍能取得较高的Cr(Ⅵ)去除率,当反应体系温度维持在35 ℃时,Cr(Ⅵ)的去除率达到95.5%. 在饱和溶解氧条件下,Cr(Ⅵ)的去除率仍能达到85.5%. 氧化还原体系中VC和零价铁同时作为电子供体,存在竞争关系. VC还原降解Cr(Ⅵ)的产物为三价铬(Cr(Ⅲ))和脱氢抗坏血酸,反应化学计量比(n(VC)∶n(Cr(Ⅵ)))为3∶2.      

Mn2+对草酸还原Cr(Ⅵ)的强化效果及机理研究

地下环境中普遍存在的金属离子和小分子有机酸可以共同还原降解对环境和人体有害的Cr(Ⅵ)。通过探讨不同影响因素(体系组分、初始pH值、有机酸浓度、金属离子浓度)下,Cr(Ⅵ)的还原转化效果及其规律,确定了最佳反应组合,并探讨了Mn~(2+)对草酸还原Cr(Ⅵ)的强化效果及机理。结果表明:通过对比5种常见的小分子有机酸和5种常见的金属阳离子,确定了Mn~(2+)/草酸对Cr(Ⅵ)的还原效果最为显著;Mn~(2+)和草酸同时存在的反应体系中,Cr(Ⅵ)的还原反应分为缓慢诱导期和自动加速期,两个阶段均符合拟一级动力学;随着反应体系初始pH值的增大,Cr(Ⅵ)的还原反应速率逐渐减小;草酸和Mn~(2+)浓度分别上升时,明显加速了Cr(Ⅵ)的还原;在Mn~(2+)/草酸反应体系中引入乙二胺四乙酸(EDTA)对Mn~(2+)强化草酸还原Cr(Ⅵ)有较强的抑制作用;通过3次Cr(Ⅵ)循环还原试验,证实了Cr(Ⅵ)还原过程中Mn~(2+)/草酸/Cr(Ⅵ)和Mn~(3+)/草酸/Cr(Ⅵ)两种中间体络合物的重要作用,并且测定了Cr(Ⅵ)还原的最终产物为Cr(Ⅲ)。该研究结果对揭示地下环境中铬的形态变化及其迁移转化规律具有重要的环境意义。     

Cr(Ⅵ)污染地下水修复的PRB填料实验研究

Fe0与Cr(Ⅵ)发生表层反应使Fe0-渗透反应墙(PRB)利用率极低且易板结、堵塞.针对Fe0利用率低,易板结、堵塞问题,研究了不同高分子材料包裹铁粉对受污染地下水中Cr(Ⅵ)的去除影响;实验结果表明,海藻酸钠(SA)作为包裹材料效果最好.FEI电镜扫描及EDX能谱分析结果表明,SA跟2价金属阳离子Ca2+交联形成孔隙结构,不仅为零价铁的附着提供了大量的吸附点位,还可使Cr(Ⅵ)进入到内部与铁粉反应.考察了SA包裹零价铸铁粉(SAC)和包裹还原铁粉(SAR)对Cr(Ⅵ)的去除影响;实验结果表明,SAC除铬性能是SAR的2倍.SAC填料工艺参数优化后,符合一级反应动力学;采用SAC填料进行动态实验,反应完全后铬/铁比高达32.25 mg.g-1,且填料仍然保持较高的渗透系数(2.38 cm.s-1);对SAC填料进行成本分析发现,SAC填料具有明显的价格优势,相比零价铸铁粉混砂填料节约成本76.56%.采用SAC填料治理Cr(Ⅵ)污染地下水是可行的.     

铬(Ⅵ)在铁(Ⅲ)-丙酮酸盐体系中的紫外光还原研究

初步研究了含有Fe(Ⅲ)及丙酮酸盐的溶液在紫外灯照射下对铬(Ⅵ)的光还原反应．考察了溶液pH值、Fe(Ⅲ)浓度、丙酮酸钠浓度、Cr(Ⅵ)浓度对反应的影响;分析了光还原反应的动力学及反应机制．结果表明,铁．丙酮酸盐体系能够光还原Cr(Ⅵ);最佳pH为3．0;Cr(Ⅵ)光还原的初始速率随着加入的铁(Ⅲ)、丙酮酸盐、Cr(Ⅵ)初始浓度的增加而增加;表观动力学方程为-dCcr(Ⅵ)／dt=0．023[Cr(Ⅵ)]^0.25[Fe(Ⅲ)^0.96[CH3COCOONa]^0.66;Fe(Ⅲ)-丙酮酸盐配合物光解产生的Fe(Ⅱ)是Cr(Ⅵ)的主要还原剂．     

微生物还原Cr(Ⅵ)的机理研究进展

含铬工业废水排放到环境中会对人体的健康和环境带来严重的危害。其中重金属铬的毒性会随着价态的变化而变化。微生物在代谢过程中可以将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),从而降低Cr(Ⅵ)的毒性。从微生物还原Cr(Ⅵ)的机理类型,相关还原酶的基因特性,可还原Cr(Ⅵ)的微生物,影响还原的因素,Cr(Ⅵ)还原过程中存在的问题及发展前景等方面进行了综述。     

土壤水介质中Cr(Ⅲ)与Cr(Ⅵ)形态的转化

土壤铬污染是不少国家存在的环境问题,但Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的价态不同,污染行为和环境效应也相差悬殊.它们在土壤这个复杂的氧化还原体系中是可以互相转化的.一般认为土壤中有机质、亚铁和硫     

不同pH对Cr(Ⅵ)在紫色土中的吸附影响

通过紫色土对Cr(Ⅵ)在不同酸度的静态吸附实验,用Langmuir吸附模型进行拟合得到土壤对Cr(Ⅵ)的吸附曲线和曲线方程,得到酸度影响紫色土对Cr(Ⅵ)的吸附的规律。结果显示:在pH为3.0、5.0和7.0的溶液中,紫色土对Cr(Ⅵ)的吸附随pH降低而降低;不同亚类紫色土吸附能力为石灰性紫色土中紫色土酸性紫色土。石灰性紫色土胶体核的碳酸钙含较高,加强了土壤中碳酸盐、氧化物对铬的吸附和固定作用;不同pH环境紫色土对Cr(Ⅵ)吸附的不同,一方面是pH影响了土壤的电势,部分Cr(Ⅵ)转变为Cr(Ⅲ)而沉淀;另一方面是pH影响了土壤中的H+浓度,使胶体团的电位平衡发生破坏,土壤中活性铝和铁溶蚀作用使H+和Cr(Ⅵ)竞争吸附加强,降低对Cr(Ⅵ)的吸附。     

有机配体对膨润土负载纳米零价铁还原Cr(Ⅵ)的影响

六价铬〔Cr(Ⅵ)〕因具有剧毒性和致癌性而被广泛关注. 以Fe(Ⅲ)与 NaBH₄反应制得负载型的纳米铁(B-NZVI),并对该材料做了TEM和AAS的表征;深入考察B-NZVI去除Cr(Ⅵ)的动力学规律,以及草酸、柠檬酸、草酸钠、柠檬酸钠等有机配体对膨润土负载纳米零价铁还原Cr(Ⅵ)去除速率的影响,并对其影响机理进行初步探讨. 结果表明,膨润土负载纳米零价铁对Cr(Ⅵ)的去除行为符合Langmuir-Hinshelwood模型,其k_obs为0.011 97 min-1;草酸、柠檬酸、草酸钠和EDTA可促进B-NZVI对Cr(Ⅵ)的还原去除作用;柠檬酸钠则起到抑制作用. a      

绿色合成纳米零价铁铜淋洗修复Cr(Ⅵ)污染土壤

采用自制的绿色合成纳米零价铁铜(GT-nZVI/Cu)对Cr(Ⅵ)污染土壤进行淋洗修复。分别测定了土壤浸出液中Cr(Ⅵ)浓度、pH值和电导率,并使用改进的BCR连续提取法分析了淋洗前后污染土壤中铬的形态变化。结果表明:淋洗过程分为2个阶段,Cr(Ⅵ)的释放主要在前3个孔隙体积(PV)内;浸出液中电导率的变化趋势与Cr(Ⅵ)浓度变化一致;浸出液pH值随着淋洗体积的增加而增加,土壤的平衡作用变得稳定;土壤中Cr(Ⅵ)浓度、悬浮液pH值和GT-nZVI/Cu浓度对铬污染土壤的修复效果均有一定影响。铬的形态分析表明:铬污染土壤在淋洗后可还原态铬含量降低,氧化态铬和残渣态铬的含量增加。GT-nZVI/Cu悬浮液对污染土壤淋洗后,土壤中铬形态更加稳定。     

乳化植物油强化地下水中Cr(Ⅵ)的生物地球化学还原研究

设计天然细砂模拟实验,利用乳化植物油作为电子供体,研究生物地球化学作用对Cr(Ⅵ)的还原过程和机理.结果表明,乳化油可以使地下水呈弱酸性,反应体系p H值最终为6.59;并长期维持还原环境,Eh最终降低至-158.6m V.乳化油可显著促进土著微生物的异化铁还原作用,将细砂介质中的Fe(ⅡI)还原成Fe(Ⅱ)并耦合去除Cr(Ⅵ).当反应进行到14d时,Cr(Ⅵ)全部被去除,反应第28d总铬完全被去除.Fe(Ⅱ)的累积对反应体系中的氧化还原环境有重要影响.当实验结束时,Fe(Ⅱ)浓度为44.40mg/L,乳化油消耗了48.9%.XPS和XRD表征分析反应后的细砂,结果表明生成的Cr(ⅡI)最终以Fe-Cr无定型态沉淀存在.     

Fe(Ⅲ)-(S,S)-乙二胺-N,N'-二琥珀酸体系中Cr(Ⅵ)的紫外光还原

将易生物降解的天然螯合剂乙二胺-N,N'-二琥珀酸(EDDS)与Fe(Ⅲ)结合形成Fe(Ⅲ)-EDDS体系并用于处理水中Cr(Ⅵ).在紫外光照射下利用该体系对Cr(Ⅵ)进行光还原,考察了溶液p H值、Fe(Ⅲ)-EDDS和Cr(Ⅵ)的初始浓度对Cr(Ⅵ)去除率的影响.结果表明,UV/Fe(Ⅲ)-EDDS体系对Cr(Ⅵ)有光还原作用,且紫外光是反应进行的必要条件.在p H为3.0~8.0的范围内,反应顺利进行,且溶液的p H值越小,Cr(Ⅵ)的还原效果越好,去除率越高.Fe(Ⅲ)-EDDS浓度的增加对Cr(Ⅵ)还原有促进作用,Fe(Ⅲ)-EDDS浓度在0.10~0.30 mmol·L-1之间时,随着Fe(Ⅲ)-EDDS浓度的增大,Cr(Ⅵ)的还原率增大;当溶液中Fe(Ⅲ)-EDDS浓度不变,Cr(Ⅵ)浓度在5~20 mg·L-1之间时,Cr(Ⅵ)的去除率随其浓度的增加而降低.     

Al3+对酒石酸还原Cr(Ⅵ)的催化作用

为进一步了解土壤环境中有机物有效快速还原Cr(Ⅵ)的作用机理,通过批式试验研究了不同温度和pH条件下土壤中普遍存在的Al3 对酒石酸还原Cr(Ⅵ)反应速率的影响.结果表明,Al3 对酒石酸还原Cr(Ⅵ)有催化作用,且pH越低,Al3 的催化作用越明显;然而,当pH达4.5时,其催化作用几乎完全消失.前期试验结果指出,Al3 对只含有1个α-OH有机酸(如柠檬酸和乳酸)和只具有2个羧基的有机酸(如草酸和琥珀酸)还原Cr(Ⅵ)没有任何影响.因此,可得出Al3 的催化效应跟酒石酸分子中的2个α-OH与Al3 发生作用有关.在Al3 作用下,过量酒石酸对Cr(Ⅵ)还原反应符合零级反应动力学规律.     

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.     

纳污河口水体中溶解有机物对Cr(Ⅵ)的还原作用--实验室模拟

工厂排放的含Cr(Ⅵ)废水注入河口之后,受水体中溶解有机物的还原,转化为低毒的Cr(Ⅲ).在天然水体中Cr(Ⅵ)被溶解有机物还原的反应动力学表明:该过程对Cr(Ⅵ)和H~ 均为一级反应.还原过程由两个反应组成,反应Ⅰ是Cr(Ⅵ)对酚羟基(φ—OH)的氧化,反应速度常数k_1~(18℃)=0.036min~(-1).反应Ⅱ是Cr(Ⅵ)对醇羟基(R—OH)的氧化,反应速度常数k_1~(＇18℃=1.5×10~(-3)min~(-1)。反应的活化能E_1=26kcal/mol,E_1~＇=40kcal/mol(18—28℃).利用正交设计实验测定该还原反应热力学的有关参数得出:溶解有机物对Cr(Ⅵ)的还原作用体系的反应物浓度和pH对反应平衡点有显著影响河口水域的水化学条件有利于Cr(Ⅵ)的还原.在反应平衡时六价铬的浓度(C_(Cr)~(eq)_(VI))与溶解有机物含量(DOC)之间的相关关系的基础上,外推得出不同环境功能水质要求的排放标准的计算通式:C_(Cr)~d_(VI)=α(Q/q)C_(Cr)~8_(VI) kDOC     

新型高分子絮凝剂对废水中Cr(Ⅵ)的捕集性能

研究了新型高分子絮凝剂聚乙烯亚胺基黄原酸钠(PEX)对废水中Cr(Ⅵ)的捕集性能,考察了Cr(Ⅵ)初始浓度、p H值、共存无机物以及共存浊度对PEX处理含Cr(Ⅵ)废水的影响.结果表明,PEX在强酸条件下对废水中不同浓度的铬均具有很好的去除效果,体系p H值为2.0时,Cr(Ⅵ)和总Cr的最高去除率可分别达到99.1%和96.6%.废水中共存的影响物质Na Cl、Na F、Na2SO4、Ca Cl2和浊度均会抑制Cr(Ⅵ)的去除,促进总Cr的去除.红外光谱显示,PEX高分子链上的二硫代羧基可将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),还原产物Cr(Ⅲ)进一步与PEX分子链上的二硫代羧基、胺基发生螯合反应.