Fe~0/海藻酸钙微球还原-Fenton氧化协同降解酸性红B

以海藻酸钠为固定基质制备了Fe0/海藻酸钙微球,探讨基于Fe0/海藻酸钙微球对染料还原-Fenton氧化协同降解转化的特性及机制。本研究通过FT-IR、SEM、BET、XPS等方法对材料进行了表征,考察了不同还原氧化体系、Fe0/海藻酸钙微球投加量、溶液pH等因素对酸性红B(ARB)降解效果的影响,以及Fe0/海藻酸钙微球还原-氧化过程中Fe0的稳定性和海藻酸钙微球重复催化性能。结果表明,Fe0/海藻酸钙微球的多级孔道结构对染料有一定的吸附作用。在Fe0/海藻酸钙微球还原染料阶段中,Fe0投加量为0.24g·L-1,溶液初始pH为2.96时,180min后ARB的色度去除率可达到96.8%。在后续的Fenton氧化阶段,加入10.75mmol·L-1H2O2后,ARB色度去除率达到99%,矿化程度提高至64.7%。与Fe0/海藻酸钙微球还原体系和Fe3+/海藻酸钙微球Fenton氧化体系相比,Fe0/海藻酸钙微球还原-Fenton氧化协同体系能够实现ARB的有效脱色和矿化。由于海藻酸钙中羧基对Fe2+/Fe3+的配位作用,Fe离子从微球中转移到溶液中的量为微球中总铁量的3.9%左右。由于Fe离子能够较好地固定在海藻酸钙微球中,在pH较高条件下,减少了Fe氢氧化物的生成,Fenton反应能够在较宽pH范围内进行,含有Fe2+/Fe3+的海藻酸钙微球表现出较好的重复催化氧化性能。因此,Fe0/海藻酸钙微球还原-Fenton氧化协同技术为染料废水的处理提供了一种较好的解决方案。     

Fe0/海藻酸钙微球还原-Fenton氧化协同降解酸性红B

以海藻酸钠为固定基质制备了Fe~0/海藻酸钙微球,探讨基于Fe~0/海藻酸钙微球对染料还原-Fenton氧化协同降解转化的特性及机制.通过FT-IR、SEM、BET、XPS等方法对材料进行了表征,考察了不同还原氧化体系、Fe~0/海藻酸钙微球投加量、溶液p H等因素对酸性红B(ARB)降解效果的影响,以及Fe~0/海藻酸钙微球还原-氧化过程中Fe~0的稳定性和海藻酸钙微球重复催化性能.结果表明,Fe~0/海藻酸钙微球的多级孔道结构对染料有一定的吸附作用.在Fe~0/海藻酸钙微球还原染料阶段中,Fe~0投加量为0. 24 g·L-1,溶液初始p H为2. 96时,180 min后ARB的色度去除率可达到96. 8%.在后续的Fenton氧化阶段,加入10. 75 mmol·L-1H2O2后,ARB色度去除率达到99%,矿化程度提高至64. 7%.与Fe~0/海藻酸钙微球还原体系和Fe3+/海藻酸钙微球Fenton氧化体系相比,Fe~0/海藻酸钙微球还原-Fenton氧化协同体系能够实现ARB的有效脱色和矿化.由于海藻酸钙中羧基对Fe2+/Fe3+的配位作用,Fe离子从微球中转移到溶液中的量为微球中总铁量的3. 9%左右.由于Fe离子能够较好地固定在海藻酸钙微球中,在p H较高条件下,减少了Fe氢氧化物的生成,Fenton反应能够在较宽p H范围内进行,含有Fe2+/Fe3+的海藻酸钙微球表现出较好的重复催化氧化性能.因此,Fe~0/海藻酸钙微球还原-Fenton氧化协同技术为染料废水的处理提供了一种较好的解决方案.     

海藻酸钠凝胶球去除单宁酸和没食子酸的研究

采用海藻酸钠-钙凝胶球、海藻酸钠-钙-铁(Ⅲ)凝胶球、海藻酸钠-铁(Ⅲ)凝胶球对水体中单宁酸和没食子酸进行吸附实验研究。结果表明,对50mL(50mg/L)的模拟污水进行吸附,海藻酸钠-铁凝胶球和海藻酸钠-钙-铁(Ⅲ)凝胶球的吸附效果优于海藻酸钠-钙凝胶球,吸附120min后,使用Fe(Ⅲ)凝胶球对单宁酸的去除率可达97%,对没食子酸的去除率可达99%,对两种物质的吸附量分别为8.0、8.3mg/g,使用海藻酸钠-钙-铁(Ⅲ)凝胶球对单宁酸、没食子酸的去除率可达84%和97%,对两种物质的吸附量分别为7.0、8.0 mg/g。饱和吸附后海藻酸钠-钙-铁(Ⅲ)凝胶球可以再生利用,对单宁酸的去除效果随着降解再生次数的增加而降低。     

微生物作用引起的铁铝氢氧化物吸附砷的还原与释放机制研究

地下水砷污染的形成机制目前尚不清楚,普遍认为,微生物对吸附于铁氧化物表面的As(Ⅴ)以及基质Fe(Ⅲ)的还原是砷释放的主要原因.本研究中以富集的混合菌群为接种微生物,以不同比例（Al∶Fe为1∶0、 1∶1、 0∶1）的铁铝氢氧化物为吸附剂,考察了微生物对吸附于这些载体上的As(Ⅴ)的还原和迁移作用.结果表明,接种微生物后,3种体系表现出不同程度的As释放,溶液中释放的As基本上是As(Ⅲ).在氢氧化铁体系中,溶解态As(Ⅲ)浓度仅为60 μg/L左右,微生物还原产生的As(Ⅲ)几乎全部存在于固相中;在Al∶Fe为1∶1的铁铝氢氧化物中,溶解态As(Ⅲ)大约为1.3 mg/L;氢氧化铝体系中,该值为7.8 mg/L,约占微生物还原总As(Ⅲ)的82%.而未接种的对照组均未检测到As(Ⅲ)以及明显的As释放.本研究还考察了吸附基质铁氧化物的还原对砷迁移的影响,结果表明,砷的还原发生在铁还原之前,铁的还原并没有引起砷的明显释放.因此,根据本实验结果推断,氢氧化铁吸附的As(Ⅴ)的还原及Fe(Ⅲ)的还原很可能不是造成地下水系统中砷释放的主要原因,而吸附于铝氧化物或其它矿物表面的As(Ⅴ)的还原可能引起了砷向水相迁移.     

复合铁铝氢氧化物的制备及其对水中砷(V)的去除

以Fe(Ⅲ)和Al(Ⅲ)对砷有较强的亲和性为理论基础,用沉淀法制备了9种同时含有Fe(Ⅲ)和Al(Ⅲ)的砷吸附剂--复合铁铝氢氧化物.X射线衍射和扫描电镜测定结果表明,有5种复合铁铝氢氧化物具有微晶-无定形态的结构特征.比表面测定结果表明,复合铁铝氢氧化物的孔体积和孔径明显低于相同实验条件下制得的氢氧化铁,说明铝的掺杂能明显改变氢氧化铁中规则的晶体结构和表面性质.用复合铁铝氢氧化物进行了水中砷的吸附研究,结果表明,该复合材料具有优良的除砷效能,吸附容量大;当pH为5.0～9.0、溶液中初始砷浓度为2 mg·L-1时,不同组成的铁铝复合氢氧化物都能使溶液中的砷含量降到世界卫生组织标准0.01 mg·L-1以下,其中以Fe(Ⅲ)/Al(Ⅲ)摩尔比为7:3的复合物吸附除砷能力最强.pH为5.0～9.0时各复合物对砷的吸附模式均符合Freundlich和Langmuir等温吸附方程.     

不同水分条件下铁基氧化物对土壤砷的稳定化效应研究

应用等温吸附试验及室内模拟培养的方法,研究了Fe2O3、Nano-Fe2O3和铁锰双金属氧化物(FMBO)等铁基氧化物对砷的吸附特性和对不同含水量土壤中砷的稳定化效应.从等温吸附试验结果来看,3种铁基氧化物对As(V)和As(Ⅲ)的吸附过程符合准二级动力学方程,12 h后基本达到吸附平衡,吸附等温线符合Langmuir方程,FMBO对As(V)和As(Ⅲ)的吸附容量显著大于Fe2O3和Nano-Fe2O3,且对As(Ⅲ)的饱和吸附容量大于As(V),能够起到氧化和吸附的双重作用.从对不同含水量土壤中砷的稳定化效果来看,Nano-Fe2O3和FMBO在风干和田间持水量土壤中均能达到90%以上的稳定化效率,显著高于Fe2O3;在土壤水分饱和条件下,FMBO的稳定化效率仍保持在93.5%以上,且能够将土壤中As(Ⅲ)氧化成As(V),而Fe2O3和Nano-Fe2O3分别仅为29.4%、81.4%.3种铁基氧化物的添加会使土壤中砷的结合态发生变化,Fe2O3、NanoFe2O3主要使砷由F1非专性吸附态和F2专性吸附态向F4结晶铁锰或铁铝水化氧化物结合态转变,添加FMBO主要向F3无定形或弱结晶铁锰或铁铝水化氧化物结合态转变.总体看来,在非饱和状态的土壤,Nano-Fe2O3和FMBO均为良好的稳定化材料,而对于长期淹水的稻田或地下水位较高的地区,或者由于降雨造成土壤滞水等情况,FMBO可以作为一种优良的稳定化材料用于土壤砷污染修复.     

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．     

铁镧复合氧化物纳米吸附剂的制备、表征及As（Ⅲ）吸附性能研究

本研究采用共沉淀法制备了一种新型铁镧复合氧化物吸附剂(Fe-La),并对其表面特性及As(Ⅲ)吸附行为进行了系统研究.扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)结果表明,铁镧复合氧化物具有纳米结构,初级粒子粒径范围为20~200 nm.X-射线衍射仪(XRD)表征结果表明,铁镧复合氧化物具有类似氢氧化镧的晶型结构.N2吸附BET法结果表明,铁镧复合氧化物的比表面积为99.3 m2·g-1.盐加入法测得吸附剂的等电点为7.8.As(Ⅲ)吸附实验结果分析表明,铁镧复合氧化物对As(Ⅲ)具有良好的吸附效果,最大吸附量(pH 7.0)为58.2 mg·g-1,Langmuir吸附等温线可较好地拟合铁镧复合氧化物对溶液中As(Ⅲ)的吸附(R2=0.95);吸附速率较快,240 min内可完成吸附容量的80%,Elovich模型能较好地描述吸附过程(R2=0.97);溶液pH对铁镧复合氧化物吸附As(Ⅲ)的影响较为明显;共存阴离子对吸附影响的大小顺序为SO2-4相似文献   

聚氧化乙烯-海藻酸钠凝胶球去除废水中无机磷的研究

研究了聚氧化乙烯-海藻酸钠（PEO-SA）凝胶球对废水中无机磷的去除效率及吸附特性。研究结果表明：凝胶球吸附无机磷的吸附平衡时间为2h;模拟污水pH值为8时,PEO-SA—Ca—Fe凝胶球的去除效果最好;PEO-SA—Ca—Fe凝胶球可以被较好的再生利用;准二级动力学方程可以很好的描述PEO-SA—Ca—Fe凝胶球的吸附过程,主要受颗粒内扩散控制;Freundlich型吸附等温线可以较好的描述PEO-SA—Ca—Fe凝胶球对无机磷的吸附行为。     

零价铁去除废水中的汞

研究了零价铁(zero-valent iron,ZVI)去除废水中Hg2+的动力学特征及其影响因素,初步探讨了ZVI与Hg2+的作用机制.结果表明,ZVI对废水中Hg2+的最佳去除条件:Hg2+的初始浓度为0.10 mg·L-1、pH为5、ZVI用量为0.050 g、温度为25℃,获得Hg2+的去除率为94.5%.ZVI对废水中Hg2+有一个快速的去除过程,可用准一级反应动力学方程描述,速率常数为0.010 min-1.ZVI去除废水中Hg2+的机制主要是氧化还原反应、铁氧化物和氢氧化物的吸附和共沉淀作用,ZVI表面钝化是降低Hg2+去除率的主要原因,其钝化成分主要是FeOOH和Fe2O3-Fe3O4.胡敏酸可与ZVI还原产生的Fe2+、Fe3+结合形成Fe-HA复合物,增加可溶性铁的比例,缓解ZVI的钝化,对细铁氧化物和铁氢氧化物胶体具有稳定作用,增强对废水中Hg2+的吸附作用.     

膨润土负载纳米铁去除水溶液中Cr(Ⅵ)

采用硼氢化钠液相还原法制备纳米铁(nZVI)和多种负载型纳米铁,将其分别用于处理初质量浓度50 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液,结果显示膨润土负载纳米铁(B-nZVI)效果最好,去除率可达100%。ESEM和BET表征结果表明:膨润土作为载体可以有效地减弱纳米铁颗粒的团聚,增大纳米铁的比表面积。XRD显示新制备的B-nZVI谱图中出现了明显的Fe0特征峰,而反应后的谱图则证明了Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)的存在。动力学研究表明:B-nZVI对水溶液中的Cr(Ⅵ)的还原遵循伪一级反应动力学。     

复合金属改性生物炭对水体中低浓度磷的吸附性能

通过FeCl_3和KMnO_4溶液对果壳生物炭进行浸渍改性,探索复合改性生物炭(Fe:Mn=1:1)对低浓度磷的吸附性能.结果表明,铁锰复合改性生物炭对低浓度磷的吸附效果远远大于铁改性及锰改性; SEM和FT-IR测定表明,铁锰复合改性后生物炭表面可能存在铁锰氧化物和铁氢氧化物.在磷浓度为0. 5 mg·L~(-1)、温度为298 K、固液比(mg∶L)为500时,吸附量为0. 96 mg·g~(-1).当溶液的pH为4～10,均具有较高的去除率和吸附量.等温吸附实验数据符合Freundlich方程,为多层吸附.吸附热力学研究表明,ΔG~θ0、ΔH~θ 0和ΔS~θ 0,说明该吸附是自发、熵增加的吸热过程.吸附动力学分析发现,改性后生物炭在60 min内基本达到吸附平衡,吸附过程符合准二级动力学方程,以化学吸附为主.可为天然水体和污水处理厂低浓度除磷提供理论数据支撑.     

利用硫铁矿烧渣和硫酸铵废液制备铵铁蓝

将氨法制铁黄所产生的硫酸铵废液净化后,加入硫铁矿烧渣制备得到的硫酸亚铁得到硫酸亚铁和硫酸铵混合溶液,其硫酸亚铁和硫酸铵Ё浓度分别为0.346和0.173 mol·L-1.按照硫酸亚铁与亚铁氰化钠物质的量比为1.15:1,将硫酸亚铁和硫酸铵混合溶液加入浓度为0.200 mol·L-1的亚铁氰化钠溶液中,80℃下反应10 min得到白浆.将所得白浆在100℃下热煮1 h,加入质量分数为50%的硫酸溶液酸煮2 h,降温至70℃后加入质量分数为10%的氯酸钠溶液氧化3 h得到铁蓝.将铁蓝过滤、洗涤、干燥、研磨得到铵铁蓝粉末.实验所得铵铁蓝质量优于国家标准GB 1860-88及HG/T 3001-1999行业标准.SEM实验表明,铵铁蓝颗粒大小均匀、粒径约为20 nm;XRD实验表明,铵铁蓝具有与Fe4[Fe(CN)6]3相同的立方晶体结构.     

铁氧化物法对铬污染黄棕壤钝化效果的研究

该文以模拟的六价铬污染的黄棕壤为研究对象,探讨了铁氧化物法钝化铬污染土壤的稳定化效率。实验结果表明:硫酸铁和硫酸亚铁混合液(0.35 mmol硫酸铁和3.2 mmol硫酸亚铁)的投加会在铬污染土壤中形成铁氧化物晶体钝化修复土壤中的铬;当n(Fe2+)/n(Fe3+)=5,n(Fe)/n(Cr)=40,p H=9.0时,稳定化效果最佳;经过铁氧化物法钝化修复的土壤,通过BCR连续提取发现松散结合的酸可提取态的铬由原来的78.83%降至0.36%,可还原态由原来的9.89%增至14.98%,可氧化态由9.33%增至17.88%,残渣态由1.95%增至66.78%,铬稳定性明显增强;此外,铁氧化物法钝化效果在25~100℃不同特定温度条件下无明显性差异。通过硫酸硝酸法浸出实验,pH在3.2时,修复后铬浸出率由56.47%降至0.16%。     

高铁酸盐在饮用水处理中的研究进展

随着水生态环境污染问题的加重和人们对饮用水安全的日益重视,亟需研发更高效、低碳、能够适用于复杂污染水体的水处理工艺。作为一种绿色多功能的水处理药剂,高铁酸盐在饮用水处理中具有广阔的应用前景。主要综述了近年来高铁酸盐Fe(Ⅵ)在饮用水处理领域的研究进展,重点介绍了Fe(Ⅵ)的氧化特性和反应机制,以及Fe(Ⅵ)还原生成的铁(氢)氧化物颗粒的吸附特性,阐述了强化Fe(Ⅵ)氧化和吸附效能的调控策略,综合讨论了Fe(Ⅵ)在氧化去除有机污染物、控制消毒副产物生成、去除水中重金属离子、强化混凝和缓解膜污染等方面的处理效果和作用机制,并对Fe(Ⅵ)在饮用水处理中的应用前景和发展趋势进行了展望。     

海藻酸钠-钙-铁凝胶球对Cr_2O_7~(2-)吸附的研究

本实验对海藻酸钠在氯化钙、氯化铁溶液中的成球特性,以及对SA-Ca、SA-Fe、SA-Ca-Fe凝胶球吸附Cr2O72-特性进行了研究。结果表明,SA-Ca凝胶球对Cr2O72-没有吸附能力,SA-Fe和SA-Ca-Fe凝胶球对Cr2O72-去除率均达到97%以上,但SA-Fe凝胶球成球性差,机械强度低,易碎。SA-Ca-Fe凝胶球吸附Cr2O72-符合Langmuir型,其最大吸附量为13.497mg/g。吸附属于单分子层吸附,凝胶球网络中的Fe3+与溶液中Cr2O72-发生化学反应,生成Fe2(Cr2O7)3。     

水体中腐殖酸与Fe(Ⅲ)的络合物对2,4-D光降解的作用

为探讨水体中腐殖酸(humic acids,HAs)和铁元素对共存系统中环境污染物迁移转化的影响,利用红外光谱、紫外/可见吸收光谱和荧光光谱仪等手段表征了腐殖酸和Fe(Ⅲ)共存时的结构形态.结果表明,二者形成了稳定的络合物.电子顺磁共振图谱表明,腐殖酸、Fe(Ⅲ)以及HAs-Fe(Ⅲ)络合物在λ=355 nm光照下均能产生.OH.氙灯光照下(λ290 nm),除草剂2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D)的光降解遵循准一级动力学过程.单纯2,4-D(2 mg.L-1)溶液的降解速率常数为0.007 h-1,而含有HAs(5 mg.L-1)、Fe(Ⅲ)(0.2 mmol.L-1)及二者络合物的2,4-D溶液的降解速率常数分别是0.004、0.034和0.046 h-1.腐殖酸存在时,2,4-D的光降解速率受到了抑制;而Fe(Ⅲ)的存在加速了2,4-D的光降解;腐殖酸和Fe(Ⅲ)共存时,所形成的HAs-Fe(Ⅲ)络合物对2,4-D的光降解速率比单独的Fe(Ⅲ)存在时更快.     

化固定化Methylibium petroleiphilum PM1细胞降解MTBE及动力学特性分析

采用海藻酸钙包埋固定化高效降解菌Methylobium petroleiphilum PM1降解水相中的甲基叔丁基醚(MTBE),考察了不同强化方法对凝胶颗粒机械强度和降解活性的影响.响应面结果表明,交联剂和培养基中Ca2+浓度分别为0.2 mol·L-1和1.38mmol·L-1,化学交联剂聚乙烯亚胺(PEI)浓度为0.1%时,强化固定化细胞具有较高的降解活性.在此条件下,凝胶颗粒在24h内机械破碎率仅为5.98%,并能连续使用400 h以上,未出现颗粒溶解破碎现象,降解速率较为稳定.扫描电镜观察,PEI处理后的凝胶颗粒表面形成一层薄膜,能有效防止细胞泄漏,并能维持PM1细胞良好的生长繁殖.动力学分析表明,降解的限速步骤为生化反应,直径3 mm凝胶颗粒对底物的扩散限制最弱;而高浓度的PEI能引起严重的扩散限制现象.     

新型铁铜锰复合氧化物颗粒吸附剂As(Ⅲ)吸附行为与机制研究

以壳聚糖为黏合剂,采用包覆法制备了一种新型除砷吸附剂——颗粒状铁铜锰复合氧化物(GFCM). GFCM吸附剂为不完全球状,直径0.7～1.0 mm,可以有效地将As(Ⅲ)氧化成As(V),并对形成的As(V)具有良好的吸附效果. GFCM对As(Ⅲ)的最大吸附容量(pH 7.0)为56.5 mg·g~(-1),显著优于目前已报道的多数颗粒状除砷吸附剂.溶液pH在5.0～9.0范围内, GFCM对As(Ⅲ)均有较好的吸附效果,离子强度则对砷吸附效果影响较小.共存阴离子对As(Ⅲ)吸附具有抑制作用,影响的大小顺序为:PO■ SiO■ CO■ Cl~- SO■.吸附As(Ⅲ)后的GFCM可用NaOH溶液进行有效脱附再生,可重复使用.在As(Ⅲ)的去除过程中,吸附剂中锰氧化物的主要作用是氧化As(Ⅲ),铁氧化物与铜氧化物的主要作用是吸附As(Ⅲ)与氧化形成的As(V),且铜氧化物有助于增强GFCM的砷吸附性能.     

地下水水化学组成对Fe(Ⅱ)氧化过程中锰氧化菌失活的影响

溶解态Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)常共存于还原性地下水中,受O_2扰动Fe(Ⅱ)会快速发生氧化。为了解地下水化学组成对Fe(Ⅱ)氧化过程中锰氧化菌Pseudomonas putida MnB1失活的影响,利用平板计数和邻菲咯啉显色法研究了pH值、天然有机质和阴阳离子对Fe(Ⅱ)氧化过程中MnB1菌株活菌数量和Fe(Ⅱ)浓度变化的影响。结果表明:pH值为7.0的实验体系中MnB1菌株的失活率大于pH值为6.6的实验体系;柠檬酸钠、草酸和腐殖酸均能抑制MnB1菌株的失活,其机制可能为抑制铁(氢)氧化物沉淀的生成,其中草酸和腐殖酸的抑制作用大于柠檬酸钠;PO■通过与Fe(Ⅲ)形成不可溶的非晶态铁(氢)氧化物,从而促进MnB1菌株的失活;Mg~(2+)、Ca~(2+)的加入可通过降低实验体系的pH值以及共存的Cl~-竞争·OH,进而抑制MnB1菌株的失活。该研究结果补充了对地下水中铁锰生物地球化学循环的认识。