β-环糊精包埋纳米零价铁对Cd~(2+)的去除性能研究

为提高纳米Fe0的稳定性,以环氧氯丙烷为交联剂,以β-环糊精为原料对纳米Fe0进行包埋。考察了碱度、交联剂用量对聚合物交联度的影响,对比研究了30%、40%Na OH介质对包埋纳米Fe0去除Cd2+反应活性的影响。利用SEM、TGA对包埋材料的表面形态及热稳定性进行了分析。实验结果表明:40%Na OH介质中交联包埋的纳米Fe0具有更高的反应活性;当Cd2+浓度为100 mg/L时,投加包埋材料3.0 g,反应150 min,Cd2+去除率可达98.9%;于空气中放置1个月,其对Cd2+去除率仍可达90.5%。     

聚乙烯醇-海藻酸钠凝胶球去除废水中无机磷的研究

研究了聚乙烯醇-海藻酸钠(PVA-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:交联剂质量分数0.5%、pH=2为最佳实验条件;PVA-SA-Fe凝胶球和PVA-SA-Ca凝胶球吸附无机磷的吸附平衡时间为120min;PVA-SA-Ca-Fe凝胶球吸附平衡时间为240min,去除率高,超过90%;模拟污水pH值为9时,PVA-SA-Ca-Fe凝胶球的去除效果最好,可达到97.5%;PVA-SA-Ca-Fe凝胶球可以很好的再生利用,主要影响因素是盐酸和Fe3+。准二级动力学方程可以很好的描述PVA-SA-Ca-Fe凝胶球的吸附过程,主要受颗粒内扩散控制;Langmuir型吸附等温线可以较好的描述PVA-SA-Ca-Fe凝胶球对无机磷的吸附行为。     

绿色合成纳米铁同时去除水体中的Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)

植物提取液绿色合成纳米铁是用于环境修复最有潜力的技术之一.本文利用苦丁茶提取液绿色合成纳米铁(Fe NPs),考察了Fe NPs去除Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的性能,同时,比较了不同温度对Fe NPs去除Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的影响.结果表明,在p H=3.5、温度303 K、Fe NPs投加量为2.0 g·L-1的条件下,反应60 min后,Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)复合溶液中Pb(Ⅱ)的去除率为91.0%,Cd(Ⅱ)的去除率达31.4%,而单独的Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)溶液中,Pb(Ⅱ)的去除率高达93.8%,Cd(Ⅱ)的去除率高达41.7%.根据Fe NPs对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)反应前后的表征结果和Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)去除动力学的研究结果表明,Pb(Ⅱ)的去除反应遵循伪一级动力学,而Cd(Ⅱ)的去除遵循伪二级动力学,去除机理可能是Fe NPs对Pb(Ⅱ)起到还原、吸附作用,而对混合液中的Cd(Ⅱ)起到吸附作用.     

改性聚合硫酸铁去除微污染水中Pb2+的影响因素

以改性聚合硫酸铁(MPFS)为混凝剂,对微污染水源水中微量Pb2+的去除进行了研究.考察了水的pH值、MPFS投加量、Pb2+初始浓度和源水浊度等因素对Pb2+去除的影响.结果表明,在pH>6的条件下,当源水中Pb2+浓度为0.1mg/L时,投加3.00mg/L的MPFS(以Fe计),可使水中Pb2+的去除率达到90％以上,满足生活饮用水水质指标;当水中Pb2+初始浓度较高时,适当增加MPFS投加量,即可使Pb2+得到有效去除.     

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.     

纳米铁系材料与反硝化细菌复合去除地下水硝酸盐氮研究

采用不同液相还原法制备了纳米Fe、纳米Fe/Ni和油酸钠包覆型纳米Fe粒子,并将其与反硝化细菌复合应用于地下水中硝酸盐氮的去除研究中.分别考察了不同纳米铁系材料与反硝化细菌复合体系去除硝酸盐氮的反应速率及对脱氮产物生成的影响.同时,从核糖核酸(RNA)水平考察了不同纳米铁系材料对反硝化细菌的影响.结果表明,纳米Fe/Ni复合体系脱氮速率最快,6d内对硝酸盐氮的去除率可达到100%,最终产物主要为氨氮,占体系总氮的69%;而纳米Fe和油酸钠包覆型纳米Fe复合体系9d可将硝酸盐氮100%去除,氨氮的转化率分别为52%和16%.另外,从反应前后反硝化细菌总RNA浓度的变化情况看,纳米Fe/Ni复合体系、纳米Fe复合体系和油酸钠包覆型纳米Fe复合体系的反硝化细菌总RNA浓度分别降低了93%、40%和34%,可见3种纳米铁系材料对反硝化细菌毒性大小顺序为:纳米Fe/Ni纳米Fe油酸钠包覆型纳米Fe.     

Fe~(3+)-TiO_2/AC光催化剂的制备及其光催化性能

以活性炭(AC)为载体,通过溶胶-凝胶法制备了Fe3+离子掺杂的TiO2/活性炭(Fe3+-TiO2/AC)负载型光催化剂,通过SEM、XRD、UV-Vis等手段对光催化剂进行了表征。以125W高压汞灯作为光源,通过对罗丹明B的光降解反应,主要考察了温度对Fe3+-TiO2/AC复合体的光催化活性的影响。结果表明,温度在600℃条件下焙烧的Fe3(+0.15%)-TiO2/AC具有最好的光催化活性。     

壳聚糖水凝胶制备及其对Pb~(2+)吸附性能研究

以壳聚糖为原料,丙烯酸为接枝单体,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺作交联剂制备了一种新型壳聚糖水凝胶。通过FTIR、SEM、热重和能谱分析对壳聚糖水凝胶进行表征,并在此基础上考察其对Pb~(2+)的吸附行为。实验结果表明:所制备的壳聚糖水凝胶是一种性质稳定的多孔结构高分子聚合物,分子中含有大量的—NH_2、—OH、—COOH等活性基团,可通过螯合、离子交换或形成离子对等方式吸附金属离子,对Pb~(2+)具有较高的吸附去除效率。     

新型改性磷灰石水处理剂去除废水中铅离子的研究

文章对一种颗粒状废水处理剂去除水溶液中Pb2+进行了研究。考察pH值、温度、处理时间、Pb2+浓度、水处理剂的用量、比表面积及颗粒大小等因素对去除Pb2+能力的影响。研究的结果表明:水处理剂去除水溶性Pb2+的主要作用机理为溶解沉淀过程;反应速率在pH2.5～5.5范围内与pH呈负线性相关,与Pb2+浓度呈正相关关系。较低的pH值,较长的处理时间和较高的反应温度可以适当提高水处理剂去除Pb2+能力,最大可达253.2mg/L;水处理剂粒度在1～5mm之间,比较符合生产的要求。比表面积与去除Pb2+能力呈正相关关系,可作为水处理剂去除重金属离子能力强弱的重要评判标准之一。     

Fe~(3+)及Ce~(3+)掺杂对TiO_2纳米粒子性能的影响

以溶胶-凝胶法制备纯的和分别掺杂Fe3+、Ce3+的TiO2纳米粒子,以橙黄IV的光催化氧化评价纳米粒子的紫外光与可见光活性,利用TG-DSC、XRD、BET及UV-Vis吸收光谱考察掺杂对TiO2的相变、粒径、比表面积及光吸收性能的影响,在归一化条件下探讨Fe3+及Ce3+掺杂对TiO2活性和表面性质产生影响的机制。结果表明:Fe3+及Ce3+的最佳掺杂量分别为0.2%和0.04%;Ce3+抑制TiO2由锐钛矿向金红石转变以及改善TiO2高温组织稳定性的能力均明显大于Fe3+;Fe3+和Ce3+掺杂均能提高TiO2的紫外光活性并扩展TiO2的光响应范围,但光生电子与空穴复合以及光腐蚀使它们对TiO2可见光活性的提高并不显著。Fe3+和Ce3+的半径及其相应氧化物的性质决定了两者对TiO2性能的不同影响。     

不同稳定剂修饰Fe/Ni去除消毒副产物氯仿的研究

纳米铁基材料对水体中持久性有机污染物具有较高的去除活性，然而在巨大的内能及磁吸引作用下，铁基纳米颗粒极易发生相互团聚，导致材料活性降低。该研究以活性炭纤维(ACF)及羧甲基纤维素钠(CMC-Na)为稳定剂修饰Fe/Ni纳米颗粒，系统地探究ACF-Fe/Ni和CMC-Fe/Ni对水体中氯仿(CF)的去除效能。结果表明，经稳定剂修饰后，Fe/Ni纳米颗粒还原活性显著提高，ACF-Fe/Ni和CMC-Fe/Ni对CF的去除率为96.2%和98.1%，分别高出Fe/Ni 11.9%和13.8%。ACF不仅能有效防止Fe/Ni纳米颗粒的团聚，同时为CF的吸附提供了疏水性点位。ACF-Fe/Ni对CF的去除效率随溶液pH的升高而降低，CMC-Fe/Ni体系中初始pH对CF的去除影响不大。共存离子均不同程度地抑制了CF的去除，其中NO₃^-和HPO₄^2-抑制作用最强。体系中存在的硫化物倾向于快速转化Fe⁰形成铁硫化物，极大地降低了铁基还原剂的活性。ACF-Fe/Ni与CMC-Fe/Ni体系中C...     

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。     

微藻固定化条件优化及其污水氨氮去除潜力分析

微藻污水处理被视为新概念引领下极具潜力的一项绿色技术,然而,微藻分离与采收一直是限制其大规模应用的瓶颈.本研究立足于固定化技术,以斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为研究对象,采用响应曲面法(RSM)耦合Box-Behnken设计,以固定剂浓度、交联剂浓度和交联时间为自变量,以藻球的机械强度、传质速率和生长速率为响应值,对固定化的过程参数进行优化,制备性能最优的固定化藻球;并探索和分析藻球对氨氮(NH4+-N)去除的最佳条件及其潜力.结果表明,固定剂浓度、交联剂浓度和交联时间分别为5%、2%和16 h为制备固定化藻球的最优条件,且包埋密度为1×106cells·m L~(-1),有机物(COD)浓度为300 mg·L~(-1)时,藻球混合培养去除NH4+-N的能力最强;此外,固定藻对高浓度NH4+-N的去除潜力显著优于自由藻,当初始浓度约为50和70 mg·L~(-1)时,固定藻混合培养5 d后NH4+-N去除率分别为(96. 6±0. 1)%和(65. 2±4. 5)%,而初始浓度约为30 mg·L~(-1)时,自由藻优势明显,3 d后NH4+-N去除率高达(97. 8±0. 6)%;但异养条件下固定藻对NH4+-N的去除率整体偏低且随浓度增加而降低,当初始浓度约为30 mg·L~(-1)时,去除率仅为(49. 0±3. 1)%.本研究为污水可持续处理提供了新思路,为资源回收提供了新途径,更为该技术推广应用奠定了较好的理论基础.     

固定化小球藻对海水养殖废水氮磷的处理

本研究利用海藻酸钠（SA）作为载体、以氯化钙（CaCl₂）为交联剂,探究小球藻最佳固定化条件及其对海水养殖废水氨氮和磷酸盐的处理效果.通过对比不同浓度SA和CaCl₂对小球藻生长的影响及不同固定化条件的藻球对氨氮、磷酸盐处理效果,确定最佳固定化条件为2.0% SA和2.0% CaCl₂.对比固定化藻球和悬浮小球藻对模拟海水养殖废水氨氮、磷酸盐去除效果,结果表明固定化藻球比悬浮藻液对氮、磷处理效果更好.其中低接种率（1：10）固定化藻球的最大氨氮、磷酸盐去除率分别为63.26%和62.76%.固定化小球藻浓度越高,其净化能力越强,高接种率（1：1）固定化藻球的最大氨氮、磷酸盐去除率分别是85.16%和75.94%.连续流运行下固定化藻球对海水养殖废水氨氮、磷酸盐的平均去除率分别为84.49%和72.17%.小球藻固定化态保留并延长了悬浮态生长活性,提高了对海水养殖废水脱氮除磷效果.     

树脂基纳米零价铁复合材料的制备及其去除重金属铅Pb(Ⅱ)的性能研究

凭借着优越的还原活性,纳米零价铁在环境污染治理和修复领域应用广泛。通过将纳米零价铁(n ZVI)颗粒负载到大孔阴离子和阳离子交换树脂上,成功制备出2种树脂基纳米零价铁复合材料。研究了2种复合材料及其载体对水溶液中Pb(Ⅱ)的去除性能,考察了不同载体功能基团对复合材料去除Pb(Ⅱ)性能的影响。结果表明:以大孔阴离子交换树脂为载体的D001-Fe0复合材料因具有离子交换和化学还原双重作用,对Pb(Ⅱ)的去除效率高、速率快。     

连续流反应器中非活性固定化废菌体填料对

通过连续流反应器运行的正交试验,研究了以非活性固定化啤酒酵母废菌体为填料吸附去除水中的Pb2 ,确定各影响因素的主次顺序及较优水平.考察了溶液pH,流速和酵母装柱密度对Pb2 去除效果的影响.结果表明:在pH为6,流速为5mL/min,酵母装柱密度为80 g/L时,Pb2 的去除效果较好,为3个因素组合的较优水平.在反应器开始运行的40 min内,流出液中ρ(Pb2 )(C1)与流入液中ρ(Pb2 )(C)的比值增长很快,大部分pb2 都被酵母吸附,Pb2 的去除率最高可达92%,说明在连续流条件的动态试验中,非活性固定化啤酒酵母对Pb2 的去除是一个快速过程,而以废菌体为填料的连续流反应器去除水中的Pb2 污染是可行的.     

复合高分子凝胶在重金属废水处理中的应用

研究了以海藻酸钠(SA)与聚丙烯酸钠(PAAS)交联形成的复合高分子凝胶对废水中重金属离子的去除性能。讨论了凝胶用量、吸附时间、p H范围等因素对去除率的影响,并比较了复合凝胶对各种离子的去除率大小。结果显示该复合高分子凝胶对Cu2+、Pb2+、Cr3+3种重金属离子的去除效果明显。吸附时间达到4 h后,3种离子均可达吸附平衡。当用量增加到462.5 mg/L对Pb2+、Cr3+的去除率可分别达到最大值98.7%和99.5%,当用量增加到1 387.5 mg/L对Cu2+的去除率达最大值98.1%。溶液的p H为4~8时,对3种离子均有较高的去除率。结果表明以SA-PAAS复合高分子凝胶吸附去除废水中的重金属离子是可行的。     

实验条件对固定化铁粉填料除Cr(Ⅵ)特性的影响

Fe0与Cr(Ⅵ)反应,Fe0极易团聚,利用率极低。通过运用海藻酸钠(SA)固定化铁粉(SAC)来克服Fe0易团聚、利用率低的缺陷。实验结果表明:固定化材料的应用能显著提高零价铁去除Cr(Ⅵ)的能力。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,不仅为铁粉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。温度在10²0℃对固定化铁粉填料的除铬性能影响不大;摇床速率越快此填料除铬速率越快,但对Fe0的最终利用率影响不大;pH对填料除铬性能影响很大,酸性条件下去除率最高;此填料在一定程度上会提高含铬废水的pH,但最终都在中性范围波动。     

纳米Fe0颗粒对三种单氯酚的降解

采用化学还原法制备了纳米Fe0颗粒,研究了不同条件下纳米Fe0对3种单氯酚(2-CP, 3-CP, 4-CP)的去除作用.结果表明,纳米Fe0对单氯酚具有良好的去除效果,主要降解途径为先脱氯后开环,实现氯酚分子与Fe原子间的电子转移,达到还原脱氯的效果.3种单氯酚的脱氯难易程度为2-CP＞3-CP＞4-CP,脱氯反应活性与其分子最低空轨道能量(ELUMO)有关.随着氯酚初始浓度的增大,其相对去除率略有降低, 但绝对降解量有较大提高.温度不仅影响脱氯速率,而且影响氯酚去除的途径,温度较高时,氯酚先脱氯后开环;温度低时,较易产生氧化产物.     

高岭土负载纳米Fe/Ni同时去除水中Cu2+和NO3-

工业废水常含有不同污染物如重金属离子和无机阴离子,而如何有效去除复合污染物就成为环境科学前沿研究的挑战性课题.这些污染物因化学性质不同而导致去除机理和途径也不同.本文采用合成高岭土负载纳米双金属Fe/Ni(K-Fe/Ni)同步去除水中Cu2+和NO-3.结果表明K-Fe/Ni能有效去除水中Cu2+和NO-3,但它们的去除效果却会相互受到影响.在Cu2+浓度为200mg·L-1时,NO-3的去除率达到42.5%;而未加入Cu2+时,NO-3的去除率仅有26.9%,说明Cu2+的存在提高了NO-3降解效率.同样,水中NO-3的存在也影响Cu2+的去除(Cu2+去除率从99.7%降到96.5%).但NO-3浓度对去除Cu2+的影响小于Cu2+浓度对NO-3的影响.通过BET比表面积、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能量散射(EDS)和X射线光电分析(XPS)对K-Fe/Ni表征的结果显示,反应后K-Fe/Ni的表面存在铁的氧化物、Ni0和被还原的Cu0.基于以上结果,我们发现K-Fe/Ni同步去除水中Cu2+和NO-3的机理是:高岭土负载下的纳米Fe0作为还原剂,在Ni0的催化产氢作用下将Cu2+还原成Cu0并沉积在K-Fe/Ni上而形成纳米Fe/Ni/Cu三金属催化剂,从而加速催化水中NO-3降解.