电絮凝同步去除水中铜(Ⅱ)和铬(Ⅵ)复合污染物的影响因素及其作用机理

铜(Cu(Ⅱ))和铬(Cr(Ⅵ))是水和废水中一类重要的重金属复合污染物。电絮凝(electrocoagulation,EC)是目前很有效的重金属深度处理技术,因此,采用电絮凝静态反应器对水中Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的复合污染物的同步去除进行研究。在单极式连接条件下,考察电极材料、电流密度、初始pH、极板间距和电导率等因素对电絮凝效果的影响。结果表明,与铁电极相比,铝电极显示出更好的Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)同步去除效果。因此,采用铝电极进行因素筛选实验,筛选出的实验条件为:Cu(Ⅱ)的进水浓度为18.73~20.08 mg·L~(-1),Cr(Ⅵ)的进水浓度为12.98~14.35 mg·L~(-1),在初始pH为3~6,电流密度为11.57 A·m~(-2),极板间距为1 cm,电导率在899~2 000μS·cm~(-1)的范围内。去除结果表明,总铬(TCr)、Cr(Ⅵ)和Cu(Ⅱ)的去除率均在94%以上,出水Cu(Ⅱ)、TCr和Cr(Ⅵ)的浓度分别为0.081.24、0.491.21和0.120.49 mg·L~(-1),出水pH在6~9之间,可以满足《污水综合排放标准》(GB 8978-7996)要求。     

一株典型伯克氏菌对Cr(Ⅵ)/Cu(Ⅱ)复合污染的吸附转化

工业废水和环境污染中往往含有两种或以上的金属离子,因此筛选分离能吸附多种重金属的菌株是利用微生物技术治理环境重金属污染的关键。从剩余污泥中筛选获得一株能耐受重金属Cr和Cu的细菌,经鉴定为伯克氏菌(Burkholderia sp.),命名为Y-12,用于开展水体Cr(Ⅵ)/Cu(Ⅱ)复合污染微生物吸附转化研究。结果表明,Y-12对Cr(Ⅵ)和Cu(Ⅱ)的吸附规律不同。随时间延长,Cr(Ⅵ)的去除率逐渐增大,但是共存Cu(Ⅱ)的去除率在2.00h达到最大值之后却又逐渐被解吸出来;Y-12去除Cr(Ⅵ)/Cu(Ⅱ)复合污染的最佳pH为6,强酸条件下,Y-12对Cr(Ⅵ)的吸附受到抑制,而当溶液pH为9时,Y-12主要通过还原作用对Cr(Ⅵ)进行解毒;Cr(Ⅵ)浓度越大越不利于Cr(Ⅵ)的去除,溶液中Cu(Ⅱ)浓度变化对Cr(Ⅵ)去除没有显著影响。由此可见,在适宜环境条件下,Y-12能有效去除水体中Cr(Ⅵ)/Cu(Ⅱ)复合污染,具有广泛的应用前景。     

污泥活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附研究

研究了污泥活性炭对含Cr(Ⅵ)废水的吸附性能.利用西安某污水处理厂未消化脱水污泥,采用ZnCl2化学活化热解炭化法制备污泥活性炭,研究其处理含Cr(Ⅵ)废水的效果,考察其吸附Cr(Ⅵ)的动力学行为.结果表明,最佳吸附条件为溶液pH在1左右、污泥活性炭投加量5 g/L、吸附时间10 min、Cr(Ⅵ)初始质量浓度10 m...     

不同营养条件对薏苡人工湿地去除Cr(Ⅵ)的影响

为研究不同营养水平下薏苡人工湿地对Cr(Ⅵ)的净化与形态转变化的影响,以生活污水(W)、1/2(体积比)Hoagland营养液(Y)、1/2Hoagland营养液+生活污水(Y+W)为灌溉水源,构建微型模拟垂直流薏苡人工湿地,采取间歇进水方式,进水分别以0、10、30mg/L左右Cr(Ⅵ)(以K2Cr2O7形式加入)进行处理。结果表明:(1)根、茎、叶中总铬均随处理时间的延长和Cr(Ⅵ)浓度的提高而提高;不同器官之间相比较,总铬依次为根叶茎。(2)在不同营养条件下,基质中可交换态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态、残渣态铬含量均随着Cr(Ⅵ)浓度的增加而提高,而碳酸盐结合态铬则先升高后降低。(3)Y处理出水Cr(Ⅵ)较高,W、(Y+W)处理均能提高人工湿地对含铬污水的处理效果。     

还原沉淀法对含铬重金属废水的处理研究

采用还原沉淀法处理含铬(Cr)重金属废水,研究了单质Fe、FeSO4、NaHSO3、Na2SO3等4种常用还原剂对Cr(Ⅵ)的还原效果,中性及弱碱性条件下FeSO4对Cr(Ⅵ)的还原以及重金属离子沉淀的最佳pH。结果表明:对于酸性含Cr重金属废水,NaHSO3是Cr(Ⅵ)还原的优选还原剂;对于中性及弱碱性废水,采用FeSO4对Cr(Ⅵ)进行还原,可以避免反复调节pH,简化工艺,降低成本;对于本试验用含Cr重金属废水,沉淀重金属离子最适宜的pH为10.0。     

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.     

纳米天然黄铁矿对土壤和地下水中铬的原位固定技术

采用机械球磨活化方法制备了纳米级黄铁矿,将其作为可渗透反应屏障中的介质材料,用于原位固定土壤和地下水中的Cr(Ⅵ),通过柱实验研究了黄铁矿对Cr(Ⅵ)动态反应(吸附)和解吸附的性能,并结合高分辨率透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等对黄铁矿材料进行了表征,同时对反应机理进行了探讨。结果表明:在纳米天然黄铁矿填充的PRB反应器中,FeS_2能够有效地处理含铬废水并将Cr(Ⅵ)原位固定在土壤中;在反应过程中,1 g黄铁矿可处理50 mg·L~(-1)的含铬废水1 854.4 mL,2 g的纳米级天然黄铁矿介质固定了约69.458 mg的Cr(Ⅵ);当铬溶液到达穿透点时,Cr(Ⅵ)去除率达到了99.9%。本研究成果可为纳米级天然黄铁矿处理土壤和地下水中Cr(Ⅵ)以及原位固定其他的重金属提供参考。     

Leucobacter spp.菌株Ch1还原高浓度Cr(Ⅵ)的研究

利用一株新分离Cr(Ⅵ)还原菌Leucobacter spp. Ch1进行高浓度Cr(Ⅵ)还原的研究.发现生长于Luria Broth培养基中的Leucobacter spp. Ch1最大能还原1800mg/LCr(Ⅵ),而休眠Leucobacter spp. Ch1细胞悬液可以完全还原2100mg/L Cr(Ⅵ).扫描电镜观察到还原cr(Ⅵ)后的细菌末端黏附大团反应产物,电子顺磁共振分析确定产物的成分为Cr(Ⅲ).在分批加Cr(Ⅵ)还原实验中,休眠Leucobacter spp. Ch1细胞悬液在1060min内还原了2368mg/L Cr(Ⅵ),重新加入的乳酸钠可以再次启动Cr(Ⅵ)的生物还原.结果表明,乳酸钠的存在是Leucobacter spp. Ch1还原Cr(Ⅵ)的必要条件,推测该物质在反应中起电子供体的作用.     

一种Cr(Ⅵ)的新型吸附剂

Cr(Ⅵ)是严重影响环境的重金属污染因子,为此国家严格规定,污水中的Cr(Ⅵ)含量不超过0.5μg/ml。因此,治理工业废水(尤其是电镀工业废水)中的含Cr(Ⅵ)废水是保护生态环境的一个重要措施。为了吸附电镀废水中的Cr(Ⅵ),本试验采用了一种新型的吸附剂——淀粉渣铁。实验表明:淀粉渣铁对Cr(Ⅵ)具有良好的吸附性能。 一、材料的制取 1.吸附剂淀粉渣铁的制取 淀粉渣取自广西南方淀粉厂(厂址设在藤县县城),该厂年产木薯淀粉1.5万吨,每年产生大量的淀粉渣。利用该厂产生的淀粉渣经风干研磨后过60目筛,再用FeCl_3饱和溶液浸渍20小时以上,然后自然风干即得吸附剂淀粉渣     

电动修复不同形态铬污染土壤的研究

研究了土壤中铬的价态对电动修复效率的影响以及电动修复前后土壤中铬形态的变化.结果表明,电动修复对于土壤中1 000 mg Cr(Ⅵ)/kg的去除效果明显,总铬去除率达59.7%;而对1 000 mg Cr(Ⅲ)/kg的去除效率较低,仅为6.2%;Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)(各500 mg/kg)同时污染的土壤,铬的去除率介于中间,为18.7%.电动修复前后,土壤中铬的形态也发生了明显的变化.其中,电动修复对土壤中Cr(Ⅵ)的提取形态影响最大,而对Cr(Ⅲ)提取形态并无太大的影响.总体上,电动修复后对于生物有效的弱酸可提取态铬的浓度都保持在较低水平,预期铬的环境风险(物理流动性和生态风险)将大大降低.     

生物淋滤技术对城市污泥中高浓度重金属的去除

实验以单质硫粉作为能源基质,考查了生物淋滤技术针对城市污泥中高浓度重金属的去除效果,探讨了生物淋滤处置前后污泥中重金属的形态变化规律。结果表明,生物淋滤技术能够有效去除污泥中的高浓度重金属。在硫粉投加量为4 g·L~(-1)、HRT为5 d、污泥回流比为50%、污泥浓度为4%、温度为30℃的条件下,生物淋滤系统pH值可降低至1.5左右,污泥中残留重金属Zn、Cu、Cr、Ni分别可降低至400、400、900和200 mg·kg~(-1)左右,达到了《城镇污水处理厂污泥处置林地用泥质》(CJ/T 362~(-2)011)标准重金属限值。生物淋滤处置后,污泥中残留重金属Zn、Cu、Cr、Ni均主要以稳定形态存在,环境风险较低,为进行土地利用奠定了物质基础。     

废铁屑-改性粉煤灰联用处理铬渣渗滤液

针对铬渣严重污染环境问题,以"以废治废"为研究目标,采用室内静态实验方法,进行废铁屑-改性粉煤灰联用处理铬渣渗滤液中Cr(Ⅵ)和总铬实验研究。实验结果表明,废铁屑与聚合氯化铝改性粉煤灰联用处理Cr(Ⅵ)和总铬效果优于单独采用其中一种物质;处理Cr(Ⅵ)浓度208 mg/L、总铬浓度260 mg/L的200 m L高浓度含铬废水最佳反应条件为:反应时间30 min,总投加量40 g,配比为1∶1,pH值4.1,对应Cr(Ⅵ)去除率99.93%,总铬去除率99.72%。处理后水质满足《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)要求。     

几种污水处理材料对COD和Cr(Ⅵ)的去除比较研究

研究了活性炭、硅藻土、高岭土和改性玉米秸秆几种常见污水处理材料对污水中有机物(COD)和Cr(Ⅵ)的吸附效果,发现活性炭吸附污水中有机物的效果最好,经活性炭吸附的污水的COD去除率达88.8%。同时,活性炭对Cr(Ⅵ)也有很强的吸附能力。硅藻土和高岭土对有机物的吸附效果较差,对Cr(Ⅵ)具有较好的吸附效果。改性玉米秸秆对Cr(Ⅵ)表现出很强的吸附能力,在低浓度Cr(Ⅵ)的吸附实验中,可以达到比活性炭更高的吸附量,开发应用潜力巨大。     

重金属Cr(Ⅵ)和Ni对旱伞草富集能力及其生理生化指标的影响

采用水培方法,研究了在不同重金属Cr(Ⅵ)(0~50 mg/L)和Ni(0~50 mg/L)浓度下旱伞草(Cyperus alternifolius)的富集能力及生理生化指标的变化规律。研究结果表明:(1)旱伞草中积累的重金属含量随处理浓度的增加逐渐增加,Cr(Ⅵ)在其地上部和根部富集量分别达到958.00 mg/kg和2 874.44 mg/kg,Ni在其地上部和根部富集量分别达到1 655.46 mg/kg和2 511.20 mg/kg;(2)在Cr(Ⅵ)和Ni胁迫下,随着Cr(Ⅵ)和Ni浓度的增加,旱伞草生物量、叶绿素含量、根系活力均呈先上升后下降的趋势;(3)脯氨酸的含量随着Cr(Ⅵ)胁迫浓度的增加,呈现为先上升后降低的趋势,而随着Ni胁迫浓度的增加,则为先缓慢上升而后急剧升高。旱伞草对Cr(Ⅵ)和Ni具有较强的富集能力且主要分布在根部,虽不是Cr(Ⅵ)和Ni超积累植物,但具有较强的稳定化能力,在污染水体的修复方面有一定应用潜力。     

椰纤维生物炭对Cd(Ⅱ)、As(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的吸附

为了研究不同裂解温度制备的椰衣生物炭对Cd(Ⅱ)、As(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的吸附性能差异及其机理,并为制备高效吸附生物炭提供依据,采用Langmuir和Freundlich模型拟合分析了300、500和700℃3个裂解温度下制备的椰衣生物炭对Cd(Ⅱ)、As(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的等温吸附曲线,使用元素分析仪、Boehm滴定法、扫描电子显微镜等研究了不同温度制备的生物炭的组成与理化性质。结果表明,Langmuir模型和Freundlich模型都能较好地拟合生物炭对这些重金属的吸附,提高生物炭的制备温度可增加其对Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的最大吸附量,同时降低其对As(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的最大吸附量;制炭温度升高引起的生物炭C含量、灰分含量、p H、CEC的升高和生物炭表面积增大是导致其对Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的最大吸附量增大的主要原因。而随着制炭温度的上升,O、H元素含量下降引起的碱性官能团的增加,和羟基和酚羟基官能团的减少是生物炭对As(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)吸附量下降的主要因素。     

K+、Na+、Ca2+共存离子对活性炭吸附Cr(Ⅵ)的影响

以含有重金属离子Cr(Ⅵ)以及共存轻金属离子K~+、Na~+、Ca~(2+)的模拟废水为研究对象,采用活性炭进行吸附处理,探讨了3种共存轻金属离子对活性炭吸附Cr(Ⅵ)的影响。结果表明:(1)共存的K~+、Na~+、Ca~(2+)与Cr(Ⅵ)之间存在竞争吸附,其影响活性炭吸附Cr(Ⅵ)的大小顺序为Ca~(2+)Na~+K~+,其中Ca~(2+)导致Cr(Ⅵ)去除率下降44.16百分点。(2)吸附Cr(Ⅵ)的活性炭在2 170cm~(-1)处出现新的红外振动峰,表明Cr(Ⅵ)与活性炭之间的吸附属于化学吸附。在同时吸附Cr(Ⅵ)与共存离子的样品中,未出现新的红外振动峰,表明K~+、Na~+、Ca~(2+)与活性炭间的吸附属于物理吸附。(3)活性炭吸附Cr(Ⅵ)的过程符合Langmuir模型,属于单分子层化学吸附;其动力学曲线符合伪二级动力学模型。     

五硫代碳酸钠处理含Cr(Ⅵ)水溶液的实验研究

采用一种新型还原剂五硫代碳酸钠(Na2CS5)处理含Cr(Ⅵ)水溶液.考察了含Cr(Ⅵ)水溶液的pH值、五硫代碳酸钠的用量、反应时间、沉淀时间和Cr(Ⅵ)的浓度等对Cr(Ⅵ)去除率的影响.结果表明,含白(Ⅵ)水溶液初始pH值和沉淀阶段溶液的pH值分别控制为1.5和8～8.5,n(Cr2O72-):n(CS52-)=1:...     

含铁黏土矿物与电子传递体强化生物还原固定地下水中Cr(Ⅵ)的过程和机理分析

为了提高微生物还原固定Cr(Ⅵ)的速率,实现地下水Cr(Ⅵ)污染物的快速有效去除,采用添加黏土矿物与电子传递体的方法,考察了含铁黏土矿物NAu-2和电子传递体AQDS单独/共存条件下对希瓦氏菌Shewanella oneidensis MR-1还原固定地下水中不同浓度Cr(Ⅵ)(0.1～2.0 mmol·L~(-1))的影响。结果表明:单独添加NAu-2对不同浓度Cr(Ⅵ)生物还原过程均无促进作用;单独添加AQDS对不同浓度Cr(Ⅵ)(0.2～2.0 mmol·L~(-1))生物还原过程均产生强化作用,强化系数达到1.33～3.90;同时添加NAu-2和AQDS时,不同浓度Cr(Ⅵ)(0.2～2.0 mmol·L~(-1))生物还原时的强化作用均得到明显提升,强化系数达到2.02～10.49。此外,对比NAu-2和AQDS共存时对MR-1还原不同浓度Cr(Ⅵ)的协同促进作用,发现在低浓度Cr(Ⅵ)(0.1～0.5 mmol·L~(-1))体系中未产生协同作用(协同系数1.0),中、高浓度Cr(Ⅵ)(0.8～2.0 mmol·L~(-1))体系中产生了明显的协同作用(SF1.0),且在Cr(Ⅵ)浓度为1.2 mmol·L~(-1)时,协同效果最为明显(协同系数为2.98),说明NAu-2和AQDS对中、高浓度Cr(Ⅵ)(0.8～2.0 mmol·L~(-1))还原过程的协同促进作用差异较大。通过对不同Cr(Ⅵ)浓度条件下NAu-2、AQDS与MR-1共存的复杂体系中Cr(Ⅵ)迁移转化过程和机理进行研究,可为实际Cr(Ⅵ)污染场地修复提供新的修复思路及参考数据。     

活性炭表面改性及其对Cr（Ⅵ）的吸附性能

以HNO3、NaOH、FeCl3和海藻酸钠(SA)为改性剂,采用浸渍法制备了6种改性粉末活性炭,研究其对Cr(Ⅵ)的吸附性能。结果表明,以FeCl3直接改性和NaOH/FeCl3复合改性的粉末活性炭(分别标记为PAC-3和PAC-6)对Cr(Ⅵ)的吸附能力最强,在室温(20±1)℃下,处理质量浓度为30 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液25 mL,pH为4.02,PAC-3用量为0.25 g,静置吸附90 min,吸附率可达98%,吸附后的PAC-3可用0.1 mol/L NaOH溶液洗脱,可回收Cr(Ⅵ)。共存物质中,NaNO3和PO34-对Cr(Ⅵ)的吸附基本无影响,Na2CO3和Na2SO4有抑制作用,其中Na2CO3抑制作用最大。初步推测,吸附机制是静电吸引、络合反应、离子交换和还原反应共同起作用。     

秸秆-复合菌-污泥联合修复铬污染土壤技术

为探索修复Cr(Ⅵ)污染土壤的新方法,以模拟某化工厂铬渣堆存场内Cr(Ⅵ)污染土壤为研究对象,分别研究了秸秆-复合菌-污泥修复铬污染土壤单因素和3因素条件下对铬污染土壤的修复效果。结果表明:单独添加3%的秸秆时,土壤中Cr(Ⅵ)还原率可以达到25.88%;单独添加3%复合菌时,土壤中Cr(Ⅵ)还原率可以达到72.07%;单独添加50%的活性污泥时,土壤中Cr(Ⅵ)还原率可以达85.65%。3个因素中复合菌对土壤中Cr(Ⅵ)还原率的影响最大。综合考虑秸秆、污泥和复合菌3个因素对土壤中Cr(Ⅵ)还原的影响,设计了秸秆、污泥和复合菌的3因素联合实验,最后从修复的经济成本和修复效率考虑,确定最优物料组合为1%秸秆+1%复合菌+30%污泥,对土壤中Cr(Ⅵ)还原率可以达到96.6%。秸秆-复合菌-污泥对铬污染土壤的修复明显高于单独对铬污染土壤修复的效率。该技术在实现对铬污染土壤进行修复的同时,为秸秆和活性污泥的资源化利用开辟了新的途径,实现了"以废制废"。