甘蔗渣负载纳米零价铁吸附剂去除水中Cr(Ⅵ)的研究

以改性甘蔗渣做载体,采用液相还原法制备负载型纳米零价铁吸附剂,研究了原甘蔗渣、改性甘蔗渣、纳米零价铁及纳米零价铁/改性甘蔗渣4种物质对于水中Cr(Ⅵ)的吸附特性,探讨了反应时间、溶液pH值、固液比、Cr(Ⅵ)初始浓度等因素对于Cr(Ⅵ)吸附效果的影响。实验结果表明:4种吸收剂中,纳米零价铁/甘蔗渣的吸附能力最好,在pH=4,固液比=0.5 g/L,Cr(Ⅵ)初始浓度小于25 mg/L时,可全部去除Cr(Ⅵ)。并对甘蔗渣基纳米零价铁和Cr(Ⅵ)的反应机理进行了初探。     

高炉矿渣和电炉白渣细粉对Cr(Ⅵ)的还原与溶出抑制作用

在分析与确认高炉矿渣和电炉白渣细粉的还原性与还原能力的基础上,研究了它们对Cr(Ⅵ)水溶液中Cr(Ⅵ)的还原作用及其对粉煤灰硬化体中Cr(Ⅵ)的溶出抑制作用,并分析探讨了粉煤灰硬化体中Cr(Ⅵ)溶出行为与其孔溶液中Cr(Ⅵ)浓度的关系.研究结果表明,高炉矿渣、电炉白渣对Cr(Ⅵ)都具有较好的还原性,能有效地降低水溶液和粉煤灰硬化体中孔溶液及其溶出液中的Cr(Ⅵ)浓度,且长期稳定性较好.电炉白渣对Cr(Ⅵ)的溶出抑制能力强于高炉矿渣.     

铬渣动态淋滤重金属铬溶解释放规律研究

为了全面系统地研究铬渣中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)溶解释放特征,以锦州和沈阳两地铬渣堆场为研究对象,通过动态淋滤试验,测定滤出液中Cr(Ⅵ)和总铬的质量浓度变化,分析铬渣淋滤液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)溶解释放规律。试验结果表明,锦州新铬渣和沈阳陈铬渣淋滤过程中,Cr(Ⅵ)和总铬浓度都经历先迅速下降再缓慢下降的过程;相较锦州新铬渣,沈阳陈铬渣Cr(Ⅵ)和总铬浓度下降都较慢,且初始浓度也较低;相比Cr(Ⅵ)的溶出,两地铬渣Cr(Ⅲ)的溶出量均较少,Cr(Ⅲ)溶出占比呈波动性上升趋势;锦州新铬渣和沈阳陈铬渣的Cr(Ⅵ)和总铬溶出浓度随淋出液体积分别呈双指数曲线衰减关系和幂函数曲线衰减关系。试验成果将为防治铬渣对地下水污染提供科学理论依据。     

Shewanella oneidensis MR-1对Cr(Ⅵ)的还原及其影响因素

在实验室纯培养条件下,探讨厌氧体系中Shewanella oneidensis MR-1对Cr(Ⅵ)的还原能力,采用扫描电镜(SEM)-能谱(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)等方法进行表征.结果表明,S.oneidensis MR-1介导下不同浓度Cr(Ⅵ)的生物转化与微生物对铬的耐受特性密切相关,低浓度Cr(Ⅵ)对其生长影响不大,高浓度时细菌生长则受到抑制,进而抑制Cr(Ⅵ)的还原率;菌株对Cr(Ⅵ)的还原作用随着接种菌悬液量的增加而增强;菌株最适生长p H值为中性,弱碱性环境比酸性环境更有利于菌株对Cr(Ⅵ)的还原;增加Fe(III)的量会加快Cr(Ⅵ)完全还原的速率.通过SEM-EDS和XPS分析,在对Cr(Ⅵ)进行处理5d后,菌体表面有Cr(Ⅵ)和Cr(III)两种形态存在,证实S.oneidensis MR-1在对Cr(Ⅵ)进行还原的同时也伴有少量的吸附作用.微生物还原为环境中Cr(Ⅵ)的去除以及解毒提供了一种有效的方法.     

离子交换法分离和富集水中微量Cr(Ⅲ)及Cr(Ⅵ)的研究

应用离子交换法分离、富集和准确测定水中ppb数量级的Cr(Ⅲ)与Cr(Ⅵ)。水样以逆流方式连续通过阴(717~#,SO_4~-型)、阳(732~#H~+型)树脂柱,使Cr(Ⅵ)及Cr(Ⅵ)分别交换在阴、阳柱体的最下层,然后分开淋洗。阴柱上加入小体积还原 性酸液将CrO_4~=还原为Cr(Ⅵ)迅速洗脱,阳柱上只加少量酸液即可将Cr(Ⅲ)完全洗脱,回收液中的铬含量用DPC比色法测定。本文通过官厅水样中Cr(Ⅲ)与Cr(Ⅵ)的回收实验证明此方法适用于环境样品中不同价态铬的分离与测定。     

提高有机膨润土对Cr(Ⅵ)吸附能力的方法及机理分析

六价铬Cr(Ⅵ)是工业废水排放中受严格控制的污染物之一,Cr(Ⅵ)污染废水的治理受到广泛关注。本文采用三氯化铁(FeCl3)改性有机膨润土(organic bentonite modified by ferric trichloride,OBF),并研究它与微生物絮凝剂(microbial flocculant,MBF)混合对Cr(Ⅵ)的吸附作用及作用机理,为MBF与水解盐改性材料混合使用提供理论依据。OBF是在有机膨润土与FeCl3·6H2O质量比为10∶1的条件下制得,0.1g OBF对Cr(Ⅵ)溶液(20mg/L,50mL)去除率可达97.15%。采用此OBF和MBF混合对模拟Cr(Ⅵ)废水进行处理,测定处理后溶液的Cr(Ⅵ)浓度,分析其去除效果和作用机理。OBF对Cr(Ⅵ)去除率随着[OH1-]/[1/3Fe3+]摩尔比增加而降低;用MBF与OBF混合去除Cr(Ⅵ),形成的絮凝体密实稳定,易于沉淀分离;MBF与OBF混合对Cr(Ⅵ)的去除率随着MBF加入量增加呈线性递减关系,其线性方程为y=-0.0404x+0.936(R2=0.9678),OBF对Cr(Ⅵ)吸附动力学符合伪二级动力学方程:t/qt=0.1355t-0.0831(R2=0.9979);选择在添加OBF之前先加MBF和FeCl3,结果既能增加对Cr(Ⅵ)的吸附,还有利于分离沉降。FeCl3水解形成羟基铁离子可以置换有机膨润土中的一些阳离子,使有机膨润土表面带正电,增加改性有机膨润土对Cr(Ⅵ)的吸附能力。MBF利用其本身所带官能团和黏滞性可对吸附了Cr(Ⅵ)的OBF凝聚沉降,易于固液分离。此研究结果将为低浓度Cr(Ⅵ)废水治理提供技术支持和理论依据。     

湿法解毒还原工艺对铬渣中Cr(Ⅵ)的治理特性

以治理铬渣中的Cr(Ⅵ)污染为目的,提出了硫酸浸出-硫酸亚铁还原的铬渣湿法解毒工艺,在对铬渣处理前后的表面形貌进行表征的基础上,探究了不同处理条件下铬渣中Cr(Ⅵ)的处理效果及其修复机理。结果表明:铬渣湿法球磨时间为20 min时,铬渣颗粒98.68%过200目筛,水溶性Cr(Ⅵ)的浸出率可达40.96%;铬渣硫酸添加量为60%,液固比为4∶1,酸溶时间为2.5 h时,Cr(Ⅵ)浸出趋于饱和,此时浸出终点pH为5.8,水溶性和酸溶性Cr(Ⅵ)总浸出率为95.38%;硫酸亚铁添加量为40%时,铬渣中Cr(Ⅵ)含量下降为1.38 mg/kg。铬渣中Cr(Ⅵ)的去除主要与硫酸对含Cr(Ⅵ)矿物的溶解、SO₄2-和CrO₄2-的离子交换以及Fe(Ⅱ)对溶液中Cr(Ⅵ)的还原作用有关。     

小麦秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附特性及动力学、热力学分析

为实现农业废料资源化,解决含铬废水的污染问题,研究了小麦秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附性能.试验考察了pH,小麦秸秆投加量,温度和初始ρ〔Cr(Ⅵ)〕对吸附活性的影响,进而确定了小麦秸秆去除Cr(Ⅵ)的最优条件.结果表明:当pH=1.0,温度为50 ℃,固液比为40 g/L时,小麦秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附效果最佳.在pH=1.0,温度为30 ℃,固液比为4 g/L的条件下,初始ρ〔Cr(Ⅵ)〕分别为50,100和150 mg/L时,吸附6 h达到平衡,饱和吸附量分别为6.281,11.942 和13.981 mg/g.吸附动力学反应符合准二级动力学方程.吸附热力学反应符合Langmuir吸附等温方程.结合FTIR谱图和SEM结果,推断小麦秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附过程以化学吸附为主.      

铬污染建筑废物清洗剂的筛选

以原海北化工厂的铬污染建筑废物为研究对象,用微波消解、碱消解-共沉淀和改良BCR顺序提取法,研究了不同粒径样品总Cr和Cr(Ⅵ)以及各形态Cr的含量,探讨了6种清洗剂对样品总Cr和Cr(Ⅵ)的清洗效果,最终筛选出合适的清洗剂. 结果表明:粒径对样品总Cr和Cr(Ⅵ)以及各形态Cr含量的影响不显著,对样品总Cr和Cr(Ⅵ)的解吸无影响. 水洗1次后,总Cr和Cr(Ⅵ)的去除率分别为75.24%和77.59%;用6种清洗剂第2次清洗后,柠檬酸、高浓度盐酸和高浓度醋酸对总Cr和Cr(Ⅵ)的去除率最高,均达到94%以上,说明这3种酸可将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),从而去除Cr(Ⅵ). 从经济环保角度考虑,宜选择柠檬酸作为二次清洗剂.      

液膜法去除水中Cr(Ⅵ)的研究

本文采用液膜法去除并回收水中Cr（Ⅵ）。对膜溶剂、载体、稳定剂的种类及用量进行了优选。用优选出的膜配方制成乳液处理含Cr（Ⅵ）水样，对制膜速度及时间、混合速度及时间、内外水相pH、膜内比及乳水比等操作条件对Cr（Ⅵ）去除率的影响进行了研究。     

光助纳米铁还原Cr(VI)的研究

采用液相还原法制备了纳米铁,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对其晶体结构、形貌特征进行了表征.以Cr(Ⅵ)为模拟污染物,中压汞灯作为光源,考察了不同投加量、不同pH值等条件下光照对纳米铁还原Cr(Ⅵ)的影响.结果表明:制备的纳米铁具有很高的反应活性,粒径约为7.6nm,呈球形,可在空气中自燃.在25℃、Cr(Ⅵ)浓度为20mg/L、pH=7±0.5,加入0.1g的纳米铁,光照60min后Cr(Ⅵ)的还原率达到62.3%,而无光照时Cr(Ⅵ)的还原率仅为27.6%,说明光照对Cr(Ⅵ)的还原具有明显的促进作用.当纳米铁投加量较大时,纳米铁对Cr(Ⅵ)的还原速率大于光照对其产生的影响.反应液pH值对Cr(Ⅵ)还原速率的影响较光照对其产生的影响显著.在紫外光的照射下,纳米铁中电荷可能在诱导下作受迫振荡,与吸附分子发生电荷传递是光照促进纳米铁还原Cr(Ⅵ)的主要原因.     

光助纳米铁还原Cr(Ⅵ)的研究

采用液相还原法制备了纳米铁,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对其晶体结构、形貌特征进行了表征.以Cr(Ⅵ)为模拟污染物,中压汞灯作为光源,考察了不同投加量、不同pH值等条件下光照对纳米铁还原Cr(Ⅵ)的影响.结果表明:制备的纳米铁具有很高的反应活性,粒径约为7.6nm,呈球形,可在空气中自燃.在25℃、Cr(Ⅵ)浓度为20mg/L、pH=7±0.5,加入0.1g的纳米铁,光照60min后Cr(Ⅵ)的还原率达到62.3%,而无光照时Cr(Ⅵ)的还原率仅为27.6%,说明光照对Cr(Ⅵ)的还原具有明显的促进作用.当纳米铁投加量较大时,纳米铁对Cr(Ⅵ)的还原速率大于光照对其产生的影响.反应液pH值对Cr(Ⅵ)还原速率的影响较光照对其产生的影响显著.在紫外光的照射下,纳米铁中电荷可能在诱导下作受迫振荡,与吸附分子发生电荷传递是光照促进纳米铁还原Cr(Ⅵ)的主要原因.     

土壤中铬的化学行为研究 Ⅱ.土壤对Cr(Ⅵ)吸附和还原动力学

通过在Cr(Ⅵ)溶液中加入0.01mol/L KH_2PO_4方法把土壤对Cr(Ⅵ)吸附和还原作用加以区分,研究了几种土壤对Cr(Ⅵ)吸附和还原动力学。结果表明:土壤中Cr(Ⅵ)的还原反应基本上可由两个一级反应来表示,其反应速率常数与土壤有机质含量及其可氧化性有关,土壤对Cr(Ⅵ)的吸附过程可用Elovich公式、双常数速率公式和抛物线扩散公式来描述,土壤对Cr(Ⅵ)的吸附量与游离氧化铁含量密切相关,随反应时间的延长,Cr(Ⅵ)吸附量占溶液中Cr(Ⅵ)减少量的比例下降,Cr(Ⅵ)还原量所占比例逐渐增加。     

稻草秸秆对水中六价铬去除效果的研究

为实现农业废料资源化,解决水体Cr(Ⅵ)污染的问题,研究了稻草秸秆对水中Cr(Ⅵ)的去除效果。实验考察了pH,温度,溶液初始Cr(Ⅵ)浓度以及稻草秸秆粒径大小对吸附效果的影响,进而确定了稻草秸秆去除Cr(Ⅵ)的最佳条件。结果表明,在pH2.0,温度47℃时,稻草秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附效果最好,在48h内可将100mg/L的Cr(Ⅵ)完全去除。利用酒石酸对稻草秸秆进行化学改性,研究其对溶液中Cr(Ⅵ)的去除以及溶液pH的变化。Cr(Ⅵ)的去除过程中伴随着Cr(Ⅲ)的出现,说明改性稻草秸秆(TARS)不仅可以将Cr(Ⅵ)从溶液中去除,且还可将其转化成低毒的Cr。溶液pH的上升说明Cr(Ⅵ)的去除需要消耗溶液中的H+。通过RS和TARS对Cr(Ⅵ)的热力学吸附过程的进一步分析,结果表明:RS和TARS对Cr的吸附均较符合Langmuir吸附等温模式,其中TARS的最大吸附容量可以达到5.266mg/g。     

陈皮对土壤中六价铬的去除效果及机理

获取廉价、易得且环境友好的高效修复药剂是Cr(Ⅵ)污染土壤修复的重要工作之一. 基于室内模拟培养试验,研究了陈皮添加量和土壤中Cr(Ⅵ)初始浓度对Cr(Ⅵ)去除过程的影响,通过Illumina NovaSeq高通量测序技术和X射线近边吸收光谱(XANES)等方法初步探讨了陈皮修复Cr(Ⅵ)污染土壤的机理. 结果表明:当土壤中Cr(Ⅵ)初始浓度为(1 600.13±298.11) mg/kg、Cr(Ⅵ)浸出浓度为(143.20±13.5) mg/L、陈皮添加量为5%时,培养30 d后,土壤中Cr(Ⅵ)浓度及其浸出浓度分别降至(10.07±2.98) mg/kg和(1.02±0.30) mg/L,去除率分别达到99.37%和99.29%. 土壤中Cr(Ⅵ)的去除效率随陈皮添加量的增加而增大,随Cr(Ⅵ)初始浓度的增加而减小,且添加陈皮后土壤中的Cr(Ⅵ)转化为生物有效性较低的Cr(Ⅲ). 此外,陈皮的添加丰富了土壤细菌的营养底物,缓解了Cr(Ⅵ)对细菌生长的抑制作用. 土壤中放线菌门(Actinobacteria)为最优菌门,微杆菌属(Microbacterium)、土壤球菌属(Agrococcus)、链球菌属(Streptococcus)和链霉菌属(Streptomyces) 4种Cr(Ⅵ)还原菌不同程度富集. 研究显示,陈皮能在较短时间内有效降低污染土壤中Cr(Ⅵ)浓度及其浸出浓度,并影响了污染土壤中细菌群落结构及其组成;陈皮去除土壤中Cr(Ⅵ)的机制可能是其在土壤中水解的小分子有机物直接将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),以及作为碳源驱动Cr(Ⅵ)还原菌的富集进而间接降低Cr(Ⅵ)的毒性.      

铬渣的细菌解毒实验研究

采用从铬渣堆埋场附近的污泥中分离到的高效还原Cr(Ⅵ)的Ch-1菌进行细菌浸出的摇瓶实验,分别考察了不同液固比,温度,初始pH值情况下浸出液的pH值变化,Cr(Ⅵ)浓度变化及浸出过程铬渣中六价铬的浸出率变化和最终渣浸出毒性.实验结果表明,在细菌的作用下,浸出液Cr(Ⅵ)浓度均能解毒为0ppm,同时,浸出液pH值降低到8～9之间, 细菌浸出渣毒性降低到0.05ppm以下,远低于GB5085.3-1996危险废物浸出毒性鉴别标准1.5ppm.同时,渣中的Cr(Ⅵ)也大部分被有效浸出后还原为Cr(Ⅲ) 沉淀.特别是在液固比10:1,温度28℃,初始pH＝10.0的条件下,铬渣中六价铬浸出率达到了95.43%,同时浸出液pH值＝8.20,Cr(Ⅵ)浓度为0ppm,浸出渣浸出毒性0.007 ppm,均达到国家排放标准,取得了较好的解毒效果.     

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.     

棕壤对六价铬吸附行为研究

采用一次平衡法研究Cr(Ⅵ)在供试土壤中的吸附行为,应用Langmuir方程和Freundlich方程对等温吸附反应进行拟合,计算出供试土壤对Cr(Ⅵ)的最大吸附量,比较2种土壤对Cr(Ⅵ)的吸附能力;分别去除土壤有机质和游离氧化铁,对比去除前后土壤对Cr(Ⅵ)的吸附能力的变化。结果表明,潮棕壤对Cr(Ⅵ)的吸附能力高于棕壤;2种方程可以很好地拟合Cr(Ⅵ)在供试土壤中的吸附反应,Cr(Ⅵ)在棕壤和潮棕壤中的最大吸附量分别为204.08 mg/kg和232.5 mg/kg;土壤中的有机质降低棕壤对Cr(Ⅵ)的吸附能力;土壤中游离氧化铁对棕壤吸附Cr(Ⅵ)起重要作用。     

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.     

Experimental study on Cr(Ⅵ) reduction by Pseudomonas aeruginosa

Investigation on Cr( Ⅵ ) reduction was conducted using Pseudomonas aeruginosa. The study demonstrated that the Cr(Ⅵ) canbe effectively reduced to Cr( Ⅲ ) by Pseudomonas aeruginosa. The effects of the factors affecting Cr( Ⅵ ) reduction rate including carbon source type, pH, initial Cr(Ⅵ) concentration and amount of calls inoculum were thoroughly studied. Malate was found to yield maximum biotransformation, followed by succinate and glucose, with the reduction rate of 60.86%, 43. 76% and 28.86% respectively. The optimum pH for Cr( Ⅵ ) reduction was ?.0, with reduction efficiency of 61.71 % being achieved. With the increase of initial Cr(Ⅵ) concentration,the rate of Cr(Ⅵ) reduction decreased. The reduction was inhibited strongly when the initial Cr(Ⅵ) concentration increased to 157 mg/L. As the amount of cells inoculum increased, the rate of Cr( Ⅵ ) reduction also increased. The mechanism of Cr( Ⅵ ) reduction and final products were also analysed. The results suggested that the soluble enzymes appear to be responsible for Cr (Ⅵ) reduction by Pseudomonas aeruginosa, and the reduced Cr( Ⅲ ) was not precipitated in the form of Cr(OH)3.