还原稳定化法修复六价铬污染土壤的中试研究

为探索还原稳定化法修复六价铬污染土壤的工程可行性,以某化工厂铬渣堆存场内六价铬污染土壤为研究对象,开展还原稳定化法修复六价铬污染土壤的中试研究。结果表明,DARAMEND-M、硫酸亚铁(Fe SO4)和多硫化钙(CPS)3种药剂对土壤中Cr(Ⅵ)的还原率超过了99%,糖蜜对Cr(Ⅵ)的还原率达93.9%。经糖蜜和DARAMEND-M处理的下层土壤,水溶态铬+交换态铬由原来的21.77%分别下降至6.26%和2.95%;经Fe SO4和CPS处理的渣土混合物,水溶态铬+交换态铬由22.12%分别下降至4.58%和2.94%,铬的稳定性明显增强。采用糖蜜、DARAMEND-M和Fe SO4处理后可以降低土壤p H值,而CPS处理则提高土壤p H值;糖蜜和DARAMEND-M有助于提高土壤微生物量碳含量。总体而言,糖蜜和DARAMEND-M适合修复低Cr(Ⅵ)污染土壤,在还原稳定化效果和长效性方面,DARAMEND-M药剂优于糖蜜;Fe SO4和CPS在修复高Cr(Ⅵ)污染土壤方面具显著效果。     

绿色合成纳米铁去除水中铬离子

以桉树叶提取液作为还原剂和稳定剂,绿色合成纳米铁(EL-Fe NPs),用于去除水体中的铬离子。通过SEM、XRD、FT-IR等技术方法对绿色合成的纳米铁去除铬离子反应前后的微观结构进行表征和分析,观察其反应前后的形态结构。主要探究了p H、Cr(VI)溶液初始浓度、EL-Fe NPs投加量和反应温度等因素对EL-Fe NPs去除铬离子效果的影响,研究其吸附动力学并且进行了EL-Fe NPs重复利用实验。实验结果表明:降低溶液初始p H值、升高温度均能提高铬离子的去除率;在铬离子初始浓度10 mg·L~(-1),EL-Fe NPs投加量1 g·L~(-1),初始p H=6,反应温度298 K条件下,铬离子的去除率能达到77.2%,其去除过程符合伪一级动力学,反应表观活化能为28.23 k J·mo L~(-1),表明其为化学控制过程;EL-Fe NPs在重复使用3次之后,铬离子去除率仍能达到35.2%。     

生物炭负载羧甲基纤维素钠稳定化纳米铁对水中六价铬的去除

利用液相还原法,通过先负载再包裹的方式制备了4种不同炭铁质量比的生物炭负载羧甲基纤维素钠稳定化纳米铁(BC-nZVI-CMC)材料,并将其用于对水中Cr(Ⅵ)的去除,使用扫描电镜、X射线衍射和傅里叶红外等技术对BC-nZVI-CMC的结构与性质进行了表征。结果表明:BC-nZVI-CMC具有较好的分散性,粒径为纳米级且被CMC完全包覆,抗氧化能力得到较大提升,可有效去除水中Cr(Ⅵ);投加1 g·L~(-1)的BC-nZVI-CMC对含有30 mg·L~(-1)的Cr(Ⅵ)去除率达99.83%;pH越小,越有利于BC-nZVI-CMC对水中Cr(Ⅵ)的去除,最高去除率可达100%;BC-nZVI-CMC的抗氧化能力明显高于商品纳米铁和生物炭负载纳米铁;含有8 g·L~(-1) C/Fe=1∶1的BCnZVI-CMC对电镀废水中Ni、Zn、Cu、总铬、Cr(Ⅵ)的去除率可达39.60%、91.70%、100%、91.69%、100%。上述研究结果对水中Cr(Ⅵ)去除新技术的开发有重要的参考价值。     

电絮凝过程处理含铬废水的工艺及机理

以六价铬废水为处理对象,采用电絮凝过程研究了槽电压、初始浓度、初始pH值、电极材料等工艺参数对电絮凝过程分离Cr(Ⅵ)离子效率的影响机理。结果表明,采用Fe/Fe电极,对初始浓度为105 mg/L的Cr(Ⅵ)离子废水,最优槽电压为4 V,初始pH值为6,电解60 min,去除率可达到98.84%。Cr(Ⅵ)的去除率随着槽电压的升高而增大,随着初始浓度以及初始pH值的增加而减小。研究发现,初始pH值决定电絮凝过程中Cr(Ⅵ)的主要去除方式,在偏中性范围内Cr(Ⅵ)主要通过絮体吸附作用去除。对不同电极材料的电絮凝过程电解产生的絮体进行了初步分析,结果表明,絮体成分因电极不同而异,不同絮体对重金属离子吸附能力的差异也较大。     

铁碳微电解处理饮用水源中Cr(Ⅵ)污染

选用铁碳微电解处理水源中的Cr(Ⅵ),研究其对Cr(Ⅵ)的去除效果和各种因素的影响。结果表明,在不调p H的条件下(原水p H=5.8~6.4),反应时间为40 min,六价铬为1 mg/L,Fe/C=7/3,总量为14 g的铁碳,重复处理100m L的铬液可以利用6~8次,水样经该条件处理后去除率达95%以上,效果良好。在此基础上进行动态连续实验,流量为8m L/min,铬液为1 mg/L,不调节p H情况下,蒸馏水配铬液的可以运行60 d,出水浓度为0.007~0.012 mg/L,处理率都达95%以上,出水达到《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)中六价铬的要求0.05 mg/L,总铁的要求0.3 mg/L。该技术在实验室实验的基础上,取得了较好的处理效果,对于研究水源水处理新技术有参考价值。     

植物提取液绿色合成纳米铁去除地下水中Cr(Ⅵ)

利用植物提取液绿色合成的纳米铁,具有绿色环保、成本低廉等优点。基于此,通过对9种植物叶片提取液进行抗氧化活性的分析,筛选出了抗氧化活性较高的3种植物提取液,且利用其制备了纳米零价铁,分别为绿茶纳米铁(GT-nZⅥ)、石榴叶纳米铁(PG-nZⅥ)和红茶纳米铁(BT-nZⅥ)。通过沉降实验、UV-vis、SEM、FT-IR、 XRD、 TG等分析方法对绿色纳米铁进行了悬浮稳定性和物理化学性质的表征分析。最后,选择Cr(Ⅵ)作为目标污染物,考察了绿色纳米铁的反应活性。结果表明:GT-nZⅥ粒径最小(约88 nm),悬浮稳定性优于另外2种绿色纳米铁,且表面包裹了更多含C=C基团的有机物;在相同的反应条件下,反应开始的1 h内GT-nZⅥ对Cr(Ⅵ)的去除效果最好;借助双室一级动力学模型拟合去除Cr(Ⅵ)反应过程发现,体系中还原反应占主导作用。对不同植物提取液合成纳米铁的理化性质及其去除Cr(Ⅵ)机理的研究,将有助于增加对绿色纳米铁环境功效的理解,对于发展绿色纳米铁修复地下水污染技术具有重要的参考价值。     

电解/超声强化铁炭法处理饮用水源中的Cr(Ⅵ)

采用传统铁炭法、电解强化铁炭法、超声强化铁炭法处理供水Cr(Ⅵ)污染,研究其处理效果和去除Cr(Ⅵ)的动力学。结果表明:传统铁炭法在投加量为9 g·L~(-1),反应时间为50 min,Cr(Ⅵ)去除率可达95%以上,铁炭法去除Cr(Ⅵ)的过程符合一级动力学方程。在铁炭投加量为3 g·L~(-1)条件下,电解强化后Cr(Ⅵ)去除率提高了4.42%,超声强化后Cr(Ⅵ)去除率可达到95%以上。电解强化法、超声强化法的Cr(Ⅵ)衰减速率分别是传统铁炭法的Cr(Ⅵ)衰减速率的1.26和2.26倍。超声强化铁炭法不仅使得Cr(Ⅵ)去除率大幅提高,同时还能防止传统铁炭法在实际应用中出现的板结和沟流问题,是一种较为可行的供水厂处理六价铬污染的技术。     

利用CPS还原稳定化修复Cr(Ⅵ)污染土壤

通过研究多硫化钙(CPS)与水溶液中六价铬(Cr(Ⅵ))中的反应,得出CPS与Cr(Ⅵ)的化学计量关系及主要反应产物;以CPS为修复剂,开展还原稳定化法对Cr(Ⅵ)污染土壤的修复实验,并用Fe SO_4作对比,比较两者的稳定化效果。结果表明:CPS与水溶液中Cr(Ⅵ)反应的化学反应计量比为3∶2,对反应产物进行XRD表征,发现其主要成分为Cr(OH)3和单质S;CPS能够在短时间内大幅度降低砂土中总铬和Cr(Ⅵ)的浸出浓度以及土壤的Cr(Ⅵ)含量;经CPS处理之后的Cr(Ⅵ)污染土壤,pH值从原来的8.9下降至8.2,而经Fe2+处理的土壤明显酸化,其pH值降至7.5;土壤氧化还原电位(ORP)先显著下降,后期随着CPS的逐步消耗稍有上升;经CPS稳定化处理后,土壤可交换态铬和碳酸盐结合态铬均明显减少,铬的稳定性增强,环境风险显著减小。     

泡沫浮选分光光度法测定水中微量Cr(Ⅵ)

一、前言 铬存在于电镀、冶炼、制革、纺织、制药等工业废水污染的水体中.天然水中也常含有微量的铬.在环境监测分析方法中,通常推荐用二苯卡巴肼比色法测定六价铬.为了测定天然水中浓度更低的Cr(Ⅵ)含量,就要采用离子交换、液一液萃取或共沉淀法进行富集.但这些方法费时较长或操作麻烦.1981年,青山卫等人以溴化十六烷基三甲基铵为发泡剂,对泡沫浮选分光光度法测定Cr(Ⅵ)进行了研究。此法可测出3μg/ι的Cr(Ⅵ),但较大量硫酸根存在时有干扰,而天然水中一般都含有SO_4~(2-)离子.后来他们又改用十二烷基磺酸钠为发泡剂,     

关于黄河泥沙吸附铬离子的实验研究

对水中六价铬和三价铬的测定,常常是在清水中进行。然黄河水体中含沙量多且含沙量经常变化。因此,必须确切了解铬离子在水和砂中的分布情况,方便于拟出测定黄河水体中铬的方法。我们在有关资料的基层上,利用二苯碳酰二肼比色测定铬的方法进一步作了黄河泥沙对铬(Ⅵ)和铬(Ⅲ)的吸附情况的试验;研究了硝酸对铭(Ⅲ)的防吸和解吸能力;并比较了几     

(B-NZVI)/CTMAB的制备及对水中铬(Ⅵ)的去除性能与机理

采用液相还原法制备膨润土负载纳米铁(B-NZVI),并用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)对其进行表面改性,研究了不同n(FeSO4)/n(NaBH4)(记为N)制备的(B-NZVI)/CTMAB的除铬效果。结果表明,N=1时制备的(B-NZVI)/CTMAB除Cr(Ⅵ)效率最高,较未改性的膨润土负载纳米铁(B-NZVI)的除Cr(Ⅵ)效率(57.7%)提高了23.7%,反应速率提高1.31倍。X射线衍射发现,N=1时不仅有零价铁,还有Fe(Ⅱ),对加快反应速率和提升去除效果有一定作用。从反应后产物的光电子能谱(XPS)图看出Cr(Ⅵ)被吸附后大部分还原为Cr(Ⅲ),而铁被氧化为Fe(Ⅲ)。最后,结合反应前后材料的表面电性以及扫描电镜图,对(B-NZVI)/CTMAB改性机制、改性后纳米零价铁线的形成及去除Cr(Ⅵ)的机理和产物等进行了探究。     

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。     

生物墙对地下水中六价铬的去除效果模拟研究

通过土柱实验模拟地下水环境,研究以发酵树皮为主要反应介质的渗透性生物墙对地下水中六价铬的去除效果,为六价铬污染地下水的修复提供方法和依据。结果表明,模拟生物墙运行数天后,墙内形成弱碱性(pH 7~8)、强还原(Eh<-100 mV)环境,有利于六价铬转化为三价铬并生成沉淀。在进水六价铬浓度为20 mg/L、水流速度为3.7 cm/d的运行条件下,3周期间生物墙对六价铬的去除率稳定在98%左右,生物墙内沿水流方向三价铬的浓度先上升后下降(最高达6.6 mg/L),出水三价铬约为1.0 mg/L。吸附和微生物转化是生物墙对水中六价铬去除的主要反应。     

复合淋洗剂柱淋洗法修复工业废弃地铬污染土壤

为了更好地修复铬污染土壤,以盐酸、柠檬酸为初始淋洗剂,配合去离子水、石灰水、氯化钙、碳酸钠和磷酸钠,制定了20种复合淋洗剂的淋洗方案对某工业废弃地铬污染土壤进行柱淋洗实验,研究复合淋洗剂对土壤pH、总铬和Cr(Ⅵ)去除效果及对各形态铬变化的影响。结果表明:(1)各淋洗方案对土壤总铬和Cr(Ⅵ)的去除量分别为197.4~1 671.6、113.2~316.8mg/kg,其中初始淋洗剂盐酸、柠檬酸结合使用对总铬有较好的去除效果。(2)石灰水和磷酸钠可以将淋洗后的土壤pH调至接近中性并固定尚未淋洗出的Cr(Ⅵ)。(3)当0.2mol/L柠檬酸、0.1mol/L盐酸、0.2mol/L盐酸、1%(质量分数)石灰水用量分别为2、2、1、2mL/g进行淋洗时,土壤pH为7.37,总铬和Cr(Ⅵ)去除量分别为1 659.8、316.8mg/kg,去除率分别为34.6%、72.7%,水溶态铬、可交换态铬和碳酸盐态铬已被大量淋出,有机态铬与残渣态铬占比较其他淋洗方案低,为最佳淋洗方案。     

改性天然菱铁矿去除水中六价铬

六价铬Cr(Ⅵ)是地下水污染的重要组分之一。近几年吸附法除铬被广泛应用。为了强化Cr(Ⅵ)的去除效率,对成本低廉的天然菱铁矿进行了改性,并研究了最优改性条件及其对Cr(Ⅵ)的吸附特性。经过不同温度的灼烧改性发现,在500℃灼烧20 min时改性材料去除地下水中Cr(Ⅵ)的效率最高,在25℃时其吸附容量可达0.092 mg/g,吸附效率为92%。通过一系列的静态批实验,考察了最优改性菱铁矿对水中Cr(Ⅵ)的吸附效果。结果表明,二级吸附动力学模型可以更好地描述不同温度下的吸附过程。与Langmuir等温吸附模型相比,等温吸附数据更好地符合Freundlich等温吸附模型。溶液pH对改性天然菱铁矿的吸附效果影响较大,pH在2~8之间吸附容量基本稳定;当pH=8~11时,随着pH升高吸附量明显减小。SEM、比表面积、ZPC测定等结果表明,改性菱铁矿比表面积增大,pHzpc在7.8左右。因此,比表面积、表面电荷的分布等表面性质是改性天然菱铁矿除铬性能强的主要原因。     

改性木屑对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能

在木屑上接枝季氨基团制备了改性木屑,并用傅里叶红外光谱(FT-IR)对其进行了表征。通过静态实验研究了改性木屑对水溶液中六价铬Cr(Ⅵ)的吸附特性,并探讨了温度、p H、多组分共存离子等对Cr(Ⅵ)吸附效果的影响。结果表明,在30℃时,改性木屑对Cr(Ⅵ)的饱和吸附容量为218.33 mg/g,吸附规律符合Langmuir等温方程式。在p H为3~10时,改性木屑对Cr(Ⅵ)均有显著的吸附效能,吸附过程符合准二级动力学方程,反应活化能为21.71 k J/mol,对吸附热力学参数△G0、△H0和△S0的计算表明,吸附过程是吸热的自发过程。多组分干扰离子共存时,对Cr(Ⅵ)的吸附影响不大。     

赤铁矿的硫化改性及硫化产物对水中六价铬的还原固定化

以赤铁矿为原料、硫化钠为硫化试剂,对赤铁矿进行了硫化改性,考察了硫化赤铁矿(SH)对水中六价铬Cr(Ⅵ)的还原固定化性能。Langmuir等温吸附模型拟合结果表明,该材料在pH=7时对Cr(Ⅵ)的最大吸附量为66.7 mg·g^-1,约为原始赤铁矿的39倍。SH对Cr(Ⅵ)的去除过程符合准二级动力学模型,表明该过程可能受化学吸附控制。进一步采用TEM、XRD等手段对SH进行了表征,并结合材料吸附前后的XPS图谱变化,对SH去除水中Cr(Ⅵ)的机制进行了分析。结果表明,与未改性的赤铁矿相比,硫化改性赤铁矿对Cr(Ⅵ)去除性能显著提高的原因可能源于赤铁矿表面形成的铁-硫化合物层。在SH还原固定化Cr(Ⅵ)的过程中,表面硫化层中的还原性物质FeS、吸附态Fe(Ⅱ)和S(-II)将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),从而实现对Cr(Ⅵ)的稳定化。     

改性活性炭对废水中铬离子的吸附

改性活性炭被广泛应用于吸附水体中重金属离子,但关于铁改性活性炭吸附性能的研究报道甚少。本研究对活性炭进行铁改性处理,并将之应用于水中的铬离子吸附,考察了吸附时间、溶液p H对改性活性炭吸附Cr(Ⅵ)效果的影响。实验结果表明,在25℃下,p H为3,吸附时间为300 min时,其对Cr(Ⅵ)的去除率为91.4%。铁改性活性炭对铬离子的吸附机理服从准二级动力学方程,该吸附剂吸附等温线服从Langmuir方程,饱和吸附量为28.82 mg/g。     

表面改性壳聚糖纳米铁球去除水中Cr(Ⅵ)

通过表氯醇(ECH)、乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)和戊二醛(GLA)对壳聚糖-纳米铁(chitosan nanoscale zerovalent iron,CS-NZVI)进行表面改性,提高了其机械强度。研究在不同的初始pH值、反应温度、NZVI投加量、Cr(Ⅵ)初始浓度条件下,改性前与后的CS-NZVI球对去除Cr(Ⅵ)效果和动力学的影响。结果表明:4种CS-NZVI球对Cr(Ⅵ)的去除率和Kobs与NZVI投加量和反应温度成正比,与初始pH值和Cr(Ⅵ)初始浓度成反比。其中GLA-CS-NZVI球对水中Cr(Ⅵ)的去除效果最好。4种CS-NZVI球去除Cr(Ⅵ)的机理为:在前0.5 min内,物理吸附作用将Cr(Ⅵ)吸附在球表面并有部分被还原为Cr(Ⅲ),然后化学还原作用起主导作用。     

铬渣的高温-快冷-等温转变固化研究

采用高温-快冷-等温转变对铬渣进行固化处理,通过调整配料成分确定最高固化温度,使铬渣的处理量最大且软化温度最低,以利节能和实际工业应用。结果显示,混合物以含铬渣35％～40％、粘土35％～45％、河沙10％、粉煤灰10％时,软化温度最低为1120～1125℃,固化产物经过标准毒性浸出,所测定的浸出液六价铬离子浓度低于0．8mg／L。该固化方法具有操作流程较短、铬渣处理量大等优点,可成功固化其中的六价铬离子。其固化原理是铬渣中铬离子在高温下迁移至相界面,在合理的冷却过程中稳定存在于相界面,而不易被浸出。