过渡金属/亚硫酸盐体系去除水中TBBPA研究

文章以四溴双酚A(TBBPA)为代表性的溴代有机物,考察过渡金属/亚硫酸盐体系去除水中TBBPA的效能,并对TBBPA的降解机理进行研究。结果表明：在酸性（p H=4）条件下,Fe(Ⅲ)/亚硫酸盐体系、Fe(Ⅱ)/亚硫酸盐体系与Cr(Ⅵ)/亚硫酸盐体系对TBBPA的去除效果较好。对于Fe(Ⅲ)/亚硫酸盐体系与Fe(Ⅱ)/亚硫酸盐体系,Fe(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)与亚硫酸盐投量比值为1∶10时反应体系呈现出最优的去除效果,10μmol/L TBBPA反应5 min后的去除率可达到66.8%;对于Cr(Ⅵ)/亚硫酸盐体系,升高金属离子浓度可促进TBBPA的去除效果。Cu(Ⅱ)/亚硫酸盐体系与Co(Ⅱ)/亚硫酸盐体系在中性条件下对TBBPA具有一定的去除效果,而在酸性条件下无法去除TBBPA。实际水体中常见的腐殖酸与HCO3-均对过渡金属/亚硫酸盐体系去除TBBPA表现出抑制作用。结合密度泛函理论计算与LC-MS实际测得TBBPA降解的中间产物,推测了TBBPA可能的初始降解路径为TBBPA分子苯环上的碳原子脱溴或发生取代反应。     

EDDS螯合Fe(Ⅲ)活化过硫酸盐技术对TCE的降解效果

为解决传统Fe(Ⅱ)活化过硫酸盐过程中Fe有效性较低的问题,采用可生物降解的EDDS(乙二胺二琥珀酸)螯合Fe(Ⅲ)活化过硫酸盐处理水溶液中的TCE(三氯乙烯),考察c(过硫酸盐)、c〔Fe(Ⅲ)〕/c(EDDS)〔下称Fe(Ⅲ)/EDDS〕、溶液初始pH以及阴离子浓度对TCE降解效果的影响,并研究体系中产生的活性氧自由基. 结果表明:c(过硫酸盐)为15.0 mmol/L、Fe(Ⅲ)/EDDS为4时,60 min内TCE去除率达99.7%;提高c(过硫酸盐)、Fe(Ⅲ)/EDDS均有利于TCE降解,但超过一定限值后对TCE去除效果增强不明显;溶液初始pH(3~11)越高,TCE去除率越低;加入Cl-、HCO₃-、SO₄2-和NO₃- 4种阴离子均会抑制TCE降解,抑制程度表现为HCO₃->Cl- >SO₄2->NO₃-;自由基清扫试验证实体系中存在SO₄-·、·OH和O₂-·等3种活性氧自由基,·OH对TCE的降解起主导作用. 因此,EDDS螯合Fe(Ⅲ)活化过硫酸盐技术能够产生以·OH为主的活性氧自由基,从而快速高效去除水溶液中TCE,但降解过程受水质参数影响.      

Fe(Ⅱ)活化过硫酸钠深度处理工业园区污水处理厂出水

采用Fe(Ⅱ)活化过硫酸钠(PS)技术对工业园区污水处理厂出水进行深度处理,通过响应曲面法考察了PS/COD、Fe(Ⅱ)/PS和pH对COD和TOC去除率的单独和联合效应.利用紫外-可见扫描、凝胶色谱及三维荧光等手段表征深度处理前后的有机物特性变化.结果表明,PS/COD和Fe(Ⅱ)/PS对COD去除影响极显著;而PS/COD、Fe(Ⅱ)/PS和pH对TOC去除均有显著影响.PS/COD和pH联合效应对COD去除影响显著.最优工艺条件PS/COD比3.47、Fe(Ⅱ)/PS比3.32、pH 6.5时,COD和TOC去除率为50.7%和60.6%.Fe(Ⅱ)-PS氧化能将大分子有机物转化为小分子,削减类蛋白质、类富里酸和类腐殖酸的含量.     

UV/Fe(Ⅲ)-富马酸盐体系对印染废水中橙黄Ⅱ的降解效果

为研究Fe(Ⅲ)-富马酸盐体系对染料废水的降解效果,在紫外光照射下进行Fe(Ⅲ)-富马酸盐体系中橙黄Ⅱ的光氧化反应试验,考察溶液中初始c〔Fe(Ⅲ)〕、ρ(橙黄Ⅱ)和c(富马酸钠)及溶液p H对橙黄Ⅱ去除率的影响.结果表明,当溶液p H为3~7时,Fe(Ⅲ)-富马酸盐体系对橙黄Ⅱ的去除率随着溶液p H的减小而增大.当溶液中c〔Fe(Ⅲ)〕为25μmol/L、ρ(橙黄Ⅱ)为25mg/L、c(富马酸钠)为250μmol/L、p H为3时、光照反应50 min后橙黄Ⅱ的去除率接近于100%,TOC去除率接近60%.橙黄Ⅱ的去除率随溶液中初始c〔Fe(Ⅲ)〕的增加而逐渐升高,而初始c(富马酸钠)的变化对橙黄Ⅱ的去除率影响不显著.动力学分析表明,橙黄Ⅱ光降解过程符合准一级动力学方程.试验采用荧光法验证了体系反应过程中·OH的产生,有助于对橙黄Ⅱ降解机理的进一步研究.     

聚乙烯亚胺基黄原酸钠与铁盐共同处理低浊水

以聚乙烯亚胺（PEI）为母体,通过化学反应将二硫代羧基引入到其分子链中,制备出新型高分子絮凝剂聚乙烯亚胺基黄原酸钠（PEX）,采用低浊水样作为考察对象,通过絮凝实验研究PEX分别与Fe （Ⅱ）盐、Fe （Ⅲ）盐对水样中浊度的去除性能.结果表明,PEX单独处理低浊水时,水样的初始浊度和pH值对PEX除浊效果均有一定的影响,除浊效率随着初始浊度的降低而降低,随着pH值的升高而先升高后降低;当初始pH值位于PEX等电点附近时,浊度的去除率可达到最高,初始浊度为10.0,15.0,30.0NTU,浊度的去除率分别为88.46%,91.17%,92.73%.PEX与Fe盐共同除浊时浊度的去除率随着体系pH值的升高先升高后降低,投加Fe （Ⅲ）盐后浊度的去除效果总体上优于投加Fe （Ⅱ）盐后的效果.PEX与Fe盐共同除浊和PEX单独除浊时的絮凝作用机理不尽一致,Fe盐的加入可起到一定的电中和作用.     

O_2与Fe(Ⅱ)协同作用氧化和去除As(Ⅲ)

在中性无氧水环境中,以O2为氧化剂,研究不同Fe(Ⅱ)和As(Ⅲ)比值(下文中简称Fe/As比值)条件下As(Ⅲ)的氧化去除效率及机理.实验发现,在O2与Fe(Ⅱ)共存的条件下,约3～4d时间内80%左右的As(Ⅲ)被去除,6～8d后,反应趋于稳定.当Fe/As=20时,As(Ⅲ)去除率达到95%左右,当Fe/As≥30时,去除率可达到99.5%以上.研究表明,无铁水环境中O2对砷的氧化速率是极其缓慢的,而有铁存在时氧化效率可大大提高.     

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.     

探究不同金属离子对电化学氧化去除水体中4-CP的影响

文章为探究金属离子(亚铁离子、铁离子、二价铜离子、二价锰离子)对电化学氧化降解废水中4-CP的影响。采用自制的圆形电化学反应器,通过添加不同含量的金属离子来探究对4-CP去除效果的影响。试验的研究表明,亚铁离子具有较好的催化强化效果,平均催化效率可达24%,且Fe(Ⅱ)最适宜投加量为1.5mmol/L,催化效率可提高31.5%。另外其他三种金属离子均存在不同程度的抑制,其中抑制效果由强到弱为Mn(Ⅱ)>Fe(Ⅲ)>Cu(Ⅱ),且当Mn(Ⅱ)投加量为3.0 mmol/L时,完全抑制4-CP的电化学氧化降解。     

微生物协同硫铁矿强化去除水中锑酸盐的性能研究

水体重金属锑（Sb）污染受到越来越多的关注.本研究旨在利用微生物和硫铁矿协同强化去除水中锑酸盐（Sb(Ⅴ））,实验对比了硫铁矿和硫化亚铁在非生物和生物反应体系中对Sb(Ⅴ）的去除效果.结果表明,在非生物（未接种活性污泥）反应体系中,硫铁矿和硫化亚铁对Sb(Ⅴ）的去除效果随运行时间延长而逐渐下降,且在第10个循环硫铁矿对Sb(Ⅴ）的去除率仅为14.5%;硫化亚铁相对硫铁矿有较高的Sb(Ⅴ）去除效果.在微生物作用下,硫铁矿和硫化亚铁具有较稳定的Sb(Ⅴ）去除效果,且硫铁矿对Sb(Ⅴ）的去除率高于硫化亚铁.通过X射线光电子能谱（XPS）分析证明微生物可加速Sb(Ⅴ）转化为Sb(Ⅲ）,同时生成的Fe(Ⅱ）/Fe(Ⅲ）会促进Sb(Ⅲ）在硫铁矿上的富集沉淀,进而强化Sb从水体中去除.利用Illumina高通量测序揭示了除锑过程中微生物群落结构的时间演替规律,证明Thiobacillus和Sulfurimonas菌属为微生物协同硫铁矿去除Sb(Ⅴ）的优势菌属.研究结果为Sb(Ⅴ）废水修复提供了一种稳定高效的方法.     

Fe(Ⅲ)/苹果酸/H_2O_2体系对有机物的光降解特性研究

系统研究了可见光照射下染料橙黄Ⅱ在Fe(Ⅲ)/苹果酸/H2O2体系中的脱色情况,考查了光源、pH值、Fe(Ⅲ)、苹果酸、H2O2及染料初始浓度等因素对橙黄Ⅱ脱色效率的影响.结果表明,Fe(Ⅲ)/苹果酸/H2O2体系在可见光照射下能有效实现橙黄Ⅱ的脱色,在pH为5.0的条件下仍然具有较强的降解有机物的能力.该体系对橙黄Ⅱ的脱色率高于Fe(Ⅲ)/H2O2体系或Fe(Ⅲ)/苹果酸体系,光反应符合表观一级反应动力学规律.随着光强的增加,橙黄Ⅱ的脱色率增大.太阳光是该体系的有效光源,本体系具有利用太阳光的潜力.     

向日葵秸秆生物炭强化Fe(Ⅲ)/S2O82-体系降解苯甲酸

二价铁离子活化过硫酸盐(PS)产生自由基可降解有机污染物,但体系中Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)循环速率较慢,成为制约降解效率的关键因素之一.为提高反应体系效率,制备向日葵秸秆生物炭(SFBC),以苯甲酸(BA)为目标污染物,探究SFBC强化Fe(Ⅲ)/S_2O~(2-)_8体系降解BA的效果.SFBC表征结果说明其具有孔隙结构,由无定形炭组成,表面有丰富的官能团及持久性自由基(PFRs).考察了反应条件(pH、PS浓度和SFBC投加量)对降解的影响,结果表明,SFBC/Fe(Ⅲ)/S_2O~(2-)_8体系对BA降解效率明显高于Fe(Ⅲ)/S_2O~(2-)_8及SFBC体系,在SFBC=2.0 g·L~(-1)、BA=10.0mg·L~(-1)、PS=2.0mmol·L~(-1)、Fe(Ⅲ)=1.0mmol·L~(-1)和pH=3.0条件下, 90 min时BA降解率达100.00%;自由基猝灭实验及电子顺磁共振光谱(EPR)实验表明,SO~-_4·和·OH共同参与BA降解并以SO~-_4·为主导;循环实验及实际水体影响说明SFBC具有较好地循环稳定性及实际应用性.机制分析阐明PFRs和—OH给出电子还原Fe(Ⅲ)生成Fe(Ⅱ),进而由Fe(Ⅱ)活化PS高效降解BA.     

络合剂Fe(Ⅱ)EDTA对微藻络合体系的影响

高昂的微藻培养成本限制了微藻能源的大规模工业化生产。从降低微藻培养成本的角度出发,将能源微藻的培养与烟道气中脱除NO的两个过程耦联,并使用络合剂Fe(Ⅱ)EDTA提高NO吸收效率。研究通过设置不同的络合剂浓度来观察NO的去除效果和对藻细胞生长、油脂积累的影响。实验发现,络合剂会被系统中的氧化剂氧化而失去络合能力,但微藻可将Fe(Ⅲ)还原成Fe(Ⅱ),系统达到Fe(Ⅱ)浓度平衡,具备持续高效去除NO的能力。当络合剂浓度为20 mmol/L时,系统出口处检出的NO浓度为93 mg/L,NO去除率为76.75%。实验结果还发现,高浓度络合剂不利于微藻细胞的生长和油脂积累,系统反应24 h后两种对应的光密度(OD值)和油脂含量分别为0.82、9.93%和0.69、8.89%。因此,在构建微藻-络合剂体系中,初始络合剂浓度应兼顾NO的去除和细胞生长代谢、油脂积累,使系统效果达到最优。     

O2与Fe(Ò )协同作用氧化和去除As(ó )

在中性无氧水环境中,以O2为氧化剂,研究不同Fe（Ⅱ）和As（Ⅲ）比值（下文中简称Fe/As比值）条件下As（Ⅲ）的氧化去除效率及机理.实验发现,在O2与Fe（Ⅱ）共存的条件下,约3~4d时间内80%左右的As（Ⅲ）被去除,6~8d后,反应趋于稳定.当Fe/As=20时,As（Ⅲ）去除率达到95%左右,当Fe/As≥30时,去除率可达到99.5%以上.研究表明,无铁水环境中O2对砷的氧化速率是极其缓慢的,而有铁存在时氧化效率可大大提高.     

Fe(Ⅱ)与O2共存体系中地下水As(Ⅲ)的固化行为

砷在地下含水层中的迁移转化、释放等地球化学行为与地下水的氧化还原环境及铁氧化物的存在形态密切相关。本文主要通过室内静态、动态实验及野外现场试验研究了Fe(Ⅱ)和O_2共存体系对模拟地下水中As(Ⅲ)固化效率与机理,研究表明:单纯的曝气行为对水体中铁和砷的价态改变均不明显,只有当Fe(Ⅱ)和O_2共存时才能有效改变砷的存在形态并通过发生吸附共沉淀作用使水体中As浓度降低下来。以质量比为Fe/As=20为例,有氧无氧两种条件下砷的去除率分别为81.3%和23.4%。模拟无氧条件下向流动相的含砷地下含水层中连续输入Fe(Ⅱ)时,溶液中的砷含量相比进水溶液浓度略有降低,出水溶液中以Fe(Ⅱ)和As(Ⅲ)为主。在有氧条件下持续30天向含砷试验砂柱内输入Fe(Ⅱ),其总量累积可达到283.65 mg,被固定于砂柱内的总砷含量达到25 075μg,固化能力达到88.40μg/mg。Fe(Ⅱ)与O_2共存体系对地下水中As(Ⅲ)的固化行为主要包括O_2对As(Ⅲ)及Fe(Ⅱ)氧化和Fe(Ⅲ)与As(V)的吸附共沉淀作用,其中溶解氧的存在是所有反应发生的必要前提条件。     

新型重金属絮凝剂巯基乙酰化磺甲基聚丙烯酰胺除铜除浊性能研究

以聚丙烯酰胺、甲醛、亚硫酸氢钠、氢氧化钠、巯基乙酸为原料,通过化学方法制备出一种新型高分子重金属絮凝剂—巯基乙酰化磺甲基聚丙烯酰胺(MASPAM).采用含Cu(Ⅱ)、含浊水样及其混合水样为处理对象,研究了不同Cu(Ⅱ)初始浓度、原浊、pH值等条件下MASPAM对Cu(Ⅱ)和浊度的去除性能.结果表明,MASPAM对水样中的Cu(Ⅱ)和浊度均具有一定的去除效果.对于单一体系,Cu(Ⅱ)初始浓度为25mg·L-1、pH值为6.0时,Cu(Ⅱ)的最高去除率为94.7%;原浊为230 NTU、pH值为6.0时,浊度的最高去除率为88.9%.对于含Cu(Ⅱ)、含浊混合体系,Cu(Ⅱ)、浊度的去除效果相比单一体系均明显提高,最高去除率分别为98.7%、99.8%,表现出显著的协同效应.     

应用纳米零价铁处理模拟含Cr(Ⅵ)无氧地下水

研究了实验室自制的纳米零价铁处理模拟含Cr(Ⅵ)无氧地下水的影响因素、吸附动力学,并结合体系中Fe2+浓度、氧化还原电位、Zeta电位和理论计算得到的pe-pH图对纳米零价铁去除Cr(Ⅵ)的机制进行了探讨.实验结果表明,纳米零价铁对Cr(Ⅵ)的去除率随着初始Cr(Ⅵ)/Fe质量比的升高而降低.当溶液的pH为7.0,初始Cr(Ⅵ)/Fe质量比为0.025、0.050、0.075和0.100时,相应地Cr(Ⅵ)的去除率分别为100.0%、85.6%、72.7%和39.6%.酸性条件更有利于纳米零价铁对Cr(Ⅵ)的去除,当初始Cr(Ⅵ)/Fe质量比为0.100,溶液的pH为3.0、5.0、7.0、9.0和11.0时,体系中Cr(Ⅵ)的去除率分别为73.4%、57.6%、39.6%、44.1%和41.2%.纳米零价铁去除Cr(Ⅵ)的过程符合拟二级动力学方程.当溶液的pH为7.0,初始Cr(Ⅵ)/Fe质量比为0.025时,吸附速率常数(k)最大,为9.76×10-3g.(mg.m in)-1.Cr2O27-吸附到纳米零价铁表面后被迅速地还原为Cr3+,生成的Cr3+与纳米零价铁表面的FeOOH结合生成Cr-Fe膜.而Cr-Fe膜将阻断电子在纳米零价铁与Cr2O27-之间的传输,Cr(Ⅵ)得不到还原,从而纳米零价铁对Cr2O27-的去除以吸附为主.     

高锰酸钾强化三氯化铁共沉降法去除亚砷酸盐的效能与机理

研究了不同水质条件下KMnO₄强化FeCl₃共沉降去除亚砷酸盐[As(Ⅲ)]的效能与机理.考察了pH值、天然有机物(NOM)等因素对As去除效能的影响.结果表明,投加KMnO₄显著提高了FeCl₃共沉降除砷(FCP)工艺对As(Ⅲ)的去除效能.随着Fe(Ⅲ)投量由2.0mg/L增大到8.0mg/L,对于FCP工艺,As去除率由41.3%提高到75.4%;而对于KMnO₄-FeCl₃共沉降除砷(POFCP)工艺,As去除率则由61.2%提高至99.3%.FCP及POFCP工艺对As的去除率均随着pH值的升高而升高;与FCP工艺比较,pH值对POFCP工艺除As效果影响较小;NOM降低了FCP工艺对As的去除率,而对POFCP工艺无明显影响.KMnO₄的氧化作用是强化As(Ⅲ)去除效能的主要因素,而KMnO₄的还原产物水合MnO₂(s)对As(Ⅲ)也具有一定的去除能力.POFCP工艺是强化去除水中As(Ⅲ),以保障安全饮用水供给的有效方法.     

硫酸盐和Fe(Ⅱ)EDTA-NO/Fe(Ⅲ)EDTA厌氧还原过程特性及微生物群落分析

在生物法烟气脱硫技术(Bio-FGD)和络合吸收生物还原脱硝技术(BioDeNO_x)基础上,提出了生物结合络合吸收同步脱硫脱硝的工艺思路,该工艺利用加入Fe(Ⅱ)EDTA的碱性吸收液同时吸收烟气中的二氧化硫(SO_2)和一氧化氮(NO).本研究在厌氧反应器中实现烟气脱硫脱硝吸收产物硫酸盐和Fe(Ⅱ)EDTA-NO/Fe(Ⅲ)EDTA的同步去除.结果表明,水力停留时间为16 h,p H维持在7.0时,硫酸盐的平均去除率为95.16%,Fe(Ⅱ)EDTA-NO的平均去除率为96.61%.硫酸盐的还原产物主要以液相中硫离子和气相中硫化氢的形式存在,Fe(Ⅱ)EDTA-NO的最终还原产物为N2.反应运行的各个阶段均可实现Fe(Ⅲ)EDTA的还原,但还原率会随HRT降低而下降.第5阶段反应器中主要的硫酸盐还原菌为Desulfomicrobium,同时存在异养反硝化菌Pseudomonas与两种硫自养反硝化菌Sulfurimonas与Sulfurovum,并发现了两种具有还原单质硫功能的菌属Thermovirga与Mesotoga.     

Fenton法处理类长填龄渗滤液的氧化和絮凝作用

采用Fenton法对难降解的类长填龄渗滤液进行处理,考察其氧化和絮凝作用对有机物去除的贡献. 结果表明:以COD_Cr去除率最大为目标,试验在最优条件下,c(H₂O2)/c(Fe2+)为7.0,Fe2+投加量(c(Fe2+))为60　mmol/L,pH为3.0,此时COD_Cr总去除率为60%;其中氧化作用去除率为44%,氧化和絮凝作用的效率比为2.7. c(H₂O₂)/c(Fe2+),c(Fe2+)和pH的变化对氧化和絮凝作用有明显影响,氧化作用对COD_Cr去除率随H₂O₂投加量增大而增大.絮凝作用对COD_Cr的去除率不仅受Fe2+投加量直接影响,随其增加而增大;还间接受氧化作用去除率影响,氧化作用去除率越大,剩余有机物大分子所占比例降低,絮凝作用对有机物的去除率越低.      

有机蒙脱石负载纳米铁去除溶液中四溴双酚A的研究

研究了改性蒙脱石负载纳米铁材料(NZVI-CMT)在甲醇-水体系中对四溴双酚A(TBBPA)的去除作用,并确定了反应温度、TBBPA初始浓度以及材料投加量等因素对去除效果的影响.结果表明,在25℃条件下,0.02 g NZVI-CMT对初始浓度为10 mg·L-1TBBPA溶液的去除率可达97.5%,而且NZVI-CMT对TBBPA的去除率明显高于两种单一材料即纳米零价铁(NZVI)及有机蒙脱石(CMT)的去除率(18.3%、67.3%),同时也大于两者之和(85.6%).利用NZVI-CMT对TBBPA进行重复去除实验时,前3次的去除率均可达到90%以上.通过检测降解产物并分析材料对TBBPA去除过程的特性,发现NZVI-CMT对TBBPA的去除以吸附为主,并伴有少量还原脱溴反应发生,而且较高的反应温度对降解反应有利.