铁改性赤泥吸附剂的制备及其除砷性能研究

以氧化铝生产废渣--赤泥为原料,采用铁盐改性处理制备了新型羟基铁包覆型赤泥除砷吸附剂.研究考察了吸附剂吸附砷效能、投加量、吸附时间和pH值对吸附除砷效果的影响;采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)、比表面积(BET)等仪器对吸附剂进行了表征,并探讨了吸附机制.结果表明,铁盐改性赤泥吸附剂对As(V)具有显著吸附效能,在pH为7,初始砷浓度为1 mg·L-1,铁盐改性赤泥吸附剂饱和吸附容量为50.6mg·g-1时,除砷率高达99.9%,吸附后出水砷含量可达到0.01 mg·L-1以下,吸附规律符合Langmuir等温方程式;溶液pH值显著影响砷去除效果,吸附机制主要为羟基铁的表面吸附机制;吸附后的吸附剂可通过NaOH溶液再生,脱附率达到92.1%.     

Synthesis of mesoporous Cu/Mg/Fe layered double hydroxide and its adsorption performance for arsenate in aqueous solutions

The mesoporous Cu/Mg/Fe layered double hydroxide(Cu/Mg/Fe-LDH) with carbonate intercalation was synthesized and used for the removal of arsenate from aqueous solutions.The Cu/Mg/Fe-LDH was characterized by Fourier transform infrared spectrometry,X-ray diffraction crystallography,scanning electron microscopy,X-ray photoelectron spectroscopy and Brunauer-Emmett-Teller.Effects of various physico-chemical parameters such as pH,adsorbent dosage,contact time and initial arsenate concentration on the adsorption of arsenate onto Cu/Mg/Fe-LDH were investigated.Results showed that it was efficient for the removal of arsenate,and the removal efficiency of arsenate increased with the increment of the adsorbent dosage,while the arsenate adsorption capacity decreased with increase of initial pH from 3 to 11.The adsorption isotherms can be well described by the Langmuir model with R 2 > 0.99.Its adsorption kinetics followed the pseudo second-order kinetic model.Coexisting ions such as HPO42-,CO32-,SO42and NO3could compete with arsenate for adsorption sites on the Cu/Mg/Fe-LDH.The adsorption of arsenate on the adsorbent can be mainly attributed to the ion exchange process.It was found that the synthesized Cu/Mg/Fe-LDH can reduce the arsenate concentration down to a final level of < 10 μg/L under the experimental conditions,and makes it a potential material for the decontamination of arsenate polluted water.     

催化还原法深度处理污水中硝态氮的研究

为有效降低城市污水处理厂出水硝态氮的含量,减轻氮素污染,依次进行了基础性试验和验证性试验.基础性试验以Fe0为还原剂,以配置的KNO3溶液为试验用水对分别添加H+、Fe2+、Cu2+、Pd/Al2O3等后的脱氮效果进行了对比研究.试验结果表明,系统pH值为2.1,Fe2+、Cu2+投加量分别为1000mg/L时,系统均可获得较好的脱氮效果,分别为92%、41%、61%,产物均以氨氮为主;当投加10g/L催化剂Pd/Al2O3,调节系统pH值为3.02时,系统脱氮率可达48%,且其产物以氮气为主,副产物较少.在此基础上,验证性试验以北京市某污水处理厂出水为试验用水,对上述各方法的脱氮效果进行了试验验证,并对其可行性进行了分析.结果表明,在一定条件下,各方法均可达到理想的脱氮效果,其去除率分别可达到87%、36%、50%、46%.但综合脱氮效果、产物分析、出水水质等考虑,相比较而言,添加催化剂的化学催化还原法在去除污水中的硝态氮时具有更好的可行性.     

羟基铁柱撑膨润土处理含磷废水的研究

以羟基铁为柱化剂对天然膨润土进行柱撑改性制备了羟基铁柱撑膨润土,研究了其对废水中磷的吸附性能和影响因素。结果表明:羟基铁能够进入到膨润土的层间,使其层间距增大,表面积增加;羟基铁柱撑膨润土对废水中的磷有很好的去除效果,在常温下,当改性膨润土投加量为4 mg/L,溶液pH值为5,反应时间为60 min,处理质量浓度为20 mg/L的含磷废水时,磷的去除率达到93.9%。平衡吸附量与平衡质量浓度之间的关系更好地符合Langmuir等温吸附方程所描述的规律。     

零价铁PRB修复硝酸盐和铬复合污染地下水

通过连续流动试验研究了Fe0(零价铁)-PRB(渗透反应格栅)修复受NO₃--N、Cr(Ⅵ)以及NO₃--N和Cr(Ⅵ)复合污染模拟地下水的反应特性,分析了Fe0对NO₃--N和Cr(Ⅵ)的氧化还原产物,并且对NO₃--N和Cr(Ⅵ)的相互影响进行了研究. 采用粒径为0.15～0.42 mm的Fe0和粒径为0.15 mm的活性炭作为PRB反应介质,二者的质量比为1∶1. 结果表明,Fe0单独与NO₃--N反应情况下,当进水中ρ(NO₃--N)为20 mg/L时,去除率达95%,NO₂-为还原过渡状态,NH₄+是主要产物,出水pH从原水的7.1升至9.0左右,出水中ρ(TFe)<0.60 mg/L. Fe0处理Cr(Ⅵ)情况下,对Cr(Ⅵ)有较高的去除效果,进水中ρ〔Cr(Ⅵ)〕为10 mg/L时,去除率达96%,反应产物Fe3+和Cr(Ⅲ)可以形成沉淀附着在反应介质上,不会迁移到“下游”水体中,出水pH从原水的7.0升至8.0左右,出水中ρ(TFe)<0.30 mg/L. Fe0去除NO₃--N和Cr(Ⅵ)复合污染时,共存的NO₃--N对Cr(Ⅵ)的去除效果没有影响,Cr(Ⅵ)的存在降低了NO₃--N的去除效果.      

Mg/Al双金属氧化物对As(V)吸附性能的研究

研究了以镁铝水滑石为原料制备的Mg/Al双金属氧化物对溶液中As(V)的吸附作用及其影响因素.结果表明：Mg/Al双金属氧化物对As(V)具有较强的吸附能力,吸附规律符合Langmuir等温吸附方程,根据计算所得的理论最大吸附量为51.02 mg·g-1,与实验得出的最大吸附量50.53 mg·g-1基本一致;运用3种...     

木质垃圾与废铁泥制备Fe0-BC材料及其对水中Cr(Ⅵ)的去除行为

含铬废水的直接排放会对自然环境造成严重危害.为探究零价铁-生物炭材料(Fe⁰-BC)与Cr(Ⅵ)的反应效能,以木质垃圾与印染行业废铁泥两种亟需处理的固体废物作为原料,在不同温度下通过碳热还原制备Fe⁰-BC,并将其应用于水中Cr(Ⅵ)的去除.材料表征结果表明,1 200℃下制备的Fe⁰-BC材料(Fe⁰-BC-1200)性能最佳,其比表面积为105.6 m³/g,孔径为6.23 nm,物相主要由Fe⁰、Cu0、C以及少量杂质构成,其中Fe⁰以球状的颗粒形式分散附着在碳的孔结构中,且大小均匀,粒度基本达到纳米级.通过静态试验考察了Fe⁰-BC材料对Cr(Ⅵ)的去除过程,发现Fe⁰-BC-1200对Cr(Ⅵ)的去除效果最好,在初始浓度为20 mg/L、初始pH为3.5、投加量为2.5 g/L的条件下,Cr(Ⅵ)的去除率达到95.2%. Cr(Ⅵ)的去除过程符合准二级反应动力学过程和Langmui...     

胶质气体泡沫气浮分离含Cu(Ⅱ)废水的试验研究

用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)制备胶质气体泡沫并将之引入浮选柱,以胶质气体泡沫为浮选载体并通入常规浮选气泡对预先装入浮选柱的模拟含Cu(Ⅱ)废水进行浮选分离实验,考察了pH值、铜离子初始浓度、SDS用量和絮凝剂的添加对Cu(Ⅱ)去除率的影响。实验结果表明,采用胶质气体泡沫与常规柱浮选气泡相结合的方法处理含Cu(Ⅱ)废水,铜离子去除率可达99%以上。     

Fenton试剂氧化法处理印染废水实验研究

通过将Fenton法应用于印染废水的处理,研究pH值、温度、反应时间、Fe2+投加量以及H2O2投加量对Fenton试剂处理印染废水的影响,同时确定Fenton法处理印染废水的最适反应条件。实验结果表明:(1)最适反应条件,即pH值、温度、反应时间、Fe2+投加量、H2O2投加量分别为3,50℃,45 min,70 mg/L,2.5 mL/L,此时COD的去除率最高,为66.60%。(2)pH值为3时,下列因素对COD的去除率影响程度大小依次为H2O2投加量Fe2+投加量反应时间反应温度。     

活化过硫酸盐氧化地下水中苯酚的动力学研究

以柠檬酸(CA)络合亚铁离子CA-Fe(II)为活化剂,活化过硫酸盐(S2O82-,PS)产生强氧化剂硫酸根自由基(SO4·-),进而催化氧化苯酚.从CA/Fe(II)物质的量比、Fe(II)浓度、过硫酸盐(PS)投加量和苯酚初始浓度4个因素来考察络合亚铁离子活化过硫酸盐氧化去除苯酚的动力学.结果表明,随着PS投加量的增加,苯酚的去除率随之提高;但随着苯酚初始浓度的增加,去除率逐渐降低;CA/Fe(II)物质的量比为1/5时,能够保持水溶液中足量的亚铁离子,有利于苯酚的氧化去除;当PS/CA/Fe(II)/苯酚物质的量比为100/10/50/1时,苯酚的去除率最高,反应15min后去除率达到98%,此时,苯酚的氧化反应速率k也达到最高值0.430min-1.活化过硫酸盐氧化去除苯酚的过程基本符合准一级动力学,在CA/Fe(II)/苯酚物质的量比为10/50/1条件下,苯酚氧化反应速率与过硫酸盐投加量呈线性正相关(R2 = 0.953).     

聚合氯化铁对浊度和腐殖酸的絮凝特性研究

采用聚合氯化铁(PFC)絮凝剂在不同pH条件下处理高岭土悬浮液和腐殖酸溶液, 测试了絮凝过程中的Zeta电位、浊度和腐殖酸的去除率变化.结果表明:pH=4时, PFC投加量最小, 剩余浊度最大,投加范围最窄;pH=7时次之;pH=10时由于Fe(Ⅲ)离子的正电荷减弱, 电中和能力不强, 而且同时产生Fe(OH)₃(s)的吸附作用使得剩余浊度最低, 投加范围最宽, 但投加量很大;在酸性条件下腐殖酸与Fe(Ⅲ)离子最容易发生络合反应;腐殖酸的存在并没有影响PFC的絮凝效果.     

Fluoride removal by Al, Ti, and Fe hydroxides and coexisting ion effect

Batch experiments were conducted to evaluate fluoride removal by Al,Fe,and Ti-based coagulants and adsorbents,as well as the effects of coexisting ions and formation of aluminum–fluoride complexes on fluoride removal by co-precipitation with alum(Al_2(SO_4)_3·18H_2O).Aluminum sulfate was more efficient than the other coagulants for fluoride removal in the pH range between 6 and 8.Nano-crystalline TiO_2 was more effective for fluoride removal than Al and Fe hydroxides in a pH range of 3–5.Coexisting anions in water decreased the removal of fluoride in the order:phosphate(2.5 mg/L) arsenate(0.1 mg/L) bicarbonate(200 mg/L) sulfate(100 mg/L) = nitrate(100 mg/L) silicate(10 mg/L) at a pH of 6.0.The effect of silicate became more significant at pH 7.0.Calcium and magnesium improved the removal of fluoride.Zeta-potential measurements determined that the adsorption of fluoride shifted the PZC of Al(OH)_3 precipitates from 8.9 to 8.4,indicating the chemical adsorption of fluoride at the surface.The presence of fluoride in solution significantly increased the soluble aluminum concentration at pH 6.5.A Visual MINTEQ modeling study indicated that the increased aluminum solubility was caused by the formation of AlF~(2+),AlF~(+2),and AlF_3complexes.The AlF_x complexes decreased the removal of fluoride during co-precipitation with aluminum sulfate.     

乳化植物油强化地下水中Cr(VI)的生物地球化学还原研究

设计天然细砂模拟实验,利用乳化植物油作为电子供体,研究生物地球化学作用对Cr(VI)的还原过程和机理.结果表明,乳化油可以使地下水呈弱酸性,反应体系pH值最终为6.59;并长期维持还原环境,Eh最终降低至-158.6mV.乳化油可显著促进土著微生物的异化铁还原作用,将细砂介质中的Fe(III)还原成Fe(II)并耦合去除Cr(VI).当反应进行到14d时,Cr(VI)全部被去除,反应第28d总铬完全被去除.Fe(II)的累积对反应体系中的氧化还原环境有重要影响.当实验结束时,Fe(II)浓度为44.40mg/L,乳化油消耗了48.9%.XPS和XRD表征分析反应后的细砂,结果表明生成的Cr(III)最终以Fe-Cr无定型态沉淀存在.     

铁盐与铝盐混凝去除EDTA土壤淋洗废液中砷、锑效果对比

实验以三氯化铁和三氯化铝作为混凝剂,对比研究了混凝去除EDTA土壤淋洗废液中砷、锑的效果,重点探讨了反应终点pH、EDTA浓度、Fe/Al投加量以及共存重金属离子对砷、锑去除效果的影响。结果表明:1)对于EDTA土壤淋洗废液中As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)的去除,铝盐比铁盐效果更优;2)EDTA的存在不仅降低了铁盐/铝盐混凝对As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)的吸附去除效果,同时抑制了砷酸铁、锑酸铁等物质的生成,削弱了铁盐对As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)的沉淀去除。EDTA导致铁盐混凝过程中生成粒径较大、表面活性较低的稳定结晶态絮体;3)当c(EDTA)=0.05 mol/L时,在pH=5、ρ(Al)=2000 mg/L的条件下,铝盐对EDTA土壤淋洗废液中As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)的去除率分别高达98.00%和93.09%;4)共存重金属离子通过与EDTA络合,增加了絮体Al(OH)₃的生成量,促进了As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)去除。由此表明,铝盐能够有效实现EDTA土壤淋洗废液中As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)的去除,对于推动基于EDTA的土壤淋洗技术的广泛应用具有重要意义。     

新型离子交换纤维去除水中砷酸根离子的研究

制备了一种新型离子交换纤维。研究表明,该离子交换纤维对砷酸根离子具有较高的吸附容量和较快的吸附速度,吸附动力学数据完全符合Lagergren二级速度方程,在所研究的砷浓度范围内,Freundlich型吸附等温式能很好地描述吸附平衡数据,去除砷酸根离子的最佳pH值范围是3．5－7．0。离子交换纤维柱吸附实验表明了较好的动态附特性,稀NaOH溶液是砷酸根离子的有效洗脱剂,30mL 0.5mol/L NaOH溶液可定量将96．0mg/g吸附量的砷从纤维柱上洗脱。     

废塑料再生过程废水中微塑料去除模拟试验

微塑料是一种存在于不同环境介质中的新兴污染物,主要来源于废弃塑料制品,其存在污染范围广、潜在环境污染大的问题.废塑料再生企业生产废水中微塑料浓度远高于其他类型废水,对其生产废水中的微塑料进行处理具有重要的环境意义.模拟废塑料再生过程的生产废水并进行微塑料去除的絮凝沉淀试验,研究絮凝剂投加量、pH、水力快速搅拌条件的单因素和正交试验对废水中微塑料去除率及其各因素作用的影响.结果表明:①当PAC (聚合氯化铝)投加量为10 mL,PAM (聚丙烯酰胺)投加量为7 mL,pH为9,水力快速搅拌条件为100 r/min下维持40 s再200 r/min下维持40 s时,微塑料的总去除率最高,达91%.②PAC投加量是影响微塑料去除效果的主要因素,其次是pH.③微塑料的去除率与其本身的密度有关,密度大的ABS (acrylonitrile butadiene styrene,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)去除率最高,密度小的PE (polyethylene,聚乙烯)去除率最低.④不同粒径区间的微塑料去除率区别较大,粒径小(0.1~0.25 mm)的微塑料去除效果最好.研究显示,通过控制PAC和PAM的投加量、pH和水力搅拌速率等条件,能够有效将废水中的微塑料通过絮凝沉淀的方法去除,从而达到净化含微塑料生产废水的目的.      

Enhanced removal of Cr(VI) by biochar with Fe as electron shuttles

Biochar is extensively used as an effective soil amendment for environmental remediation. In addition to its strong contaminant sorption capability, biochar also plays an important role in chemical transformation of contaminant due to its inherent redox-active moieties. However, the transformation efficiency of inorganic contaminants is generally very limited when the direct adsorption of contaminants on biochar is inefficient. The present study demonstrates the role of Fe ion as an electron shuttle to enhance Cr(VI) reduction by biochars. Batch experiments were conducted to examine the effects of Fe(III) levels, pyrolysis temperature of biochar, initial solution pH, and biochar dosage on the efficiency of Cr(VI) removal. Results showed a significant enhancement in Cr(VI) reduction with an increase in Fe(III) concentration and a decrease of initial pH. Biochar produced at higher pyrolysis temperatures (e.g., 700°C) favored Cr(VI) removal, especially in the presence of Fe(III), while a higher biochar dosage proved unfavorable likely due to the agglomeration or precipitation of biochar. Speciation analysis of Fe and Cr elements on the surface of biochar and in the solution further confirmed the role of Fe ion as an electron shuttle between biochar and Cr(VI). The present findings provide a potential strategy for the advanced treatment of Cr(VI) at low concentrations as well as an insight into the environmental fate of Cr(VI) and other micro-pollutants in soil or aqueous compartments containing Fe and natural or engineered carbonaceous materials.     

可渗透反应复合电极法对铬(Ⅵ)污染土壤的电动修复

将Fe0、沸石等活性材料附着在电极上构成可渗透反应复合电极,以Cr(Ⅵ)污染土壤为处理对象,对电动修复过程中可渗透反应复合电极法对土壤pH的控制、Cr的去除效果以及形态变化进行了研究.结果表明,添加可渗透反应材料的复合电极法比单一电极法无论在土壤pH控制还是Cr的去除方面都有明显的改善和提高,其中以在阳极同时添加Fe0和沸石效果最为显著.在施加2 V.cm-1的直流电压,运行5 d后,相比在阳极单纯添加沸石或Fe0可渗透反应层,添加"Fe0+沸石"反应层能在最大程度上减小阳极土壤pH值的波动,可将土壤pH值控制在5.5～8.5范围内,土壤中任意位置Cr(Ⅵ)的去除率可提高到97%以上,土壤中残留的Cr(Ⅲ)更少,可渗透反应层对Cr的截留量可分别提高8倍和1.8倍,并将98%的Cr(Ⅵ)转化为低毒的Cr(Ⅲ).研究结果为开发具有实用意义的可渗透反应复合电极修复技术提供了理论依据.     

FeⅡ(EDTA)络合协同RDB去除NO废气效能及过程分析

为进一步提高一氧化氮(NO)的去除效率,在新型生物转鼓反应器(rotating drum biofilter,RDB)中,以FeⅡ(EDTA)络合协同RDB生物转鼓的耦合技术强化难水溶性NO的气液传质速率,提高生物还原效能为目标进行了研究.结果表明,适量FeⅡ(EDTA)被添加到RDB底部营养液后,能迅速吸收气相中的NO并生成FeⅡ(EDTA)-NO络合物,进而可通过反硝化实现同步脱氮和络合剂再生.在转速0.5 r.min-1、空床停留时间(EBRT)57.7 s、温度30℃、pH 7～8的实验条件下,RDB的净化效能随络合剂的投加而显著改善;FeⅡ(EDTA)质量浓度从0增至500 mg.L-1后,NO去除率从61.1%提高到97.6%,去除负荷从16.2 g.(m3.h)-1上升到26.7 g.(m3.h)-1.分析了FeⅡ(EDTA)络合协同净化NO的反应过程,建立了NO净化效率与FeⅡ(EDTA)添加浓度的关联方程,可较好地拟合实验数据.     

Removal of Cu(II) from acidic electroplating effluent by biochars generated from crop straws

The removal efficiency of copper(Cu(Ⅱ)) from an actual acidic electroplating effluent by biochars generated from canola,rice,soybean and peanut straws was investigated.The biochars simultaneously removed Cu(Ⅱ) from the effluent,mainly through the mechanisms of adsorption and precipitation,and neutralized its acidity.The removal efficiency of Cu(Ⅱ) by the biochars followed the order:peanut straw char > soybean straw char > canola straw char > rice straw char a commercial activated carbonaceous material,which is consistent with the alkalinity of the biochars.The pH of the effluent was a key factor determining the removal efficiency of Cu(Ⅱ) by biochars.Raising the initial pH of the effluent enhanced the removal of Cu(Ⅱ) from it.The optimum pyrolysis temperature was 400°C for producing biochar from crop straws for acidic wastewater treatment,and the optimum reaction time was 8 hr.