碘离子对次氯酸氧化一价铊动力学影响及机理研究

铊(Tl)是一种在环境水体中广泛存在的痕量重金属,由于其对生物体毒性巨大,国家和地方高度重视铊污染防治,并将其作为优先监测的重金属污染物之一。氧化法是一种常用并且有效的除铊方法,该方法通过将一价铊(Tl (I))预氧化为更容易沉积的三价铊(Tl (Ⅲ))来实现总铊的去除,但容易受到水体中卤素离子的影响。本研究以水处理中常用的次氯酸钠(NaOCl)作为典型氧化剂,通过采用ABTS分光光度法检测生成Tl (Ⅲ)的浓度变化,考察了环境中常见的卤素碘离子对Tl (I)在这种典型氧化过程动力学中的影响,并结合动力学模型对其机理进行了探究。结果表明,在HOCl氧化过程中,碘离子的加入在pH为6.0、7.0和8.0时均表现出了促进Tl (I)氧化的现象,其中碘离子浓度在高于100 μmol/L时才有明显的催化氧化作用,且在100～1 000 μmol/L浓度范围内反应速率随着碘离子浓度升高氧化速率加快。在酸性和中性条件下500 μmol/L碘离子催化HOCl氧化Tl (I)符合假一级动力学过程,且随着pH的升高反应速率常数逐渐降低。推测碘离子的催化氧化作用为碘离子被次氯酸氧化后,产生具有更强氧化性的次碘酸进而继续氧化Tl (I)。本研究探究了在次氯酸氧化Tl (I)过程中,以碘离子为代表的卤素离子的存在对氧化过程的影响,突出了碘离子在影响Tl (I)氧化动力学中的关键作用。这对于完善铊的氧化还原性质以及评估含卤水中铊的去除策略,保障饮用水安全具有重要意义。     

基于RuO2-IrO2/Ti和Fe0电极的电氧化-电絮凝处理含Tl废水

基于RuO₂-IrO₂/Ti形稳电极和Fe⁰牺牲电极实现电氧化-电絮凝(EO-EC)一体化处理含Tl (I)废水,并与单一的电絮凝(EC)进行比较,探讨了EO-EC处理含Tl废水的机理.结果表明,相较于单一EC,EO-EC (1:1)组合技术适应于宽pH (4-10)以及电流密度范围(5-20mA/cm²)下含Tl废水高效处理,且不易发生钝化;活性氯以及氧化还原电位在Tl (I)间接氧化Tl (III)过程中扮演重要角色,沉淀分析表明生成的Tl (OH)_3(s)与絮体Fe (OH)_3(am)共沉淀,纤铁矿位点可吸附残留Tl (I).EO-EC一体化技术可满足实际含Tl废水达标处理(<2µg/L)且具有经济可行性.     

硫铁矿酸化过程中铊向水环境的释放迁移行为

采用动态风化模拟实验方法对来自广东某Tl污染区的硫铁矿矿样进行了2a左右持续的氧化淋滤实验,研究了硫铁矿酸化趋势及毒害金属元素铊Tl从源头向环境长期释放迁移的特征,探讨了硫铁矿酸化及Tl释放迁移的机制.结果表明:含碳酸盐硫铁矿暴露后,排放液pH值随时间呈缓慢波段下降趋势,较长时期内排放液pH>5.伴随硫铁矿酸化过程,Tl具特有的释放迁移特征.硫铁矿一旦暴露Tl就开始释放,且具强的迁移性,随后伴随风化进程呈波段减弱.在pH>5的环境中,Tl释放迁移受pH值的影响不同于酸性(pH<5)环境中,pH值降低对Tl的释放迁移没有促进作用,滤液中Tl的浓度与pH值呈正相关,还原环境有助于Tl的释放迁移.     

铊污染地下水的微生物修复研究

铊(Tl)是一种高毒性的重金属,具有生物蓄积性,自然界中常以Tl(I)形式存在。铊通过各种途径进入水体、土壤和沉积物等,会对环境造成严重的危害。本研究利用好氧微生物处理技术对铊污染地下水进行了修复研究。以乙酸钠为碳源,初始Tl(I)浓度为100μg/L,周期为6 d时,总铊去除率达到了63.50%。总铊去除率随着pH的升高先升高后降低,随着初始Tl(I)浓度的升高而降低。16S rRNA基因测序分析表明了铊抗性或铊氧化细菌的存在,如Stenotrophomonas、Acidovorax、Rhodococcus等,这些细菌的共同作用实现了铊的氧化与原位沉淀。本研究为铊污染地下水的微生物修复提供了理论基础,也为微生物技术修复其他重金属污染地下水提供了新的思路。     

锰氧化物对水体中铊的去除机制研究进展

铊（Tl）是国际公认的优先控制的13种金属污染物之一,近些年频繁发生的水体Tl污染事件推动了Tl去除研究工作的进展,作为去除Tl的高效吸附剂、催化剂和氧化剂,锰氧化物是研究热点之一.该研究综述了Tl在合成锰氧化物、矿物锰氧化物、改性锰氧化物及锰氧化物复合材料上的吸附特征,总结了pH、共存离子和有机质对锰氧化物去除Tl的影响,深入探讨了Tl在锰氧化物上的吸附机制.前人的研究成果表明:经过科学改性的锰氧化物及锰氧化物复合材料在吸附选择性、可重复利用及易分离方面表现出更好的Tl去除效果.pH主要通过静电作用和氧化还原作用影响锰氧化物对Tl的去除机制,是影响锰氧化物去除Tl效率的最关键因素;共存离子和有机质分别通过竞争吸附位点和络合作用的方式抑制锰氧化物对Tl的吸附;锰氧化物去除Tl的主要机制为络合作用、氧化沉淀和静电引力,矿物锰氧化物还可以依靠离子交换和同位素分馏作用去除Tl.锰氧化物对Tl去除机制的定性和定量研究,以及不同晶型结构锰氧化物及锰氧化物与微生物的结合对地下水中Tl的去除技术是未来的研究方向.      

华南大东山花岗岩地质背景区土壤铊来源及富集特征研究

通过对粤湘赣交界处大东山花岗岩体及其上发育的风化土壤进行野外地质调查、主微量元素和铊(Tl)形态含量分析研究,初步揭示华南花岗岩风化成土过程中Tl的迁移富集规律。研究结果表明:(1)大东山花岗岩及其风化土壤的Tl含量明显超出我国和世界自然土壤Tl含量背景值(～1mg/kg),证实研究区土壤普遍存在Tl富集现象;(2)风化壳样品组分与花岗岩具有很好的地球化学继承性,是大东山花岗岩原位风化的产物,且母岩成分相对均一;(3)Tl主要为残渣态(>75%),且Tl与Rb和K具有良好的正相关性,说明风化壳花岗岩和土壤中Tl分别主要存储在含钾硅酸盐矿物(黑云母和钾长石)和粘土矿物(如伊利石)晶格中;(4)质量迁移系数表明Tl在风化壳剖面上层被淋滤出,向下迁移,随后在淀积层发生沉淀、富集;(5)母质C层土壤中残渣态Tl含量与花岗岩相似,但占比明显低。因此,在花岗岩风化成土过程中,伴随着含钾原生矿物的分解,Tl可被释放到风化壳地表环境中进而富集,形成华南花岗岩地区土壤Tl富集现象,对区域土壤质量安全的影响值得关注。     

铊在矿物胶体和天然有机质界面上迁移转化行为的研究进展

铊(Tl)是典型的毒害重金属元素之一,对生物体的毒性高于Hg、Cd和Pb等元素。铊在天然水环境相关介质中的背景含量较低,但可通过各种工业活动大量进入水体环境,借由水体迅速迁移扩散,对生态系统造成巨大的环境隐患。本文总结了铊在水体中的分布特征,并重点阐述了铊在矿物胶体和天然有机质(腐殖酸)等界面上迁移转化行为的研究进展。研究表明,铁(氢)氧化物、锰(氢)氧化物均能在一定程度上吸附水体中的Tl(I),铊在一些锰(氢)氧化物表面的吸附行为可能会涉及Tl(I)在矿物表面的氧化还原机制。矿物表面对铊离子的吸附作用不仅与矿物的组成成分有关,还可能与矿物组成成分的晶型结构密切相关。天然有机质对铊迁移转化影响作用的研究目前主要偏重天然腐殖酸对铊的络合作用。因此,要加强的研究铊分别在不同种类、不同晶型的矿物和不同类型的天然有机质界面上的迁移转化行为,并借助高精度的价态和结构分析手段从分子水平上探讨其迁移转化机理。了解铊在水体中的迁移转化有助于深入认识铊的环境地球化学行为,并为研究铊的污染治理提供理论基础。     

水环境中PAEs的赋存、环境风险及水质标准

邻苯二甲酸酯(PAEs)是一类广泛存在于各类水环境中的内分泌干扰物,长期赋存会对水生生物产生毒害效应,也可通过多种暴露途径对人体健康产生危害。综述了PAEs在不同国家和地区的地表水、沉积物、地下水、污水厂和饮用水中的污染状况,阐述了PAEs对人体和水生生物的毒性效应及其环境风险研究现状,总结了国内外不同类型水质标准对PAEs的限定要求,并对水环境中PAEs的环境风险研究趋势进行了展望。     

纳米伊/蒙黏土对水体中重金属的吸附去除效果

为明确纳米伊/蒙黏土(下称伊/蒙黏土)作为修复材料在去除水体重金属方面的应用潜力,研究了伊/蒙黏土对水体中Ni2+、Cu2+和Cd2+的去除效果与吸附规律,并通过小麦水培试验分析伊/蒙黏土降低水体重金属在小麦地上部分的累积和缓解重金属对小麦的毒害效应等效果. 结果表明:伊/蒙黏土可以吸附去除水体中的Ni2+、Cu2+和Cd2+,当水体中ρ(Ni2+)、ρ(Cu2+)和ρ(Cd2+)分别为5、10、2 mg/L时,添加2%(以w计)的伊/蒙黏土对3种重金属的去除率均达到95%以上. 伊/蒙黏土对重金属的吸附等温线符合Langmuir方程,对Ni2+、Cu2+和Cd2+的理论最大吸附量分别为2.13、8.52和1.56 mg/g. 在培养液中添加2%伊/蒙黏土可降低小麦对Ni2+、Cu2+和Cd2+的累积富集,缓解重金属对小麦生长的毒害效应. 研究显示,纳米伊/蒙黏土可有效去除水体中的Ni2+、Cu2+和Cd2+,并缓解其对小麦的毒性,因此其在修复水体重金属污染、恢复水环境生态功能方面具有潜在的应用前景.      

γ-MnO_2对Tl(Ⅰ)的吸附性能

通过静态批处理吸附试验,研究了γ-MnO2对Tl(Ⅰ)(铊)的吸附性能,考察了溶液的pH、离子强度、γ-MnO2投加量、接触时间、初始ρ〔Tl(Ⅰ)〕和温度等因素对吸附的影响.结果表明:在pH为2~3的酸性溶液中,γ-MnO2对Tl(Ⅰ)的吸附容量随着pH的增大而减小;当pH为4~6时,吸附容量随pH的增加而迅速增大;而当pH6时,吸附达到平衡.γ-MnO2对Tl(Ⅰ)的吸附量随着离子强度的降低、γ-MnO2投加量的减小而增大.γ-MnO2对Tl(Ⅰ)的吸附在15min内达到平衡,并满足准二级动力学方程.在温度为288、303、318K的条件下,初始ρ〔Tl(Ⅰ)〕为10~1000mg/L时,最大饱和吸附量分别为53.04、49.05、45.03mg/g,符合Freundlich吸附等温方程.γ-MnO2对Tl(Ⅰ)的吸附过程是自发的放热过程.脱附研究表明,γ-MnO2表面的吸附行为属离子交换,并受离子强度影响.试验证明,γ-MnO2是一种极具潜力的Tl(Ⅰ)吸附剂.     

黔西南铊污染区铊的水环境地球化学研究

黔西南滥木厂地区由于铊的硫化物矿化,导致铊在地下水和地表水中十分富集,其富集程度从高到低依次为矿坑深层地下水、地表溪流水和浅层地下水。地下水中铊的含量在矿化区最高,随着远离矿化区而逐渐降低。在地表溪流水中,铊的含量表现出下游河段远远高出上游和中游河段的分布特征;下游溪流水中铊的较高含量可能与来自矿化区地下水在下游河床溢出的贡献有关。滥木厂研究区水体中铊的富集具有潜在的环境危害。饮用水中铊的含量低于美国的安全标准,尚未构成明显的健康危害,但应该加强对饮用水中铊含量的定期监测。富铊的溪流水通过农业灌溉途径会造成铊的进一步扩散,从而导致农业土壤的铊污染,值得高度关注。     

铊,铊中毒及铊在生态系中迁移径迹

铊属于分散元素,独立矿物稀少,极难形成独立铊矿床。铊世界年产量约15吨,几乎都是从有色金属选冶产品中作为副产品顺便回收。我国铊资源比较丰富,按相同等级资源相比,我国铊储量居世界首位。铊的地球化学性质受其电子构型和地质地球化学作用制约,铊原子处于基态时的电子构型为6S26P1。铊有两个地球化学价态,正一价和正三价,在自然界多数呈正一价。铊具有低温成矿,亲硫和高温分散,亲石的双重地球化学性质。铊是有用元素,也是有毒元素。铊被广泛用于超导、电子、合金、光学、化工、玻璃和医药等工业。铊的毒性对哺乳动物比汞、隔、铅、铜、锌还强。铊对生物有毒害,高含量的铊对人体可导致不同程度的铊病,甚至死亡。由于铊矿床的开发利用,使采挖出的含铊岩矿石和冶炼矿渣堆积地表,在长期风化淋滤作用下,使释放的铊进入地表水体、土壤、植物、动物和人体生态链,故引起铊环境污染和铊中毒。     

云浮Tl污染区水体重金属分布特征及污染评价

对广东云浮黄铁矿Tl污染区地表溪流水和沉积物中Tl、Cd、Cr、Pb、Ni、As、Cu、Zn的分布特征进行了调查和分析,并采用沉积物基准法、Hakanson潜在生态指数法等方法评估了重金属的环境风险.结果表明,矿区溪流各采样点水体中Tl的含量为0.19～65.25μg/L,均高于国家地表水质量标准(0.1 μg/L);...     

环境介质中铊的分布和运移综述

本文综述了铊在岩矿石、土壤、植物、动物及大气等环境介质中的分布和运移机理及一些生物效应。在矿床中 ,铊主要分布在低温热液铊、铅、锌、锑、汞、砷等矿床中 ,铊的富集与其亲硫性及有机质密切相关 ,[TlCl4 ]-是铊迁移的主要形式。在土壤中 ,铊主要以水溶态、硫化物结合态、硅酸盐结合态和有机质结合态存在 ,水溶态的铊容易迁移。在植物中 ,铊的运移与钾在植物中的传输有关。在动物中 ,铊对各组织器官的亲和能力依次为 :肾 >睾丸 >脾 >前列腺 >毛发。在大气中 ,铊主要以TlF形式迁移     

滇黔桂地区铊富集的矿化剂和沉淀富集剂及成矿模式

Tl虽然是一种分散元素 ,但在一定条件下也是可以富集的 ,甚至形成独立矿体。笔者在分析滇黔桂地区富铊矿床的地球化学特征后 ,认为Tl在低温阶段富集 ,并提出Tl的富集与沉积盆地局部高地球化学背景有关 ;促使Tl富集成矿的主要条件是矿化剂和沉淀富集剂 ,卤素和有机质是主要的矿化剂 ,富硫流体和热液改造的有机质是主要的沉淀富集剂。在此基础上进一步探讨了铊的二期三阶段成矿模式     

有色金属冶炼区铊(Tl)的水环境分布特征与环境对策--以大冶冶炼厂地区的东岗河为例

以大冶冶炼厂地区的东岗河为例,分析有色金属冶炼区铊的水环境分布特征,结果表明：河水中的铊含量明显异常(严重污染区的平均含量为15．07ng／mL。远超过饮用水源水中铊的最高允许浓度0．1ng／mL)．且与水体pH值、Cu^2 、Pb^2 等含量显著相关;铊与Pb等亲铜元素呈类质同像。宏观上与方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿等伴生．因此后者成为研究区铊的重要来源。最后,对铊所造成的环境危害效应．提出相应的解决对策,并提醒人们提高对铊污染的警惕性以及加深对铊的研究。     

铊在黄铁矿中的相态分布及碳酸盐在其释放过程中的作用

采用分级提取-电感耦合等离子体质谱法,对黄铁矿中铊的相态分布进行了考察.结果表明,黄铁矿中的铊主要以存在于硅酸盐相中和以酸可交换的形式存在于矿物结构中的铊为主,这部分铊分别占到58.3%和25.1%;以可氧化态形式结合在黄铁矿(FeS2)中的铊次之,占11.2%;以易还原态形式存在于铁氧化物相中的铊最少,为5.4%.自然条件下铊的释放主要是酸可交换态铊和可氧化态铊的释放迁移过程.漫反射红外光谱表征发现,黄铁矿在表面氧化过程中其表面羟基增多,表明存在表面溶解及表面酸化现象.进一步的释放机理探讨认为,铊在黄铁矿表面存在一种"溶解-吸附沉淀"平衡,这一平衡由碳酸盐中和作用和黄铁矿表面氧化共同控制,并决定了铊的释放迁移.     

铊在河流沉积物上的吸附解吸行为研究

水体环境条件的改变直接影响铊在水体沉积物的吸附解吸行为,进而影响到铊在水环境中的迁移、转化途径.本实验采用北京市凉水河(L8)及其沿岸的藕田(L6)沉积物作为研究对象,研究了Tl(Ⅰ)在沉积物上的吸附特征及pH对其吸附过程的影响,并考察了以沉积物浸出液和背景电解质作为解吸体系时,Tl(Ⅰ)自沉积物上解吸的变化情况.研究结果表明:①两种沉积物对铊的吸附速度较快,初始的5 min内,沉积物对铊的吸附量达到最大吸附量的90％ (L6)和80％(L8)以上,12h基本达到吸附平衡.②沉积物L6和L8对Tl(I)吸附量均随着初始浓度的升高而增大,但是L6的吸附量明显高于L8.两种沉积物对铊的吸附等温线用Freundlich方程和Langmuir方程拟合均得到较好的拟合结果,在分析吸附解吸机理时,Langmuir方程更能说明其物理化学意义.③pH对铊在沉积物上的吸附影响较大,随着体系pH的增大,吸附量逐渐增大.④沉积物浸出液的高效体积排阻色谱和三维荧光表征结果表明沉积物浸出液中主要以类蛋白和腐殖酸类物质为主,荧光强度集中在1100 ～1550之间.用沉积物浸出液代替背景电解质作为解吸体系时,解吸量增加了2.232 mg·kg-1(L6)和1.494 mg·kg-1(L8)(C0 =0.33 mg·L-1),铊更易从沉积物浸出液的环境下解吸下来,进入水体.     

石墨炉原子吸收法测定饮用水中铊的探讨

研究了石墨炉原子吸收测定饮用水中铊的测定条件,为提高水样预处理的浓缩效果,对水样共沉淀条件进行详细探讨,结果表明:溴水用量2 mL,pH控制在7～9,陈化时间大于32 h时水样预处理效果最好,方法检出限为0.01 ug/L,实际水样平均回收率90.5%～103%。