重金属对2-氯酚厌氧降解的抑制动力学研究

考察了Cu2+、Cd2+、Ni2+、Fe2+4种重金属离子对2-氯酚(2-CP)厌氧降解速率的影响,并通过描述金属离子抑制作用的修正方程对实验进行拟合,研究了其动力学特征.结果表明,在0~500mg/L投加浓度范围内,Fe2+对2-CP的厌氧降解过程基本不抑制,Ni2+、Cu2+、Cd2+则存在明显抑制,抑制程度Cu2+﹥Ni2+﹥Cd2+.相同的抑制强度下,抑制浓度CIP-Cu﹤CIP-Ni﹤CIP-Cd.修正方程能较好地表征金属离子的抑制作用与该离子对降解速率的最大抑制浓度(I*)以及投加浓度之间的定量关系.由该方程拟合结果可得到Cu2+、Cd2+、Ni2+对25mg/L 2-CP降解的I*值分别为458.7,1693.5,1528.5mg/L,I*及指数m值的大小表明金属离子对2-CP厌氧降解的抑制Cu2+﹥Ni2+﹥Cd2+.     

加热和亚铁离子活化过硫酸钠氧化降解4-CP的研究

通过加热和亚铁离子2种方法活化过硫酸钠产生强氧化性的硫酸根自由基,利用硫酸根自由基氧化难降解有机污染物.以对氯苯酚(4-CP)为目标污染物,研究了温度、pH值、亚铁离子浓度、过硫酸钠浓度、柠檬酸浓度对4-CP降解率的影响.结果表明,升高温度可以显著地提高4-CP降解率.反应4h后,在30℃,4-CP降解率只有2.5%;在50℃,4-CP降解率能够达到43.5%;而在60℃,4-CP降解率为100%.pH值对4-CP降解率的影响较大,依次为pH4.0pH7.0pH10.0.在室温下,亚铁离子是促使4-CP降解的必要条件,并且对反应条件进行了优化,分子探针实验证实了硫酸根自由基的存在.在过硫酸钠/亚铁离子体系加入适量的柠檬酸能够有效利用溶液中的亚铁离子,在等量的过硫酸钠存在条件下,常温下过硫酸钠/亚铁离子/柠檬酸体系对4-CP降解率为50.9%,优于50℃下过硫酸钠体系对4-CP降解率43.5%.     

纳米四氧化三铁对2,4-D的脱氯降解

采用纳米四氧化三铁(Fe3O4)降解水溶液中的2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D),考察了2,4-D初始浓度、纳米Fe3O4投加量、溶液pH和温度等因素对2,4-D降解率的影响.结果表明,纳米Fe3O4对2,4-D有显著的降解效果,初始浓度为10 mg/L的2,4-D, 48 h内降解率可达48%.纳米Fe3O4对2,4-D的降解是一个还原脱氯过程,反应体系中氯离子浓度随2,4-D浓度降低而升高.LC/MS分析表明,2,4-D降解的主要产物是苯酚,其他中间产物是2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、4-氯苯酚(4-CP)和2-氯苯酚(2-CP).溶液中2,4-D的降解符合准一级反应动力学,产物4-CP、2,4-DCP和苯酚的反应速率常数K分别为0.0043、0.0026和0.0032 h -1.环境条件对降解效率有显著影响,2,4-D初始浓度在0～10 mg/L、纳米Fe3O4投加量0～300 mg/L的范围内,2,4-D降解率随初始浓度和纳米Fe3O4投加量的增加而增大;pH对2,4-D的脱氯降解有显著影响,在pH为3.0时,纳米Fe3O4对2,4-D的还原脱氯效果最好;温度升高,可以提高脱氯反应速率.     

抑制双碱法烟气脱硫浆液中SO_3~(2-)的重金属催化氧化

双碱法烟气脱硫浆液中累积的重金属对SO23-有强烈的催化氧化作用,导致有效脱硫组分损耗.投加Na2S去除浆液中的重金属离子,研究不同重金属离子浓度下SO23-的氧化速率,以揭示Na2S沉淀法对重金属催化氧化SO32-的抑制作用.实验表明,Mn2+对SO32-氧化的催化作用很显著,1.0 mmol/L Mn2+可使SO32-的初始氧化速率提高2.0倍,达0.65mmol/(L.min);SO23-的催化氧化在前60 min内快速进行,Mn2+的反应级数为0.169,故此时段内控制Mn2+浓度对抑制其催化作用尤为重要.初始pH6.50~8.50时,Na2S能有效去除浆液中重金属离子,且碱性条件更有利于重金属离子的去除.初始pH为8.50、Na2S投加量为240.0 mg/L时,脱硫浆液中Mn2+、Zn2+、Ni2+、Cd2+的去除率分别为91.0%、88.1%、85.5%和99.9%.Mn2+对脱硫浆液中的重金属离子浓度具有指示作用.投加Na2S将Mn2+浓度由1.0 mmol/L降为5.0×10-3mmol/L,SO32-的初始氧化速率降低64.6%,为0.23 mmol/(L.min).在双碱法烟气脱硫中试装置中投加Na2S可使脱硫效率提高3.8%~5.1%.故以Mn2+为指示、用Na2S控制重金属离子浓度从而抑制SO23-被催化氧化,有利于降低脱硫剂消耗、提高脱硫效率.     

抑制双碱法烟气脱硫浆液中SO2-3的重金属催化氧化

双碱法烟气脱硫浆液中累积的重金属对SO23-有强烈的催化氧化作用,导致有效脱硫组分损耗.投加Na2S去除浆液中的重金属离子,研究不同重金属离子浓度下SO23-的氧化速率,以揭示Na2S沉淀法对重金属催化氧化SO32-的抑制作用.实验表明,Mn2+对SO32-氧化的催化作用很显著,1.0 mmol/L Mn2+可使SO32-的初始氧化速率提高2.0倍,达0.65mmol/(L.min);SO23-的催化氧化在前60 min内快速进行,Mn2+的反应级数为0.169,故此时段内控制Mn2+浓度对抑制其催化作用尤为重要.初始pH6.50~8.50时,Na2S能有效去除浆液中重金属离子,且碱性条件更有利于重金属离子的去除.初始pH为8.50、Na2S投加量为240.0 mg/L时,脱硫浆液中Mn2+、Zn2+、Ni2+、Cd2+的去除率分别为91.0%、88.1%、85.5%和>99.9%.Mn2+对脱硫浆液中的重金属离子浓度具有指示作用.投加Na2S将Mn2+浓度由1.0 mmol/L降为5.0×10-3mmol/L,SO32-的初始氧化速率降低64.6%,为0.23 mmol/(L.min).在双碱法烟气脱硫中试...     

US/UV协同催化氧化降解对氯苯酚的研究

选择掺杂过渡金属离子Fe^3 的纳米TiO2为催化剂，研究了US(超声波)／UV(紫外光)协同催化氧化水中对氯苯酚(4-CP)的降解效果，考察了对氯苯酚的起始浓度、超声波声强、溶液初始pH、饱和气体种类、反应温度和催化剂投加量对氯苯酚降解速率的影响．研究结果表明：US／UV协同催化氧化处理比单独超声波处理和光化学处理，4-CP降解速率提高了1．5～1．7倍，证实了声光联合技术具有明显的协同效应．     

Fe(Ⅱ)对CANON工艺处理城镇污水脱氮性能的影响

全程自养脱氮(CANON)工艺,作为新型脱氮工艺应用于城镇污水深度脱氮过程中,有望降低污水处理的运行费用。考察了亚铁离子[Fe(Ⅱ)]对CANON工艺启动及稳定运行时脱氮性能的影响。结果表明：15～23℃条件下投加6.3 mg/L Fe(Ⅱ)时,可有效启动并稳定运行CANON工艺处理城镇污水,该工艺氮去除负荷(NRR)、总氮去除率(TNRE)和氨氮去除率(ARE)分别为(4.8±1.1) g-N/(L³·d)、(97±1)%和(44.2±9.3)%;相关性分析表明,通过调控Fe(Ⅱ)投加量可有效抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)的活性;本次优化的Fe(Ⅱ)投加量为6.3 mg/L,其对CANON工艺脱氮性能的影响机制与CANON工艺中功能微生物活性的提高、Fe(Ⅱ)与进水氨氮及其他氮化合物的循环反应、铁型反硝化过程以及铁型厌氧氨氧化过程的耦合有关。     

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).     

FENTON氧化技术处理印染废水

对酸性红B染料废水进行了Fenton氧化降解试验研完,通过废水COD浓度的变化考察了过氧化氢和亚铁离子投加量、温度、反应时间、pH值、投加方式等主要操作件对染料废水处理效果的影响.结果表明:在过氧化氢浓度为0.03 mol/L,c(H2O2):c(Fe2+≈20:1,反应温度为50℃,初始pH值为3.0,反应时间为60 min,COD的去除率达62.32%.     

高晶度Mn-Fe LDH催化剂活化过一硫酸盐降解偶氮染料RBK5

采用改进的共沉淀结合水热法制备高晶度锰铁层状双金属氢氧化物作为催化剂,用于高效活化过一硫酸盐(PMS)降解活性黑5(RBK5).通过X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)以及X射线光电子能谱(XPS)对材料进行表征,证明成功合成了结晶度高、层状结构突出的Mn-Fe LDH.同时探究了锰铁量比,催化剂投加量,PMS浓度和初始pH值等因素对RBK5的吸附效果、催化降解及反应动力学的影响.结果表明,高晶度Mn-Fe LDH催化剂具有良好的吸附能力和高效的催化效率,在n(Mn)/n(Fe)比为1∶1,催化剂投加量为0.2 g·L~(-1),PMS浓度为1 mmol·L~(-1),初始pH为7时,RBK5(20 mg·L~(-1))在90 min内降解率可达86%,整个反应过程符合拟一级动力学(R~20.9).自由基猝灭实验表明,Mn-Fe LDH/PMS体系降解RBK5为SO~-_4·和·OH两种活性自由基共同作用的结果.反应前后催化剂的XPS分析表明Mn和Fe存在协同作用,Mn-Fe LDH的Mn(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)与层间的CO~(2-)_3电荷平衡,使其层状结构稳定,从而促进了层状表面Mn和Fe的协同作用,提高了Mn-Fe LDH对PMS的活化效率.三维荧光光谱(3D-EEM)和UV-Vis扫描光谱分析初步探讨了RBK5的降解过程.     

介质阻挡放电处理水中3,4-二氯苯胺机理研究

采用介质阻挡放电产生低温等离子体来处理水中3,4-二氯苯胺(3,4-DCA),考察了放电功率、空气流量、金属离子(Fe2+、Cu2+)浓度、光催化剂二氧化钛对3,4-DCA去除率的影响,并分析了降解产物及可能的降解机理.实验结果表明,介质阻挡放电方法对3,4-DCA有良好的去除效果,在3,4-DCA初始浓度为30mg·L-1,放电功率为80W,空气流量为1L·min-1时,放电处理6min后3,4-DCA的去除率可达92.5%.增加空气流量能显著地提高3,4-DCA的去除率,添加亚铁离子(Fe2+)浓度和光催化剂TiO2均能提高3,4-DCA的去除率,且存在最佳添加量值.介质阻挡放电方法对3,4-DCA的降解去除反应符合一级反应动力学.通过气质联用仪(GC-MS)分析检测发现,反应主要为脱氯、脱氨基和苯环开环反应,二氯乙烯为其主要的降解产物.     

硫酸铵-锌试剂-Tween-80萃取分离废镍镉电池金属

以废旧镍镉电池为原料,探索盐酸溶解废镍镉电池的溶解条件,并用ICP仪检测镍镉电池溶液中金属离子含量。研究了硫酸铵-锌试剂-Tween-80体系萃取分离金属离子Ni（Ⅱ）,Cd（Ⅱ）,Co（Ⅱ）的行为。实验表明：Ni（Ⅱ）,Co（Ⅱ）在pH6-9范围内,与锌试剂形成的螯合物可被Tween-80相完全萃取,而Cd（Ⅱ）基本不被萃取。进而实现了镍镉电池溶液中的Ni（Ⅱ）,Co（Ⅱ）离子与Cd（Ⅱ）离子的分离。     

无机阴离子对电化学氧化降解水体中4-CP的影响

为了探讨废水中无机阴离子对电化学氧化降解对氯苯酚（4-CP）产生的影响。文章采用了自制圆形电化学反应器,通过改变模拟废水中电解质及其浓度来分析无机阴离子对4-CP去除率及矿化率的影响。试验研究表明,当废水中以OH-为主且浓度约为0.01 mol/L时,4-CP去除率可达81.99%,矿化率最高可达38.09%,而电化学能耗最低仅为35.57 kWh。     

辉光放电等离子体处理印染废水的实验研究

用辉光放电等离子体技术印染废水降解进行了研究,通过测定CODcr、BOD和pH值的变化初步探讨了降解机理。结果表明:在辉光放电降解印染废水的过程中,发现仅是采用辉光放电水处理技术时,因为过氧化氢的生成导致废水CODcr有一定的升高,而废水的BOD几乎没有变化,说明辉光放电对印染废水几乎没有降解效果;而在亚铁离子的加入后,印染废水出现明显的降解效果,当亚铁离子加入量为50 mg时,印染废水的CODcr和BOD的去除率分别为41.2%和46.2%,降解率得到了很大的提高。     

纳米FeO作用下4-氯酚的脱氯特性及机理

采用化学还原法制备了纳米Fe^O, ESEM测定结果表明其颗粒在1～100 nm内. 实验表明这些纳米Fe^O能在20 h内将初始浓度为20 mg/L的4-氯酚完全降解, Fe^O对4-CP的还原脱氯是主要去除途径. 苯酚是脱氯反应的主要产物. 当4-CP的初始浓度由20　mg/L增大到50, 100, 150　mg/L时, 其相对去除率明显降低, 但绝对降解量有较大提高. 温度不仅影响脱氯速率, 而且影响4-CP去除的途径. 30℃时, 脱氯反应为主要反应; １０℃时, 较易产生氧化产物. Fe原子的迁移过程在4-CP的降解中也是一个重要的限速步骤. 此外, 纳米Fe^O具有很好的稳定性, 在受试的379　h内, 纳米Fe^O能够应对不同浓度冲击及反复投加的4-氯酚冲击的能力.     

铁锰双金属氧化物对过硫酸氢钾降解酸性橙7的催化效果

为了发挥均相体系中过渡金属元素对PMS(过硫酸氢钾)的催化效果,同时解决存在的金属离子污染的问题,以AO7(酸性橙7)为目标污染物,研究了采用溶胶-凝胶法(sol-gel method)制备Fe-MnO_x(铁锰双金属氧化物)催化剂催化PMS的效果及降解机理. 结果表明:ρ(Fe-MnO_x)由50 mg/L升至200 mg/L后,35 min时AO7降解率由53.74%升至96.65%;继续升高ρ(Fe-MnO_x),AO7降解率提升效果不明显. 随着ρ(PMS)₀(PMS初始质量浓度)的升高,AO7的降解率变化趋势与之相同;而随着ρ(AO7)₀(AO7初始质量浓度)的升高,AO7降解率有所下降. 分别投加EA(乙醇)、TBA(叔丁醇)这2种捕获剂来验证体系氧化物种时发现,55 min时AO7降解率分别为79.40%和91.33%,氧化体系的主要氧化物种为·SO₄-(硫酸根自由基)和少量·OH(羟基自由基). XRD(X射线衍射)和XPS(X射线光电子能谱)结果显示,Fe-MnO_x催化剂中的Fe、Mn主要以Fe3+、Mn2+、Mn4+ 3种形式存在,Fe、Mn、O 3种元素中,Fe3+、Mn2+、Mn4+、O2-和表面羟基氧的摩尔比分别为20.49%、26.46%、5.60%、32.51%和14.91%. 研究显示,Fe-MnO_x催化剂具有金属离子溶出量低、催化性能良好等优良性能,能够有效催化PMS生成自由基,对水中的污染物具有良好的降解效果.      

纳米Fe0颗粒对三种单氯酚的降解

采用化学还原法制备了纳米Fe0颗粒,研究了不同条件下纳米Fe0对3种单氯酚(2-CP, 3-CP, 4-CP)的去除作用.结果表明,纳米Fe0对单氯酚具有良好的去除效果,主要降解途径为先脱氯后开环,实现氯酚分子与Fe原子间的电子转移,达到还原脱氯的效果.3种单氯酚的脱氯难易程度为2-CP＞3-CP＞4-CP,脱氯反应活性与其分子最低空轨道能量(ELUMO)有关.随着氯酚初始浓度的增大,其相对去除率略有降低, 但绝对降解量有较大提高.温度不仅影响脱氯速率,而且影响氯酚去除的途径,温度较高时,氯酚先脱氯后开环;温度低时,较易产生氧化产物.     

γ-射线辐照-H2O2联合技术降解3-氯酚的研究

利用60Coγ-射线辐照3-氯酚(3-CP)水溶液,研究了其辐射降解特性.通过测量辐射后3-氯酚的去除率、紫外-可见光谱、脱氯率、总有机碳(TOC)去除率等,探讨了吸收剂量、氯酚初始浓度、H2O2加入对氯酚降解效果的影响,并初步探讨了氯酚降解动力学特性.结果表明,当3-氯酚浓度为10 mg.L-1,辐射剂量为2 kGy时,脱氯率可达100%,TOC去除率达53%;当辐射剂量提高到8 kGy时,3-氯酚可完全矿化,TOC去除率达100%.3-氯酚的辐照降解过程可用一级反应动力学方程拟合.氯酚单独γ-辐射以及辐照/H2O2联合处理的一级反应动力学常数k分别为0.279 h-1和0.542 h-1.     

高分子重金属絮凝剂MAPEI处理含镉废水的研究

以聚乙烯亚胺、巯基乙酸为原料,通过酰胺化反应合成了一种新型高分子重金属絮凝剂巯基乙酰聚乙烯亚胺(MAPEI),研究其处理含镉废水的性能,并对几个影响因素进行了考察。实验结果表明:①该絮凝剂对Cd2+有很好的捕集性能,最高去除率可达99.9%以上;②水中常见阳离子Na+、K+、Mg2+对Cd2+的去除起促进作用;③水中常见阴离子C l-、SO42-、NO3-对Cd2+的去除也起促进作用;④pH值在6.0至8.0范围内变化时,pH值越高去除Cd2+的效果越好;⑤Cd2+和致浊物质共存时,会相互促进彼此的去除。     

Adsorptive removal of iron and manganese ions from aqueous solutions with microporous chitosan/polyethylene glycol blend membrane

Microporous chitosan (CS) membranes were directly prepared by extraction of poly(ethylene glycol) (PEG) from CS/PEG blend membrane and were examined for iron and manganese ions removal from aqueous solutions. The different variables affecting the adsorption capacity of the membranes such as contact time, pH of the sorption medium, and initial metal ion concentration in the feed solution were investigated on a batch adsorption basis. The affinity of CS/PEG blend membrane to adsorb Fe(II) ions is higher than that of Mn(II) ions, with adsorption equilibrium achieved after 60 min for Fe(II) and Mn(II) ions. By increasing CS/PEG ratio in the blend membrane the adsorption capacity of metal ions increased. Among all parameters, pH has the most significant effect on the adsorption capacity, particularly in the range of 2.9-5.9. The increase in CS/PEG ratio was found to enhance the adsorption capacity of the membranes. The effects of initial concentration of metal ions on the extent of metal ions removal were investigated in detail. The experimental data were better fitted to Freundlich equation than Langmuir. In addition, it was found that the iron and manganese ions adsorbed on the membranes can be effectively desorbed in 0.1 mol/L HCl solution (up to 98% desorption efficiency) and the blend membranes can be reused almost without loss of the adsorption capacity for iron and manganese ions.