污泥基生物炭负载纳米零价铁除U(Ⅵ)性能及机理

为了考察污泥基生物炭负载纳米零价铁（n ZVI/SB）对铀(U(Ⅵ))的去除性能与机理,该文研究了环境条件对nZVI/SB除铀的影响,发现在初始pH为5、投加量0.2 g/L、温度313 K、吸附时间4 h条件下,n ZVI/SB对U(Ⅵ)的吸附量最大（231.80 mg/g）。nZVI/SB对U(Ⅵ)的吸附过程与行为符合准二级动力学与Langmuir吸附等温线模型。通过扫描电镜、能谱分析、X衍射分析仪和X射线光电子能谱等手段对nZVI/SB去除U(Ⅵ)的机理进行分析,发现铀去除方式包括吸附和还原共同作用。经过5次循环实验后,nZVI/SB对U(Ⅵ)去除率保持在90%以上,表明nZVI/SB复合材料用于含U(Ⅵ)废水处理具有良好的重复使用性能。     

纳米零价铁去除水溶液中低浓度U(VI)的试验研究

采用硼氢化钠还原高价铁的方法制备纳米零价铁并用XRD和SEM图谱对其进行表征,通过批试验考察了pH值、离子强度、铀初始浓度、固液比和温度等因素对纳米零价铁去除水溶液中低浓度铀[U(VI)]效果的影响。结果表明:当溶液pH值为3.0~5.0时,纳米零价铁对水溶液中低浓度铀具有较好的去除效果;当铀初始浓度为100μg/L、pH值为5,铀的去除率达78%;离子强度和温度基本不影响钠米零价铁对低浓度铀的去除效果;纳米零价铁对水溶液中低浓度铀的去除主要是化学反应控制,还原沉淀作用使U(VI)变为U(IV)以达到去除的目的。     

铝钛柱撑系列改性膨润土处理含铬废水的应用研究

以钠基膨润土为原料,制备了铝钛无机柱撑、铝钛有机柱撑系列改性膨润土,比较了膨润土原土及铝钛无机有机柱撑改性膨润土处理含铬废水的性能,探讨了改性膨润土用量、pH值、搅拌时间等因素对膨润土吸附Cr(Ⅵ)实验的影响。结果表明:有机柱撑改性膨润土、无机柱撑改性膨润土对废水的处理效果明显好于原土;膨润土用量、废水的pH对Cr(Ⅵ)的吸附效率影响很大;在无机柱撑改性中,当pH为4,投加量为6g L,搅拌时间为30min,Cr(Ⅵ)质量浓度为30mg L时,Cr(Ⅵ)去除率达到66 5%;在有机柱撑改性中,当pH为5,投加量为6g L,搅拌时间为30min,Cr(Ⅵ)质量浓度为30mg L时,Cr(Ⅵ)去除率达到94 6%;铝钛无机、有机柱撑改性膨润土对铬离子水样处理的吸附等温线均符合Langmuir吸附等温方程,饱和吸附量和Langmuir常数分别为9 823,8 790mg g和4 5167,4 327。      

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.     

零价铁去除水中锑(Sb)的研究

锑(Sb)是一种新兴的全球性污染物,在我国西南Sb矿区及周边地区Sb污染严重。本文研究了零价铁(ZVI)对Sb的去除效果,研究了ZVI投加量、Sb的初始浓度、pH值及阴离子等因素的影响。结果表明,ZVI对Sb具有较好的去除效果。通过ZVI对Sb去除动力学拟合,Sb的去除符合一级动力学方程;Sb的去除效率在偏酸性条件下比较高,在pH=5时,去除率达到68.98%;在pH=7时,Sb的去除率仅有23.36%;无机阴离子均在不同程度上影响Sb的去除,特别是PO43-对ZVI去除Sb有明显的抑制作用。     

腐殖酸改性针铁矿对铀U（Ⅵ）的吸附性能及机理研究

通过人工合成的方法制得腐殖酸改性针铁矿(HA-α-FeOOH),考察了吸附时间、吸附剂用量、U(Ⅵ)初始浓度和pH值等因素对吸附U(Ⅵ)过程的影响.同时,利用傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和X射线能谱(EDS)分析了其对U(Ⅵ)的吸附机理.试验结果表明,在25℃、pH为4的条件下,腐殖酸改性针铁矿作用4 h对5 mg·L-1的含铀废水的去除率几乎达到100%.Freundlich等温吸附模型、准二级动力学模型对吸附过程的拟合效果较好,主要吸附模式为多层吸附;改性针铁矿对U(Ⅵ)的吸附是自发的吸热反应.SEM-EDS和FIIR分析结果表明,改性针铁矿吸附U(Ⅵ)的机理主要表现为内层络合作用及离子交换,与U(Ⅵ)作用的基团主要是羟基、酚羟基和羧基.     

厌氧颗粒污泥处理含U(Ⅵ)废水的效果及生物特性

以生物活性高的厌氧颗粒污泥为对象,研究了U(Ⅵ)初始浓度、pH值、颗粒污泥的投加量和SO42-浓度对颗粒污泥处理含U(Ⅵ)废水的效果。结果表明:当U(Ⅵ)初始浓度为9.6 mg/L,湿颗粒污泥投加量为2 g,温度25℃,pH值为6时,对U(Ⅵ)的去除率达98.7%。随着SO_4~(2-)浓度的增加,微生物活性增强,SO_4~(2-)浓度为8 mmol/L时,反应9 h,溶液中的U(Ⅵ)基本去除。通过环境扫描电镜(SEM)分析颗粒污泥微观结构,SEM表明处理含U(Ⅵ)废水后的颗粒污泥主要以1~3μm的球菌和短杆菌为主,处理较高浓度(9.6 mg/L)含U(Ⅵ)废水后,生物活性较高,细菌数量较多、表面较光滑、形态较匀称,形成团聚结构。能谱分析(EDS)表明颗粒污泥内存在铀。高通量测序技术分析颗粒污泥微生物结构显示存在较多耐铀菌种,所占比重接近20%,颗粒污泥显示出良好的耐铀性。     

膨润土负载纳米铁的改性及对水中As(Ⅴ)的吸附

用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)对膨润土负载纳米零价铁(Bent-n ZVI)进行表面改性,得到表面改性膨润土负载纳米铁(Bent-n ZVI)/CTMAB。通过SEM、Zeta电位和中位径d(50)分析,与膨润土(Bent)、改性膨润土(CTMAB-Bent)、Bent-n ZVI进行了对比,结果表明:相比Bent-n ZVI,(Bent-n ZVI)/CTMAB中的纳米铁颗粒更为分散且呈链状分布,d(50)仅为5.21μm,并且Zeta电位为+0.65 m V,更易静电吸引和吸附阴离子As O43-。4种材料的除砷结果亦表明其中(Bent-n ZVI)/CTMAB去除率最高,达到了93.9%。光电子能谱(XPS)分析表明(Bent-n ZVI)/CTMAB的除砷产物中只有As(Ⅴ),并不存在其还原态As(Ⅲ),说明(Bent-n ZVI)/CTMAB是通过吸附作用去除As(Ⅴ)。     

零价铁去除废水中的汞

研究了零价铁(zero-valent iron,ZVI)去除废水中Hg2+的动力学特征及其影响因素,初步探讨了ZVI与Hg2+的作用机制.结果表明,ZVI对废水中Hg2+的最佳去除条件:Hg2+的初始浓度为0.10 mg·L-1、pH为5、ZVI用量为0.050 g、温度为25℃,获得Hg2+的去除率为94.5%.ZVI对废水中Hg2+有一个快速的去除过程,可用准一级反应动力学方程描述,速率常数为0.010 min-1.ZVI去除废水中Hg2+的机制主要是氧化还原反应、铁氧化物和氢氧化物的吸附和共沉淀作用,ZVI表面钝化是降低Hg2+去除率的主要原因,其钝化成分主要是FeOOH和Fe2O3-Fe3O4.胡敏酸可与ZVI还原产生的Fe2+、Fe3+结合形成Fe-HA复合物,增加可溶性铁的比例,缓解ZVI的钝化,对细铁氧化物和铁氢氧化物胶体具有稳定作用,增强对废水中Hg2+的吸附作用.     

纳米零价铁铜双金属对铬污染土壤中Cr(Ⅵ)的还原动力学

采用液相还原法制备纳米零价铁铜双金属(n ZVI/Cu),通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对其进行形貌观测和表征分析,用制备的n ZVI/Cu修复Cr(Ⅵ)污染的土壤,研究了不同反应条件对修复效果的影响,探讨了还原动力学规律.结果表明,n ZVI/Cu对土壤中的Cr(Ⅵ)有很好的降解效果,反应初始p H为7,温度为30℃时,加入2 g·L~(-1)的n ZVI/Cu材料,在10 min内Cr(Ⅵ)含量为88 mg·kg~(-1)的污染土壤中的Cr(Ⅵ)去除率可以达到99%以上.改变n ZVI/Cu加入量、p H值、反应温度以及添加腐殖酸都会对Cr(Ⅵ)的去除效果产生影响.改变p H值和反应温度对去除土壤中Cr(Ⅵ)的影响都比较明显,p H值越小,反应温度越高Cr(Ⅵ)的去除效果越好,添加腐殖酸对去除土壤中的Cr(Ⅵ)有一定的影响.n ZVI/Cu降解Cr(Ⅵ)的过程符合伪一级还原动力学模型,还原速率与反应温度的关系符合阿仑尼乌斯(Arrhenius)定律,反应活化能Ea为104.26 k J·mol~(-1).     

改性锯末吸附含Cr（Ⅵ）废水的实验研究

初步探讨了以改性后的锯末作为吸附剂去除废水中的Cr（Ⅵ）,实验表明改性锯末对于不同浓度的含Cr（Ⅵ）废水都具有较高的去除率。同时通过实验研究了pH值、吸附时间、吸附剂量、初始浓度等因素对吸附去除率的影响。     

改性锯末吸附含Cr（Ⅵ）废水的实验研究

初步探讨了以改性后的锯末作为吸附剂去除废水中的Cr（Ⅵ）,实验表明改性锯末对于不同浓度的含Cr（Ⅵ）废水都具有较高的去除率。同时通过实验研究了pH值、吸附时间、吸附剂量、初始浓度等因素对吸附去除率的影响。     

零价铁修复多环芳烃污染土壤的研究

文章研究了反应时间、投加量、初始pH值等因素对零价铁修复菲污染土壤的影响。结果表明,在零价铁修复过程中,随着反应时间的增加,菲的去除率相应提高,反应进行到4.5 h后去除率趋于稳定;在0～0.06 g/g范围内,随着零价铁(ZVI)投加量的增加,菲的去除率也呈现上升趋势,当继续投加铁粉,去除率保持稳定;初始pH值影响着零价铁对菲的去除效果,初始pH=2、4时的去除率为33.8%、30.6%。酸性条件下菲的去除主要由于芬顿反应和还原加氢为主的氧化还原作用,碱性条件下则存在一定的吸附作用。另外,初始pH影响土壤中菲的提取率,提取率随着p H的升高而降低。     

零价铁-四钛酸钾晶须处理铀矿山废水

以四钛酸钾晶须作为处理材料去除废水中的铀,考察了四钛酸钾晶须投加量、溶液pH值、铀初始质量浓度、反应时间和温度等因素对去除效果的影响。结果表明:在温度为25℃、pH=8.0、反应时间为120 min的条件下,四钛酸钾晶须对初始质量浓度为100 mg/L的含铀废水中铀去除率达97.4%。在此基础上开展零价铁和四钛酸钾晶须联合处理含铀废水研究,二者在实验所设的8种投加量情况下均可将初始铀浓度为100 mg/L的废水降至GB 23727—2009《铀矿冶辐射防护和环境保护规定》规定值0.05 mg/L以下。在增加投加量的基础上,二者联合处理,可使铀浓度约为50 mg/L的实际铀矿山废水中铀含量降至0.1 mg/L左右,去除率达99.8%。     

改性膨润土处理造纸废水的研究

以钠基膨润土为原料,合成了镍锫—无机柱撑、镍锆—有机柱撑系列改性膨润土,比较了不同改性膨润土对造纸废水的处理效果,并确定了各改性膨润土处理废水的投加量、pH值、搅拌时间等最佳条件。结果表明;有机柱撑膨润土对造纸废水的处理效果最好,当搅拌时间为20min,pH值为12,改性土用量为0.8g/L时,其COD的去除率可达77.8％,同时其色度、浊度去除率分别为94％和97.4％。     

甘蔗渣负载纳米零价铁吸附剂去除水中Cr(Ⅵ)的研究

以改性甘蔗渣做载体,采用液相还原法制备负载型纳米零价铁吸附剂,研究了原甘蔗渣、改性甘蔗渣、纳米零价铁及纳米零价铁/改性甘蔗渣4种物质对于水中Cr(Ⅵ)的吸附特性,探讨了反应时间、溶液pH值、固液比、Cr(Ⅵ)初始浓度等因素对于Cr(Ⅵ)吸附效果的影响。实验结果表明:4种吸收剂中,纳米零价铁/甘蔗渣的吸附能力最好,在pH=4,固液比=0.5 g/L,Cr(Ⅵ)初始浓度小于25 mg/L时,可全部去除Cr(Ⅵ)。并对甘蔗渣基纳米零价铁和Cr(Ⅵ)的反应机理进行了初探。     

改性多孔兰炭末吸附处理模拟含铬废水

以低值兰炭末为原料,通过酸洗和微波活化制备了改性多孔兰炭末(MA-BC),并对其吸附处理模拟含Cr(Ⅵ)废水进行了实验研究。采用SEM、N₂吸附-脱附测试和FT-IR等分析表征手段对比分析了改性前后兰炭末表面形貌、结构和官能团组成变化。在吸附处理模拟含Cr(Ⅵ)废水实验中,分别考察了MA-BC投加量、模拟废水pH、初始Cr(Ⅵ)浓度、吸附时间对模拟废水中Cr(Ⅵ)去除效果的影响,并对模拟废水中Cr(Ⅵ)吸附过程进行了动力学和热力学分析。结果表明：经酸洗微波加热活化处理的兰炭末比表面积增大到160.69 m²/g,改性后兰炭末表面的—OH、■和—CH₃等官能团含量明显增加。在模拟废水Cr(Ⅵ)初始浓度为100 mg/L,pH为2,MA-BC投加量为2 g,吸附时间210 min的最佳工艺条件下,模拟废水中Cr(Ⅵ)去除率可达到89.21%。该吸附过程以化学吸附为主,服从准二级动力学方程,并符合Langmuir吸附等温线模型,理论吸附量为6.255 mg/g,与实验所测的平衡吸附量相吻合。吸附饱和的改性多孔兰炭末经5次循环再...     

洋葱假单胞菌处理含U(Ⅵ)废水

利用土著洋葱假单胞菌进行试验,探讨了其对低浓度含铀废水处理的性能。结果表明:ρ[U(Ⅵ)]为10 mg/L,pH为6. 0,温度为30℃时,菌体对U(Ⅵ)的最大平衡吸附量可达到160. 4 mg/g。重金属离子(Cu~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)等)对U(Ⅵ)去除存在较大影响。重金属离子浓度为100 mg/L时,Cu~(2+)、Pb~(2+)对菌体去除U(Ⅵ)有明显的抑制作用,而Zn~(2+)的影响微弱。采用SEM-EDX、XRD、FTIR表征分析,阐明铀-细菌相互作用的反应机理。结果表明:U(Ⅵ)以絮状磷酸铀化合物沉积在细胞表面,羟基、羧基和磷酸盐基团促进了U(Ⅵ)的生物沉积。土著洋葱假单胞菌可以耐受U(Ⅵ)和其他重金属毒性,可与U(Ⅵ)发生矿化反应,可在低浓度含铀废水处理方面发挥重要作用。     

无机离子与胡敏酸对零价铁去除水中Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响

研究了Ca2+、Cl-和胡敏酸(HA)对零价铁(ZVI)去除水中Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)的影响及其动力学特征,应用X-射线衍射分析(XRD)初步探讨了ZVI对Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)的去除机制.结果表明,ZVI主要通过吸附-共沉淀作用去除水中的Pb(Ⅱ),氧化还原作用去除Hg(Ⅱ).随着Ca2+浓度的增加,Hg(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的去除率分别呈逐渐升高和轻微下降的趋势;增加Cl-浓度有利于Hg(Ⅱ)的去除,但Pb(Ⅱ)去除率增加不明显;Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)去除率随HA浓度的增加分别呈缓慢升高和缓慢下降的趋势.当Cl-、Ca2+和HA共存时,Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)的去除率分别达到99.71%和97.95%.在Cl-、Ca2+、HA单独存在和共存时,ZVI去除Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)的过程均符合准一级反应动力学特征;Pb(Ⅱ)的去除速率常数以5 mg·L-1HA单独存在时最大(0.0240 min-1),而Hg(Ⅱ)以0.80 mmol·L-1Ca2+单独存在时最大(0.0169 min-1).     

提高有机膨润土对Cr(Ⅵ)吸附能力的方法及机理分析

六价铬Cr(Ⅵ)是工业废水排放中受严格控制的污染物之一,Cr(Ⅵ)污染废水的治理受到广泛关注。本文采用三氯化铁(FeCl3)改性有机膨润土(organic bentonite modified by ferric trichloride,OBF),并研究它与微生物絮凝剂(microbial flocculant,MBF)混合对Cr(Ⅵ)的吸附作用及作用机理,为MBF与水解盐改性材料混合使用提供理论依据。OBF是在有机膨润土与FeCl3·6H2O质量比为10∶1的条件下制得,0.1g OBF对Cr(Ⅵ)溶液(20mg/L,50mL)去除率可达97.15%。采用此OBF和MBF混合对模拟Cr(Ⅵ)废水进行处理,测定处理后溶液的Cr(Ⅵ)浓度,分析其去除效果和作用机理。OBF对Cr(Ⅵ)去除率随着[OH1-]/[1/3Fe3+]摩尔比增加而降低;用MBF与OBF混合去除Cr(Ⅵ),形成的絮凝体密实稳定,易于沉淀分离;MBF与OBF混合对Cr(Ⅵ)的去除率随着MBF加入量增加呈线性递减关系,其线性方程为y=-0.0404x+0.936(R2=0.9678),OBF对Cr(Ⅵ)吸附动力学符合伪二级动力学方程:t/qt=0.1355t-0.0831(R2=0.9979);选择在添加OBF之前先加MBF和FeCl3,结果既能增加对Cr(Ⅵ)的吸附,还有利于分离沉降。FeCl3水解形成羟基铁离子可以置换有机膨润土中的一些阳离子,使有机膨润土表面带正电,增加改性有机膨润土对Cr(Ⅵ)的吸附能力。MBF利用其本身所带官能团和黏滞性可对吸附了Cr(Ⅵ)的OBF凝聚沉降,易于固液分离。此研究结果将为低浓度Cr(Ⅵ)废水治理提供技术支持和理论依据。