双表面活性剂修饰下纳米零价铁对水中Cr(Ⅵ)污染去除研究

为解决纳米级零价铁（nZVI）在环境中易团聚、易氧化的问题,强化其去除水中Cr（VI）的能力,选择非离子型表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和阴离子表面活性剂油酸钠（NaOA）同时对nZVI进行修饰.同时,通过对比不同pH值、材料干湿状态、初始浓度及共存离子条件下的反应效果,结合材料的XRD和XPS表征、动力学实验和25℃等温线的拟合进行机理分析.结果表明：酸性条件有利于Cr（VI）的去除;材料的干湿状态对去除效率影响较大;材料去除水中Cr（VI）可在3 h内达到反应平衡,去除效率在90%以上,实验条件下最大去除量为183.1 mg·g^-1,反应过程符合准二级动力学模型及Langmuir模型;反应过程中Cr（VI）大部分转化为Cr（Ⅲ）.     

FeS去除废水中Cr(Ⅵ)的效能研究

该文通过沉淀法制备了FeS,并利用SEM及XRD对其表征,通过批实验进行了FeS去除水中Cr(Ⅵ)的研究,主要考察了温度、pH、FeS投加量及初始Cr(Ⅵ)浓度对Cr(Ⅵ)去除效率的影响。结果表明:Cr(Ⅵ)的去除效率随着温度的升高以及溶液pH值的降低而升高;当Cr(Ⅵ)为30mg/L时,FeS的最佳投加量为0.2g/L。FeS与Cr(Ⅵ)的反应符合假一级反应动力学模型,表观活化能为21.78kJ/mol。     

零价纳米铁吸附去除水中六价铬的研究

利用液相还原法制备的零价纳米铁(nZVI)进行了去除水中Cr(Ⅵ)的实验研究.结果表明,nZVI对Cr的去除效果明显优于还原铁粉和粉末活性碳;pH值越小、初始Cr浓度越低、nZVI放置时间越短及投加量越大均有利于水中Cr(Ⅵ)的去除,最佳去除率近100%;反应动力学拟合结果表明,nZVI去除六价铬符合准二级动力学模型;反应后nZVI颗粒的扫描电镜及电子能谱结果显示Cr占12.02%(wt),结合对反应溶液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)分析,说明吸附、还原与共沉淀可能是nZVI去除水中六价铬的主要机理.     

Fe0-PRB去除Cr(Ⅵ)反应动力学及影响机制

零价铁渗透式反应墙技术(zero-valent iron permeable reactive barrier,Fe~0-PRB)是近年来兴起的一项高效经济的地下水原位修复技术,被成功应用于地下水Cr(Ⅵ)污染的场地修复中.针对Fe~0-PRB去除Cr(Ⅵ)的反应影响机制开展研究,从动力学角度揭示零价铁去除Cr(Ⅵ)的环境条件响应规律,获得描述零价铁去除Cr(Ⅵ)的反应动力学模型.考察了地下水常见离子对Cr(Ⅵ)去除的影响,发现地下水中氯离子通过影响电子传递影响Cr(Ⅵ)去除,硫酸根、镁离子通过参与反应影响Cr(Ⅵ)去除,碳酸氢根通过参与反应和影响电子传递共同影响Cr(Ⅵ)去除,钙离子对Cr(Ⅵ)去除影响不大.研究结果为Fe~0-PRB去除Cr(Ⅵ)的工艺参数优化提供方法和理论依据.     

TiO2光催化还原有机废水中Cr(Ⅵ)的研究

二氧化钛具有较高的光稳定性和反应活性,可以用于光催化还原去除水中的重金属离子,本文以含有Cr(Ⅵ)的有机废水为研究体系,分别考察了环糊精、pH值、反应物初始浓度、催化剂用量等对光催化还原反应的影响.结果表明,当催化剂浓度为0.5g/L,经过100分钟的紫外光照射时,Cr(Ⅵ)的光催化还原效率可达到92%;初始Cr(Ⅵ)浓度较低时,在相同条件下反应更加迅速,10min已经基本全部去除;β-CD对Cr(Ⅵ)的光催化还原有一定的促进作用;同时反应在酸性条件下可以获得较高的还原效率.     

TiO_2光催化还原有机废水中Cr(VI)的研究

二氧化钛具有较高的光稳定性和反应活性,可以用于光催化还原去除水中的重金属离子,本文以含有Cr(Ⅵ)的有机废水为研究体系,分别考察了环糊精、pH值、反应物初始浓度、催化剂用量等对光催化还原反应的影响。结果表明,当催化剂浓度为0.5g/L,经过100分钟的紫外光照射时,Cr(Ⅵ)的光催化还原效率可达到92%;初始Cr(Ⅵ)浓度较低时,在相同条件下反应更加迅速,10min已经基本全部去除;β-CD对Cr(Ⅵ)的光催化还原有一定的促进作用;同时反应在酸性条件下可以获得较高的还原效率。     

抗坏血酸改性纳米硫化亚铁对水体Cr（Ⅵ）的还原特性及机制

为提高纳米硫化亚铁的稳定性及其对水体Cr(Ⅵ)的还原特征,本文通过化学共沉淀法制备抗坏血酸改性纳米硫化亚铁(VC-nFeS)并阐明其对水体Cr(Ⅵ)的还原特性与机制.实验结果表明,VC-nFeS对水中的Cr(Ⅵ)具有优良的还原效果,当pH为7.0,温度为25℃,材料中还原成分FeS与废水中Cr(Ⅵ)的物质的量比为1.5∶1时,还原率可达到99%以上.VC-nFeS投加量、反应温度、初始pH值等因素都会影响Cr(Ⅵ)还原,增加投加量和提高反应温度都能够提高还原速率,酸性和中性环境更有利于Cr(Ⅵ)的还原.VC-nFeS还原Cr(Ⅵ)的过程符合伪二级动力学反应模型,主要以化学吸附为主.等温吸附实验结果表明,两者之间的反应过程用Langmuir模型拟合程度较好,该材料在25℃条件下的最大吸附容量为595.24 mg·g^-1.扫描电镜(SEM)和Zeta电位测定结果表明,加入抗坏血酸改性能够有效分散纳米硫化亚铁.X射线衍射图谱(XRD)和红外光谱图(FTIR)结果显示,抗坏血酸改性处理能够提高纳米硫化亚铁的稳定性,并减少材料表面氧化.另外,产物表征结合水体实验结果表明反应...     

Cr(Ⅵ)吸附-还原机制建模与蚕沙吸附性能研究

利用复合反应动力学探讨天然Cr(Ⅵ)生物吸附材料的Cr(Ⅵ)-TCr联合动力学建模问题,以蚕沙为例,用拟合参数定量化评价蚕沙除Cr(Ⅵ)和TCr的能力,并推导建立Cr(Ⅵ)和TCr共参数动力学方程组模型。通过动力学批量实验,探究不同初始pH下蚕沙-Cr(Ⅵ)体系中溶液pH、Cr(Ⅵ)、TCr随时间的变化规律,并确定去除Cr(Ⅵ)与TCr的最佳工作pH。结果显示:最佳工作pH为2.0,此时总铬的平衡吸附量为2.37 mg/g;共参方程组拟合偏差小于Cr(Ⅵ)与TCr一级动力学方程的和;不同初始pH下拟合参数提示Cr(Ⅲ)的解吸导致其残留,且残留量随pH的升高而减小;Cr(Ⅵ)去除速率常数的对数与溶液氢离子的变化量存在线性关系。     

利用水华微藻生物质去除水中Cr(Ⅵ)离子的研究

将野生水华微藻生物质作为吸附材料去除水中Cr(Ⅵ)离子。实验发现温度对去除效率没有显著影响,而pH值和Cr(Ⅵ)离子去除率呈严格负相关。在微藻吸附剂浓度为5.0 g/L、温度25℃、pH值5.0和初始Cr(Ⅵ)离子浓度30.0 mg/L条件下,经过2次吸附可以将水中Cr(Ⅵ)离子降低到0.45 mg/L,去除率达到98.5%。进一步分析表明,溶液中Cr(Ⅵ)浓度随着吸附时间逐步下降,Cr(Ⅲ)浓度会随着吸附时间逐步上升,逐渐接近总Cr浓度,这表明吸附过程中微藻生物质会将部分Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ)。本研究表明,野生水华微藻生物质是一种低成本的吸附材料,可以用于去除废水中Cr(Ⅵ)离子。     

电晕放电等离子体同时去除水中Cr(Ⅵ)和苯酚的实验研究

采用电晕放电等离子体同时去除水中Cr（Ⅵ）和苯酚,考察了输出功率、空气流速、初始pH值、初始浓度以及Cr（Ⅵ）和苯酚的比例关系对Cr（Ⅵ）和苯酚去除效率的影响.实验结果表明,电晕放电等离子体对水中Cr（Ⅵ）和苯酚有好的去除效率.在初始浓度均为30mg·L-1、pH=2.1、空气流量0.05m3·h-1、初始电导率2.26mS·m-1、电极间距6mm、输出功率为60W的条件下,反应时间40min,Cr（Ⅵ）的去除率可达98.8%,苯酚去除率99.9%.实验结果证明,苯酚的存在可以提高Cr（Ⅵ）的去除效率,过量的苯酚对Cr（Ⅵ）的去除没有促进作用,Cr（Ⅵ）的存在对苯酚的去除没有影响.     

石墨烯/SiO2-聚吡咯复合材料对水中Cr(Ⅵ)的吸附

以天然石墨粉、正硅酸乙酯、吡咯单体为原料,通过溶胶-凝胶法和原位沉淀法合成高比表面积石墨烯/SiO₂-聚吡咯复合材料（GS-PPy）,并对其去除水中Cr（Ⅵ）的效果进行研究,探讨溶液pH、反应时间、反应温度等因素对吸附过程的影响,同时结合TEM、XPS、FTIR等多种表征手段,探讨GS-PPy去除Cr（Ⅵ）的反应机理。研究结果表明:在pH=2.0时,GS-PPy对Cr（Ⅵ）吸附效果最好;吸附过程符合伪二级动力学和Freundlich等温线模型,为多分子层化学吸附,反应过程为吸热反应。GS-PPy去除Cr（Ⅵ）的机理主要包括静电吸引、离子交换以及氧化还原作用。     

紫外活化甲酸产二氧化碳阴离子自由基还原Cr(Ⅵ)的研究

研究高效还原技术是去除废水中Cr(Ⅵ)的有效手段,本研究提出了一种新颖有前景的基于紫外(UV)活化甲酸(HCOOH)产还原性二氧化碳阴离子自由基(CO_2~(·-))去除Cr(Ⅵ)的方法.通过对比UV、HCOOH、UV/HCOOH三种体系对Cr(Ⅵ)还原效率和电子自旋共振(EPR)对体系中自由基的检测研究了其活化原理和还原机制.结果表明UV能显著活化HCOOH产生CO_2~(·-)(αH=19.08G,αN=15.86G,g=2.0036).此外,试验考察了主要影响因素对Cr(Ⅵ)去除效果的影响,包括初始Cr(Ⅵ)浓度、甲酸投加量、初始p H值、反应温度、有机污染物以及水中常见阴离子.结果显示当甲酸浓度为40mmol/L,Cr(Ⅵ)初始浓度为10mg/L,反应时间在60min内,UV/HCOOH体系对Cr(Ⅵ)的去除率能达到100%.在酸性条件下(pH≤3.5)能显著促进Cr(Ⅵ)的还原,且Cr(Ⅵ)去除效率随着初始HCOOH浓度和反应温度升高而增加.进一步研究表明,该体系下NO_3~-对Cr(Ⅵ)的还原有着显著的促进作用,而Cl~-、HCO_3~-和对硝基苯酚(pNP)则有抑制作用.不同温度下Cr(Ⅵ)去除率与时间关系的拟合结果表明,当反应时间t≥40min,UV/HCOOH体系去除Cr(Ⅵ)过程遵循准一级反应动力学,根据不同温度下对应的反应速率常数k,结合阿伦尼乌斯方程,计算求得准一级反应的活化能为15.9k J/mol.     

腐植酸对nZⅥ去除水中Cr(Ⅵ)的抑制及抑制作用的消除

以纳米级零价铁(nZⅥ)为主要工具修复受污染水体中的Cr(Ⅵ),考察了腐植酸(HA)对nZⅥ去除水中Cr(Ⅵ)的抑制作用,并初步探讨了淀粉稳定化nZⅥ对HA抑制作用的消除.结果表明,随着HA初始浓度由0增加大5,10,15,20,30mg/L,反应10min nZⅥ对Cr(Ⅵ)的去除效率分别达到91.9％,82.6％,78.6％,70.4％,70.0％和69.4％.可见,HA对nZⅥ去除Cr(Ⅵ)的影响是双方面的,一方面,HA会吸附在nZⅥ的表面,占据nZⅥ表面的活性反应部位,导致反应速率的下降;另一方面,HA表面带有大量的活性基团,有较大的负电性,会起到一定传递电子的作用,进一步促进反应的进行.由于nZⅥ的比表面积较大,HA的吸附作用占据主导地位,导致HA的加入对nZⅥ去除Cr(Ⅵ)反应产生明显的抑制作用.适量淀粉(0.Sg/L)的加入确实能够起到阻碍nZⅥ颗粒团聚和HA在nZⅥ颗粒表面吸附的作用,从而维持nZⅥ较高的反应活性,消除HA对nZⅥ去除Cr(Ⅵ)的抑制作用.     

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...     

响应面优化制备CTS-GSH及其对铬(Ⅵ)的去除研究

以壳聚糖(CTS)与还原型谷胱甘肽(GSH)为原料,通过酰胺化反应合成了巯基化壳聚糖CTS-GSH混凝剂。采用Cr(Ⅵ)去除率为因变量,以CTS/GSH质量比、EDAC用量、反应体系pH值为自变量,设计了Box-Behnken模型。通过响应面法分析优化CTS-GSH的合成条件。模型分析显示:实测Cr(Ⅵ)去除率与模拟Cr(Ⅵ)去除率的相关决定系数为0.998,调整相关决定系数为0.995,表明预测值与实际值相关性强,模型预测Cr(Ⅵ)去除率具有较好的准确度。实验结果表明:当CTS/GSH质量比为1∶1,交联剂EDAC用量为0.25 g,反应体系pH值为3.5时,CTS-GSH性能最好;且水中Cr(Ⅵ)初始浓度5.0 mg/L,CTS-GSH投加量为140 mg/L,静置时间3.0 h时,Cr(Ⅵ)去除率达到最大值99.8%。证明采用CTS-GSH对水中的Cr(Ⅵ)具有较好的去除效果。     

负载纳米零价铁铜藻基活性炭的制备及其去除水中Cr(Ⅵ)的研究

以铜藻为原料,采用氯化锌活化法、初湿含浸法制备了负载纳米零价铁铜藻基活性炭(NZVI/SAC),并采用X射线衍射、扫描电镜和X射线光电子能谱等方法对材料进行了分析.结果表明,纳米零价铁颗粒以50~150 nm粒径的球形形态负载在铜藻基活性炭上,且NZVI/SAC表面具有一层以铁的氧化物形态存在的核壳结构.对水中Cr(Ⅵ)的去除实验表明,NZVI/SAC是一种适用于高浓度Cr(Ⅵ)废水的处理材料;NZVI/SAC去除水中Cr(Ⅵ)的机制是还原反应与吸附共同作用,p H4时NZVI/SAC对Cr(Ⅵ)的去除以还原作用为主,p H4时材料对Cr(Ⅵ)的去除主要以NZVI和SAC的吸附作用决定;当载铁量为30%、p H=2、温度为30℃时,2 g·L-1的NZVI/SAC能将100 mg·L-1Cr(Ⅵ)在10 min内快速降解,此时以还原反应为主,最终去除率达100%.     

凹凸棒石@C纳米复合材料对Cr(Ⅵ)吸附-还原作用

以凹凸棒石和葡萄糖为原料,通过设置凹凸棒石与葡萄糖不同质量比,采用水热碳化法制备凹凸棒石@C纳米复合材料,并选择出去除Cr(Ⅵ)效果最佳的凹凸棒石@C纳米复合材料.同时,利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、Zeta电位仪(Zeta)、X光电子能谱(XPS)手段对复合材料进行了表征,考察了时间和p H对其去除水中Cr(Ⅵ)的影响,探讨了其吸附-还原机制.结果表明,最佳复合材料的凹凸棒石与葡萄糖质量比为1∶4;吸附平衡时间约为6 h,动力学过程符合准二级动力学模型.在p H为1~10时,Cr(Ⅵ)去除率随p H升高而减小,p H=1时Cr(Ⅵ)去除率最大,高达92.7%,吸附率为48.5%,还原率为44.2%;而总铬吸附率则随p H升高先增大后减小,p H=2时最大,吸附率为50.2%,还原率为13.0%,表明对Cr(Ⅵ)去除存在吸附-还原作用,酸性越强,越容易发生还原反应.FT-IR分析结果表明,凹凸棒石@C纳米复合材料表面存在含氧基团和还原性基团(Cx—OH、—CH等);XPS分析结果表明其对Cr(Ⅵ)的去除是吸附-还原相互作用的结果,包括Cr(Ⅵ)在复合材料表面与含氧基团络合配位吸附和静电吸附,以及Cr(Ⅵ)还原Cr(Ⅲ)再吸附,其中,Cr(Ⅲ)再吸附主要通过与Mg2+、Al3+等阳离子交换作用实现的.     

黄原胶对多硫化钙还原地下水中Cr(Ⅵ)的影响

通过加入黄原胶对流体进行黏度改性,增强修复剂在地下非均质环境中的迁移性能和污染物的接触效率,从而提高修复效率。实验重点研究了在黄原胶存在条件下,各因素(黄原胶浓度、多硫化钙剂量、地下水离子)对多硫化钙处理Cr(Ⅵ)的影响。结果表明,黄原胶对Cr(Ⅵ)去除具有一定抑制作用且在反应45 min内符合二级动力学方程;多硫化钙剂量对Cr(Ⅵ)去除影响显著:随着多硫化钙剂量的增加,Cr(Ⅵ)的去除率显著增加,但增加到1.25×后,Cr(Ⅵ)去除率增速减缓;HCO_3~-具有抑制作用,Mg~(2+)具有促进作用,NO_3~-、SO_4~(2-)、Cl~-、Ca~(2+)和K~+影响很小。     

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).     

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.