铁粉和煤灰去除地下水中的六价铬Cr(Ⅵ)的研究

通过静态实验和动态实验研究了铁粉、煤灰及其混合物对地下水中六价铬离子Cr(Ⅵ)的去除效果。在静态实验中,探讨了铁粉用量,煤灰用量,煤灰粒度,放置时间对地下水中Cr(Ⅵ)去除率的影响及两者混合后对地下水中Cr(Ⅵ)去除效果。实验结果表明,两者混合后,对水中Cr(Ⅵ)的去除效果较好,并可节省铁粉的用量,即0.5g铁粉和10.0g煤灰混合,处理50mLCr(Ⅵ)质量浓度为10mg·L-1的水样,与单独用0.7g铁粉处理的效果相同,水中Cr(Ⅵ)的去除率接近100%。在动态实验中,用与静态实验等量的铁粉和煤灰,可处理150MlCr(Ⅵ)质量浓度为10mg·L-1的水样,处理后水中的Cr(Ⅵ)可达到饮用水的水质标准。结果表明,铁粉和煤灰可作为原位处理地下水中Cr(Ⅵ)的反应材料,为地下水的原位处理技术奠定了实验基础。     

氨基化氧化石墨烯(AGO)的制备及其对六价铬的吸附机制

以乙二胺盐酸盐(EDH)为改性剂改性氧化石墨烯(GO),水热法制备氨基化氧化石墨烯(Amino-functionalized;graphene;oxide,AGO).SEM、XRD、FTIR和Zeta电位表征分析发现,AGO表面含有羟基、羧基及氨基基团,Zeta电位为pH=10.14.以水中低浓度六价铬Cr(Ⅵ)为污染物,探讨了乙二胺盐酸盐(EDH)用量、pH、AGO用量、Cr(Ⅵ)初始浓度以及常见干扰离子对AGO吸附Cr(Ⅵ)影响.结果表明,在pH=6.0、7-AGO用量为0.8;mg·L^-1和Cr(Ⅵ)初始浓度为2.0;mg·L^-1,7-AGO对Cr(Ⅵ)去除率可达95.1%;SO₄^2-会明显抑制AGO对Cr(Ⅵ)的吸附.AGO对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合二级动力学模型,吸附机制主要为静电作用.     

纳米Fe0对Cr(Ⅵ)的还原及其影响因素

采用纳米Fe0还原水溶液中的Cr(Ⅵ),考察纳米Fe0投加量、Cr(Ⅵ)初始浓度、溶液pH值和有机酸等因素对Cr(Ⅵ)还原的影响.结果表明,纳米Fe0对Cr(Ⅵ)的还原效果明显,其对Cr(Ⅵ)的还原率分别是铁粉和铁屑的7和13倍.Cr(Ⅵ)溶液初始质量浓度为20 mg·L-1、Fe0投加量为5g·L-1条件下,反应24 h时纳米Fe0对Cr(Ⅵ)的还原率达82.7％.溶液低pH值可以促进Fe0的腐蚀速度,提高反应速率,当pH值为3.0时还原效果最好.草酸、丙二酸和丁二酸对纳米Fe0还原Cr(Ⅵ)均有明显的促进作用,3种有机酸对Cr(Ⅵ)还原率的提高幅度由高到低依次为草酸、丙二酸和丁二酸.     

木本泥炭对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以木本泥炭为吸附材料,用于去除水中的Cr(Ⅵ).研究了溶液pH值、吸附时间、木本泥炭用量、缓冲液浓度和初始浓度对Cr(Ⅵ)吸附的影响,以及溶液pH值对Cr(Ⅵ)解吸附的影响.结果表明,木本泥炭对Cr(Ⅵ)的去除率随溶液pH值的增大而减小,当溶液pH值为4时,木本泥炭对Cr(Ⅵ)的吸附能力最强,3.33 g·L~(-1)木本泥炭对100 mg·L~(-1)Cr(Ⅵ)的吸附量为29. 98 mg·g~(-1);当磷酸盐缓冲液浓度在0. 10—0.20 mol·L~(-1)范围内时,随着缓冲液浓度的增大Cr(Ⅵ)的吸附量逐渐减小;木本泥炭对Cr(Ⅵ)的吸附符合准一级反应动力学,其吸附等温线符合Langmuir吸附模型;当溶液pH值小于6时,Cr(Ⅵ)的解吸率低于0.32%.     

纳米铁快速去除地下水中多种重金属研究

重金属污染的地下水治理不断面临着挑战,尤其是在一些发展中国家。纳米铁颗粒代表新一代环境治理技术,面对最具挑战的环境治理问题能够提供有效的解决办法。在实验室制得纳米铁颗粒,粒径为20~40 nm,比表面积(BET)为49.16m2·g-1。通过考察纳米铁对多种重金属共存水体的去除情况,包括As(III)、As(V)、Cd(II)、Pb(II)、Cr(VI)、Cu(II)和Mn(II),实验结果表明,重金属的去除效果与重金属类型,纳米铁投加量和反应时间有关。通常当纳米铁投加量为1.25 g·L-1时,反应时间在30 min内,纳米铁对水体中质量浓度范围为0.1~1.0 mg·L-1的重金属离子As(III)、As(V)、Cd(II)、Pb(II)、Cr(VI)、Cu(II)和Mn(II)去除率达90%以上,还可获得以下结论:1)纳米铁能同时对As(III)和As(V)去除,而不需要将As(III)预先氧化成As(V);2)纳米铁对重金属去除速率快慢为Cu(Ⅱ)Pb(Ⅱ)Cr(Ⅵ)Cd(Ⅱ);3)纳米铁对重金属去除由刚开始快速消失,到后期缓慢去除的2个步骤组成;4)纳米铁对实际水样中重金属都有很好的去除效果,尤其是对高浓度Mn去除效果更明显,可通过延长处理时间或增加纳米铁的投加量方式,去除率能达99%以上。纳米铁对重金属的去除机理取决于重金属的标准电势,纳米铁对As和Cd(Ⅱ)的去除主要是通过吸附沉淀作用,而对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)去除以还原为主。纳米铁因具有高的比表面积和高的反应活性,更重要的是,它在现场应用时具有很好的灵活性,故可通过高压喷射方式直接注入到地下水中用于多种污染物治理。     

陕西某地区地下水Cr(Ⅵ)异常的水化学特征及其富集因素分析

以42组水化学测试数据为基础,结合野外调查资料,分析研究区Cr(Ⅵ)异常地下水的分布规律和水化学特征,探讨Cr(Ⅵ)富集的影响因素.结果表明Cr(Ⅵ)异常地下水主要位于基岩含水层,水化学类型以HCO3-Na、HCO3-Na·Ca型为主,随地下水埋深的增加,Cr(Ⅵ)浓度、γNa+/γCl-系数逐渐增大,γCa2+/γHCO-3系数逐渐减小;与正常水相比,Cr(Ⅵ)异常地下水的p H、溶解氧、离子强度的平均值分别由7.2、4.3 mg·L-1、0.011 mol·L-1变为7.6、5.5 mg·L-1、0.028 mol·L-1,溶解氧增加有利于Cr(Ⅲ)的氧化,p H升高、离子强度降低可以促进Cr(Ⅵ)的活化,这些是促使含水介质中Cr(Ⅵ)的解吸、迁移和富集的主要水化学因素.     

亚铁盐添加的矿物聚合物对Cr(Ⅵ)的解毒与固化研究

中国铬盐生产量及消费量均居世界第一,铬盐生产排放的铬渣量很大,其中Cr(Ⅵ)是一种高毒性物质,是国家重点控制的重金属污染物之一,寻找经济、高效的Cr(Ⅵ)去除方法一直是研究的热点。以煤矸石为原料,以水玻璃和Na OH为碱性激发剂,合成矿物聚合物,用亚铁盐添加的矿物聚合物对Cr(Ⅵ)进行解毒与固化研究,并采用XRD、TEM/EDS、XPS对固化体进行检测。结果发现,当添加的Fe(Ⅱ)与Cr(Ⅵ)摩尔比大于3∶1时,矿物聚合物中总铬浸出的质量浓度小于1 mg·L-1,铬固化率大于99%。以亚铁盐Fe SO4·7H2O作还原剂,矿物聚合物对Cr(Ⅵ)的最大固化量为0.8%。随着Fe SO4·7H2O和Cr(Ⅵ)添加量按3∶1的摩尔比增加,矿物聚合物的抗压强度减小。XRD检测表明,Fe SO4·7H2O和Cr(Ⅵ)添加的矿物聚合物为非晶质结构。TEM/EDS检测表明,矿物聚合物的非晶质结构中含有Fe和Cr。XPS检测结果证明,矿物聚合物中Fe和Cr分别为Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)。亚铁盐添加的矿物聚合物对Cr(Ⅵ)的解毒与固化是基于氧化还原反应。在Fe(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)添加的矿物聚合物合成过程中,Fe(Ⅱ)被氧化成了Fe(Ⅲ),Cr(Ⅵ)被还原成了Cr(Ⅲ),随后Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)被矿物聚合物中的-OAl(-)(OH)3吸引,并被固定在非晶质结构中。     

纳米零价铁去除垃圾渗滤液中铬(Ⅵ)的性能及机理研究

利用柠檬酸处理后的纳米零价铁(NZVI)对铬(Cr(Ⅵ))的去除进行了研究.NZVI对Cr(Ⅵ)的去除率受Cr(Ⅵ)初始浓度、pH值、反应温度和NZVI的浓度等因素影响,在Cr(Ⅵ)初始浓度为20mg·1-1、pH=5.0、NZVI投加量为1.0g·1-1和20℃条件下,Cr(Ⅵ)去处率达到了100%.腐殖酸(HA)与Cr(Ⅵ)可以形成稳定的HA-Cr螯合物,这种螯合物减少了溶液中有效的Cr(Ⅵ)浓度;同时,HA与NZVI的反应减少了NZVI的有效活性位点,HA的存在对NZVI去除Cr(Ⅵ)有竞争抑制的作用.     

水稻不同生育期土壤微生物区系对模拟Cr（Ⅵ）污水灌溉的响应

通过盆栽试验,分析模拟Cr(Ⅵ)污水灌溉对水稻不同生育时期土壤微生物区系特征的影响.结果表明:(1)土壤细菌数量在低浓度Cr(Ⅵ)(10 mg·L-1)灌溉条件下明显增加而在高浓度Cr(Ⅵ)(50 mg·L-1)灌溉条件下明显降低,土壤真菌、放线菌及钾细菌数量随着Cr(Ⅵ)灌溉浓度的增加而明显降低,而土壤磷细菌数量随着Cr(Ⅵ)灌溉浓度的增加而明显增加;(2)水稻不同生育时期土壤微生物对Cr(Ⅵ)处理的敏感性不同,土壤细菌敏感性生育前期高于生育后期,而土壤真菌及放线菌正好相反;(3)加Si处理对土壤细菌有明显的刺激作用,明显缓解高浓度Cr(Ⅵ)在水稻拔节期和抽穗期对土壤放线菌的抑制作用.与之相反,加Si处理使Cr(Ⅵ)对土壤无机磷细菌数量的刺激作用消失,甚至使抽穗期和成熟期无机磷细菌数量明显低于对照.     

悬铃木果毛基α-FeOOH光催化还原去除水中Cr(Ⅵ)的性能和机理

选用经氢氧化钠和纤维素酶预处理的悬铃木果毛(ae-PAF)作为载体,通过一步水热法得到悬铃木果毛基α-FeOOH复合材料(α-FeOOH@ae-PAF),利用SEM、FT-IR和XRD对样品进行表征,详细考察了样品对Cr(Ⅵ)的光催化还原去除性能.实验结果表明,预处理实现了悬铃木果毛表面蜡质及纤维素组分的去除,水热法得到的α-FeOOH@ae-PAF较好地保持了悬铃木果毛的中空管状结构,复合材料表面粗糙;在50 mL浓度为20 mg·L^-1且pH=2的Cr(Ⅵ)水溶液中加入10 mg负载量为20%的α-FeOOH@ae-PAF复合材料,40℃下紫外光催化70 min可使Cr(Ⅵ)的去除率达到99.47%.机理分析证实,α-FeOOH@ae-PAF复合材料对Cr(Ⅵ)的高效光催化还原去除是基于α-FeOOH@ae-PAF复合材料对Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)吸附性能的差异,由α-FeOOH光催化还原Cr(Ⅵ)所生成的Cr(Ⅲ)能够优势地吸附在复合材料中,实现了Cr(Ⅵ)的光催化还原与Cr(Ⅲ)的吸附转移之间的协同,从而有效提高了体系对水中Cr(Ⅵ)的去除能力.     

底泥铬污染的纳米铁粉修复及其土壤酶活性动态

采用纳米铁粉修复Cr(Ⅵ)不同程度污染底泥,通过测定底泥中4种土壤酶活性,分析纳米铁粉修复对Cr(Ⅵ)污染底泥土壤酶活性的恢复情况.结果表明,纳米铁粉修复对底泥Cr(Ⅵ)有很好的去除效果,添加底泥干质量1%的纳米铁粉在16 d内对底泥30～100 mg·kg-1的Cr(Ⅵ)的去除率均高于99.7%.Cr(Ⅵ)污染显著降低了底泥多酚氧化酶、过氧化氢酶、蛋白酶和脲酶的活性.其中多酚氧化酶对Cr(Ⅵ)污染有很好的线性响应,可用于0～100 mg·kg-1底泥Cr(Ⅵ)污染评价.经过16 d的纳米铁粉修复,Cr(Ⅵ)污染底泥的脲酶活性恢复至未污染对照水平,过氧化氢酶活性的恢复效果不明显,多酚氧化酶和蛋白酶活性有待进一步恢复.     

玉米芯吸附水中Cr(Ⅵ)的特性及SEM-EDS表征分析

Cr是人和动物所必需的微量元素,但工业废水中的高浓度的Cr会对人类健康和生态环境都会造成严重的危害。为探讨玉米芯对废水中Cr(Ⅵ)的吸附特性,以期为应用玉米芯处理含Cr废水提供理论依据,在本研究中设置了3项试验:不同p H条件下的吸附试验、等温吸附试验和热力学试验,并对吸附前后的玉米芯进行扫描与能谱分析,探究玉米芯作为吸附剂对水中Cr(Ⅵ)的吸附机理。结果表明:低p H有利于玉米芯对Cr(Ⅵ)的吸附,在p H为1.0左右时,玉米芯对Cr(Ⅵ)有最佳吸附效果,最高去除率可达94.35%,最大吸附量可达23.944 0 mg·g-1;玉米芯对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich等温吸附模型,但以Freundlich模型的拟合效果为最优,1/n为0.887 5,表明玉米芯对Cr(Ⅵ)的吸附强度适中;D-R模型中E=3.152 8 k J·mol-1,表明该吸附主要为物理吸附过程;热力学参数ΔH为-0.272 8 k J·mol-1,ΔS为0.014 3 k J·mol-1·K-1,表示玉米芯对Cr(Ⅵ)的吸附是一个自发的放热过程,且升高温度有利于吸附过程的进行;通过扫描电镜可以看出玉米芯表面产生了较多空洞结构,可能是酸性吸附质溶液可以使纤维素水解,增大了玉米芯的比表面积,形成了更有利于吸附的条件;另外玉米芯质子化的静电作用以及含氧官能团对阳离子的亲和性分别对阴离子形式的Cr(Ⅵ)和被还原成阳离子的Cr(III)有吸附作用。这些原因促进了玉米芯对Cr的吸附。     

锰铁氧体吸附及催化柠檬酸还原六价铬的过程及机理

本文探究了磁性纳米铁锰氧体(MnFe_2O_4)及其黏土矿物负载材料对六价铬(Cr(Ⅵ))的吸附作用,同时研究了锰铁氧体-柠檬酸溶液体系中,铁锰氧体催化柠檬酸还原Cr(Ⅵ)的机理.结果表明,MnFe_2O_4材料对Cr(Ⅵ)的吸附量随着吸附时间的增加而增加,在0—5 min内快速吸附并达到平衡,符合准二级动力学模型.伴随MnFe_2O_4负载量的增加,凹凸棒土负载铁锰氧体(ATP-Fe Mn)的吸附量大幅增加,ATP-FeMn14吸附量最大达到了29.2 mg·g~(-1),且吸附等温线均可用Langmuir方程或Freundlich方程拟合,属于单分子层吸附.MnFe_2O_4和负载ATP材料吸附Cr(Ⅵ)的最佳pH值为3—4,ATP-FeMn14对六价铬的去除率最高,最佳投加量为5 g·L~(-1).在铁锰氧体-柠檬酸体系中,溶液pH值是影响Cr(Ⅵ)的去除效率的重要因素,当溶液pH值在4和5时,Cr(Ⅵ)的去除率(76.5%、66.2%)显著高于其他处理;4 mmol·L~(-1)柠檬酸的处理去除率(89.8%)显著高于其他浓度柠檬酸的处理去除率;而在相同体系中,MnFe_2O_4的处理去除率(89.8%)显著高于其他研究材料.本研究表明铁锰氧体不仅对Cr(Ⅵ)具有良好的吸附性能,在与有机酸共存时,还可以催化有机酸还原Cr(Ⅵ),降低Cr(Ⅵ)的环境风险.     

衍生液注入控制-离子色谱法同时测定环境水样中的三价铬和六价铬

以2,6-吡啶二羧酸和1,5-二苯碳酰二肼为衍生试剂,采用柱前和柱后衍生的方式建立了离子色谱法同时测定环境水样中三价铬和六价铬的方法.通过六通阀控制1,5-二苯碳酰二肼注入系统的时间,避免了六价铬衍生液本底对三价铬测定的干扰,提高了三价铬检测的灵敏度,将三价铬的检出限由原来的0.17 mg·L-1降低至5.9μg·L-1.同时,对检测波长、淋洗液浓度、衍生液流速和定量环体积进行了选择优化.该方法对0.72 mg·L-1Cr(Ⅲ)和0.24 mg·L-1Cr(Ⅵ)峰面积测定值的相对标准偏差分别为0.34%和0.65%,六价铬的检出限为3.2μg·L-1.测定了含铬污染废水、电镀厂处理前后的废水和河水共9个样品中Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的含量,并进行了加标回收实验.结果表明,在0.02—0.48 mg·L-1加标范围内,Cr(Ⅲ)的加标回收率在83.7%—117.0%;在0.02—0.24 mg·L-1加标范围内,Cr(Ⅵ)的加标回收率在96.0%—104.5%.     

铁(III)-丙酮酸盐配合物光解引发水中铬(Ⅵ)还原

初步研究了含有Fe(III)及丙酮酸盐的溶液在高压汞灯照射下对铬(VI)的光还原反应.考察了溶液pH值、Fe(III)浓度、丙酮酸钠浓度、Cr(VI)浓度对反应的影响.分析了光还原反应的动力学及反应机制.结果表明:铁丙酮酸盐体系能光还原Cr(VI);最佳pH为3.0;Cr(VI)光还原的初始速率随着加入的铁(III)、丙酮酸盐、Cr(VI)初始浓度的增加而增加;实验条件下的表观动力学方程为:-dCCr(VI)/dt=0.021[Cr(VI)]0.39[Fe(III)]1.05[CH3COCOONa]0.39;Fe(III)-丙酮酸盐配合物光解产生的Fe(II)是Cr(VI)的主要还原剂.     

纳米铁用于饮用水中As(Ⅲ)去除效果

主要考察实验室合成制得的纳米铁对毒性高,迁移能力强,在厌氧地下水中作为砷的主要存在形式的As(Ⅲ)去除效果.通过批实验探讨吸附动力学,以及pH和纳米铁投加量对As(Ⅲ)的去除影响.反应1 h时,0.25 g纳米铁对起始质量浓度为910μg·L-1 As(Ⅲ)的去除率高达99%以上;反应遵循准一级反应动力学方程,标准化后的速率常数ksA为1.64mL·m-2·min-1.研究结果表明,具有高反应活性的纳米铁将成为饮用水中砷去除非常有效的吸附材料.     

微量金属对硫酸盐有机废水厌氧处理颗粒污泥活性的影响

采用厌氧反应装置,接种取自UASB反应器的硫酸盐有机废水厌氧处理颗粒污泥,以人工配制的含硫酸盐有机废水(蔗糖提供有机物)为原水,分别添加不同质量浓度的微量金属(Fe2+、Co2+、Ni2+),通过间歇试验,研究了不同质量浓度的微量金属(Fe2+、Co2+、Ni2+)条件下,厌氧反应装置中COD和硫酸盐的去除率及产甲烷情况。试验结果表明,在Fe2+质量浓度0~12 mg·L-1、Co2+质量浓度0~0.5 mg·L-1、Ni2+质量浓度0~0.6 mg·L-1范围内,厌氧颗粒污泥的COD去除率和产甲烷速率分别随Fe2+、Co2+、Ni2+浓度的增加而增高。在Fe2+质量浓度0~12 mg·L-1范围内,厌氧颗粒污泥对SO42-去除率随Fe2+浓度的增加略有增高,但在Co2+质量浓度0~0.5 mg·L-1、Ni2+质量浓度0~2.0 mg·L-1范围内,厌氧颗粒污泥的SO42-去除率分别随Co2+和Ni2+浓度的增加而降低。因此,在一定浓度范围内,Fe2+的投加能同时激活MPB和SRB,Co2+和Ni2+的投加能激活MPB但对SRB活性产生抑制作用,为硫酸盐有机废水厌氧处理提供一定的理论指导。     

模拟日光照射下草酸协同黄铁矿对Cr(Ⅵ)的还原作用

研究了模拟日光照射下草酸协同黄铁矿对Cr(Ⅵ)的还原作用机理及其影响因素.结果表明,加入草酸后,反应体系中生成了光化学活性高的草酸铁(Ⅲ)配合物,同时还可能阻止了黄铁矿表面Fe(Ⅲ)水解产物Fe(OH)3和CrxFe1-x(OH)3的生成,从而使黄铁矿还原Cr(Ⅵ)的速率明显得到提高.增加溶液酸度、草酸浓度和黄铁矿质量浓度,有利于Cr(Ⅵ)的还原.     

纳米Fe0对Cr（VI）的还原及其影响因素

采用纳米Fe0还原水溶液中的Cr（Ⅵ）,考察纳米Fe0投加量、Cr（Ⅵ）初始浓度、溶液pH值和有机酸等因素对cr（Ⅵ）还原的影响。结果表明,纳米Fe。对Cr（Ⅵ）的还原效果明显,其对Cr（Ⅵ）的还原率分别是铁粉和铁屑的7和13倍。Cr（Ⅵ）溶液初始质量浓度为20mg·L-1、Fe。投加量为5g·L“条件下,反应24h时纳米Fe0对Cr（Ⅵ）的还原率达82．7％。溶液低pH值可以促进Fe。的腐蚀速度,提高反应速率,当pH值为3．0时还原效果最好。草酸、丙二酸和丁二酸对纳米Fe。还原Cr（Ⅵ）均有明显的促进作用,3种有机酸对Cr（Ⅵ）还原率的提高幅度由高到低依次为草酸、丙二酸和丁二酸。     

新疆南部典型地区地下水重金属空间分布特征

为研究新疆南部地区地下水重金属空间分布特征,在新疆南部选取典型区(叶尔羌河流域、焉耆盆地和若羌-且末地区),并对地下水重金属Fe、Cu、Mn、Zn、Hg、Cr(Ⅵ)、Pb、Cd、Al和As等10项指标进行了测试分析.结果表明,除Hg和Al外,其余指标均有检出;依据《生活饮用水卫生标准(GB5749—2006)》中的标准值,叶尔羌河流域Fe、Mn和As的超标率分别为48.0%、53.3%和20.0%,焉耆盆地Fe和Mn的超标率分别为11.9%和4.8%,若羌-且末地区Fe和Mn的超标率分别为33.3%和11.1%.研究区地下水重金属空间分布特征显著,水平分布上表现为叶尔羌河流域地下水重金属污染最为严重;垂向分布特征为地下水中超标的Fe、Mn和As主要分布于承压水区,且表现为浅层承压水中的超标率高于深层承压水的趋势.