FeCl3改性火山石的磷吸附特征及其生物膜对底泥的氮磷控制作用

低碳背景下,既具备高效磷吸附能力、又能固定化脱氮微生物菌群的环保材料在缓流水体富营养化治理中具有良好的应用前景.以火山石为原料,筛选预处理方法,比较分析氯化铁改性、煅烧改性、复合改性后的磷吸附效果;采用SEM、BET、XRD、FTIR表征技术,结合等温吸附曲线和吸附动力学曲线,探索FeCl₃改性火山石的磷吸附机制;通过底泥培养试验,评价FeCl₃改性火山石生物膜对底泥氮磷释放的控制效果.结果表明5%HCl预处理可提高火山石的总磷(TP)吸附率30%左右,FeCl₃改性和FeCl₃联合焙烧改性可使火山石的TP吸附效率达到95%以上.FeCl₃改性后,火山石比表面积增加,微孔体积减小,平均吸附孔径增大.Fe2O3颗粒负载于火山石表面,—OH活性增加,生成的多羟基产物促进磷絮凝沉降,提高吸附效率. Langmuir和Freundlich方程拟合系数(R²)均大于0.9,最大吸附量为7.30 mg/g,表明FeCl₃改性火山石的磷吸附过程既存...     

镁改性水生植物生物炭吸附水中的微囊藻毒素-LR

利用水生植物苦草和狐尾藻制备镁改性生物炭,并对生物炭的比表面积、孔隙度、元素组成、pH_pzc、FTIR、XPS、XRD进行表征,开展吸附水中微囊藻毒素-LR(MC-LR)的研究.结果表明,与未改性生物炭相比,镁改性生物炭具有较大的比表面积和中孔孔容,其表面负载有MgO和Mg(OH)₂,且具有更多的含氧基团和更高的pH_pzc.以2.0 mol·L^-1的MgCl₂浸渍制备的镁改性生物炭对MC-LR的去除效果最佳.准一级、准二级动力学、Elovich和颗粒内扩散模型都能在不同程度上较好地描述吸附过程.吸附等温线符合Langmuir和Freundlich模型,且较高的温度有利于对MC-LR的吸附,而较高的pH和较大分子量的DOM会抑制吸附.颗粒内扩散、中孔填充是吸附的重要机制,还可能存在氢键、静电吸引和π⁺-π EDA相互作用力.本研究为水生植物残体资源化利用提供新的思路.     

铁氮生物炭的制备及催化过一硫酸盐（PMS）降解水体中四环素

本文以水稻秸秆为对象,六水合氯化铁和尿素为改性剂,在700℃热解制备成铁氮改性秸秆生物炭(Fe-N-RSBC),同时制备原状生物炭(RSBC)作为对照.采用SEM、TEM、EA、BET、XRD、FTIR、Raman、XPS和VSM对生物炭的理化性质进行全面的表征.研究铁氮改性生物炭催化过一硫酸盐(PMS)降解水体中的四环素(TC),考察溶液pH、固液比、PMS量、TC浓度和阴离子类型的影响.采用淬灭实验和EPR测定揭示Fe-N-RSBC催化PMS降解TC的微观机制.研究结果表明,铁氮共改性使得生物炭具有更大的比表面积和孔体积、更多微孔体积,赋予更丰富的官能团,并引入磁性组分,但破坏了部分石墨碳结构. Fe-N-RSBC可以有效的活化PMS降解溶液中的TC.在吸附/降解体系中,150 min内,Fe-N-RSBC/PMS对TC的去除率可达87%(四环素浓度为50 mg·L^-1,固液比0.2 g·L^-1,PMS (浓度为1 mmol·L^-1)添加量0.2 mL,溶液pH=7),降解效果与pH、PMS量、催化剂量、TC初始浓度...     

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.     

Ni foam/Cu电极电催化还原硝酸盐氮

采用恒流电沉积法制备了泡沫镍/铜（Ni foam/Cu）电极.以Ni foam/Cu电极为阴极、Ti/RuO₂-Ir₂O₃电极为阳极构建电解体系,对水中硝酸盐氮进行电催化还原处理.并研究了电解质对总氮和氨氮去除率的影响和电极的稳定性.在一定范围内,增大电解质NaCl的浓度可以提高总氮和氨氮去除率.当NaCl浓度为0.5 g·L^-1时,在电解电流密度为8 mA·cm^-2的条件下对100 mg·L^-1 NO₃^--N溶液进行6次重复电解实验,2.5 h后硝酸盐氮去除率均可以达到94.5%以上.当NaCl浓度为1.25 g·L^-1时,在电解电流密度为8 mA·cm^-2的条件下对100 mg·L^-1 NO₃^--N溶液电解2.5 h,出水中氨氮浓度只有2.90 mg·L^-1,总氮去除率达到79....     

废弃茶叶吸附剂去除水中的氟离子

地热温泉常含有高浓度的氟,给温泉利用带来不可忽视的环境问题,因此温泉水中氟离子吸附净化处理是重要的研究热点.本文采用废弃茶叶作为吸附剂,氟离子为目标离子,优化了茶叶吸附剂种类、溶液pH对吸附效果的影响.在pH 3、初始浓度为5 mg·L^-1时,大红袍茶叶对氟离子的吸附容量达到0.126 mg·g^-1.进一步考察了吸附剂对氟离子的吸附机制,结果表明,氟离子吸附符合Pseudo-secondorder动力学模型,等温线符合Freundlich模型,氟离子吸附过程主要通过与茶叶中的羟基和羧基活性基团发生交换作用.茶叶氟吸附量虽较其它天然吸附剂略低但无需复杂改性和前处理,具有环境友好,成本低廉,来源丰富,易与获得等优点,在含氟水净化处理具有潜在应用和发展前景.     

g-C3N4-MoS2/WSe2自偏压系统构建与不同类型污染物同时去除性能研究

由于工业化进程的不断推进,染料与重金属废水被非法排入自然水体,水体污染问题日益严峻.为实现两种污染物的同时去除,本文通过调控合成MoS₂/WSe₂（MW）异质结复合催化材料,提高其催化活性.黑暗条件下,以MoS₂、WSe₂以及MW为阳极材料,g-C₃N₄为阴极材料组建自偏压燃料电池系统,实现在降解有机染料的同时,去除水体中的重金属离子.通过调控参数,探究影响染料与重金属去除的因素.研究表明,影响重金属和有机染料去除效果的因素有pH、电解质溶液浓度、重金属溶液浓度.当溶液pH=5,电解质溶液浓度为0.1 mol·L^-1,铜离子浓度为4 mg·L^-1时,重金属的去除率为64.3%.当溶液pH=5,电解质溶液浓度为0.2 mol·L^-1,铜离子浓度为2 mg·L^-1时,有机染料罗丹明B的去除率为99.5%.该系统在无外加光照条件下,实现不同类型污染物同时去除,并产生约240 ...     

冬季调水期南四湖水体温室气体溶存浓度及其影响因素

为了解冬季调水期南四湖表层水中温室气体的溶存浓度及其排放通量,采集南四湖各湖区和主要入湖河流的河口区表层水及气体样品,分析了水体的理化指标以及CO₂、CH₄和N₂O的溶存浓度,采用薄边界层扩散模型法估算了水—气界面排放通量,并探讨了影响调水期南四湖温室气体溶存浓度的主要因子.结果表明,调水期南四湖表层水中N₂O、CH₄和CO₂浓度分别为(23.0±6.13) nmol·L^-1、(0.15±0.10)μmol·L^-1和(52.4±11.4)μmol·L^-1,均处于高度过饱和状态,排放通量分别为(0.22±0.18)μmol·m^-2·h^-1、(3.95±2.73)μmol·m^-2·h^-1和(658±336)μmol·m^-2·h^-1;浓度和排放通量多与冬季其他湖泊相当...     

表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵)辅助合成Bi2MoO6光催化剂协同PMS降解AO7

采用CTAB辅助水热法合成钼酸铋(Bi₂MoO₆,BMO)微球,并将其用于活化过一硫酸盐(PMS),在可见光下降解废水中的偶氮染料金橙Ⅱ(AO7).利用X射线衍射(XRD),傅里叶红外光谱仪(FT-IR),扫描电子显微镜(SEM),X射线能谱(XPS),透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-vis)对催化剂进行了表征,并通过降解实验测试其催化性能.结果表明,合成的催化剂具有良好的吸附、催化降解AO7的性能.在中性条件下,催化剂投加量0.3 g·L^-1,AO7浓度0.1 mmol·L^-1,PMS浓度1 mmol·L^-1,可以在30 min内完全降解AO7.研究了催化剂含量、pH、共存阴离子等对AO7降解效果的影响.通过自由基消除实验,探索了0.10CTAB-BMO/光/PMS体系中存在的活性物种(h⁺、·O₂^-、¹O₂、·OH和SO₄...     

Co-Cu双金属氧化物活化过一硫酸盐去除水中磺胺甲噁唑

采用钴铜双金属氧化物(Co-Cu)为催化剂,活化过一硫酸盐(PMS)降解水中的磺胺甲噁唑(SMX).使用场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)对催化剂的形貌和元素组成进行表征.考察了催化剂和PMS浓度、无机阴离子和富里酸(FA)对Co-Cu/PMS体系降解SMX的影响.结果表明,当pH为7.0时,在催化剂用量为50 mg·L^-1,PMS浓度为0.5 mmol·L^-1条件下,50 mg·L^-1的SMX在30 min内去除率为95.6%,增加PMS浓度或提高催化剂用量均可加快SMX的降解速率.水中FA与HCO₃^-对SMX的去除率有一定的抑制作用,而Cl^-和SO₄^2-对反应无影响.淬灭实验与电子顺磁共振(EPR)结果显示,硫酸根自由基(SO₄^·-)和单线态氧(¹O₂)为Co...     

紫外/过二硫酸盐对组胺H2受体拮抗剂的降解特性及自由基模拟

研究了基于硫酸根的高级氧化技术UV/过二硫酸盐(UV/PDS)对水体中组胺H₂受体拮抗剂(HRAs)的降解,并选取HRAs中的典型物质西咪替丁(CMTD)为目标污染物.采用竞争动力学方法得到了HRAs和·OH及SO₄-·反应的二级速率常数,k_·OH/HRAs为(2.8—14.6)×10⁹ L·mol^-1·s^-1,k_SO4^-·/HRAs为(0.81—8.10)×10⁹ L·mol^-1·s^-1.研究在实验基础上建立了UV/PDS的自由基拟稳态模型,模拟结果表明,UV/PDS对污染物的降解,其间接光解起主要作用,体系中·OH和SO₄^-·是间接光解的主导自由基.在(0.1—0.5) mmol·L^-1 PDS投加量下,·OH和SO₄^-     

改性FeCo2O4活化PMS降解水中2,4-二氯苯氧乙酸

以离子液体为氮源、磷源和氟源,采用一步水热法将N、P、F的3种元素掺杂到FeCo₂O₄中合成了NPF-FeCo₂O₄催化剂,用于活化过一硫酸氢钾(PMS)降解水中2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D).分别采用透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅立叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)对催化剂进行表征.实验结果表明,当催化剂投加量为0.1 g·L^-1、PMS浓度为1 mmol·L^-1时,反应30 min后2,4-D的去除率可达100%;初始pH值在3到9的范围内,体系对2,4-D的去除效果不受影响,水中低浓度的Cl^-、HCO₃^-和腐殖酸对反应有轻微的抑制.通过电子自旋共振波谱(EPR)测试结果显示,相较于FeCo₂O₄和NP-FeCo₂O₄催化剂,NPF-FeCo₂     

钾改性蒙脱石磁性微球对铯的吸附性能

本研究以钙基蒙脱石(Ca-MMT)为原料,通过K⁺作用制得改性蒙脱石粉(K-MMT),经海藻酸钠交联作用,将改性蒙脱石与永磁体(BaFe₁₂O₁₉)结合,制成钾改性蒙脱石磁性微球(KMBC).对比了Ca-MMT、K-MMT、KMBC对Cs+的吸附差异,并通过SEM-EDS、FTIR、XRD、XPS分析了K-MMT的微观结构及理化性质.试验结果表明,K⁺对蒙脱石的改性以离子交换为主,改性后晶体层间距变小,吸附量K-MMT>KMBC>Ca-MMT,分别为57.08、45.13、45.05 mg·g^-1;K-MMT对Cs⁺的吸附属于吸热反应,反应在2 h内可达到平衡,35℃时KMBC的最大吸附量为136.08 mg·g^-1;随着pH的增加,KMBC对Cs+的吸附量呈先增大后减小的趋势;吸附机理主要包括离子交换和内层扩散.     

磁性双壁碳纳米管（m-DWCNTs）对水中全氟辛烷磺酸（PFOS）的吸附

本文以双壁碳纳米管(double-walled carbon nanotubes,DWCNTs)为基础材料，通过化学沉淀法制备了磁性双壁碳纳米管(magnetic double-walled carbon nanotubes,m-DWCNTs)，研究了pH和吸附剂投加量对全氟辛烷磺酸(perfluorooctane sulfonate,PFOS)的吸附影响.采用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和VSM对吸附前后的m-DWCNTs进行了观察，并进行了吸附动力学模型和等温线模型拟合.结果表明，磁化后的双壁碳纳米管包覆了铁的氧化物，出现了Fe₃O₄的特征衍射峰，具有超顺磁性，饱和磁化强度为66.07 emu·g^-1. m-DWCNTs对PFOS的吸附更符合准二级动力学方程(R²>0.95)和Langmuir等温吸附模型(R²>0.95).随着m-DWCNTs投加量的增加，吸附量逐渐降低，去除率逐渐升高.吸附量随着pH值的增加而逐渐降低，...     

多级人工湿地对复合污染水体中营养盐和PFOS的去除

选取表面流人工湿地和垂直潜流人工湿地为研究对象,通过露天实验研究了不同湿地类型对复合污染水体中营养盐和PFOS的去除效果.结果表明,3种湿地对复合污染水体中营养盐和PFOS均具有较好的去除能力,且不同湿地类型对各污染物的去除效果有所差异.高浓度(100μg·L^-1)PFOS抑制风车草生长,SFCW植物PFOS含量达到的实验最高值,为(181.93±8.28)μg·g-1;低浓度(1μg·L^-1)PFOS促进了风车草的生长,VFCW2植物总生物量达到的实验最高值,为(1130.33±36.98)g;VFCW2对营养盐和PFOS的去除表现最优,在高浓度(100μg·L^-1) PFOS下,PFOS去除率仍然可达95.87%—99.86%;低浓度(1μg·L^-1) PFOS强化了VFCW1和VFCW2对NH₃-N的去除,去除率分别为60%—65%和68%—72%.PFOS的去除主要取决于人工湿地的土壤吸附和植物吸收,SFCW、VFCW1和VFCW2土壤PFOS吸附占比分别为(50.86...     

不同部位梧桐生物质炭对水溶液中镉吸附的机理

为了探究梧桐不同部位废弃物所制备的生物质炭(皮、枝、叶)对Cd²⁺的吸附效率和稳定修复的机理,以此为园林废弃物炭化利用在重金属污染修复方面的应用提供科学依据.利用实验室模拟法,通过高温煅烧法制备梧桐不同部位生物质炭,采用元素分析仪、比表面积及孔隙分析(BET)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜/能谱(SEM/EDS)及衰减全反射红外光谱(ATR-IR)等技术研究不同反应时间、重金属浓度和溶液初始pH条件下生物质炭对Cd²⁺吸附效果的影响,并运用四步萃取法和脱附实验分析生物质炭上Cd²⁺的吸附形态和稳定性.3种生物质炭都在8 h左右达到吸附平衡,最终吸附量依次为树皮炭>枝条炭>叶片炭;溶液初始浓度为0.5—2 g·L^-1时Cd²⁺的吸附量呈增长趋势,在2.5—3g·L^-1时逐渐平缓;生物质炭Cd²⁺吸附量均随着pH的升高而升高,但在pH值为5—8时,吸附的趋势逐渐平稳;树皮炭的酸溶态和非生物利用态的稳定Cd形态要高于枝条炭和叶片炭;比表面积不是影响梧桐生物质炭吸附Cd²⁺的主要影响因素,吸附动力学,ATR,XRD和重金属形态萃取均证实Cd碳酸盐类矿物生成是主导吸附机理;3种生物质炭的脱附量在4 h后逐渐趋于平衡,其中脱附量最大为叶片炭,最小为树皮炭.梧桐不同部位的初始性质对生物质炭吸附Cd²⁺具有明显的影响,其中梧桐皮具备更高的吸附量和重金属稳定形态,并且相比其他种类生物质炭有明显优势.因此,从吸附效果和生产成本的角度,本研究建议以梧桐皮为主,枝条和叶片为辅的生物质炭对重金属Cd进行修复治理.     

渔业养殖区藻源溶解性有机质性质特征对汞甲基化影响

溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)是水生生态系统中的重要成分,能够显著影响汞的甲基化等形态变化过程.以近岸渔业养殖区藻源DOM为研究对象,运用傅里叶变换红外光谱和三维荧光光谱技术,对其结构特征进行表征;并选取总有机碳浓度TOC_DOM=10 mg·L^-1(DOM₁₀)和TOC_DOM=50 mg·L^-1(DOM₅₀)两种水平藻源DOM提取液,分析其在不同汞浓度条件下对汞甲基化过程的影响.结果表明,藻源DOM主要由类蛋白和类腐殖质组分组成,其中前者含量较高,疏水及芳香组分含量较低;红外光谱显示藻源DOM中含有—OH、—CH₃、—CH₂、芳香性C=C等官能团.甲基化实验表明,在溶液中DOM含量相对较少时(DOM:Hg浓度比≤15625),DOM表现出抑制汞甲基化的趋势,而当溶液中DOM含量逐渐升高(DOM:Hg浓度比>15625),DOM可以显著促进水体中汞向甲基汞的转化.藻源...     

可见光下苯醌类化合物诱导磷酸铁芬顿反应的铁离子源汇机制

构建了可见光下苯醌类化合物诱导磷酸铁产生芬顿反应的体系,分析了苯醌类化合物对磷酸铁释放亚铁离子的影响,比较了苯醌类化合物诱导磷酸铁芬顿反应降解橙Ⅱ的效率,研究了橙Ⅱ降解过程中铁离子和亚铁离子之间的转化以及羟基自由基浓度的变化,讨论了可见光下苯醌类化合物诱导磷酸铁芬顿反应铁离子的源汇机制.结果表明,可见光下苯醌类化合物诱导的磷酸铁是芬顿反应铁离子的间接铁源和直接铁汇.当可见光-磷酸铁-过氧化氢体系分别添加2-氯-1,4-苯醌、苯醌和对二甲基醌,溶液中亚铁离子浓度峰值(对应时间)从基础实验的0.86 mg·L^-1 (120 min)分别提高到2.06 mg·L^-1 (40 min)、1.61 mg·L^-1 (40 min)和1.04 mg·L^-1 (120 min);铁离子引发的芬顿反应能极大提高橙Ⅱ的脱色率和矿化率：反应60 min时,橙Ⅱ脱色率分别是99.5%、98.1%和77.7%;反应180 min时,橙Ⅱ矿化率分别为78.8%、77.6%和52.4%;反应结束时,总铁离子的浓度会大幅降低至0....     

Fe3O4@SA/Ce微球的表征及对染料的吸附特性

以天然高分子化合物海藻酸钠(sodium alginate,SA)为骨架,结合磁性Fe₃O₄和稀土铈离子Ce(Ⅲ)通过溶液反应制备出一种新型的磁性海藻酸铈复合微球(Fe₃O₄@SA;Ce).采用X射线衍射(XRD)、孔结构比表面积分析(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)及振动样品强磁计(VSM)对Fe₃O₄@SA;Ce的结构进行了表征,并以直接桃红12B(direct red 12B,DR 12B)和直接橙S(direct orange S,DO S)两种染料为吸附对象,探讨了Fe₃O₄@SA;Ce的吸附剂性能、吸附动力学和热力学.结果表明,Fe₃O₄@SA;Ce对室温下自然pH染料溶液中DR 12B和DO S均表现出良好的吸附效果,吸附量分别可达464 mg·g^-1和730 mg·g^-1.在不同温度下(298、313、328 K),Fe₃O₄@SA;Ce对DR 12B和DO S的吸附过程均可用拟二级吸附动力学方程准确描述.通过等温吸附研究,发现Fe₃O₄@SA;Ce对两种染料的等温吸附较好地符合Freundlich模型.各种表征结果表明,SA与Ce(Ⅲ)和Fe₃O₄交联反应后生成的Fe₃O₄@SA;Ce凝胶球表面有大量深浅不一的褶皱沟纹,形貌发生了显著变化.作为一种绿色环保、制备方法简单、可高效吸附的磁性高分子复合吸附剂,Fe₃O₄@SA;Ce对高浓度染料具有很好的吸附效果,期望能够在染料废水处理中得到广泛应用.     

黄河流域下游德州地区地下水水化学成因及生态环境影响

德州市位于黄河流域下游平原，是主要农业粮食作物产区，地下水资源影响着农业安全和人民健康安全.研究地下水化学成因及生态环境影响，对地下水可持续开发利用具有重要意义.采集243组地下水样品，运用描述性统计分析、因子分析、Piper三线图、Gibbs图及离子比值等方法，结合地质背景条件，运用PHREEQC计算矿物饱和指数，分析区内地下水化学特征及成因，并分析其生态环境影响.结果表明，德州市地下水为弱碱性水，TDS介于234—28162 mg·L^-1之间，区内占优势的阴、阳离子为Cl^-、 SO₄^2-和Na⁺、 Mg²⁺，浅层地下水化学类型以HCO₃·Cl^-Ca·Mg型，HCO₃·Cl-Na·Ca、 HCO₃·SO₄-Na·Ca型等为主，深层地下水以HCO₃·SO₄-Na型水为主.德州地区地下水化学特征受岩石风化溶...