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：-dGCr(Ⅵ)／dt=0．021[Cr(Ⅵ)]0.39[Fe(Ⅲ)r1.05[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．     

Fe(Ⅲ)-柠檬酸盐体系中Cr(Ⅵ)还原和酸性黄的协同降解

研究了在紫外光照射下,Fe(Ⅲ)-柠檬酸盐体系同时还原Cr(Ⅵ)和氧化酸性黄.同时,考察了溶液的pH值、Fe(Ⅲ)的浓度、柠檬酸盐(cit3-)的浓度、酸性黄(AY)的浓度以及Cr(Ⅵ)的初始浓度对反应速率的影响.分析了光反应动力学.研究结果表明,Cr(Ⅵ)的光还原和酸性黄的氧化互相促进,具有协同效应;Cr(Ⅵ)光还原的初始速率和酸性黄氧化的初始速率随着Fe(Ⅲ)的浓度、柠檬酸盐的浓度、酸性黄的浓度以及Cr(Ⅵ)的初始浓度的增加而增大;Cr(Ⅵ)的光还原和酸性黄光氧化的表观动力学方程分别为:-dCCr(Ⅵ)/dt=0.1123[Cr(Ⅵ)]0.16[Fe(Ⅲ)]0.4[cit3-]0.11[AY]0.37,-dCAY/dt=0.0916[Cr(Ⅵ)]0.72[Fe(Ⅲ)]0.74[cit3-]0.42[AY]0.3.     

胶原纤维固化黑荆树单宁吸附Cr(VI)的研究

研究了胶原纤维固化黑荆树单宁对Cr(VI)的吸附.采用不同温度、pH值等条件进行吸附研究,并进一步探讨了固化黑荆树单宁的吸附动力学和吸附柱动力学及其吸附机理.结果表明,该材料对Cr(VI)的吸附平衡符合Freundlich方程,温度对吸附平衡的影响不明显;吸附动力学可用拟二级速度方程来描述,该材料同时具有良好的柱动力学特性;Cr(VI)的吸附过程可能存在3个反应,即Cr(VI)与吸附剂之间发生氧化还原反应生成Cr(III),Cr(III)和-COOH之间发生离子交换反应,以及Cr(III)与单宁的邻位羟基发生螯合.图8表2参10     

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.     

Fe-OH/UV-Vis体系中Cr(Ⅵ)还原和BPA降解的协同效应

研究了在250W金属卤化物灯(λ≥365nm)照射下,Fe(Ⅲ)-OH配合物同时光催化还原铬(Ⅵ)和氧化双酚A(BPA)的协同效应.结果表明:铬(Ⅵ)光还原和BPA光氧化相互促进,具有协同作用.在低pH值(2.5-4.0)时,光还原铬(Ⅵ)和光氧化BPA的初始速率较大;增加Fe(Ⅲ)的浓度,有利于铬(Ⅵ)光还原和BPA光氧化;铬(Ⅵ)的光还原率及BPA的降解率随其初始浓度的增加而快速减小.     

黑炭/零价铁复合材料耦合金属还原菌对溶液中Cr(Ⅵ)的去除

针对黑炭/零价铁复合材料(BF)、金属还原菌(GY~(-1))单独使用修复Cr(Ⅵ)污染环境存在的问题,构建了黑炭零价铁与金属还原菌的耦合体系,考察了耦合体系中溶液pH值、Cr(Ⅵ)浓度、反应时间、温度对微生物生长和溶液中Cr(Ⅵ)去除的影响,并且研究了耦合体系中铁的动态变化。实验结果表明:黑炭/零价铁复合材料可作为金属还原菌的固定化载体,为金属还原菌提供繁殖场所的同时,提高其对Cr(Ⅵ)的抗性。耦合体系中Cr(Ⅵ)的去除效果明显优于单独使用零价铁/黑炭和单独铬还原菌的效果。在耦合体系中,3 mL细胞培养液(OD_(600)为1.2—1.6)和0.1 g黑炭负载零价铁材料,Cr(Ⅵ)初始质量浓度为100mg·L~(-1)条件下,反应24h后可将溶液中Cr(Ⅵ)完全去除。XPS结果显示,反应阶段Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)共同存在于耦合体系中,但大部分的Cr(VI)会被零价铁和铬还原菌还原为Cr(Ⅲ),此外,存在黑炭和菌体对Cr(Ⅵ)的吸附作用。耦合体系中Fe(Ⅱ)含量高于单独黑炭负载零价铁材料,说明微生物能还原零价铁钝化层的Fe(Ⅲ)为Fe(Ⅱ),使Fe(II)继续参与还原反应,产生循环效果,增强耦合体系对Cr(Ⅵ)的去除效果。同时,铁离子作为一种电子传递介质增强微生物对Cr(Ⅵ)还原过程中的电子传递,加速反应进行的同时,解决零价铁表面易钝化问题。     

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.     

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%.     

稀水溶液中Cr(Ⅵ)的光催化还原研究

以甲醇、正丙醇、丙三醇和苯酚作为俘获剂,研究稀水溶液中Cr(VI)的光催化还原过程,考察Cr(VI)在催化剂表面上的界面吸附行为及溶液pH值、俘获剂类型等对其光催化还原过程的影响.结果表明,溶液pH值对Cr(VI)吸附的影响为:(1)溶液pH<2.4时,随pH值升高,吸附量减少;(2)pH值在2.4-5.0时,随pH值的升高,吸附量上升,在pH＝5.0时吸附量达到最大;(3)pH>5.0时,吸附量迅速下降.但溶液pH值对Cr(VI)光催化还原的影响与其对Cr(VI)吸附的影响存在显著差异,随pH值的升高,Cr(VI)的还原率下降,在溶液pH＝1.0时60min内可还原完全,而在pH＝9.0时经相同时间后Cr(VI)仍残余65.18%.俘获剂类型对Cr(VI)的还原也有一定影响.     

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.     

不同因素对多硫化钙处理地下水中Cr(Ⅵ)效果影响

选用多硫化钙为还原剂,进行地下水中Cr(Ⅵ)去除效果的研究。主要考察了多硫化钙投加量、溶液p H、温度、Mn(II)、Fe(III)、腐殖酸(HA)存在条件下,对多硫化钙处理Cr(Ⅵ)效果的影响。结果表明:当多硫化钙与Cr(Ⅵ)的摩尔比由1∶1变到5∶1时,去除率从41.03%增加到100.00%;溶液p H值从6.0增上升到9.0时,去除率下降27.16%;水环境温度由(7±1)℃增加到(27±1)℃时,去除率达到100.00%所需反应时间,缩短了4~6倍;当地下水中含有Mn(II),随着Mn(II)质量浓度升高(0.00~10.00 mg·L-1),Cr(Ⅵ)浓度低于检测线所需要的时间缩短3倍;当地下水中含有Fe(III),Fe(III)质量浓度从0.00 mg·L-1增加到10.00 mg·L-1,去除率增加9.05%;当地下水中含有HA(0.00~15.00 mg·L-1),去除率由99.31%降低至90.28%。(7)多硫化钙与六价铬的反应产物的X射线衍射光谱图像中2θ值为18.2°、19.36°、26.67°与Cr(OH)3,2θ值为23.02°与单质S的标准卡片匹配度较高。另外,对含有11.36 mg·L-1 Cr(Ⅵ)实际污染地下水的处理效果表明,Cr(Ⅵ)的去除率达到99.78%,残留浓度达到GB/T 1448—1993地下水质量标准III类标准,说明多硫化钙修复实际铬污染地下水具有良好的应用前景。     

纳米零价铁对溶液中PCB77的降解及其影响因素

设计了以溶液初始pH值、3,3’,4,4’-四氯联苯(PCB77)初始浓度、纳米零价铁(Fe0)投加量、纳米零价硅(Si0)投加量、腐殖酸和环糊精浓度为影响因素的正交试验,研究纳米Fe0降解PCB77时各因素对反应体系中PCB77残留率、氢离子浓度及氧化还原电位变化的影响及其相互关系。结果表明,在溶液初始pH值为4.5,初始ρ(PCB77)为1 mg.L-1,纳米Fe0投加量为10 g.L-1,纳米Si0投加量为0,ρ(腐殖酸)为0.25 g.L-1,ρ(环糊精)为1 g.L-1时,反应2 h后,PCB77残留率最低,为35.2%。溶液初始pH值对反应体系中PCB77的残留率影响最大,纳米Fe0投加量次之;溶液初始pH值对反应体系中氢离子浓度变化影响最大,环糊精投加量次之;PCB77初始浓度对反应体系中氧化还原电位变化影响最大,纳米Fe0投加量次之。     

异相草酸铁光降解五氯酚过程中的铁物种分配

草酸铁光化学体系在自然界中广泛存在,此体系可以内源生成过氧化氢,构成Fenton体系,产生羟基自由基(·OH),用于降解有机污染物.通过测定赤铁矿(α-Fe_2O_3)和针铁矿(α-Fe OOH)两种铁氧化物-草酸体系在光降解五氯酚(PCP)过程中草酸和pH的变化,计算反应过程中各种Fe(Ⅲ)和Fe(Ⅱ)物种的分配情况,分析影响体系活性的关键因素.研究表明,体系中的铁物种分配和pH通过影响体系的铁循环直接影响体系的反应活性.相同初始pH,不同草酸初始浓度下,高活性的Fe(Ⅱ)物种分配具有较大差异从而影响体系的铁循环速率和反应活性.不同初始pH,达到饱和吸附的相同草酸初始浓度下,高活性的Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)物种均为体系控制物种,而pH通过影响Fe(Ⅲ)的还原速率从而影响体系的铁循环速率和反应活性.     

北固山芦苇湿地土壤对铜铬(VI)的吸附研究

北固山芦苇(Phragmites communis)湿地是长江中下游典型湿地类型之一,沿江工业化和城市化的快速发展使其面临严重的重金属污染威胁.然而,目前有关湿地重金属污染的吸附尤其竞争吸附的研究还少见报道.该文以北固山芦苇湿地为对象,采用平衡法对Cu2+、Cr(VI)在湿地土壤中的吸附行为进行了研究,旨在服务于湿地重金属污染的修复与生物学效应评价.研究结果表明(1)湿地土壤吸附Cu2+、Cr(VI)的过程符合Langmuir等温模型;二者的表观最大吸附量(xm)分别为36.10 g·kg-1和178.57 g·kg-1(初始液质量浓度c0＜500 g·m-3),平均吸附率分别达到99.82%± 0.35%和93.17%±1.14%.(2)无论单一吸附或竞争吸附体系,当c0(Cu2+)＞250 g·m-3时,平衡液Cu2+质量浓度快速升高.(3)c0相等的Cu2+、Cr(VI) 竞争吸附体系中,平衡液中Cu2+质量浓度升高,Cr(VI)质量浓度下降;但xm的变化表现为Cu2+增加了2.7倍,Cr(VI)降低了2.4倍.(4)Cu2+、Cr(VI) 的竞争吸附体系中,随Cr(VI)初始液质量浓度的变化(c0(Cu2+)恒定),Cr(VI)的xm下降至其单一吸附时的6%;而随Cu2+初始液质量浓度的变化(c0(Cr(VI))恒定),Cu2+的xm仅为其单一吸附时的1/3.     

短乳杆菌对Cr3+的吸附及动力学和热力学拟合

研究了Lactobacillus brevis对水溶液中Cr(Ⅲ)的吸附作用.考察了初始pH值、接触时间、初始Cr(Ⅲ)浓度、菌体浓度和温度对Cr(Ⅲ)吸附效果的影响.结果表明,在较低的pH、温度和初始Cr(Ⅲ)离子浓度条件下,菌株对Cr(Ⅲ)离子的吸附量较低.在试验条件下,溶液初始pH、温度和初始Cr(Ⅲ)离子浓度的升高,均能提高菌株对Cr(Ⅲ)离子的吸附量.在温度为40℃、pH 6和初始Cr(Ⅲ)离子浓度为200 mg·L~(-1)时,菌株吸附量最大.随菌体浓度升高,单位浓度菌体对Cr(Ⅲ)离子吸附量降低,但总吸附量增大,菌体浓度为6 g·L~(-1)吸附量最大.菌株对Cr(Ⅲ)离子吸附较快,接触时间为1 h就达到平衡.用Langmuir、Freundlich、Redlich-Peterson和Temkin吸附模型进行拟合,相关的回归系数表明,吸附过程拟合Langmuir吸附模型比Freundlich、Redlich-Peterson和Temkin吸附模型好.用Elovich、准一级、准二级动力学拟合,动力学试验数据与Lagergren准二级动力学方程的拟合度最佳.     

模拟饮用水消毒过程中高铁酸钾降解吲哚美辛的动力学分析

模拟饮用水消毒过程中高铁酸钾(Fe(Ⅵ))对吲哚美辛(IDM)的降解,考察了Fe(Ⅵ)投加量、IDM初始浓度、溶液pH值、温度等因素对IDM降解速率的影响.实验结果表明,Fe(Ⅵ)可以有效地去除饮用水中的IDM,当Fe(Ⅵ)投加量为0.3 mmol·L~(-1),溶液pH值为7,温度为25℃时,反应20 min后IDM的去除率达到95%,其反应过程符合准一级反应动力学模型;准一级动力学常数与Fe(Ⅵ)的投加量正相关,与IDM的初始浓度负相关;pH值升高会降低反应速率,温度升高会加快反应的进行.将不同温度条件下反应速率常数进行线性拟合,推算出了Fe(Ⅵ)与IDM反应的热力学参数Ea、ΔH和ΔS的值分别为15.79 J·mol~(-1)、13.27 J·mol~(-1)、-183.76 J·mol-1·K~(-1),说明该反应是吸热反应,同时活化能较低也说明了该反应在常规饮用水消毒条件下即可进行.TOC测定实验表明,Fe(Ⅵ)对IDM的矿化效率较低,大部分IDM转化成其它大分子有机物.     

改性稻草对Cr(Ⅵ)的吸附动力学

以氢氧化钠作为预处理剂,以环氧氯丙烷作为醚化交联剂,以三甲胺作为季铵化反应剂,对原稻草进行改性;比较改性前后稻草的吸附效果,探究pH对吸附效果的影响以及不同初始浓度、温度条件下改性稻草吸附Cr(Ⅵ)的动力学特性.结果表明,改性稻草对Cr(Ⅵ)的吸附量得到很大提高;pH值在2.0—6.4之间时,Cr(Ⅵ)的吸附量达到最大值,本实验选择pH=6.4;不同Cr(Ⅵ)初始浓度和不同温度下,准二级速率方程相关系数R2的范围为0.9562—0.9982,证明准二级速率方程能够很好地描述改性稻草对Cr(Ⅵ)的吸附过程,准二级速率方程的吸附速率常数k2随温度的升高而增大;准一级速率方程只适合描述Cr(Ⅵ)吸附过程的初始阶段,吸附过程受颗粒内扩散的控制;稻草秸秆通过化学改性制成表面有季铵基的氯型吸附剂,Cr(Ⅵ)的阴离子与改性稻草上的氯离子交换从而得以去除.     

铁锰结核对As(Ⅲ)的吸附和氧化特性研究

研究As(Ⅲ)在土壤中的铁锰结核上的吸附和氧化特征,对理解土壤中As(Ⅲ)的含量变化和制定有效的治理措施有至关重要的作用.以东北地区代表性土壤-棕壤中提取的铁锰结核作为试验材料,采用一次平衡法,对As(Ⅲ)在铁锰结核上的吸附和氧化特性,及其动力学特征进行了研究.研究结果表明,反应是包括吸附和氧化反应的复杂过程.初始质量浓度在1～15 mg·L~(-1)的范围内时,随着初始质量浓度的提高,吸附量随之增大,Mn的释放量增加,初始质量浓度在15～30 mg·L~(-1)的范围内时,吸附量的增加缓慢,Mn的释放量也接近平衡,吸附曲线可用Langmuir方程及Freundlich方程拟合(r>0.97),铁锰结核对As(Ⅲ)具有较强的吸附性能,最大吸附量达到了3 000 mg·kg~(-1).动力学实验中,反应在24 h内趋于饱和,可用Freundlich模型描述.氧化反应后释放到溶液中的As(V)质量浓度随时间变化先升高后降低,大多数的As(V)都被吸附在了铁锰结核表面,说明铁锰结核对砷具有很好的吸附和解毒作用.Mn的释放量在6 h时基本达到平衡.释放到溶液中的Mn质量浓度与时间符合Elovich动力学方程.     

Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)在弱酸性条件下对大肠杆菌的毒性和致毒机制

比较了弱酸性条件下Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)单独或加入抗坏血酸(L-AscA)对大肠杆菌(E.coli)的毒性,深入分析了Cu(Ⅱ)/L-AscA体系的特性;通过电子自旋共振(ESR)定量分析羟基自由基(.OH)浓度以分析其毒性机理.结果表明,pH 4.0下L-AscA促进了Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)而非Cr(Ⅲ)的毒性,三者毒性Cu(Ⅱ)>Cr(Ⅲ)>Fe(Ⅲ).通常被认为无毒的Cr(Ⅲ)却在0.2 mmol.L-1,pH 4.0时表现出了很高的杀菌率.与0.01%L-AscA共存时,Cu(Ⅱ)为200、20μmol.L-1和2、0.2μmol.L-1下,E.coli的存活率分别在30 min和2 h内迅速降至零,且该体系对自然水体中分离所得的其它7种菌株同样具有明显的制御作用.ESR结果表明L-AscA的加入使200μmol.L-1Cu(Ⅱ)反应体系的.OH浓度约提高两倍,.OH浓度呈Cu(Ⅱ)浓度依赖.但在Fe(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)/L-AscA体系中未检测到.OH,表明三者对细胞的致毒机制存在明显差异.     

水中铁(Ⅲ)-草酸盐配合物光解产生羟基自由基的测定

对铁 (Ⅲ ) 草酸盐配合物光解过程中产生的·OH进行了气相色谱法间接测定 在pH =3 5 ,异丙醇浓度为 1mmol·l- 1的条件下 ,经过 1 2 5W高压汞灯 (λ≥ 31 3nm)光照 80min ,Fe(Ⅲ ) /草酸盐配比为 9 3/1 2 0 7μmol·l- 1的水溶液中 ,·OH的生成量为6 5 9μmol·l- 1,·OH生成反应符合表观零级反应动力学模式 ,其生成速率为 0 72 6μmol·l- 1·min- 1.同时蜒究了溶液pH值、Fe(Ⅲ ) /草酸盐配比对·OH生成量的影响 .