Fe(Ⅲ)-Salen功能化纳米Fe_3O_4复合材料的合成及其对三氯苯的催化降解性能

采用溶剂热制备了氨基功能化纳米Fe_3O_4磁性复合材料(NH2-nFe_3O_4),并进一步通过缩合、配位等反应得到Fe(Ⅲ)-Salen功能化纳米Fe_3O_4复合材料(nFe_3O_4@Fe(Ⅲ)Salen).通过元素分析(EA)、X-射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)等手段对其进行了组成、结构、形貌、磁性等表征.结果表明,nFe_3O_4@Fe(Ⅲ)Salen平均粒径为约200 nm,饱和磁化强度为24.8 emu·g-1.催化剂为nFe_3O_4@Fe(Ⅲ)Salen,研究了其在可见光/H_2O_2类Fenton体系催化降解水中2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)的性能.研究发现,当nFe_3O_4@Fe(Ⅲ)Salen用量≥0.8 g·L~(-1),溶液pH值为4.0—7.0,H_2O_2浓度为8.16—40.8 mmol·L~(-1)时,nFe_3O_4@Fe(Ⅲ)Salen/H_2O_2/可见光体系可以实现对浓度50.0 mg·L~(-1)(253.2 mg·L~(-1))的TCP溶液在5 min内近100%降解,较普通Fenton反应体系有更宽的pH适用范围.循环使用5次后,该催化体系对TCP的降解率仍能保持95%以上,nFe_3O_4@Fe(Ⅲ)Salen是有优异潜力的水中TCP绿色催化剂.     

磁性聚吡咯的合成及其快速去除水中硝酸盐

在四氧化三铁表面采用原位化学氧化合成了磁性聚吡咯(Ppy/Fe_3O_4)吸附剂,并用FTIR、XRD、TGA、XPS以及VSM等对材料进行表征.结果表明,聚吡咯成功包覆到Fe_3O_4表面,且具有超顺磁性.吸附实验结果表明,Ppy/Fe_3O_4对水中硝酸盐(NO_3~-)具有较好的吸附性能,在NO_3~-初始浓度为50 mg·L~(-1)条件下,当pH值为4.2时,温度为25℃下吸附剂对NO_3~-的吸附效果最佳,最佳吸附量为37.57 mg·g~(-1),阴离子的存在对NO_3~-吸附具有抑制作用.Ppy/Fe_3O_4对NO_3~-的吸附可以通过Langmuir模型很好地描述,吸附过程服从拟二级动力学,并且吸附速率随着NO_3~-初始浓度的增加而增加.磁性聚吡咯通过表面质子化氮与NO_3~-之间的静电作用而达到去除的目的.吸附饱和的吸附剂可以很好地进行磁性分离,并可以在0.01 mol·L~(-1)的NaCl溶液中进行脱附再生.     

聚多巴胺包覆磁性纳米材料吸附去除模拟废水中的铅离子

采用共沉淀法制备聚多巴胺包覆的磁性纳米材料(Fe_3O_4@PDA NPs),并利用透射电子显微镜(TEM)、X光电子能谱(XPS)、振动磁强计(VSM)等手段表征了磁性纳米材料的化学组成和物理形貌.考察了溶液p H值、吸附平衡时间、纳米材料投加量、共存离子及离子强度等对铅吸附的影响,确定最佳实验条件为吸附平衡时间1 h、pH 5.5、吸附剂投加量1.5 g·L~(-1).常见共存离子均不干扰铅的吸附去除.通过直线方程拟合,证实Fe_3O_4@PDA NPs对铅离子的吸附等温线符合Langmuir方程,为单分子层吸附,饱和吸附量约为20.68 mg·g~(-1).1.5 h内,Fe_3O_4@PDA NPs对自来水、模拟废水中铅的吸附去除效率可以达到97.2%以上,此结果表明Fe_3O_4@PDA NPs可以用于铅污染环境水样的净化处理中.     

载铁沸石分子筛催化降解地下水中氯代烃的影响因素及机制研究

氯代烃是工业场地地下水中常见污染物,高效去除氯代烃是目前环境科学研究的热点。以负载铁的沸石分子筛(Fe-ZSM-5)为催化剂,研究Fe-ZSM-5催化降解三氯乙烷(TCE)的影响因素及降解机制。结果表明,在Fe-ZSM-5体系中,加入0.8 g·L~(-1) Fe-ZSM-5、10 mmol·L~(-1) H_2O_2、0.9 mmol·L~(-1) TCE、初始pH值为7.4、25℃条件下,TCE降解率可达88%,且随着催化剂用量和H_2O_2浓度的增大,同一浓度TCE的去除率逐渐升高,降解率最高可以达到99%。此外,改变溶液初始pH值,对TCE的降解无显著影响。与Fe-ZSM-5体系相同条件下,未负载铁的沸石分子筛(ZSM-5)体系催化H_2O_2降解TCE的去除率仅为41%,H_2O_2浓度从6增至14 mmol·L~(-1),TCE去除率反而降低,溶液初始pH对去除率也无显著影响。自由基猝灭试验发现,在Fe-ZSM-5催化体系中,羟基自由基(·OH)对TCE的降解起主导作用,而未负载铁的ZSM-5催化体系中,·OH的作用则不明显。     

不同种类氨基酸在氯化后形成三卤甲烷和卤乙酸潜能特性

水体中的氨基酸作为饮用水消毒副产物(DBPs)的重要前驱体之一,已成为环境毒理学研究的焦点问题.本文对典型的20种氨基酸进行模拟氯化消毒实验,确定其耗氯量,以甲基叔丁基醚(MTBE)萃取消毒副产物三卤甲烷(THMs)、卤乙酸(HAAs)和三氯硝基甲烷(TCNM),并用气相色谱仪测试分析THMs、HAAs和TCNM的生成势,同时通过数理统计方法分析不同氨基酸的化学结构与生成消毒副产物浓度的关系.结果表明:(1)各氨基酸的耗氯能力与其结构密切相关,侧链上具有芳香性环状结构的氨基酸的耗氯量较大,其中芳香环上有羟基和氮取代基的酪氨酸和色氨酸分别表现出较高的耗氯量(13.58、14.10 mg·mg~(-1)),而没有官能团的苯丙氨酸耗氯量低(4.24 mg·mg~(-1)).(2)20种氨基酸氯化过程中DBPs生成能力的差异与氨基酸侧链官能团的结构与性质有一定关系,其中侧链上具有芳香性环状结构、羟基、氨基和硫自由基等官能团结构的氨基酸可形成较高浓度DBPs;氯化色氨酸生成THMs能力最强,其生成三卤甲烷量达338.5μg·L~(-1).天冬氨酸生成HAAs(390.61μg·L~(-1))能力最强,酪氨酸生成TCNM(56.38μg·L~(-1))能力最强.(3)通过回归分析得出20种氨基酸在氯化消毒过程中HAAs生成能力大小与耗氯量大小具有较明显的相关性,耗氯量较大的氨基酸生成的HAAs也较高.     

镧-四氧化三铁-沸石复合材料制备及去除水中磷酸盐和铵

采用La3+、Fe~(2+)、Fe3+和粉末状天然沸石制备了一种镧-Fe_3O_4-沸石复合材料,通过批量吸附实验考察了该复合材料对水中磷酸盐和铵的吸附作用.结果表明,镧-Fe_3O_4-沸石复合材料对水中磷酸盐和铵的单位吸附量随吸附剂投加量的增加而降低,对磷酸盐和铵的去除率随吸附剂投加量的增加而增加.当溶液pH值由6逐渐增加到11时,镧-Fe_3O_4-沸石复合材料对水中磷酸盐和铵的吸附能力逐渐下降.镧-Fe_3O_4-沸石复合材料对水中磷酸盐的吸附平衡数据可以采用Langmuir、Freundlich和Dubinin-Redushkevich(D-R)等温吸附模型加以拟合,对铵的吸附平衡数据可以采用Langmuir和D-R等温吸附模型加以拟合.根据Langmuir模型计算得到的镧-Fe_3O_4-沸石复合材料对水中磷酸盐和铵的最大单位吸附量分别为12.9 mg·g~(-1)(以磷计)和6.99 mg·g~(-1)(以铵计).镧-Fe_3O_4-沸石复合材料对水中磷酸盐和铵的吸附动力学过程可以采用准二级动力学方程加以描述.升高反应温度增强了镧-Fe_3O_4-沸石复合材料对水中磷酸盐和铵的吸附.溶液存在的氯离子、硫酸根离子和碳酸氢根离子对镧-Fe_3O_4-沸石复合材料吸附磷无负面影响.溶液存在的钾离子对镧-Fe_3O_4-沸石复合材料吸附铵的负面影响最大,其次为钠离子,钙离子的负面影响最小.1 mol·L~(-1)NaOH溶液可以使50%左右吸附到吸附剂上的磷酸盐解吸下来.1 mol·L~(-1)NaCl溶液可以使98%左右吸附到吸附剂上的铵解吸下来.当溶液pH值为7时,镧-Fe_3O_4-沸石复合材料对磷酸盐的吸附机制主要是配位体交换作用.镧-Fe_3O_4-沸石复合材料对铵的吸附机制主要是阳离子交换作用.     

茶渣负载纳米四氧化三铁复合材料制备及其对亚甲基蓝的吸附机理

采用化学沉淀法将Fe_3O_4纳米颗粒负载到茶渣(tea waste,TW)上,之后对TW-Fe_3O_4复合材料进行表征,并研究其对典型染料废水亚甲基蓝(MB)的去除效果及机理.结果表明,固液比为4.0 g·L~(-1),p H(6.92)未调整,接触时间为120 min,TW-Fe_3O_4对亚甲基蓝去除率可达98.70%.拟二级动力学模型可较好描述TW-Fe_3O_4吸附亚甲基蓝的过程.TW-Fe_3O_4复合材料对亚甲基蓝的去除可分为快吸附和慢吸附两个阶段.Langmuir、Temkin和Dubinin-Radushkevich模型均能较好拟合吸附过程.Langmuir拟合得到的最大饱和吸附量为84.47 mg·g~(-1).3次吸附-解吸循环实验之后,发现TW-Fe_3O_4对MB去除效果有限,表明结合较为稳定.TW-Fe_3O_4对MB的吸附机理涉及静电作用、离子交换、氢键作用、π-π堆积等.动力学、FTIR和XPS分析显示茶渣的表面官能团在吸附中能发挥重要作用.因此,TW-Fe_3O_4复合材料有作为染料污染废水修复剂的潜力,且能较为方便的从溶液中分离.     

两级Fenton法预处理高浓度高色度铜拉丝乳化液实验研究

金属线材厂拉制线材用的铜拉丝油由基础油(矿物油、植物油和合成油)、乳化剂、抗氧化剂、抗泡剂等物质组成,能与水形成稳定的乳化液,主要起冷却、润滑、清洗、防锈等作用,经冷热交替和微生物降解会导致其变质,需要周期性的更换,产生需要处理的废乳化液。废乳化液量随着线缆行业的快速发展越来越多,该废液呈蓝色且有机物浓度高,若排放将对周围环境产生严重污染,经过处理达标排放成为该类企业的当务之急。Fenton氧化法是一种高级氧化技术,在酸性条件下,H_2O_2被Fe~(2+)催化分解并产生大量具有强氧化性的·OH,通过·OH氧化降解废水中的有机物,达到废水净化的目的。在处理有毒有害难生物降解有机废水方面具有较强的应用优势;本研究采用两级Fenton氧化法对高浓度高色度铜拉丝乳化液进行预处理,通过实验研究了H_2O_2和FeSO_4投加量、初始反应pH值、反应时间等因素对该废水处理效果的影响。结果表明,首级Fenton法处理废水的最佳反应条件为:pH值为2、H_2O_2(质量分数30%)投加量为140 mL·L~(-1)、FeSO_4(质量分数10%)投加量为96mL·L~(-1)和反应时间为40 min;二级Fenton氧化法考察了H_2O_2及FeSO_4投加量、反应时间等因素处理首级Fenton上清液的情况,结果表明:H_2O_2(30%)投加量为144 mL·L~(-1),FeSO_4(10%)投加量为192mL·L~(-1),初始反应pH值为2,反应时间为80min。原水COD约40000mg·L~(-1)降低到2000mg·L~(-1)以下,COD去除率高达95%,颜色从蓝色变成了无色,满足了后续生化处理对进水浓度的要求。为解决同类高浓度铜拉丝乳化液废水预处理提供了技术参考。     

一种席夫碱铜配合物催化过氧化氢氧化降解三氯生

利用溶液法,合成了5-硝基水杨醛缩N-苯基邻苯二胺席夫碱及其铜配合物,通过元素分析、紫外可见吸收光谱、红外吸收光谱和X射线电子能谱等技术进行了结构表征和确认.考察了不同条件下该配合物催化过氧化氢氧化降解三氯生的反应,结果表明该配合物能迅速催化过氧化氢氧化降解三氯生.催化反应速度与配合物的用量、过氧化氢的用量和反应温度等因素有关,在起始三氯生浓度0.02 mmol·L~(-1),铜配合物0.05 mmol·L~(-1),过氧化氢1.0 mmol·L~(-1),pH=7.6,反应温度50℃,反应时间为30 min条件下,三氯生的去除率高达80.5%.通过反应过程中反应活性物质的测定,发现降解过程主要涉及羟基自由基的氧化机理.综上结果表明,席夫碱金属配合物可以作为催化剂催化过氧化氢在近中性条件下氧化降解水中三氯生.     

Fe_2O_3@GO聚合物对水中As~(3+)的吸附特性表征

以氧化石墨烯(GO)和硝酸铁为原料,采用浸渍法制得Fe_2O_3@GO聚合物,研究不同质量比Fe/GO、p H值及温度条件对GO和Fe_2O_3@GO聚合物吸附水中As~(3+)的影响,并通过吸附等温线和动力学方程进行相关拟合分析。同时,使用Roman光谱、FTIR、SEM等表征手段对GO和Fe_2O_3@GO聚合物2种材料进行表征,3种表征手段均显示铁已被成功负载到氧化石墨烯上。结果表明,As~(3+)的去除率与复合物中Fe/GO的质量比呈显著正相关,吸附的最优p H值为8,温度为40℃。Fe_2O_3@GO聚合物及GO这2种材料吸附As~(3+)的吸附等温线均符合Freundlich模型,准二级模型能更准确地描述其吸附动力学过程。在相同条件下,Fe_2O_3@GO聚合物较GO吸附性能更好,对于初始浓度为10 mg·L~(-1)的As~(3+)溶液,GO和Fe_2O_3@GO聚合物的平衡吸附量分别达到17.95和31.30 mg·g~(-1)。     

铁氧磁体纳米颗粒去除水体中新型污染物双氯芬酸

本研究采用5种商用铁氧磁体纳米颗粒ZnFe_2O_4、NiFe_2O_4、CoFe_2O_4、MnFe_2O_4、CuFe_2O_4去除水体中的新型污染物双氯芬酸(DFC).研究结果表明,NiFe_2O_4和MnFe_2O_4纳米颗粒可以有效去除水体中的DFC.进一步考察了溶液pH、水体中共存阴离子、天然有机质等因素对NiFe_2O_4和MnFe_2O_4纳米颗粒去除效果的影响.结果表明,溶液pH(2—10)对此2种纳米颗粒去除水体中DFC的效果几乎无影响,而水体中共存阴离子(10mmol·L~(-1))和天然有机质(2—20mg·L~(-1))则使DFC的去除效果均有所降低.准一级动力学模型和准二级动力学模型均可很好地描述NiFe_2O_4纳米颗粒对水体中DFC的吸附过程,而MnFe_2O_4纳米颗粒对水体中DFC的吸附过程则由准二级动力学描述更优.等温吸附研究表明,Langmuir模型和Freundlich模型均能够描述NiFe_2O_4和MnFe_2O_4纳米颗粒对DFC的吸附过程,且随着DFC平衡浓度的增加,2种铁氧磁体对DFC的饱和吸附量均随之增加.     

Mn~(2+)协同Fe~(3+)-EDTA在中性pH条件下催化类Fenton降解水中卡马西平

研究了Mn~(2+)协同Fe~(3+)-EDTA络合体催化类Fenton反应,在中性p H条件下对水中新兴污染物卡马西平的降解情况.考察了Mn~(2+)∶Fe~(3+)、EDTA∶Fe~(3+)和H_2O_2∶Fe~(3+)的物质的量比率、Fe~(3+)浓度和初始p H等关键因素对卡马西平降解效果的影响.结果表明,共存Mn~(2+)能够显著增强Fe~(3+)-EDTA络合体催化类Fenton反应体系的氧化能力.在0.1 mmol·L~(-1)Fe~(3+)、EDTA∶Fe~(3+)为2∶1、Mn~(2+)∶Fe~(3+)为1∶1、H_2O_2∶Fe~(3+)为150∶1和p H 7.0的条件下,经过20 min反应时间,卡马西平的降解率能够达到100%,表观降解速率常数达到0.6374 min~(-1).其增效机理是通过Mn~(2+)-EDTA与H_2O_2反应促进O_2~(·-)的产生,进而加速还原Fe~(3+)-EDTA至Fe~(2+)-EDTA,间接提高HO~·的产生速率.研究结果能够为水中卡马西平的有效去除提供参考.     

模拟日光-非均相Fenton光催化降解喹啉

以铝-分子筛(Al-MCM-41)为载体,采用加热回流法制备一种非均相芬顿催化剂还原氧化石墨烯-羟基铁/Al-MCM-41(r GO-Fe OOH/Al-MCM-41).以喹啉模拟有机废水,考察该催化剂在不同氧化体系、不同H_2O_2投加量、不同催化剂投加量和不同水质因素(喹啉初始浓度和p H值)条件下对喹啉降解效能的影响,同时考察了催化剂的重复使用性.结果表明,喹啉的光芬顿降解过程符合准一级反应动力学,降解过程中溶液中的NO-3浓度先升高后下降,表明喹啉的吡啶环被打开.对比芬顿反应,模拟日光芬顿反应中光的引入促进羟基自由基的产生,使得喹啉去除率由45%提高到了99%;喹啉降解速率随着催化剂和H_2O_2投加量的增加而升高,但投加量过多会消耗·OH自由基从而抑制喹啉降解,在光芬顿体系中,该催化剂在p H=3.6—9.6的范围内都表现出了很高的活性;当喹啉初始浓度为20 mg·L~(-1),催化剂投加量为0.5 g·L~(-1),H_2O_2投加量为20 mmol·L~(-1),p H=6.3时,该催化剂对喹啉有很好的矿化效果(TOC去除率为3%).催化剂重复使用性能稳定,重复使用5次喹啉去除率仍高达99%,但TOC去除率略有降低,铁溶出率为0.48%以下.     

浮石负载纳米零价铁去除水相中的砷(Ⅴ)

废水中的砷是最具毒性的环境污染物之一.为了更好地利用纳米零价铁(Nanoscale Zero-Valent Iron,NZVI)修复水体污染,本文进行了浮石负载NZVI去除水相中As(Ⅴ)的研究.利用环境扫描电镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对浮石负载纳米零价铁(P-NZVI)的形态和粒度进行表征分析,根据批试验和间歇试验探究反应条件对去除效果的影响,并通过对照P-NZVI与As(Ⅴ)溶液反应前后的样品的X射线光电子能谱(XPS),结合XPS Fe2p和XPS As3d窄轨道图谱,探讨P-NZVI对水相中As(Ⅴ)的去除机理.研究结果表明,制备所得NZVI颗粒平均粒径30.6 nm,分散在浮石表面.利用BET-N2法检测得到P-NZVI的比表面积为32.2 m~2·g~(-1)(NZVI含量0.28 g,质量比7.7%).P-NZVI对As(Ⅴ)的去除率随初始pH值、反应温度、As(Ⅴ)初始质量浓度的升高而降低,反应符合准一级和准二级动力学方程.初始As(Ⅴ)浓度为100 mg·L~(-1)时,P-NZVI的平衡时吸附量为35.7 mg·g~(-1).P-NZVI对As(Ⅴ)的去除机理包括吸附、沉淀和共沉淀作用.     

磁性高分子材料Fe3_O_4@P(MMA-AA-DVB)的合成及其对尼泊金酯类新型污染物的富集与痕量检测

以纳米Fe_3O_4为磁核,甲基丙烯酸甲酯(MMA)和甲基丙烯酸(AA)为共聚单体,二乙烯基苯(DVB)为交联剂,采用悬浮聚合法制备了富含羧基的磁性高分子材料Fe_3O_4@P(MMA-AA-DVB).通过元素分析(EA)、X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)、热重分析(TG-DTG)等手段对其进行了组成、结构、形貌、磁性等表征,并研究了其吸附和富集水中4种尼泊金酯类(parabens)新型污染物(尼泊金甲酯(MPB)、尼泊金乙酯(EPB)、尼泊金丙酯(PPB)、尼泊金丁酯(BPB))的性能.在此基础上建立了一种快速、高效、灵敏的磁固相萃取-液相色谱(MSPE-HPLC)法,用于水中和化妆品中parabens残留量的测定.优化了磁固相萃取的实验条件,考察了样品p H值、富集时间和洗脱剂的种类与用量等对parabens回收率的影响.结果表明,Fe_3O_4@P(MMA-AA-DVB)平均粒径为约20 nm,饱和磁化强度为10.66 emu·g~(-1).4种parabens的富集倍数可达250倍;在浓度为2—2000!g·L~(-1)浓度范围内呈现良好的线性关系,线性相关系数(r)均大于0.9998;平均回收率为93.6%—101.2%,相对标准偏差(RSDs)为0.8%—8.5%;检出限(LODs)为0.22—1.60 ng·L~(-1):定量限(LOQs)为:0.8—5.0 ng·L~(-1).所建立的方法可以用于水样和化妆品样品中的parabens的日常检测.采用本方法对15个实际样品中的parabens进行了定量检测,结果表明其中13种样品含有MPB或PPB,浓度范围分别为MPB:1.26—347.8!g·kg~(-1),PPB:44.89—224.8!g·kg~(-1).     

Al2O3负载Pd催化剂对溴氯代乙酸的催化加氢脱卤研究

分别以氧化铝、氧化硅和多壁碳纳米管为载体,采用沉淀-沉积法制备负载型Pd催化剂.采用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对材料进行表征,并对溴氯代乙酸(BCAA)的液相催化加氢脱卤反应进行了研究.结果表明,由于Pd/Al_2O_3催化剂具有较高的等电点,因此相对于Pd/CNT、Pd/SiO_2在BCAA的加氢脱卤反应中具有更高的活性.以Pd/Al_2O_3为目标催化剂,对BCAA的加氢脱卤展开研究,发现催化活性随Pd的负载量的增加而提高.当反应物的初始浓度为0. 1 mmol·L~(-1),pH值为5.6,Pd(1.39)/Al_2O_3用量为25 mg·L~(-1)时,BCAA在20 min时可以实现完全脱溴并在反应2 h后脱氯达60.5%.另外,pH的升高不利于脱卤反应的进行.当反应物的浓度从0. 05 mmol·L~(-1)提高到0.4 mmol·L~(-1)时,反应初活性从1.55 mmol·L~(-1) min~(-1) gCat~(-1)提高到8.37 mmol·L~(-1) min~(-1) gCat~(-1).进一步通过拟合Langumir-Hinshelwood模型,相关系数达到0.97,说明BCAA的加氢脱卤是吸附控制机制.催化过程中溴氯代乙酸的脱溴和脱氯具有协同作用,反应最终生成乙酸.     

AuNPs-Al2O3复合材料固相萃取天然水体中总溶解性汞

纳米金-氧化铝(AuNPs-Al_2O_3)复合材料作为固相萃取材料用于富集环境水体中总溶解性汞.纳米金负载于氧化铝表面防止其团聚,同时有利于吸附剂分离.纳米金-氧化铝复合物可以吸附无机汞及有机汞,并将其转化为元素汞(Hg~0),经HCl洗脱后使用原子荧光测定总汞含量.考察了影响总汞富集与测定的因素,包括待测样品pH、洗脱液种类和用量、萃取时间以及干扰离子等.在最佳的萃取条件下,水中总汞的检出限为0.3 ng·L~(-1),富集倍数为196(400 mL样品).线性范围为1.0—40 ng·L~(-1),相关系数为0.998.结果表明,纳米金-氧化铝纳米复合材料具有成本低、效率高及稳定性高的特点,可以应用于环境水体中总溶解性汞的日常测定.     

饮用水中两种硫醚类嗅味物质的氧化去除

本文针对KMnO_4、ClO_2、NaClO、O_3、H_2O_2去除饮用水中戊基硫醚(diamyl sulfide,DAS)和丙基硫醚(dipropyl sulfide,DPS)进行了研究.在中性室温条件下选取KMnO_4、ClO_2、NaClO、O_3、H_2O_(2 )5种氧化方式氧化2000 ng·L~(-1) DPS、DAS,并探究其去除效果、氧化动力学及氧化机理.实验结果表明,5种氧化方式氧化2000 ng·L~(-1)的DPS、DAS 2 h后,DPS、DAS去除率大多数都达到了90%以上,DPS、DAS氧化后剩余浓度大多低于其嗅阈值;根据动力学常数计算,高锰酸钾与DPS、DAS的二级反应动力学常数分别为2.30×10~4、1.74×10~4 L·mol~(-1)·min~(-1);O_3、H_2O_2氧化结果表明,O_3氧化效果明显高于其他氧化方式,但单独使用H_2O_2效果不及其他氧化剂;ClO_2、NaClO在硫醚的氧化中效果显著,去除率接近100%;高锰酸钾在氧化中存在色度问题,当水体中DPS、DAS浓度水平较高时高锰酸钾适用性不强;高锰酸钾、次氯酸钠、二氧化氯等氧化剂会使DPS、DAS氧化成砜类物质,本研究中识别出二戊基砜(diamyl sulfone)、二丙基砜(dipropyl sulfone).     

纳米铁去除水体中镉的反应动力学、吸附平衡和影响因素

镉(Cd)具有致癌、无生物降解性和生物累积性特点,日益严重的镉环境污染问题已引起人们广泛关注。纳米铁是一种能有效去除多种有机和无机污染物的吸附剂。采用批实验方式研究纳米铁(nZVI)吸附镉的动力学和去除效率,可为深入研究纳米铁在重金属Cd污染修复的可行性方面提供理论支撑。利用透射电镜和扫描电镜等对实验室合成的纳米铁颗粒进行了表征,结果表明,纳米铁颗粒平均BET比表面积为49.16 m~2·g~(-1),粒径为20—40 nm。探讨了多种影响因素对纳米铁颗粒吸附镉的影响,如溶液pH、反应时间、初始浓度和纳米铁投加量。同时研究了Cd2+的准一级和二级反应动力学,应用Freundlich、Langmuir和Temkin等温吸附模型进行平衡吸附研究。结果表明,纳米铁对水溶液中镉吸附是化学吸附。颗粒内扩散模型表明粒内扩散不是控制反应速率的唯一步骤。吸附动力学研究表明,nZVI吸附Cd2+过程符合准二级反应动力学模型。平衡吸附数据能够很好地符合Langmuir、Freundlich和Temkin模型(r~20.95)。通过Langmuir模型获得室温下吸附剂单层Cd吸附量为256.4 mg·g~(-1)。在pH 7和(25±1)℃条件下,纳米铁能够有效吸附镉。当nZVI颗粒投加量为1.00 g·L~(-1),Cd~(2+)初始质量浓度为74.51 mg·L~(-1)时,24 h之内,Cd2+去除率达到98.62%。纳米铁可作为一种用于水体镉去除的非常有应用前景的材料。     

磺酸基改性磁性吸附剂去除水中的Cu(Ⅱ)

利用水热法制备出Fe_3O_4磁性粒子,通过正硅酸乙酯水解使Fe_3O_4外面包覆SiO_2(Fe_3O_4@SiO_2),最后利用3-氨丙基三甲氧基硅烷和氯磺酸进行改性,合成了磺酸基改性磁性吸附剂.采用FT-IR、BET和XRD等方法对合成吸附剂进行表征,并探讨接触时间、初始浓度、溶液pH值等因素对吸附性能的影响.表征结果显示,成功合成了磺酸基改性磁性Fe_3O_4@SiO_2粒子;Fe_3O_4@SO_3Na比表面积为20.4587 m~(-2)·g~(-1).吸附实验结果显示,在25℃条件下,Fe_3O_4@SO_3Na对Cu~(2+)的吸附等温线符合Freundlich吸附等温方程,实验条件下最大吸附量为16.13 mg·g~(-1).Fe_3O_4@SO_3Na吸附Cu~(2+)可在1 h内达到吸附平衡且吸附动力学遵循拟二级动力学模型.溶液中存在盐离子时,发现盐离子的存在对吸附效果几乎没有影响;溶液中含有柠檬酸时对吸附效果产生抑制.吸附剂经3次循环使用后仍有吸附性能,表明吸附剂具有良好的再生性和经济性.