天然有机物对零价铁去除水体中砷的影响研究

在研究零价铁对水体中砷去除动力学的基础上,着重探讨了天然有机物腐殖酸对零价铁除砷的影响.并对零价铁的腐蚀产物进行了分析.结果表明,水体中的砷可以通过在零价铁腐蚀产物上的吸附得到快速去除.腐殖酸显著降低了砷的去除率,这归因于腐殖酸与零价铁腐蚀产生的铁离子形成络合物,阻止了Fe(OH)3(或Fe(OH)2)沉淀的产生.腐殖酸浓度越高.砷的去除率越低.1.00 mg腐殖酸最多可以络合约0.75 mg铁离子.当铁离子与腐殖酸的络合达到饱和后,零价铁进一步腐蚀产生的铁离子可形成Fe(OH)3(或Fe(OH)2)沉淀,这些沉淀物可吸附水体中的腐殖酸和砷,从而加速砷的去除.冷冻干燥后的零价铁腐蚀产物的结构以无定型为主,含有少量的结晶化合物,包括γ-Fe2O3、γ-FeO(OH)和Fe3O4等.腐殖酸的存在可进一步增加腐蚀产物中的无定型成分.光电能谱(XPS)分析结果显示,吸附在腐蚀产物上的砷为5价,没有发现5价砷被还原成3价砷.在应用零价铁修复砷污染水体时,应考虑腐殖酸的影响.     

凹凸棒土对腐殖酸的低温吸附性能研究

首次研究凹凸棒土对饮用水中腐殖酸的低温吸附性能,考察5℃条件下,吸附时间与腐殖酸初始浓度、吸附剂投加量、pH对凹凸棒土吸附腐殖酸的影响,确定吸附剂的吸附等温线、吸附动力学和热力学等相关理论参数,研究凹凸棒土对腐殖酸的吸附性能与机理。结果表明,江苏盱眙凹凸棒土在温度5℃、pH=4、水中腐殖酸初始浓度为5 mg/L,投加量为15 g/L的条件下,吸附180 min后对腐殖酸的去除率可达97.26%。凹凸棒土对腐殖酸的吸附符合二级吸附动力学方程与Freundlich吸附等温式,吸附过程由孔隙内扩散过程控制,吸附为自发的吸热过程,包括物理吸附与化学吸附。根据Fre-undlich吸附等温式拟合计算,5℃、pH=7时理论最大吸附量为9 mg/g,说明凹凸棒土对于低温饮用水中腐殖酸具有良好的吸附效果。     

累托石/腐殖酸微球的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附研究

采用累托石（REC）、腐殖酸（HA）等材料制备微球状吸附剂，考察了累托石、腐殖酸、聚乙烯醇（PVA）、海藻酸钠（SA）、氯化钙等材料的用量对制得的微球吸附性能的影响，通过正交试验确定了微球的最佳制备条件，还考察了微球用量、振荡时间和溶液pH值等因素对微球吸附去除水中Cr(VI)效果的影响。结果表明，采用累托石、腐殖酸、聚乙烯醇等材料可制得高效去除水中六价铬离子的微球状吸附剂，微球的最佳制备条件为：REC 1%，HA 4%，PVA 7%，SA 0.1%，CaCl₂ 0.5%。制得的累托石/腐殖酸微球孔系发达，吸附性能良好。在温度30℃，微球用量0.02 g/mL，振荡时间为2.5 h，pH值为1的条件下，微球对Cr(VI)的吸附效率可达98%以上。     

腐殖酸还原Fe(Ⅲ)的影响因素研究

研究了腐殖酸还原溶解性Fe(Ⅲ)反应的影响因素,以及腐殖酸对赤铁矿、磁铁矿、针铁矿和钢渣4种含Fe(Ⅲ)矿物的还原作用,探讨了腐殖酸还原溶解Fe(Ⅲ)的反应机制.结果表明,腐殖酸还原溶解性Fe(Ⅲ)的反应符合零级动力学方程.增加腐殖酸或溶解性Fe(Ⅲ)浓度、降低pH或使用可见光照射均能促进反应进行.腐殖酸能直接还原含Fe(Ⅲ)矿物生成溶解性Fe(Ⅱ),对不同含Fe(Ⅲ)矿物的还原效果依次为针铁矿>赤铁矿>磁铁矿>钢渣.红外光谱分析表明,腐殖酸含有的还原性官能团酚羟基和羧基与溶解性Fe(Ⅲ)络合在一起形成稳定的螯合结构,传递电子给溶解性Fe(Ⅲ).溶解性Fe(Ⅲ)得到电子,生成溶解性Fe(Ⅱ).     

溶液环境对纳米Fe2O3/水界面NOM吸附过程中疏水效应的影响

以腐殖酸和纳米Fe2O3为对象,着重研究了腐殖酸分子在纳米Fe2O3表面的吸附过程中的疏水效应,借助红外光谱和热重等分析方法研究了腐殖酸吸附前后的疏水性随溶液环境变化的规律。结果表明,当离子强度为0、0.005、0.01和0.05 mol/kg,pH从7变到12时,纳米Fe2O3吸附溶解性腐殖酸分子后形成的复合体的热失重量随着pH的升高先减小后增大。当pH从7升高到10时,亲水性降低,疏水性增强;当pH从10升高到12时,亲水性增强,疏水性降低。当离子强度为0.001 mol/kg,pH从7变到12时,复合体的热失重量随着pH的升高而减小,亲水性降低,疏水性增强。当pH为定值,离子强度变化时,纳米Fe2O3吸附溶解性腐殖酸分子后形成的复合体的热失重量随着离子强度的增加不断变化,曲线呈现出波动趋势,亲、疏水性在交替变化。红外光谱分析结果说明,对纳米Fe2O3吸附溶解性腐殖酸分子后形成的复合体的亲疏水性起主要影响的官能团可能是亲水性的羟基—OH、羰基CO和疏水性的CH2烷烃。     

不同工艺对含高浓度腐殖酸地下水处理的可行性

针对内蒙古农村地区高腐殖酸地下水的处理问题，分别对（pH调节）-PAC强化混凝、高锰酸钾预氧化／混凝、活性炭吸附／混凝、Fenton氧化等技术处理的可行性进行了研究，同时利用三维荧光和高效体积排阻色谱分析处理前后水中有机物的组成变化特征。有机分析结果显示，水中的有机物为腐殖酸类物质，分子量分别为1600和3500，腐殖酸类物质为水中色度的主要贡献者。原水PAC强化混凝、高锰酸钾预氧化／PAC混凝对有机物的去除效果不佳，处理前后水样DOC浓度无明显变化，而pH调节．PAC强化混凝、微米活性炭吸附和Fenton氧化均能有效去除有机物。将原水pH调节至6．5，经300mg／LPAC混凝后出水DOC降至5．99mg／L。活性炭投加量为0．6g／L时，DOC降至7．6mg／L，然后采用60mg／LPAC混凝出去高度分散而不易沉降的小颗粒活性炭。此外，当反应初始pH值为3，过氧化氢投加量为0．5％（v／v），亚铁和双氧水摩尔比为0．05时，出水DOC降至5．6mg／L，氧化后有小分子有机物生成。     

改性铁覆膜砂的制备及吸附性能研究

制备了4种改性铁覆膜砂,并对其吸附性能进行了全面的实验,分析比较了4种改性剂的作用和效果.实验中发现,添加改性剂对铁覆膜砂吸附性能的促进作用各不相同,改性剂和铁氧化物的性质共同决定了改性铁覆膜砂的性质.吸附等温线和连续动态过滤实验结果表明,活性炭和硅藻土对提高铁覆膜砂吸附性能有促进作用,但膨润土和粉煤灰的作用不明显,甚至还可能降低吸附容量.活性炭改性铁覆膜砂的吸附等温式符合Langmuir模型,硅藻土改性铁覆膜砂、膨润土改性铁覆膜砂和粉煤灰改性铁覆膜砂对Langmuir模型和Freundlich模型都有较好的相关性.改性铁覆膜砂对天然有机物(NOM)的吸附属于单分子层吸附,吸附的主要机理为静电相互作用、配位交换-表面络合作用和疏水/憎水作用等.溶液pH值对改性铁覆膜砂吸附NOM有很大的影响,表现为低"pH值去除效率高,高pH值去除效率低"的特点,其变化规律取决于添加物质的性质.磷酸盐会和腐殖酸在改性铁覆膜砂表面产生竞争吸附,磷酸盐对粉煤灰改性铁覆膜砂的吸附能力影响最大.     

镁铝水滑石及焙烧产物去除水中的天然有机物

为有效去除饮用水中天然有机物,提高水处理效果,本研究对比分析了合成镁铝水滑石及其在200℃、500℃和800℃下的焙烧产物对腐植酸、富里酸在不同pH与温度影响下的吸附去除性能及机理。结果表明,吸附效果有明显的差别,吸附不是简单单分子层物理吸附,存在一定程度的化学作用机理。其中500℃焙烧产物对腐殖酸与富里酸的吸附效果最好,对HA与FA的最大吸附量分别为105.2 mg/g和100.3 mg/g。     

臭氧气浮工艺絮体尺度与界面理化特性调控

针对臭氧气浮工艺对有机物脱色和去除性能的限制,通过阴、阳离子型聚丙烯酰胺(ployacrylamide,PAM)对以腐殖酸为代表的天然有机物絮体的尺度调控,采用气载絮体尺度、二维分形维数及絮体与微气泡间的接触角对PAM浓度梯度下形成的气载絮体进行了表征;研究了阴阳离子型PAM浓度梯度对腐殖酸的降解效果和气载絮体尺度;并探讨了阴阳离子型PAM、絮体与微气泡间的结合机理。结果表明:PAM的投加提高了臭氧气浮工艺中腐殖酸的去除性能,且气载絮体尺寸、分形维数和接触角均有所增大;在不同类型PAM中均存在最佳PAM剂量,在此剂量下,体系内去除效果、气载絮体大小和接触角最大、分形维数最小;在最佳PAM剂量下,与阴离子型PAM相比,阳离子型PAM形成气载絮体的大小和接触角较大,分形维数较小,且去除效果较好。在臭氧气浮体系中,通过改善PAM、絮体与微气泡结合静电作用力的强弱形成了利于气浮的气载絮体尺度,提高了对腐殖酸的去除效果。     

金属氧化物颗粒/水界面上NOM吸附机制的研究

以腐殖酸作为天然有机物(NOM)的代表,研究了腐殖酸分子在金属氧化物(赤铁矿)颗粒/水界面上的吸附特征,分析了pH值和离子强度对界面吸附配位反应的影响,及它们对赤铁矿颗粒表面吸附密度和团聚体粒径的影响.结果表明,吸附密度随pH值的升高而减少,随离子强度的升高而增大;颗粒团聚体粒径随pH值的升高先增大后减小,随离子强度的升高而增大.pH=4时吸附密度最大,为6.22 mg/m2,但此时团聚体粒径最小;pH=5时吸附密度较小,但团聚体粒径较大;pH=8为配位反应等电点,吸附密度和团聚体粒径均较小;pH=10吸附密度最小,为0.50 mg/m2,团聚体粒径也较小.应用SS/SF混合模型初步分析了赤铁矿颗粒/水界面上腐殖酸分子的吸附构型.当pH值较低时,构型多为链状和环状;当pH值较高时,构型多为扫尾状.离子强度越高,链状和扫尾状构型越多;离子强度越低,环状构型越多.