MnO2/FeOOH复合材料对水中U(Ⅵ)的去除及机理试验研究

采用化学沉积法制备了二氧化锰/羟基氧化铁(MnO2/FeOOH)复合材料,并将其用于吸附去除水中的放射性重金属铀。通过静态吸附试验,考察了Fe/Mn物质的量比、pH值、吸附时间和干扰离子等因素对MnO2/FeOOH吸附U(Ⅵ)效果的影响,利用扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)对材料结构和形貌进行表征,并分析其吸附机理。结果表明,在投加量为150 mg/L、温度为30℃、U(Ⅵ)初始质量浓度为10 mg/L、pH值为5、Fe/Mn物质的量比为1/2及吸附时间为120 min的条件下,MnO₂/FeOOH对U(Ⅵ)的去除率最大可达97.7%,且pH值对铀去除效果的影响最为明显。MnO₂/FeOOH对U(Ⅵ)吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线均能符合Langmuir和Freundlich模型,且最大吸附容量达260.34 mg/g。干扰离子试验表明,SO₄^2-、CO₃^2-和Fe³⁺对MnO₂/FeOOH吸附U (VI)几乎没有影响,而Ca²⁺和Cu²⁺具有明显的抑制作用,且抑制随浓度的增大而增强。FTIR和XPS分析表明MnO2/FeOOH对U(Ⅵ)的主要作用机制为表面羟基、Mn-O与铀的配位作用。因此,MnO2/FeOOH可作为一种潜在的铀吸附材料。     

胶态水合二氧化锰絮凝粒子的结构形貌及其混凝机理

采用透射电镜技术观察了胶态水合二氧化锰絮凝粒子的结构形貌并采用Zeta电位测定仪对粒子的荷电特征进行了研究;利用红外光谱、XRD等技术对粒子的界面性质进行了表征;通过混凝试验考察了KMnO₄ 还原法制备的水合二氧化锰胶体对原水的混凝性能并探讨了混凝机理.结果表明,胶态水合二氧化锰粒子在去离子水和原水中荷负电,在去离子水中,粒子直径为10　nm并形成网状结构,有利于发挥吸附架桥作用;粒子具有丰富的表面羟基,比表面积为151.422　m²/g,为δ-MnO₂,表现出优良的吸附污染物的界面特性;较低投量的胶态水合二氧化锰表现出对原水的优良混凝效能和去除有机微污染的效能.     

软锰矿浆烟气脱硫资源化利用新工艺

首次建立了"软锰矿浆烟气脱硫制取电解锰、高纯碳酸锰及硫酸铵的废气脱硫资源化利用"工艺,通过对该工艺的实验研究,确定出较优的工艺流程和工艺条件,制得符合(GB3418-82)的电解锰产品和符合(GB10503-89)的高纯碳酸锰产品并回收硫酸铵,实现了从烟气中回收硫资源和提高软锰矿综合利用附加值的目的,并为该法的工业化提供了理论依据和设计参数。研究结果表明,该工艺路线是可行的,开辟了一条既经济又环保的软锰矿烟气脱硫吸收液资源化利用的新途径。     

Fractionation and solubility of cadmium in paddy soils amended with porous hydrated calcium silicate

Previous studies have shown that porous hydrated calcium silicate （PS） is very effective in decreasing cadmium （Cd） content in brown rice. However, it is unclear whether the PS influences cadmium transformation in soil. The present study examined the effect of PS on pH, cadmium transformation and cadmium solubility in Andosol and Alluvial soil, and also compared its effects with CaCO3, acidic porous hydrated calcium silicate （APS） and silica gel. Soil cadmium was operationally fractionationed into exchangeable （Exch）, bound to carbonates （Carb）, bound to iron and manganese oxides （FeMnOx）, bound to organic matters （OM） and residual （Res） fraction. Application of PS and CaCO3 at hig rates enhanced soil pH, while APS and silica gel did not obviously change soil pH. PS and CaCO3 also increased the FeMnOx-Cd in Andosol and Carb-Cd in Alluvial soil, thus reducing the Exch-Cd in the tested soils. However, PS was less effective than CaCO3 at the same application rate. Cadmium fractions in the two soils were not changed by the treatments of APS and silica gel. There were no obvious differences in the solubility of cadmium in soils treated with PS, APS, silica gel and CaCO3 except Andosol treated 2.0% CaCO3 at the same pH of soil-CaC12 suspensions. These findings suggested that the decrease of cadmium availability in soil was mainly attributed to the increase of soil pH caused by PS.     

微波诱导催化剂MnO/MgO的制备及其活性研究

采用均匀沉淀法制备了微波诱导催化剂MnO/MgO,通过实验确定催化剂的制备条件并对催化剂的形貌进行了SEM表征。实验结果表明,在微波功率900 W,微波时间8 min,催化剂投加量0.6 g/L的条件下,利用微波诱导氧化技术处理50 mL浓度为50 mg/L的活性艳蓝,活性艳蓝的脱色率达到了96%,H2O2的加入能提高脱色效率,缩短反应时间。     

白腐菌锰过氧化物酶对2,2’,4,4’-四溴联苯醚的降解

多溴联苯醚(PBDEs)是一类在环境中普遍存在的全球性有机污染物,对这类污染物环境行为的研究虽然已有较多报道,但是微生物降解方面尤其是针对单一胞外酶降解的研究还比较少。文章以白腐菌模式菌种Phanerochaete chrysosporium为对象,研究其分泌的胞外酶锰过氧化物酶(MnP)对环境中最常检测到的2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE47)的好氧降解,考察不同β-环糊精浓度对该酶降解BDE47的影响,并初步探讨了胞内细胞色素P450的作用。结果表明,MnP能有效降解BDE47,在培养15 d后,扣除空白损失,降解率达到70%左右。低浓度和高浓度的环糊精对MnP降解BDE47无显著性影响。胞内细胞色素P450对BDE47的降解没有明显贡献。     

人工湿地对模拟煤矿废水铁、锰的去除效果研究

针对贵州省煤矿酸性废水的危害日益加剧的现状,通过建立人工湿地系统对模拟煤矿废水中铁、锰的去除效果研究,结果表明在进水浓度总铁:200 mg/L,总锰:12 mg/L,停留时间为24 h的条件下,对Fe的去除率达99.7%,对Mn的去除率达88.5%,均远低于煤炭工业污染物排放标准,为进行人工湿地系统处理煤矿酸性废水的可行性提供理论依据。     

城镇化进程中珠江三角洲高锰地下水赋存特征及成因

地下水中高浓度的锰对人体健康存在危害,快速城镇化地区锰来源复杂.基于不同历史时期的2500余组水化学数据,运用数理统计和主成分分析等技术方法,研究了珠江三角洲地区不同含水层和不同城镇化水平地区地下水中锰的空间分布特征、来源及其成因.结果表明,孔隙含水层地下水中锰含量明显高于裂隙和岩溶含水层.孔隙高锰地下水比例是裂隙和岩溶含水层的2倍.高锰地下水在城镇化和城郊地区比例明显高于非城镇化地区.在区域尺度上,还原条件下沉积地层中有机质的分解和铁锰（氧）氢氧化物的还原溶解可能是控制孔隙含水层锰浓度升高的主要因素.裂隙含水层中高锰地下水可能受城镇化伴随的低氧生活污水渗漏和工业化伴随的工业废水入渗影响.地下水pH值和氧化还原条件是控制研究区地下水中锰浓度的重要因素.孔隙高锰地下水受控于还原条件,而裂隙和岩溶高锰地下水弱酸性环境是其重要影响因素.近10年来,研究区地下水环境稳中向好,地下水氧化还原电位和pH不同程度地升高不利于高锰地下水的形成,这也是城镇化进程中不同类型含水层地下水中Mn²⁺浓度总体降低的主要成因.     

改性生物炭固定床对模拟湖库水体中Mn2+的吸附

湖库是社会生产发展的重要水资源,而湖库饮用水中锰离子（Mn²⁺）的季节性超标成为威胁人类的生活健康和社会安全生产的重要因素之一.首先,开展了NaOH改性生物炭的静态吸附研究,并考察了热解温度（400、500和600℃）和改性条件（未改性、碱前处理改性和碱后处理改性）对吸附性能的影响,研究表明碱前处理改性能提高生物炭的吸附容量,在400℃时获得最大吸附容量为41.06 mg ·g^-1.之后,开展了改性生物炭固定床对Mn²⁺的动态吸附研究.结果表明,碱改性生物炭在静态吸附状态下的吸附能力越强,其在固定床动态吸附过程中的穿透点（c_t/c₀=0.1）和饱和点（c_t/c₀=0.9）时间越长;当分别提高Mn²⁺初始浓度和进水流速时,固定床吸附的穿透点时间由360 min分别缩短至160 min和200 min,饱和点时间由865 min分别缩短至700 min和600 min.Thomas吸附模型能较好地拟合生物炭固定床吸附过程,表明动态吸附过程中,生物炭对Mn²⁺的去除由化学吸附主导,研究结果可为实际运行提供科学指导.     

真藓对碳酸盐型锰矿区重金属污染的指示意义

锰矿开采产生重金属污染,对周围环境造成影响,有必要对矿区重金属进行监测。研究以典型碳酸盐型锰矿——南茶锰矿(按职能划分为4个功能区:矿井区、废石区、选矿区、蓄矿区)为对象,以区域内真藓Bryum argenteum为材料,结合相关分析、聚类分析、主成分分析、变异系数等方法考察了真藓和土壤中重金属的含量及其可能的来源。结果表明:各功能区均受到不同程度的人为干扰,人为干扰越强,区域污染越严重。在不同污染梯度的功能区内,真藓的重金属(Fe、Mn、Zn、Cr、Ni、Ba、Co、Mo、Hg、Pb、Cd、Cu、Tl、As、Sb)含量与土壤重金属含量显著正相关(P<0.05),说明真藓是监测碳酸盐型锰矿重金属污染的有效指标。真藓指示南茶锰矿除了可能受到采矿活动的强烈影响外(Mn、Cu、Fe、Zn、Cr、Ni、Mo、Ba),还受到来自运输车辆的机械磨损、排放及采矿活动的复合污染(Tl、Cd、Pb、As、Sb),识别结果与区域重金属分布情况吻合,表明真藓具有识别重金属污染的能力。在今后碳酸盐型锰矿污染防治工作中,可将真藓作为重金属污染监测的生物材料。