凹凸棒石的表面修饰及对水中Cr（Ⅵ）吸附动力学和热力学的研究

以壳聚糖为生物质碳源,采用一步水热碳化法对凹凸棒石表面进行有机修饰,并采用扫描电镜(SEM)、拉曼(Raman)光谱、元素分析(EA)、X光电子能谱(XPS)、Zeta电势分析、热重分析(TGA)等对改性凹凸棒石进行表征分析.同时,通过静态吸附实验,研究了改性凹凸棒石对Cr(Ⅵ)吸附去除的性能,考察了温度对吸附性能的影响,探讨了吸附动力学和热力学规律.结果表明,改性凹凸棒石表面富含含氧基团和氨基等活性基团;对总铬的吸附行为符合准二级动力学方程;表观吸附活化能为13.4 k J·mol~(-1),表明既有静电吸附,也有配位吸附,且以静电吸附为主;对总铬的吸附等温线符合Langmuir方程.在温度为298、308、318和328 K时,最大吸附量分别为203.3、232.6、267.4和322.6 mg·g~(-1),说明改性凹凸棒石是一种新型环保高性能的除铬材料.在研究的温度范围内,ΔH~0为19.8 k J·mol~(-1),ΔG~0为-19.5~-23.7 k J·mol~(-1),ΔS~0为72.1~131.8 J·mol~(-1)·K~(-1),表明该吸附是一吸热的、自发的、熵增过程.     

利用镍渣制备层状结晶二硅酸钠的研究

以镍渣为原料,通过高温氧化分解、碱溶的方法溶出硅,用于制备层状结晶二硅酸钠,采用X-射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对制备的二硅酸钠进行了研究。结果表明,镍渣的氧化程度随着氧化温度的升高而增加,且细粒径镍渣更易被氧化。在氧化时间为1 h时,氧化温度由500℃升至1 000℃,粗粒径镍渣的氧化率由24%增加到99.7%,而细粒径镍渣的氧化率则由41.7%增加到99.6%。XRD分析表明氧化过程中镍渣中的铁橄榄石相转变成赤铁矿和石英,在低温下生成的石英多为无定形状态。随着水热温度的增加,镍渣中硅铝的溶出率越大,但超过160℃后,由于铝硅反应生成不溶性的水合铝硅酸钠,溶出率反而略有下降。合成的二硅酸钠经XRD和SEM分析为δ-层状结晶二硅酸钠,其钙镁交换能力分别为366 mg/g和404 mg/g。     

根瘤菌对紫花苜蓿修复钼污染土壤的强化作用研究

采用温室盆栽试验方法,通过设置4个处理组(M:紫花苜蓿; R_1:根瘤菌(土壤质量的4%); MR_1:根瘤菌R_1+紫花苜蓿; MR_2:根瘤菌R_2(土壤质量的10%)+紫花苜蓿)和一个土壤对照组(CK)对比研究了根瘤菌对紫花苜蓿富集土壤中钼(Mo)的强化作用.结果表明, Mo污染下(500 mg·kg~(-1))根瘤菌促进了紫花苜蓿的生长及其钼富集能力,土壤钼转运系数(TA)和富集因子(BCF)与对照组相比分别提高了30.54%～38.94%及17.45%～19.16%.与对照组相比,各处理组均降低了土壤中钼的含量(0.23%～2.35%),其中根瘤菌紫花苜蓿组合系统修复后的土壤中.钼剩余含量较对照组降低了1.89%～2.35%.根瘤菌一方面促进了重金属钼由水溶态向中间过渡态的转变(0.07%～0.43%),有利于紫花苜蓿对钼的生物富集,同时增大了土壤残渣态钼的比例(0.06%～1.60%),降低了钼对紫花苜蓿的生物毒性.各处理组均提高了钼胁迫下土壤微生物的数量,增强了土壤酶活性.根瘤菌与紫花苜蓿组合修复系统不仅能有效降低土壤重金属钼含量,而且还可以促进土壤微生物生态功能的多样性.因此,该修复技术在重金属钼污染土壤修复工程中具有一定的应用潜力.     

磁性氮掺杂碳材料活化过硫酸盐降解酸性橙7

采用一步水热碳化法制备出微米级磁性氮掺杂碳材料（Magnetic N-doped Carbonaceous Materials,MNC）作为过硫酸盐（Persulfate,PDS）活化剂,以生成的活性氧化物质降解偶氮类染料酸性橙7（Acid Orange 7,AO7）.同时,利用扫描电镜（SEM）、比表面积与孔径测定仪（BET）、振动样品磁强计（VSM）等对MNC进行表征,考察了MNC投加量、PDS浓度、初始p H值和无机阴离子对活化PDS降解AO7的影响,并采用紫外-可见光谱分析、淬灭实验和电子顺磁性共振（Electron Paramagnetic Resonance,EPR）初步探讨了AO7的降解机理.结果表明,MNC呈微米级球状,表面富含含氧基团和氨基等活性点位;饱和磁化强度为12.7 emu·g^-1,能在外加磁场条件下实现固液分离.AO7去除率随MNC投加量、PDS浓度的增加而增加,但初始p H对AO7降解的影响呈相反规律,随p H升高而降低.3种无机阴离子对AO7降解抑制程度大小顺序为HCO₃^->SO     

凹凸棒石@C纳米复合材料对Cr(Ⅵ)吸附-还原作用

以凹凸棒石和葡萄糖为原料,通过设置凹凸棒石与葡萄糖不同质量比,采用水热碳化法制备凹凸棒石@C纳米复合材料,并选择出去除Cr(Ⅵ)效果最佳的凹凸棒石@C纳米复合材料.同时,利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、Zeta电位仪(Zeta)、X光电子能谱(XPS)手段对复合材料进行了表征,考察了时间和p H对其去除水中Cr(Ⅵ)的影响,探讨了其吸附-还原机制.结果表明,最佳复合材料的凹凸棒石与葡萄糖质量比为1∶4;吸附平衡时间约为6 h,动力学过程符合准二级动力学模型.在p H为1~10时,Cr(Ⅵ)去除率随p H升高而减小,p H=1时Cr(Ⅵ)去除率最大,高达92.7%,吸附率为48.5%,还原率为44.2%;而总铬吸附率则随p H升高先增大后减小,p H=2时最大,吸附率为50.2%,还原率为13.0%,表明对Cr(Ⅵ)去除存在吸附-还原作用,酸性越强,越容易发生还原反应.FT-IR分析结果表明,凹凸棒石@C纳米复合材料表面存在含氧基团和还原性基团(Cx—OH、—CH等);XPS分析结果表明其对Cr(Ⅵ)的去除是吸附-还原相互作用的结果,包括Cr(Ⅵ)在复合材料表面与含氧基团络合配位吸附和静电吸附,以及Cr(Ⅵ)还原Cr(Ⅲ)再吸附,其中,Cr(Ⅲ)再吸附主要通过与Mg2+、Al3+等阳离子交换作用实现的.     

联合镁盐处理氮磷废水的研究

在苦土粉、苦土粉与MgCl2联用分别为镁源的条件下,研究二者对模拟废水中氮、磷去除的影响。结果表明,单独使用苦土粉时,苦土粉最佳投加质量为1.0 g,此时,Mg投加浓度为18.75 mmol/L,平衡时间为60 min,氮、磷去除率分别为79.9%,84.0%;然而,苦土粉与MgCl2联用时,苦土粉最佳投加质量为0.8 g和MgCl2最佳投加浓度为3mmol/L,此时,Mg投加浓度为18 mmol/L,平衡时间为40 min,氮、磷去除率分别为87.7%,92.1%。对比分析可知,苦土粉与MgCl2联用时,所用镁较少,反应速率较快,水中氮、磷的去除率显著提高。     

长期不同施肥土壤中残留五氯酚在水稻中的富集特征

研究长期不施肥(CK),施无机肥尿素(N),施有机肥(OM)和无机有机肥配施(N+OM)4 种处理红壤水稻土中五氯酚(PCP)的消解及其在水稻根、茎和稻谷中的富集特征.结果表明,4 个处理土壤中残留态氯代酚显著降低水稻茎和稻谷生物量,但对根生物量的影响未达显著水平.N 处理表层土壤中可提取PCP 残留量为2.42mg/kg,显著高于CK、OM 和N+OM 处理,表明长期单施N 抑制土壤中PCP 的消解.在水稻根中检测到PCP 及其脱氯降解产物2,3,4,5-四氯酚(2,3,4,5-TeCP)和3,4,5-三氯酚(3,4,5-TCP).在OM 和N+OM 处理水稻根中PCP 含量显著小于CK 和N 处理,表明长期单施OM 或N+OM 均显著减小水稻根对PCP 的富集量,而长期单施N 对水稻根富集PCP 并没有显著影响.在4 个处理中的水稻茎和稻谷中只检测到PCP,且在茎和稻谷中PCP 含量均没有显著差异,水稻茎和稻谷中PCP 浓度均值分别为164.9 和75.7ng/g.     

有机膨润土吸附苯胺的性能及工艺条件的优化

以钙基膨润土为原料,钠化后用溴化十六烷基三甲铵(CTMAB)进行有机改性,制得有机膨润土。在单因素吸附实验的基础上,采用L16(44)正交实验法对有机膨润土吸附水中苯胺的工艺条件进行了优化研究。结果表明,当矿物的粒径小于74μm、振荡速度为150 r/m in、吸附液为25 mL,并且以此三者为固定因素时,其优化工艺条件为有机膨润土投加量2.0 g,温度40℃,pH 7,吸附时间1.5 h。     

响应面法优化污泥电渗透脱水工艺参数

以泥饼含固率作为衡量污泥脱水效果的指标,采用响应面法进行污泥电渗透脱水工艺参数的优化研究。结果表明,最佳反应条件为初始污泥含固率为8.58%,初始电压梯度为20.88 V/cm,初始污泥厚度为2.25 cm,此条件下得到的污泥含固率为48.82%(预测值为48.45%)。方差分析结果表明,回归模型达到显著水平,在研究区域(初始污泥含固率:5%~10%、初始电压梯度12~30 V/cm、初始污泥厚度:1~2.5 cm)内拟合较好,与实验结果吻合度较高。     

长期施肥对五氯酚在红壤性水稻田中消解的影响研究

在种稻和未种稻2种条件下,研究了五氯酚（PCP,初始浓度85 mg/kg）在长期不同施肥处理红壤性水稻田中的消解特征.长期不同施肥方式为：不施肥（CK）、施无机肥尿素（N）、施有机肥（OM）和无机有机肥配施（N+OM）.结果表明,到收割水稻时,在未种稻情况下,CK、N、OM和N+OM处理表层土壤中可提取PCP残留分别为28.3、 34.2、 19.3、 18.7 mg/kg,在亚表层土壤中可提取PCP残留分别为6.3、 9.1、 5.1和4.1 mg/kg;在种稻情况下,表层土壤中可提取PCP残留分别为19.4、 30.9、 16.7和8.7 mg/kg,在亚表层土壤中可提取PCP残留分别为3.7、 6.1、 2.6和2.8 mg/kg.长期单施有机肥或无机有机肥配施显著加速表层土壤中PCP的消解,减缓表层土壤中PCP向下迁移;长期施尿素抑制表层土壤中PCP的消解,加速表层土壤中PCP向下迁移.与未种稻相比,种稻对表层土壤中PCP的消解呈现不同程度的促进作用,除N处理外,在其它3种长期施肥处理（CK、OM、N+OM）中均达到显著的水平.同时,种稻显著减少表层土壤中PCP向下迁移.无论种稻与否,PCP在稻田系统中均能发生还原脱氯降解生成2,3,4,5-四氯酚 （2,3,4,5-TeCP）和3, 4, 5-三氯酚（3,4,5-TCP）;在未种稻情况下, 2,3,4,5-TeCP是PCP脱氯降解的主要产物,而在种植水稻的情况下, 3,4 5-TCP是PCP脱氯降解的主要产物.