水铁矿及其胶体对砷的吸附与吸附形态

采用吸附实验,通过吸附动力学和吸附等温模型,研究了水铁矿及其胶体对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附能力.在此基础上,使用连续提取和As化学形态提取技术分别对水铁矿及其胶体固相上吸附As的结合形态和化学形态进行提取分析.吸附动力学研究以及Langmuir和Freundlich两种吸附等温模型拟合结果表明,水铁矿及其胶体对As的吸附为多层吸附,且易于进行.水铁矿胶体对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附量分别为194.8 g·kg~(-1)和107.3 g·kg~(-1),而水铁矿对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附能力分别为155.2 g·kg~(-1)和104.4 g·kg~(-1),均低于水铁矿胶体.水铁矿及其胶体吸附的As以专性吸附As、无定形铁氧化物结合As和晶型铁氧化物结合As形式存在,胶体上未形成残渣态As.因此,水铁矿胶体吸附As的牢固程度低于吸附As后形成残渣态As的水铁矿,且所吸附的As容易重新释放到环境中,增加环境风险.水铁矿单独存在时不具有将As(Ⅴ)还原为As(Ⅲ)的能力.     

改性灰岩除氟的实验研究

采用改性灰岩作为除氟材料,通过批实验和柱实验,考察不同条件下的除氟效果,并探讨了其实际应用的可能性。结果表明:FeCl3溶液联合灰岩除氟,可使高氟水中的氟浓度达到国家饮用水标准,在含氟水样中加灰岩后,直接加FeCl3会促进灰岩对氟的去除效率。在氟离子浓度为5 mg/L,粒径0.2～0.5 mm的灰岩为1 g的条件下,铁离子含量为0.016 mmol/L时,即可达到去除的最佳效果,除氟率可达95.74%。柱实验说明在FeCl3溶液浓度一定时,除氟率随着总出水量的增加而提高;填充的灰岩总量不变时,随着FeCl3溶液浓度的增加,除氟效果明显增加,说明本实验具有实际应用的可能性。     

山阴水砷中毒区地下水砷的富集因素分析

通过对山阴地区66个地下水样中常量元素、微量元素及有机物分析,研究了山阴高砷地下水的水化学特性并在此基础上,结合该地区含水层沉积物矿物分析,探讨了地下水中砷富集的影响因素.结果表明,山阴地下水平均pH为8.09,磷酸根含量为0.71mg/L,溶解性有机物含量为5.14 mg/L,以及地下水处于还原环境.高pH值、高磷酸根含量及还原环境不利于含水介质对以阴离子形式存在的砷的吸附,高溶解性有机物含量则增加了砷的活性这些因素促使了含水介质中砷的解吸和迁移.     

活化铁锰结核的除氟性能研究

通过批实验研究接触反应时间、温度、共存阴离子对除氟效果的影响.结果表明,接触反应时间为48 h时,吸附都将近平衡.温度越高,越有利于氟离子的吸附.Langmuir和Freundlich吸附等温模式都可以较好地描述氟离子的吸附特性.热力学分析发现活化铁锰结核对氟的吸附为自发的吸热反应.当其他阴离子存在时,会对吸附造成不利影响.柱实验结果表明,活化铁锰结核动态除氟效果很好,性能稳定,机械强度高,易洗脱再生,且洗脱再生后饱和吸附量明显增大.出水中铁、锰含量不超过我国生活饮用水卫生标准.用Thomas模型分析,得到的平均饱和吸附量可达1.340 mg/g.X射线衍射和扫描电镜分析表明,经FeCl3活化的铁锰结核表面附着大量铁的氧化物或氢氧化物.这些铁的氢氧化物或氧化物对水中氟离子的去除起重要作用.     

天然锰砂去除水中的砷

天然锰砂是一种廉价、高效的水处理用材料,但尚未用于水中砷的去除。实验研究了反应时间、砷形态、初始砷浓度、温度、溶液初始pH对吸附过程的影响。结果表明,天然锰砂对As(Ⅲ)的吸附能力大于As(Ⅴ)。25℃时,固液比为10 g/L的条件下,天然锰砂对初始浓度为5.0 mg/L的砷溶液吸附过程经72 h基本达到平衡,平衡时对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的去除率分别达到94.5%和85.9%。吸附过程符合Lagergren准一级反应动力学模型和假二级反应动力学模型。相比之下,假二级动力学模型拟合程度更高。对As(Ⅲ)和As(Ⅴ),45℃时的吸附量均大于25℃时。不同温度下,天然锰砂对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附过程更符合Freundlich等温吸附模型。在溶液初始pH为3～10范围内,锰砂对砷的吸附能力受pH的影响较小。实验结果表明,天然锰砂是一种具有实际应用潜力的除砷材料。     

改性铁锰结核对水中氟离子的吸附作用研究

我国高氟地下水分布广泛,经济、高效的饮用水除氟技术受到广泛关注.而海底铁锰结核具有很大的比表面积和很好的吸附性能,可作为潜在的除氟材料.本文利用不同剂量的改性剂三氯化铁溶液对铁锰结核进行改性.结果表明,当改性剂剂量大于0.5 mmol/g后,吸附剂的除氟效率达到最大且较稳定,约为91%,因此,确定改性剂的最佳剂量为0.5 mmol/g.研究了吸附反应时间、氟离子初始浓度、PH值对改性吸附剂除氟性能的影响,并探讨了改性材料的除氟机理.结果表明,改性吸附荆对氟离子的吸附符合Lagergren二级吸附动力学方程.Langmuir吸附等温模型可以很好地描述氟离子的吸附特性,溶液中氟离子是通过单层模式吸附到改性材料表面的.改性材料在pH值3.5～6时具有较好的吸附稳定性.三氯化铁改性的铁锰结核是一种较为理想的除氟材料.     

地方性水砷中毒成因、防治和研究现状

以山西山阴水砷中毒为例，概要地介绍了水砷中毒的成因、防治和研究现状，对新的预测、防治方法和研究中存在的问题作了阐述。     

砷浓度、形态及碳酸氢盐对蜈蚣草吸收砷的影响

为了探讨超富集植物蜈蚣草在处理高砷地下水方面的可行性,研究了水培条件下砷的浓度、形态和碳酸氢盐(HCO-3)对超富集植物蜈蚣草吸收砷的影响。实验中使用了浓度为0.1～100mg·L-1的As(III)和As(V)溶液。HCO-3处理中,HCO-3浓度范围为0.5～20mmol·L-1,As(III)或As(V)的浓度为5mg·L-1。结果表明,在水培条件下,蜈蚣草具有明显的耐高砷特征。当介质砷含量高达100mg·L-1时,砷的去除率可达到80%,且对As(III)的吸收效率高于As(V)。植物体内砷形态研究表明,蜈蚣草体内2种形态砷的含量与外源砷形态有一定的关系,As(V)处理条件下,植物体中的As(V)比例较As(III)处理高。高浓度的HCO-3(20mmol·L-1)处理对蜈蚣草地上部分生物量没有明显影响,但是抑制了地下部分的生长,并且对砷的吸收表现出明显的抑制作用。     

内蒙古自治区河套平原砷中毒高发区作物中砷的检测及健康风险评价

为了研究地方性砷中毒高发区作物中砷含量及其对人体健康的威胁,在内蒙古自治区河套平原4个自然村采集了72个谷物蔬菜水果、81份人体尿样和8个自来水样品。用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱(HPLC-ICP-MS)分析测定采集的样品中各形态砷及其含量;用ICP-MS分析测定消解后的作物样品中砷总量。结果表明,自来水中总砷含量均小于1.0μg·L-1。尿液样品中总砷含量为4.50～319μg·L-1(平均值为56.9μg·L-1),二甲基砷(DMA)是尿砷的主要形态(>70%)。作物中砷的主要形态有无机三价砷As(III)、无机五价砷As(V)和DMA。谷物和蔬菜水果中总砷含量的最大值分别为102和335μg·kg-1。成人和儿童最大日摄入砷量分别为232和205μg。通过分析采样地人体尿砷、作物砷和地方性砷中毒发病率的相关性得出,作物中砷的含量虽未明显超过国家标准,但对人体健康有明显的潜在威胁。政府改水后(饮用水由井水变为达标的自来水),人体的健康风险主要来自作物中的砷,而不是饮用水中的砷。     

天然菱铁矿改性及强化除砷研究

我国高砷地下水分布广泛,经济、高效地饮用水除砷技术受到广泛关注.静态批实验采用资源丰富、价格便宜的天然菱铁矿为主要原材料,考虑灼烧温度、时间及添加黏合剂等因素确定最优改性条件使除砷效果达到最佳.结果表明,在加铝量为10 mg.g-1、350℃下恒温灼烧90 min后造粒达到强度要求并除砷效果较优.25℃、固液比为0.5 g∶50 mL、As(Ⅲ)和As(Ⅴ)初始浓度为5 mg.L-1时,吸附后溶液中残留As浓度均<10μg.L-1.静态吸附批实验结果表明,25℃时,接触反应时间为12 h可达到吸附平衡,吸附过程较好地符合Lagergren假二级吸附速率方程;最优改性天然菱铁矿对砷的吸附规律可用Langmuir和Freundlich等温吸附模型很好地描述,As(Ⅲ)、As(Ⅴ)饱和吸附容量分别可以达到1 039、1 026μg.g-1.结合XRD、SEM等研究方法和比表面及孔结构分析初步探讨天然菱铁矿改性以及除砷的主要机制.分析表明,改性后天然菱铁矿比表面积大幅度增大,孔径减小,且在表面活化生成一层圆球状的含Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的化合物.改性天然菱铁矿是一种值得进一步研究并实际应用的除砷材料.