腐殖酸与镉离子在水合二氧化锰表面的分配系数研究

水体中腐殖酸(HA)和金属离子广泛存在,二者的相互作用对其在水中天然矿物颗粒表面的吸附、降解等环境行为具有重要影响.本文采用离子交换平衡法测定了HA和镉离子(Cd(Ⅱ))的配位数(co-ordination number,x)和络合稳定常数(complex stability constant,K),系统考察了pH值和离子强度对x和K的影响,并研究了HA和Cd(Ⅱ)在水合二氧化锰(HMO)表面的分配关系.结果表明:pH值对HA和Cd(Ⅱ)的配位数影响较小(x=1.651~1.752),而对络合稳定常数影响显著(log K=1.652~3.548);在不同pH值条件下,离子强度对HA和Cd(Ⅱ)的络合稳定常数影响均较小,而其配位数均随溶液离子强度的增加而提高;不同温度条件下,HA-Cd(Ⅱ)络合物在HMO表面的分配系数(Kd)均低于HA和Cd(Ⅱ)在HMO表面的分配系数,表明HA-Cd(Ⅱ)络合体系的存在抑制了HMO对Cd(Ⅱ)和HA的去除作用.     

二氧化锰基纳米材料对重金属离子的去除及机理研究进展

重金属离子对人类健康和环境安全产生了严重威胁,因此重金属废水高效处理成为了环境领域最具挑战性的热点问题之一.二氧化锰(MnO_2)是一种环境友好型金属氧化物,具有来源广泛、成本低廉、形貌多样、晶型丰富、结构稳定、粒径可控等优异的性质,在重金属离子的去除应用上展现出巨大的潜力.近年来,人们利用MnO_2基纳米材料在重金属离子的有效治理方面开展了大量的研究.本文综述了MnO_2基纳米材料在重金属离子环境修复方面取得的研究进展,包括MnO_2的制备和改性方法,MnO_2基纳米材料在水溶液重金属离子去除中的应用及吸附作用机制,并对研究方向进行了总结和展望,旨在为进一步设计合成对重金属离子的吸附去除具有实际应用价值的MnO_2基纳米材料提供参考.     

微生物燃料电池改性阳极处理PTA废水

探讨了不同改性阳极对微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)产电性能及其对MFC处理难降解废水能力的影响.以单室空气阴极为基础,利用0.1 g电气石、质量分数75%二氧化锰/埃洛石纳米管(manganese bioxide/halloysite nanotube,MnO_2/HNT)和多壁碳纳米管-羧基(multi-walled carbon nanotube-carboxyl,MWCNT-COOH)对MFC阳极进行修饰.结果表明,不同改性阳极的MFC对含精对苯二甲酸(purified terephthalic acid,PTA)废水的去除率均高于70%,且化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)去除率在79%以上.相较于其他几种改性阳极,以MWCNT-COOH改性材料作阳极的MFC产生的最大输出电压最高,获得的最大功率密度最高,分别为529 mV和252.73 mW·m~(-2).     

含锰废渣的氧化-活化再生回用工艺

为实现紫苏醛生产过程中二氧化锰（氧化剂）的循环利用,采用一种新型的氧化-活化工艺再生得到活性二氧化锰,即以紫苏醇合成紫苏醛过程中产生的含锰废渣为原料,首先采用氯酸钠氧化含锰废渣得到初级二氧化锰,然后使用高锰酸钾对初级二氧化锰进一步活化得到活性二氧化锰。实验表明,制取初级二氧化锰的最佳工艺条件为：反应时间为4h,反应温度为90～95℃,硫酸摩尔浓度为1.5 mol/L,氯酸钠加量为理论量的130%。制取活性二氧化锰的合适条件为：反应温度在60℃时,反应时间为1.5 h;反应温度在50℃时,反应时间为2.5 h。采用氧化-活化法再生的活性二氧化锰氧化紫苏醇,紫苏醛的产率可达52.8%,与使用电解二氧化锰氧化得到的紫苏醛的产率53.1%相当,而使用初级二氧化锰,紫苏醛的产率仅为14.9%。     

二氧化锰氧化降解金霉素的动力学研究

研究了金霉素(CTC)在二氧化锰(MnO2)作用下的氧化降解过程,并讨论了初始MnO2浓度、体系pH及温度对降解反应的影响.无MnO2存在时,CTC没有发生降解.但是当体系中存在MnO2时,CTC浓度开始迅速下降,反应后期降解速率逐渐变慢;同时体系中二价锰离子(Mn2+)浓度逐渐升高,表明MnO2可以降解CTC,该过程是一个氧化还原反应.采用草酸溶解MnO2和过滤2种不同的方法终止反应,对比2种方法所得的结果,可以发现该反应过程中,开始阶段降解作用占主导地位,在反应达到平衡后吸附作用才明显.CTC的降解速率随着MnO2初始浓度的增加和体系温度的升高均显著加快.反应体系的pH能强烈影响CTC的氧化降解,降解速率随着pH的升高而明显降低.这是由于CTC随体系pH由3.77升高到7.41时,分别以阳离子、中性形态和阴离子的形式存在;而-δMnO2(pHzpc=2.25)表面在pH3.77的整个范围内均呈现为负电性.因此随pH升高,阴离子形态的CTC逐渐增多,导致其在MnO2表面的吸附作用减弱,从而使降解速率变缓.     

纳米二氧化锰制备及在环境治理方面应用的研究进展

二氧化锰(MnO2)是一种重要的两性过渡金属氧化物,在工业生产和环境治理中有着广泛的应用.本文讨论了近年来国内外纳米MnO2材料合成的研究进展,如水热合成法、有机一水两相反应法、共沉淀法、回流冷却法、凝胶-溶胶法及热分解法等.对MnO2在有机污染物的吸附降解、处理含Cd、Pb和As等重金属废水方面的应用做了介绍.     

二氧化锰改性沸石对废水中Pb2+的吸附性能及其影响因素研究

改性后的沸石材料,可大幅度提高其对金属离子的吸附量,在治理环境污染方面具有巨大的潜力。高锰酸钾和硫酸锰反应生成的二氧化锰包裹在沸石表面,可大大提高其吸附性能,最终达到吸附废水中重金属的目的。研究了二氧化锰改性沸石对废水中Pb²⁺吸附性能的影响因素,如沸石与二氧化锰投料比、反应时间、溶液pH值、反应温度、Pb²⁺初始浓度等,并探讨了其吸附机理。试验结果表明:二氧化锰改性沸石对废水中Pb²⁺的吸附效果随着沸石与二氧化锰投料比的增加而提高,平衡吸附时间为12 h,吸附反应的最佳溶液pH值为5~6;二氧化锰改性沸石对废水中Pb²⁺的吸附为自发的吸热反应,吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,说明为单配体吸附模式;红外光谱分析发现,-OH是影响二氧化锰改性沸石吸附废水中Pb²⁺的主要官能团;低浓度腐殖酸对二氧化锰改性沸石吸附废水中Pb²⁺的影响较小,不产生竞争吸附。     

同槽双极锰电积生产工艺的现状及进展研究

为解决传统锰和二氧化锰制备过程中单独电解的高能耗、高污染问题,目前国内外在同槽电解制备金属锰和微粒二氧化锰方面已有一定的探索和研究。总结介绍了锰和二氧化锰的研究进展,电解液的制备方法、电极的制备研究以及最新同槽电解工艺的研究动态和发展,并在此基础上展望了电解制备锰和二氧化锰工业的发展趋势,致力于开发一种同槽双极锰电积清洁节能工艺,在同槽电解降低能耗的基础上发展清洁工艺,回收生产过程中产生的废酸,对环境保护、水体治理以及可持续发展具有重大意义。     

纳米二氧化锰/还原态氧化石墨烯复合材料催化臭氧降解苯酚的研究

制备以还原态氧化石墨烯为载体的纳米二氧化锰催化剂,并以苯酚为目标降解物,研究了其催化臭氧化性能,对影响催化臭氧化效果因素及降解机理进行了初步探讨。使用SEM、TEM和XPS对材料进行表征;纳米二氧化锰/还原态氧化石墨烯催化臭氧降解苯酚反应为准一级反应;催化剂的最佳使用量为0.2 g/L;当p H=3时,苯酚催化臭氧化去除率相对于单独臭氧提高了119.0%;催化剂连续使用4次性能良好。     

Ti/MnO2/PbO2电极的制备及电催化降解罗丹明B

采用电沉积法制备了Ti／MnO2／PbO2电极，并用其对质量浓度为20mg／L的罗丹明B模拟废水进行了电催化降解实验。实验结果表明：原水pH为4．95，无须调节废水的pH；最佳电解实验条件为：支持电解质NazSO4浓度0．09mol／L，电解电流密度40mA／cm^2，处理时间40min，在此条件下罗丹明B的去除率接近100％。