超声波强化零价铁/过硫酸钾体系处理柠檬酸镍络合废水

以柠檬酸镍络合废水为目标废水,考察了超声波(US)强化零价铁(Fe~0)/过硫酸钾(PS)体系的初始pH、过硫酸钾用量(C_(PS))、超声波功率、零价铁与过硫酸钾质量比(m)、零价铁粒径(d_(Fe~0))对镍去除的影响.结果表明,在超声波功率为600 W,pH为3,过硫酸钾用量为0.45g·L~(-1),Fe~0∶PS(质量比)为0.8,零价铁粒径为75μm的条件下反应60 min时,镍的去除率可以达到100%.不同体系的对照实验和反应前后零价铁SEM、EDS分析结果表明,US/Fe~0/PS体系效果明显优于US/Fe~0、US/PS和Fe~0/PS体系,超声波对Fe~0/PS体系具有强化作用,能促进零价铁持续释放具有催化作用的Fe~(2+).最后,通过红外光谱和紫外光谱分析了柠檬酸镍破络机理.TOC变化规律表明,体系矿化速率低于体系中柠檬酸的降解速率,说明柠檬酸镍降解首先是一个快速破络过程,随后是破络后的中间产物进一步降解矿化.     

亚铁添加条件下潜流湿地中氮和化学需氧量的去除效应

为了强化水平潜流人工湿地脱氮和去除化学需氧量的效果,文章利用模拟实验开展了不同浓度的亚铁(Fe~(2+))添加对其去除效果的影响研究,并初步探讨了其作用机理。研究结果表明,添加Fe~(2+)影响了水平潜流人工湿地脱氮和去除化学需氧量的能力,而且各形态的氮素和化学需氧量的去除率随水力停留时间的延长而增大。添加高浓度Fe~(2+)(≥50 mg/L)促进了湿地系统总氮和硝态氮的去除,其去除率分别超过67.7%和72.6%;而对铵态氮去除效果的影响不明显;添加低浓度Fe~(2+)(≤10 mg/L)限制了硝态氮和铵态氮的去除,而对总氮的去除效果的影响较弱。添加高浓度Fe~(2+)(≥50 mg/L)显著促进水平潜流人工湿地化学需氧量的去除,水力停留时间为24 h,其去除率均高于91%,而添加低浓度Fe~(2+)(≤10 mg/L)对促进化学需氧量的去除效果不明显,但其去除率略高于对照组,表明添加Fe~(2+)可以提高水中易降解有机物的去除能力。Fe~(2+)进入湿地系统后,水中可溶性总铁、Fe~(2+)和Fe3+浓度迅速下降,5 h后基本保持平稳,其中可溶性总铁浓度低于3.2 mg/L。添加Fe~(2+)明显降低了人工湿地出水的pH和氧化还原电位,并发生了显著变化。因此,添加适宜浓度Fe~(2+)(50 mg/L)可促进水平潜流湿地对氮素和化学需氧量的去除,可以为人工湿地强化技术研发提供理论依据。     

铁刨花-Fenton-絮凝工艺对染料生产废水中AOX、色度和TOC的去除效果研究

采用铁刨花-Fenton-絮凝工艺处理染料生产废水,考察了不同Fe~(2+)与H_2O_2摩尔比(1∶3~1∶15)、铁刨花反应时间(2~5h)、Fenton氧化反应时间(20~80 min)下可吸附性有机卤代物(AOX)、色度和总有机碳(TOC)的去除效果.结果表明,AOX、色度和TOC去除率随Fe~(2+)与H_2O_2摩尔比的降低先升高后减少,随铁刨花和Fenton反应时间的增加而持续升高.最优化条件为Fe~(2+)与H_2O_2摩尔比1∶8、铁刨花反应时间4 h和Fenton反应时间60 min,该条件下AOX、色度和TOC的去除率分别为94.2%、93.7%和27.2%.比较实验结果表明,铁刨花-Fenton-絮凝组合工艺对废水AOX、色度和TOC的去除效果远优于铁刨花处理、Fenton氧化、絮凝沉淀的单个技术或两两技术组合效果.GC-MS分析表明,废水中的有机卤代物和苯胺类污染物得到高效去除,此外硝基苯类、苯酚类、苯甲醛类、醚类、腈类和杂环化合物等有毒有害物质也均得到高效去除.叔丁醇捕获·OH实验表明·OH在Fenton反应中的主导作用.     

水体中N、Fe的存在形态对萘普生光解行为的影响

研究了水环境中不同形态的无机氮(NO_3~-、NO_2~-、NH_4~+)和铁(Fe~(3+)、Fe~(2+))对萘普生(NPX)紫外光降解的影响.结果表明,NO_3~-、NO_2~-、Fe~(3+)和Fe~(2+)均抑制NPX的紫外光降解,抑制率随添加浓度的增加而增大;NH_4~+对NPX的紫外光降解基本没有影响.同时,模拟在水体中不同p E值下,不同形态无机氮和铁体系分别对NPX紫外光降解的复合影响.研究发现,在无机氮体系,复合状态下对NPX的紫外光降解存在拮抗作用;在铁体系,复合状态下对NPX的紫外光降解存在协同作用.     

水稻根表铁膜中Fe、Al、P的微区分布

实验采用营养液培养法,进行了缺磷和Fe~(2+)诱导,形成相同厚度铁膜后进行了铁膜成分和铝毒缓解机理研究。结果显示铁膜的主要成分Fe(Ⅲ),约占总铁量的77%～84%,且水稻根表铁膜可以作为磷库促进水稻对磷的吸收。根表铁膜中Fe、P含量与根系Al和根表铁膜中Al含量相关性分析显示,根表铁膜促进了根系对Al的吸收。Ⅱ优3027根尖Al含量明显小于红良优166,表明缺磷和Fe~(2+)形成的铁膜不能阻止根系铝的吸收,耐性基因型根尖的预饱和作用能缓解一定铝毒。而铝敏感型水稻根表P对根表Al的吸附具有抑制性,暗示了铝敏感型水稻P对缓解Al的作用机理。     

主次波长光度法测定水体铁(Ⅲ)

铁以各种形式存在于水体中,Fe~(3+)是环境水质控制指标之一。本文在Fe~(3+)—磺基水杨酸(SSA)显色反应基础上,研究主次双波长光度分析方法。Fe~(3+)回归模型稳定,不受环境条件影响分析灵敏度可提高1—2倍,精密度     

超声/Fe0/EDTA体系对印染污泥中多环芳烃的降解

Fe~0/EDTA类芬顿体系能产生氧化能力极强的羟基自由基(·OH),已被广泛应用于有机污染物的去除.提高·OH的生成速率和浓度是高效降解有机污染物的关键.因此,本文利用超声/Fe~0/EDTA体系处理印染污泥,探讨了不同反应参数对体系中产生·OH的影响,考察了该体系对印染污泥中多环芳烃(PAHs)的去除效果.结果表明,在pH为3.0,超声功率为540 W,Fe~0投加量为15 g·L~(-1),EDTA浓度为2.0 mmol·L~(-1)的最佳条件下,·OH浓度高达862μmol·L~(-1).印染污泥中的铁絮凝剂可作为超声/Fe~0/EDTA体系中Fe~(2+)和Fe~(3+)的来源,促使该体系循环产生H_2O_2和·OH.超声/Fe~0/EDTA体系产生的·OH能快速有效地降解印染污泥中的PAHs,∑_(16)PAHs的平均去除率达到77%,同时有机质含量下降了10.1%.     

OH~-浓度对地下水中铁碳酸盐沉淀形成的影响

铁的碳酸盐沉淀是Fe~0-PRB运行过程中最为常见的铁腐蚀产物,其对Fe~0-PRB的长期运行有重要的影响.探究这类沉淀产物形成的环境条件,可为控制Fe表面碳酸盐沉淀的生成提供重要依据.本文以Fe Cl_2、Na OH、Na_2CO_3为反应物,考察了缺氧条件下不同[OH~-]=0.02,0.06,0.1mol/L及R=[Fe~(2+)]/[OH~-]、R′=[CO_3~(2-)]/[OH-]对铁的碳酸盐沉淀生成情况的影响.结果表明,不同实验条件下检测到了Fe CO_3、Fe_2(OH)_2CO_3及Fe_6(OH)_(12)CO_3三种铁的碳酸盐沉淀.Fe_6(OH)_(12)CO_3仅能在低浓度[OH~-]=0.02mol/L时生成,高浓度的OH~-条件下不能生成.Fe_2(OH)_2CO_3在较低的OH-浓度,较小的R条件下生成;较高的OH~-浓度,较大的R同样有利于Fe_2(OH)_2CO_3的生成.Fe CO_3仅在[OH~-]=0.02mol/L,[Fe~(2+)]、[CO_3~(2-)]均较低情况下与Fe_2(OH)_2CO_3共同生成.     

零价铁与过硫酸盐异相芬顿降解活性艳橙X-GN

采用零价铁(Fe~0)与过硫酸盐构建异相类芬顿体系,由Fe0腐蚀释放Fe~(2+)催化S_2 O_8~(2-)产生硫酸根自由基快速降解偶氮染料活性艳橙,考察了初始p H值、Fe~0投加量、过硫酸盐投加量和温度对降解过程的影响。结果表明,当活性艳橙初始浓度为100 mg/L、pH值为7、Fe~0投加量为0.5 g/L、过硫酸盐投加量为1 mmol/L和反应温度为30℃时,反应60 min后活性艳橙降解率达到92.6%。酸性条件和提高反应温度均有利反应的进行,而且活性艳橙的降解率在初始pH值为9时也高于90%。反应过程符合准一级动力学,表观反应速率常数k为0.0513 min~(-1)(30℃)。UV-Vis扫描显示,活性艳橙的发色基团在反应过程中被破坏。由Fe~0与S_2O_8~(2-)构成的异相Fenton体系可作为一种高效手段用于染料废水的处理。     

嗜酸性氧化亚铁硫杆菌介导的次生铁矿物形成的影响因素分析

酸性矿山废水(AMD)具有酸度高并含有大量可溶性Fe、硫酸根及重(类)金属的特点,采用生物矿化法促使AMD中Fe向羟基硫酸铁次生矿物转变,对AMD后期石灰中和减少氢氧化铁和废石膏的产生,提高中和效率具有实际意义.本研究模拟AMD,考察了初始pH、Fe~(2+)浓度、Fe/Na摩尔比对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)体系中Fe~(2+)氧化率、总Fe沉淀率、次生铁矿物矿相的影响.结果表明,高浓度Na~+会抑制A.ferrooxidans的氧化能力,当Na~+浓度在A.ferrooxidans耐受范围内时,其不影响Fe~(2+)氧化及总Fe沉淀去除效果,表现在160、80、20 mmol·L~(-1)的Fe~(2+)分别在72、48、48 h内被完全氧化,培养至终点时平均总Fe沉淀率分别为20.04%、16.43%、0.99%.此外,在Fe~(2+)浓度为160mmol·L~(-1)体系中,当Fe/Na摩尔比为1.0、2.0时,pH为2.0~2.6时获得次生铁矿物均为纯净施氏矿物.而当Fe/Na摩尔比降至0.5时,次生铁矿物的合成途径开始向黄钠铁矾转移,且其特征衍射峰随着Na~+浓度提高而愈加显著.本研究结果可为生物合成次生铁矿物工艺的优化及其在AMD治理领域的有效应用提供必要的参数支撑.     

酸性矿井水中和—絮凝沉淀除铁试验研究

为使酸性矿井水总铁浓度达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类要求,将中和沉淀与絮凝工艺相结合,分析了CaO、NaOH、PAC等药剂投加量对处理效果的影响。结果表明:在原水总铁浓度为466 mg/L、Fe~(2+)浓度为15.6 mg/L、pH=3.04的条件下达到同等除铁效果,采用CaO作为中和剂的投加量少于NaOH;在单独投加1 200 mg/L CaO的情况下,pH达到7.43,总铁及Fe~(2+)浓度分别降至5.7 mg/L和0.06 mg/L,总铁去除率达到98.8%;选用CaO投加量为1 000mg/L情况下的中和沉淀上清液(pH=6.26)进行絮凝强化处理,当PAC和PAM投加量分别为30mg/L和0.2 mg/L时,总铁浓度由11.8 mg/L降至0.28 mg/L。     

A.ferrooxidans对高硫煤矸石去除酸性水体中Cr(Ⅵ)的强化作用

本研究考察了Acidithiobacillus ferrooxidans(A.ferrooxidans)联合高硫煤矸石(富含FeS2)对模拟煤矿酸性水体中Cr(Ⅵ)的去除效果.结果表明,处理Cr(Ⅵ)初始浓度为50mg/L的模拟煤矿酸性废水(pH=2.5)时,投配率为6.67～33.33g/L高硫煤矸石可使Cr(Ⅵ)去除达到良好效果.50mg/LCr(Ⅵ)在24h内即可完全被高硫煤矸石中的FeS2还原成Cr(Ⅲ),且在反应终点时(120h),6.67,13.33,33.33g/L高硫煤矸石对还原产物Cr(Ⅲ)的吸附去除率分别为7.1%、20.2%、29.1%.然而,在高硫煤矸石的还原和吸附作用下,大部分的Cr仍以Cr(Ⅲ)形式残留在酸性水体中,且高硫煤矸石的大量投加也给水体带来了Fe~(2+)_、Fe~(3+)_、SO_4~(2-)等二次污染物.在高硫煤矸石-Cr(Ⅵ)体系中引入A.ferrooxidans和9K培养基后,A.ferrooxidans介导的Fe~(2+)_生物氧化及产物Fe~(3+)_水解矿化过程可促进部分Fe~(2+)_、Fe~(3+)_、SO_4~(2-)等向次生铁矿物(包括施氏矿物和黄钾铁矾)转变,从而使模拟酸性水体中残留的Cr(Ⅲ)通过次生铁矿物的吸附或共沉淀作用被清除.在A.ferrooxidans强化作用下,模拟煤矿酸性废水中Cr(Ⅵ)在96h即可达到99.4%的去除率.     

富铁酸性硫酸盐体系施氏矿物附着包裹硫杆菌的Fe2+氧化能力研究

探究富铁酸性硫酸盐体系次生铁矿物附着包裹硫杆菌的Fe~(2+)氧化活性,对揭示次生铁矿物调控酸性矿山废水形成过程具有指导意义.本研究首先采用摇瓶实验合成次生铁矿物—施氏矿物,然后将脱水后的0.1、0.2、0.3及0.4 g施氏矿物直接或溶解后加入到pH为2.50的富铁酸性硫酸盐体系(改进型9K液体培养基)中进行Fe~(2+)氧化,分析体系pH、Fe~(2+)氧化率、次生铁矿物产生量等相关指标.研究表明,氧化亚铁硫杆菌在脱水施氏矿物的附着包裹量为2×10~8cells·g~(-1).0.1、0.2、0.3及0.4 g施氏矿物直接加入体系经过108 h培养,pH分别下降至2.28、2.25、2.24及2.22;Fe~(2+)氧化速率随着施氏矿物加入量的增加而增加,且各体系Fe~(2+)氧化率在108 h均达到100%,此时次生铁矿物产生量分别是3.05、3.30、3.61与3.70 g·L~(-1).然而,0.1、0.2、0.3及0.4 g施氏矿物溶解后进入的相应体系经过108 h培养后,pH分别下降至2.19、2.18、2.10及2.02;Fe~(2+)氧化速率随着施氏矿物溶解量的增加而增加,各体系Fe~(2+)氧化率在96 h均达到100%,各体系次生铁矿物在108 h时的产生量分别是6.16、6.44、6.76与7.89 g·L~(-1).可见,施氏矿物对硫杆菌的吸附包裹作用致使体系Fe~(2+)氧化效率降低,次生铁矿物合成量减少,酸化程度减弱.     

芬顿法处理垃圾渗滤液工艺的优化

本文采用Fenton试剂法对垃圾渗滤液进行了研究,探讨了pH、H_2O_2/Fe~(2+)的比值和Fe~(2+)的量等因素对CODcr去除率的影响。结果表明:Fenton法对垃圾渗滤液中COD具有良好的处理效果,最佳条件是:初始pH值为3,H_2O_2/Fe~(2+)的比值为2,Fe~(2+)的量在300mg/L时,垃圾渗滤液的COD去除率可达47%。     

ANAMMOX菌铁自养反硝化工艺的稳定性

在非严格厌氧的连续流反应器中,通过调节进水pH、外加一定浓度的Fe~(2+)以及定期更换新鲜铁粉这3种运行方式探讨维持厌氧氨氧化(ANAMMOX)菌利用零价铁去除硝酸盐反应体系长期稳定运行的适宜条件.结果表明,随着反应进行、受零价铁表面钝化的影响,该体系硝酸盐去除率逐渐下降,反应器难以持续运行.在一定范围内降低进水pH(5～7),或者额外投加一定量的Fe~(2+)对改善该反应体系的稳定性效果不显著.通过定期更换新鲜铁粉的方式,可以有效提高硝酸盐去除率、增强反应器稳定性.相比对照组可稳定运行7 d,实验组可至少稳定运行60 d,硝酸盐平均去除率提高22. 23%.因此,采取适宜措施保证体系内有足够具有活性的零价铁、消除零价铁钝化的不利影响,是ANAMMOX菌利用零价铁去除硝酸盐反应体系高效、稳定运行的关键.     

超声协同Fe0@Fe3O4降解四氯化碳

采用附着在Fe_3O_4纳米颗粒上的纳米零价铁(n ZVI)对四氯化碳(CCl4)还原脱氯.同时,利用SEM和BET等技术对Fe~0@Fe_3O_4的表面形貌和粒径进行表征,探究了不同反应条件如Fe~0@Fe_3O_4投加量、超声功率、初始pH值、温度和CCl4初始浓度对CCl4去除率的影响.最后,比较了Fe~0@Fe_3O_4、n ZVI和Fe_3O_4颗粒对CCl4的去除效果.结果表明,Fe~0@Fe_3O_4比n ZVI比表面积更大、分散性更好.超声功率和温度的提高对CCl4的降解有明显的促进作用.在最佳条件(催化剂投加量0.5 g·L-1,超声功率300 W,初始pH=7.0,温度30℃,CCl4初始浓度2 mg·L-1)下,Fe~0@Fe_3O_4复合材料在60 min内对CCl4的去除效率为88.5%,明显高于n ZVI(60.9%)和Fe_3O_4颗粒(13.2%).Fe~0@Fe_3O_4对CCl4去除过程符合伪一级动力学模型.     

皇天畈试验场地下水的砷、铁污染及自净作用

研究了中国水稻研究所皇天畈试验场被砷、铁污染的地下深井水的自净作用。结果表明,其自净机制是地下深井水抽出地面后,由于体系的氧化还原势瞬时提高,Fe~(2+)氧化成Fe~(3+),As~(3+)氧化成As~(5+)。Fe~(3+)水解后,形成Fe(OH)_3,并聚合,水中的As~(5+)被氢氧化铁吸附后,形成共沉淀,沉降在底部。实验证明,若提高深井水的氧化势,则能加速自净的进程。     

安绿玉的谱学特征与呈色机理

新近发现的安绿玉为利蛇纹石型岫玉,其中铁质的含量、价态及占位与玉石的颜色密切相关.黄色玉的穆斯堡尔谱中出现四组四极双峰,表明Fe~(2+)分布于M1,Fe~(3+)分布于M2、M1及T晶位,Fe~(3+)/Fe~(2+)>4,因而Fe~(3+)d-d跃迁较强,故呈黄色;绿色玉中因含一定量的斜绿泥石,其穆斯堡尔谱表现出M2、M1中均有Fe~(2+)、M2、M1及T中均有Fe~(3+),但Fe~(3+)/Fe~(2+)<1致使Fe~(3+)d-d跃遇减弱以至消失,而Fe~(2+)→Fe~(3+)荷移吸收占优势,故而主要呈现绿色.     

树脂负载草酸铁光助类芬顿降解水中孔雀石绿

为了强化多相类芬顿反应的速率,在可见光下采用以草酸盐为配体的三价铁草酸络合物(Fe~(3+)C_2O_4/R)为催化剂催化过氧化氢降解水中孔雀石绿.结果表明,与Fe~(3+)/R相比催化剂Fe~(3+)C_2O_4/R具有更强的催化活性,能强化羟基自由基(·OH)的产生. 过氧化氢的初始浓度越高,反应速率越快,反应遵循一级反应动力学,反应速率常数与过氧化氢浓度具有很好的相关性.在pH值3～9的范围内,催化剂Fe~(3+)C_2O_4/R都能有效地对MG进行降解,最佳pH值为6.随着催化剂投量的增加,MG的去除效率明显提高.随着MG初始浓度的增加,MG的去除也由吸附为主转化为以氧化为主,但总体影响不大.催化剂重复使用后仍然具有较好的催化活性,说明铁在树脂表面负载比较牢固,催化剂具有反复使用的能力.反应中的氧化活性物种是羟基自由基和高价态铁同时共存.     

Fe0/海藻酸钙微球还原-Fenton氧化协同降解酸性红B

以海藻酸钠为固定基质制备了Fe~0/海藻酸钙微球,探讨基于Fe~0/海藻酸钙微球对染料还原-Fenton氧化协同降解转化的特性及机制.通过FT-IR、SEM、BET、XPS等方法对材料进行了表征,考察了不同还原氧化体系、Fe~0/海藻酸钙微球投加量、溶液p H等因素对酸性红B(ARB)降解效果的影响,以及Fe~0/海藻酸钙微球还原-氧化过程中Fe~0的稳定性和海藻酸钙微球重复催化性能.结果表明,Fe~0/海藻酸钙微球的多级孔道结构对染料有一定的吸附作用.在Fe~0/海藻酸钙微球还原染料阶段中,Fe~0投加量为0. 24 g·L-1,溶液初始p H为2. 96时,180 min后ARB的色度去除率可达到96. 8%.在后续的Fenton氧化阶段,加入10. 75 mmol·L-1H2O2后,ARB色度去除率达到99%,矿化程度提高至64. 7%.与Fe~0/海藻酸钙微球还原体系和Fe3+/海藻酸钙微球Fenton氧化体系相比,Fe~0/海藻酸钙微球还原-Fenton氧化协同体系能够实现ARB的有效脱色和矿化.由于海藻酸钙中羧基对Fe2+/Fe3+的配位作用,Fe离子从微球中转移到溶液中的量为微球中总铁量的3. 9%左右.由于Fe离子能够较好地固定在海藻酸钙微球中,在p H较高条件下,减少了Fe氢氧化物的生成,Fenton反应能够在较宽p H范围内进行,含有Fe2+/Fe3+的海藻酸钙微球表现出较好的重复催化氧化性能.因此,Fe~0/海藻酸钙微球还原-Fenton氧化协同技术为染料废水的处理提供了一种较好的解决方案.