改性沸石和铁粉的复合材料处理水中六价铬的研究

利用海藻酸盐的凝胶化将零价铁粉固定于改性沸石表面,制得复合材料,以期在保留改性沸石的吸附性的同时增加铁粉的还原性.复合材料的扫描电镜图片可以看出铁粉分散嵌于海藻酸钙薄层,同时海藻酸钙不会阻碍Cr(VI)与改性沸石的接触.实验考察材料去除水中Cr(VI)性能,结果表明:复合材料,改性沸石,铁粉的除Cr(VI)效率分别为:74.1%,38.4%,9.1%,这得益于改性沸石和铁粉相互的协同作用. 对反应后复合材料进行XPS检测,其表面含有Cr3+,Cr6+表明了材料吸附能力同时还具有还原性.并且对Cr(VI)去除的现象能用伪二级吸附动力学方程描述.平衡吸附量qe和反应速率常数k呈相反的变化趋势.铁粉含量为5.4%的材料性能较好:qe为0.96mg/g, k为0.011g/(mg×h);在Cr(VI)浓度为70mg/L时,上述铁含量的复合材料仍具有较高的处理性能,其qe和k分别为 1.29mg/g, 0.0094g/(mg×h).     

沼渣协同硫酸亚铁修复Cr(Ⅵ)污染土壤

通过稳定化实验、连续提取实验及植物毒性实验,研究了沼渣对硫酸亚铁稳定化Cr （Ⅵ）污染土壤的促进效果与机制.结果表明,沼渣协同硫酸亚铁对土壤中Cr （VI）有良好的稳定化效果.最佳的修复条件为：n（Fe）/n（Cr）=3∶1,含水率为35%,沼渣投加量为4.5%,反应时间为12 d,此时Cr （VI）稳定化效率为99.85%,残余六价铬含量为1.49 mg·kg^-1,满足《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》（GB 36600—2018）第二类用地筛选值5.7 mg·kg^-1的限值要求.由连续提取实验结果可知,沼渣+硫酸亚铁稳定化处理后酸溶态铬含量显著降低,而可还原态、可氧化态和残渣态铬含量明显增加.风险分析进一步表明,沼渣+硫酸亚铁稳定化处理后铬的风险等级由非常高风险降至低风险.植物毒性分析可知,沼渣+硫酸亚铁稳定化处理植物毒性显著降低.微生物多样性和群落结构分析可知,沼渣+硫酸亚铁稳定化处理后土壤中细菌群落的丰度和多样性均明显增加.     

吸附材料对钒矿污染土壤重金属的稳定化效果

选用壳聚糖和活性炭两种吸附材料,分别以不同的质量比添加到供试土壤中,固化后进行毒性浸出实验,研究吸附材料对土壤中钒(V)、铬(Cr)的稳定化效果,并通过表征吸附材料的红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)探究吸附材料对V、Cr的稳定化机理.结果表明,壳聚糖对V、Cr均有较好的稳定化效果,活性炭对V的稳定化效果不稳定,对Cr的稳定化效果很好.吸附材料添加量的改变对稳定化效果影响不大.稳定化30d时,0.5%壳聚糖对V、Cr的稳定化率分别为74.04%、46.77%;0.5%活性炭对V、Cr的稳定化率分别为1.86%、87.75%.FTIR和XPS表征结果表明,壳聚糖中含活性强的氨基和羟基较多,活性炭中含氨基、羟基较少.因此壳聚糖和活性炭可作为土壤重金属的稳定剂,使钒矿污染土壤得到修复.     

液态铁基稳定剂对钒矿污染土壤的稳定化效果

选用Fe Cl_2、Fe Cl_3、Fe SO_4、Fe_2(SO_4)_3共4种液态铁基稳定剂,对钒矿污染的土壤中的V等重金属进行了固化稳定化.结果表明,铁基液态稳定剂对V的稳定化效果良好,稳定化7d后最佳稳定效率均可达到100.0%,稳定剂的最佳用量为0.5wt%,最佳稳定剂为Fe SO_4,120d内效果良好.亚铁盐可对Cr实现稳定化,120d内稳定化效果稳定,Fe Cl_2的稳定效率稳定在98.0%左右.由于对p H的影响,过量铁基液态稳定剂会在15d内促进Cd、Zn、Cu的浸出,之后浸出浓度逐渐降低,120d后,与未稳定化土样浸出浓度类似.     

矿渣基改性剂对城市污泥重金属稳定化

以城市生活污泥为研究对象,采用矿渣基改性剂在不同投加量和养护时间条件下对其改性,并通过重金属的稳定效率及形态变化分析和评价污泥中Cr、Cu、Zn、Pb、As和Cd等重金属的固化效果.结果表明：随养护时间或投加量的增加,重金属稳定效率不断提升,在养护14 d后,改性剂的投加量为50%时达到最大,其中Cu最高为69.62%,Cr最低为48.68%,且皆在投加量为5%~20%时增长最快.通过对投加量、养护时间和稳定效率回归分析,发现Cu的拟合相关系数最高为0.97,改性剂的掺量与养护时间两个影响因素相互作用极强,对重金属稳定效率的增加均有显著的影响.此外,污泥改性后Pb和As以残渣态为主;Cu和Cr以可氧化态和残渣态为主;Zn和Cd以可还原态和可提取态的形式为主.随养护时间或投加量增加,各重金属的残渣态有7%~86%的增加,这表明矿渣基改性剂可有效固化污泥中重金属,使污泥等固体废物再利用.     

针铁矿对废水中Cr(Ⅵ)的吸附

该实验研究了针铁矿(α-Fe OOH)对废水中Cr(Ⅵ)吸附的影响因素、吸附等温线和吸附动力学。探讨在不同初始浓度、p H、吸附剂的量、离子强度条件下针铁矿对Cr(Ⅵ)的吸附特性。结果表明,针铁矿的吸附平衡时间为30 min;p H为3时,针铁矿对Cr(Ⅵ)的吸附效率最高;Cr(Ⅵ)浓度为15 mg/L时,最佳针铁矿投加量为2 g/L;Cr(Ⅵ)的吸附量随离子强度的升高而降低;温度升高,Cr(Ⅵ)的吸附量随之升高。分别用Langmuir、Freundlich和Temkin等温模型对不同条件下针铁矿吸附Cr(Ⅵ)的实验结果进行模拟,结果表明用Freundlich方程的拟合效果最佳,在35℃时相关性达到了0.995 2。针铁矿吸附Cr(Ⅵ)的吸附动力学满足准二级动力学方程,吸附表观活化能Ea=31.306 k J/mol。实验结果表明,针铁矿在废水除铬(Ⅵ)领域有实际应用的潜力。     

富里酸对针铁矿吸附Cr(Ⅵ)的影响机理

为研究复杂三元体系中FA(fulvic acid,富里酸)对针铁矿吸附Cr(Ⅵ)的影响,探究FA对重金属Cr(Ⅵ)在环境中迁移转化的作用机理,通过改变FA的添加顺序及添加量,系统研究了FA存在时Cr(Ⅵ)在针铁矿上的吸附行为.结果表明:不添加FA时,离子强度增大促进了针铁矿对Cr(Ⅵ)的吸附;ρ(FA)为50 mg/L时,离子强度增加会抑制针铁矿对Cr(Ⅵ)的吸附.pH为6.98、离子强度为1.0 mol/L时,针铁矿对Cr(Ⅵ)的吸附量比不添加FA时高11.0%.pH为2.98时,添加FA后针铁矿对Cr(Ⅵ)的吸附量最大,比不添加FA时高31.9%.无论是否添加FA,升温均有利于针铁矿对Cr(Ⅵ)吸附,其吸附机理可能是氢键、偶极间力等作用.FA的添加顺序对Cr(Ⅵ)吸附量的影响表现为后添加FA>先添加FA>同时添加FA>对照.研究显示,FA的存在能显著改变针铁矿对Cr(Ⅵ)的吸附行为.      

铁氧化物与丙酸对土壤中六氯苯厌氧降解影响

采用红壤性水稻土进行厌氧培养试验,设定灭菌对照、对照、丙酸、针铁矿、丙酸+针铁矿5个处理,分析铁氧化物、丙酸及其交互作用对土壤中六氯苯还原脱氯过程的影响及其反应机制.结果表明,培养40d后,5个处理的土壤中六氯苯可提取态残留量分别减少了26.9%、48.5%、63.4%、56.9%和72.9%;六氯苯还原脱氯主要生成五氯苯;添加丙酸在整个培养过程均显著促进六氯苯还原脱氯降解;添加针铁矿在培养前期促进六氯苯还原脱氯的效果明显;同时添加丙酸和针铁矿对促进六氯苯还原脱氯具有协同作用.     

生物矿化针铁矿吸附废水中铬的实验研究

在静态条件下,利用生物矿化针铁矿对含铬模拟废水进行吸附实验研究.结果表明,生物矿化针铁矿对质量浓度在5 mg/L以下的含Cr2O72-,Cr3+模拟废水均具有较好的去除效果,平均去除率达94%,出水达到"污水综合排放标准"(GB 8978-1996);其吸附符合Langmuir与Freundlich模型.      

液相络合-铁粉还原-酸吸收回收法脱除烟气中NO

提出了Fe2+螯合剂络合-铁粉还原-酸吸收回收法脱除烟气中NO的新工艺,重点研究了模拟烟气中O₂含量对NO络合量的影响,以及铁粉用量、铁粉粒径和搅拌速度对脱氮效率的影响,确定了最佳的铁粉脱氮工艺条件,并对铁粉和铁屑的脱氮效果进行了比较.结果表明:烟气中φ(O₂)从0增加到4.2%,NO络合量下降90.2%;脱氮效率随铁粉用量和反应器搅拌速度的增加而增加,随铁粉粒径的增加而降低;最佳工艺参数为,铁粉用量0.8 g,铁粉粒径≥200目(≤0.077 mm),搅拌速度900 r/min,在该条件下,对φ(O₂)为5%的模拟烟气在搅拌反应器中可取得90%以上的脱氮效率;用铁粉在1台搅拌反应器中取得的脱氮效率和用铁屑在2个鼓泡反应器串联时所取得的效率相当.      

沼渣与硫酸亚铁共处置含铬土壤的协同机制研究

利用沼渣和硫酸亚铁对含铬土壤进行共处置,在初步优化处置工艺参数后对共处置的协同效应进行验证,并通过XPS分析和微生物群落分析揭示了协同效用机理.结果表明,沼渣和硫酸亚铁共处置含铬土壤可实现土壤Cr (VI)含量低至未检出(检出限0.2mg/kg),优于硫酸亚铁处置法.共处置还原速率高于沼渣单独处置.微生物群落结构分析表明共处置组别细菌群落丰度与多样性高于沼渣单独处置,共处置土壤铬还原菌的相对丰度明显提高.此外,共处置组别内铁还原菌和硫酸盐还原菌的相对丰度也显著提升.通过XPS分析,共处置后的土壤中存在Fe (Ⅱ)、亚硫酸盐和硫化物,结合微生物群落分析结果,证实了铁和硫催化微生物还原六价铬过程.本研究为低碳型高浓度Cr (VI)污染土壤的治理提供新的思路.     

铁铝吸附剂对起爆药污染土壤中锑的稳定化研究

采用3种铁基吸附剂（FeSO₄•7H₂O、针铁矿、Fe⁰）和铝基吸附剂（Al（OH）₃）,对某起爆药污染场地土壤中锑（Sb）进行稳定化处理,通过等温吸附实验、批量浸出实验、比表面积测定以及BCR分析,研究了铁、铝单一和混合吸附剂的稳定化效果以及稳定化前后土壤比表面积及Sb形态的变化.结果表明：不同铁基吸附剂对Sb的等温吸附符合Freundlich模型,FeSO₄ （log K_f= 5.85）的吸附能力明显高于Fe⁰ （log K_f = 3.21）和针铁矿（log K_f = 4.32）;稳定时间为10d的条件下,不同铁基吸附剂对Sb的稳定化效率随添加量的增大而提高,且10%FeSO₄（97.1%） > 10% Fe⁰（72.3%） > 针铁矿（41.0%）;FeSO₄的添加明显促进了土壤中Zn、Cu、Pb的浸出,达到原土壤浸出浓度的1990.2、2.8倍和21.6倍,添加Al（OH）₃后能够显著降低Zn、Cu、Pb的浸出浓度,添加量为4%时,稳定化效率分别达到93.8%（Zn）、93.5%（Cu）和98.3%（Pb）;5%FeSO₄和4% Al（OH）₃混合吸附剂对Sb及Zn、Cu、Pb的综合稳定化效率最好,处理10d后稳定化效率最高可达94.6%、74.2%、82.2%和97.6%;进一步分析表明,混合吸附剂添加后比表面积能够达到原土壤的1.31~1.67倍,残渣态Sb比例增加0.037~0.197倍,与稳定化效果相一致,表明铁铝混合吸附剂是处理起爆药污染场地复合重金属污染土壤的有效途径.     

亚铁盐预还原技术在铬渣固化/稳定化中的应用

研究了加与不加还原剂，还原剂种类，还原剂加料方式，还原剂加入量对铬渣固化体浸出毒性的影响。研究结果表明：硫酸亚铁预还原后得到的铬渣固化体浸出毒性比没有预还原处理的固化体浸出毒性要降低60％以上；用硫酸亚铁的效果与用硫酸亚铁胺的效果相差不大，且前者价格便宜，使用中不会造成二次污染；硫酸亚铁的加料方式对处理效果影响很大，适宜的加料方式是硫酸亚铁先配成水溶液后与铬渣进行搅拌，可以增大还原反应进行的程度；硫酸亚铁的加入量为理论计算值的125％为宜。     

不同铁矿物对水稻土砷的稳定化效果及机制

水淹缺氧条件是驱动水稻土砷释放引起砷污染的主要原因,其中,铁矿物在砷的迁移转化过程中扮演重要的角色.为研究水铁矿、针铁矿和赤铁矿对水稻土砷的稳定化效果,分析了3种铁矿物对土壤溶液砷浓度的影响,采用土壤溶液中亚铁和总铁的浓度变化来评估不同铁矿物对砷的稳定化效果,并对3种铁矿物进行扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等表征分析.结果表明,水铁矿具有最大的比表面积,为192.54m2·g-1,且微孔孔容达到0.069 cm3·g~(-1),针铁矿和赤铁矿依次减少,而3种铁矿物的结晶度以针铁矿最高,赤铁矿和水铁矿依次降低.施用水铁矿、针铁矿和赤铁矿均有效地降低了土壤溶液中砷的浓度,当添加量为2.0%(质量分数)时,土壤溶液中砷浓度分别降低62.55%、61.36%和55.16%.相关性分析表明,随着无定形铁含量的提高,其对砷的稳定化效果趋于显著,其中,土壤无定型铁与无定型结合态砷含量存在正相关关系(r=0.879,p=0.009),而与土壤溶液砷存在负相关关系(r=-0.895,p=0.006).     

Arsenic and chromate removal from water by iron chips-Effects of anions

The purpose of this study is to estimate the removal efficiency of As and Cr (VI) by one kind of industrial waste — iron chips, as well as to estimate the effects of typical inorganic anions (sulfate, phosphate, and nitrate), and typical organic anions (citrate, oxalate, and humate) on As or Cr (VI) removal. The results showed that 98% of As (V) and 92% of As (III) could be removed from aqueous phase by the iron chips within 60 min. Compared with As species, Cr (VI) was removed much more rapidly and efficiently with 97% of Cr (VI) being removed within 25 min. The removal efficiency for arsenic was in the order: As (III) (sulfate), As (III) (nitrate) or As (III), As (III) (humate), As (III) (oxalate), As (III) (citrate), As (III) (phosphate), and for chromate was in the order: Cr (VI) (sulfate), Cr (VI) (phosphate) or Cr (VI) (nitrate) or Cr (VI) (oxalate), Cr (VI), Cr (VI) (citrate), Cr (VI) (humate). In all the treatments, pH level increased with time except for As (III), the removal of which was either without anions or in the presence of humate or nitrate.     

铬污染土壤的药剂修复及其长期稳定性研究

利用不同投加比例的硫化钠及连二亚硫酸钠,分别对不同类型的铬污染土壤进行修复处理,通过土壤总铬及六价铬浸出浓度的测定,研究了供试药剂对铬污染土壤的短期(3 d)和长期(1.5 a)稳定化效果。结果表明:两种药剂对铬污染土壤的稳定化均具有很好的效果,可以在短期内快速降低总铬和六价铬的浸出浓度,其效果随着投加量的增加而提高。在长期稳定过程中,不同药剂不同投加量的的稳定化效果进一步提高,且保持稳定。     

缺氧条件下土壤砷的形态转化与环境行为研究

采集张士污灌区0～100 cm深的土壤并在实验室里负载低浓度的砷,采用不加硫和加硫对比研究了厌氧条件下土著微生物对土壤中砷的形态转化、环境行为影响及其机制.结果表明,在不外加硫酸盐条件下厌氧培养8 d后,微生物还原作用造成砷的大量还原和释放,释放的砷70%以上是以As(Ⅲ)形式存在,尤其20～40 cm深度土壤砷的释放量明显高于其它层土壤,As(Ⅲ)和As(T)分别达到892.8μg.L-1和1 240.6μg.L-1.与非生物对照相比每层土中盐酸可提取的砷总量都大大降低,且盐酸提取的As(T)几乎全部转化为As(Ⅲ).伴随砷的释放,铁发生还原和释放,溶解态的亚铁基本都在40 mg.L-1以上,不同土层固相中亚铁离子的量都在9.0～13.4 g.kg-1范围内,固相盐酸可提取态总铁中亚铁离子所占的比例基本都在50%以上,说明微生物还原作用造成固相中铁氧化物发生还原性溶解和矿物结构转化.当体系中添加10 mmol.L-1的硫酸盐时,每层土的生物培养体系中铁的释放几乎完全被抑制,砷和铁浓度也减少了50%.与不加硫生物培养体系相比,固相中盐酸可提取的砷量减少了50%,一部分砷被转化为稳定的硫化物As2S3而固定.可见在硫酸盐不足条件下微生物还原作用可造成砷被还原、活化和释放,而补充土壤中硫酸盐的量可促使微生物还原/活化的砷转化成更加稳定的形态,稳定的硫化物矿物As2S3是土壤微生物固定砷的重要途径.     

铬渣污染土壤稳定化技术研究

选用3种不同类型的铬渣污染土壤(A土、B土和C土)作为研究对象,探讨了6种稳定化药剂对污染土壤中Cr(Ⅵ)的还原效果,并研究了不同药剂对各形态Cr稳定化效果。结果表明:FeSO4和Na2S对Cr(Ⅵ)都有很好的还原效果,葡萄糖次之,Na2SO3效果一般,柠檬酸和腐植酸效果不好;FeSO4和Na2S对B土、C土中Cr(Ⅵ)的还原率达到90%以上,对A土中Cr(Ⅵ)的还原率则低于85%;稳定化药剂主要是将酸可提取态Cr转化为其他形态,FeSO4效果最明显,可将80%以上的酸可提取态Cr转化为其他形态,主要为可还原态Cr;葡萄糖主要将之转化为可氧化态Cr;鉴于FeSO4的良好的还原效果,选择FeSO4作为稳定化药剂,且FeSO4添加量为理论投加量的20时较合适,浸出液可以满足地下水三级标准的50μg/L;经济性分析,处理1t清洗后土壤的药品费用为8.91元。