硫化物还原Cr(Ⅵ)的反应动力学研究

在恒温和除氧封闭条件下,通过批式试验研究了水溶液中Cr(Ⅵ)与S2-的反应动力学及其影响因素.研究结果表明,在恒定溶液pH值(7～9范围内)和硫化物浓度过量时,反应分2个阶段.初始反应阶段(Cr(Ⅵ)反应物消耗约50%～70%区间),反应动力学服从假1级反应规律,lnC-t作图呈线性关系;反应后期(Cr(Ⅵ)反应物剩余大约30%～50%区间),ln C-t曲线出现转折,反应速率明显加速.对过程进行分析,认为硫化物的最初氧化产物为单质S,然后逐渐形成胶体态S,继而胶体态S对硫化物产生强烈吸附作用,提高了硫化物的反应活性,促进了反应的加速进行.胶体态S对硫化物参与的氧化还原反应有明显的催化作用.此外,溶液酸度对总反应速率有显著影响,H+的反应级数为1.     

硫化物还原Cr(VI)的反应动力学研究

在恒温和除氧封闭条件下，通过批式试验研究了水溶液中Cr(VI)与S^2-的反应动力学及其影响因素．研究结果表明，在恒定溶液pH值(7—9范围内)和硫化物浓度过量时，反应分2个阶段．初始反应阶段(Cr(VI)反应物消耗约50％～70％区间)，反应动力学服从假1级反应规律，ln C-t作图呈线性关系；反应后期(Cr(VI)反应物剩余大约30％-50％区间)，ln C-t曲线出现转折，反应速率明显加速．对过程进行分析，认为硫化物的最初氧化产物为单质S，然后逐渐形成胶体态S，继而胶体态S对硫化物产生强烈吸附作用，提高了硫化物的反应活性，促进了反应的加速进行．胶体态S对硫化物参与的氧化还原反应有明显的催化作用此外，溶液酸度对总反应速率有显影响，H^ 的反应级数为L．     

两段式还原铬渣中Cr(Ⅵ)的试验研究

比对了多种还原剂处理六价铬的解毒效果,确定了焦亚硫酸钠、硫酸亚铁两段式还原处理铬渣浸出液中六价铬和总铬的还原剂投加顺序和投加量。结果表明,该技术能使解毒后铬渣中Cr6+浓度达到0.17 mg/L,满足HJ/T 301—2007《铬渣污染治理环境保护技术规范(暂行)》解毒后铬渣六价铬≤0.5 mg/的要求,且具有较好的长期稳定性,解毒彻底,可为该技术的工程应用提供理论依据。     

微生物还原Cr(Ⅵ)的机理研究进展

含铬工业废水排放到环境中会对人体的健康和环境带来严重的危害。其中重金属铬的毒性会随着价态的变化而变化。微生物在代谢过程中可以将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),从而降低Cr(Ⅵ)的毒性。从微生物还原Cr(Ⅵ)的机理类型,相关还原酶的基因特性,可还原Cr(Ⅵ)的微生物,影响还原的因素,Cr(Ⅵ)还原过程中存在的问题及发展前景等方面进行了综述。     

TiO2光催化还原有机废水中Cr(Ⅵ)的研究

二氧化钛具有较高的光稳定性和反应活性,可以用于光催化还原去除水中的重金属离子,本文以含有Cr(Ⅵ)的有机废水为研究体系,分别考察了环糊精、pH值、反应物初始浓度、催化剂用量等对光催化还原反应的影响.结果表明,当催化剂浓度为0.5g/L,经过100分钟的紫外光照射时,Cr(Ⅵ)的光催化还原效率可达到92%;初始Cr(Ⅵ)浓度较低时,在相同条件下反应更加迅速,10min已经基本全部去除;β-CD对Cr(Ⅵ)的光催化还原有一定的促进作用;同时反应在酸性条件下可以获得较高的还原效率.     

HPLC-ICPMS对环境样品中Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)分析研究

采用动态反应池(Dynamic Reaction Cell,DRC)消除环境样品中碳和氯对铬ICP-MS测定的干扰,实验结果表明O2比CH4能更加有效地消除基体干扰,52Cr更适宜作为铬形态分析的同位素。在优化的DRC条件下2.284μg/L、4.886μg/L和10.579μg/L 3个加标浓度下均具有理想的回收率。进一步采用Pecosphere C8分析柱(3×3),深入研究了流动相组成、pH值及流速对铬形态分离的影响,在1.0 mmol/L四丁基氢氧化铵(TBAH)+0.5 mmol/L乙二胺四乙酸二钠(EDTA)+1%甲醇流动相组成,pH 6.9和流速1.2 mL/min的色谱条件下可以得到最为理想的分离效果,在10～100μg/L标准浓度范围内,Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的线性相关系数均大于0.999 7,建立的方法对Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)具有较好的重复性。最后尝试性地对模拟填埋场和地下水环境下市政污泥在脱水、干化和热解过程中铬形态的环境迁移性进行了研究,为更加准确评价铬元素对生态环境的潜在危害提供参考依据。     

光助纳米铁还原Cr(Ⅵ)的研究

采用液相还原法制备了纳米铁,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对其晶体结构、形貌特征进行了表征.以Cr(Ⅵ)为模拟污染物,中压汞灯作为光源,考察了不同投加量、不同pH值等条件下光照对纳米铁还原Cr(Ⅵ)的影响.结果表明:制备的纳米铁具有很高的反应活性,粒径约为7.6nm,呈球形,可在空气中自燃.在25℃、Cr(Ⅵ)浓度为20mg/L、pH=7±0.5,加入0.1g的纳米铁,光照60min后Cr(Ⅵ)的还原率达到62.3%,而无光照时Cr(Ⅵ)的还原率仅为27.6%,说明光照对Cr(Ⅵ)的还原具有明显的促进作用.当纳米铁投加量较大时,纳米铁对Cr(Ⅵ)的还原速率大于光照对其产生的影响.反应液pH值对Cr(Ⅵ)还原速率的影响较光照对其产生的影响显著.在紫外光的照射下,纳米铁中电荷可能在诱导下作受迫振荡,与吸附分子发生电荷传递是光照促进纳米铁还原Cr(Ⅵ)的主要原因.     

铁屑-微生物协同还原去除水体中Cr(Ⅵ)研究

考察了铁屑和微生物对受污染水体中Cr(Ⅵ)的还原去除能力以及Cr(Ⅵ)去除效率的影响因素,分析了反应后铁屑表面的组成以及Cr(Ⅵ)还原产物的形态特征.结果表明,铁屑-微生物协同处理对水体Cr(Ⅵ)的去除具有促进作用,在18 h内Cr(Ⅵ)去除率就可达到100%.在25～42℃范围内,温度升高有利于Cr(Ⅵ)的去除;Cr(Ⅵ)还原去除的最适宜初始pH为5.8.Cr(Ⅵ)去除效率随着铁屑投加量和微生物接种量的增大而增大,随着Cr(Ⅵ)初始浓度的增大而减小.Mn2+、Zn2+、Co2+、Cu2+和Ni2+离子对Cr(Ⅵ)的还原去除都有一定的抑制作用,其中Mn2+的影响最小,Ni2+的抑制作用最为明显.XPS分析结果显示,铁屑表面吸附和沉积了Cr元素,且有Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)两种价态;Cr2p3/2轨道处的出峰由Cr(Ⅲ)在(576.8±0.1)eV处的峰和Cr(Ⅵ)在(578.1±0.1)eV处的峰叠加而成,还原产物Cr(Ⅲ)极有可能以Cr(OH)3以及铁铬氧化水合物[FexCr1-x(OH)3]形式存在.     

乳化植物油强化地下水中Cr(Ⅵ)的生物地球化学还原研究

设计天然细砂模拟实验,利用乳化植物油作为电子供体,研究生物地球化学作用对Cr(Ⅵ)的还原过程和机理.结果表明,乳化油可以使地下水呈弱酸性,反应体系p H值最终为6.59;并长期维持还原环境,Eh最终降低至-158.6m V.乳化油可显著促进土著微生物的异化铁还原作用,将细砂介质中的Fe(ⅡI)还原成Fe(Ⅱ)并耦合去除Cr(Ⅵ).当反应进行到14d时,Cr(Ⅵ)全部被去除,反应第28d总铬完全被去除.Fe(Ⅱ)的累积对反应体系中的氧化还原环境有重要影响.当实验结束时,Fe(Ⅱ)浓度为44.40mg/L,乳化油消耗了48.9%.XPS和XRD表征分析反应后的细砂,结果表明生成的Cr(ⅡI)最终以Fe-Cr无定型态沉淀存在.     

铜绿假单胞菌在Cr(Ⅵ)还原中应用的研究

研究了铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)对Cr(Ⅵ)的还原效果及碳源、pH和 Cr(Ⅵ)初始浓度对还原效果的影响,并对其还原机理进行了分析、探讨。结果表明:铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)能有效还原Cr(Ⅵ),3种碳源的还原效果依次为苹果酸>琥珀酸>葡萄糖,其还原率分别为60.86%、43.76%、28.86%; pH=7.0时还原率最高,可达61.71%;随着Cr(Ⅵ)初始浓度的升高,还原量逐渐减少,当Cr(Ⅵ)初始浓度达到157.0mg/L时,Cr(Ⅵ)的还原受到强烈抑制。实验结果还表明:铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)的正常生理活动受到影响时,其还原率下降;另外,还原Cr(Ⅵ)主要是菌种体内的溶解性酶起作用,细胞膜部分几乎无还原作用。     

一株芽孢杆菌还原Cr(Ⅵ)的特性研究

从青海某化工厂水溶态C(rⅥ)含量为248.17 mg/kg的表层土壤中,利用平板划线法,分离纯化出一株菌株。形态学观察该菌株为杆状的革兰氏阳性菌,16S rDNA序列分析结果显示,为芽孢杆菌属。生长条件实验表明,该菌株能在pH值为7⁹,温度309,温度30⁵0℃条件下生长,是一株较为罕见的耐高温菌株。静态批实验表明,C(rⅥ)对该菌的生长有抑制作用,且抑制作用随着C(rⅥ)浓度的升高而增强;该菌株在48、72、168 h内,可将C(rⅥ)浓度为25、50、100 mg/L的溶液中99%以上的C(rⅥ)还原;还原过程呈现延滞期、对数期和稳定期3个阶段;在稳定期,培养基pH值上升速率随C(rⅥ)浓度的增大而降低,可能是由于细胞浓度不同、还原产物C(rⅢ)的水解作用导致。     

土壤中铬的化学行为研究 Ⅱ.土壤对Cr(Ⅵ)吸附和还原动力学

通过在Cr(Ⅵ)溶液中加入0.01mol/L KH_2PO_4方法把土壤对Cr(Ⅵ)吸附和还原作用加以区分,研究了几种土壤对Cr(Ⅵ)吸附和还原动力学。结果表明:土壤中Cr(Ⅵ)的还原反应基本上可由两个一级反应来表示,其反应速率常数与土壤有机质含量及其可氧化性有关,土壤对Cr(Ⅵ)的吸附过程可用Elovich公式、双常数速率公式和抛物线扩散公式来描述,土壤对Cr(Ⅵ)的吸附量与游离氧化铁含量密切相关,随反应时间的延长,Cr(Ⅵ)吸附量占溶液中Cr(Ⅵ)减少量的比例下降,Cr(Ⅵ)还原量所占比例逐渐增加。     

Cr(Ⅵ)在Fe(Ⅲ)-柠檬酸盐体系中紫外光还原研究

研究了在紫外光照射下,Fe(Ⅲ)-柠檬酸盐溶液对Cr(Ⅵ)的光还原反应.同时,考察了溶液pH值、Fe(Ⅲ)浓度、柠檬酸盐浓度、Cr(Ⅵ)初始浓度对光还原效率的影响,并分析了光还原反应的动力学.研究结果表明,Fe(Ⅲ)-柠檬酸盐体系能光还原Cr(Ⅵ),在pH为2.0～6.0的范围内,Cr(Ⅵ)的还原率随着溶液初始pH值的降低而增大.当pH值为2.0、Fe(Ⅲ)浓度为10μmol·L-1、柠檬酸盐浓度为250μmol·L-1及Cr(Ⅵ)初始浓度为19.2μmol·L-1时,光照反应8min后Cr(Ⅵ)的最大还原率达到100%,但当pH值增加到6.0时,Cr(Ⅵ)的最大还原率下降到19%;当Cr(Ⅵ)的初始浓度在9.6～96.0μmol·L-1的范围内时,Cr(Ⅵ)光还原反应的初始速率随着Fe(Ⅲ)、柠檬酸盐(cit3)、Cr(Ⅵ)初始-浓度的增加而增加.表观动力学方程为:-dCCr(Ⅵ)/dt=0.1019[Cr(Ⅵ)]0.[Fe(Ⅲ)]0.[cit3]0..536-25     

硫化物矿物氧化反应动力学实验研究现状及进展

硫化物是自然界中常见矿物,在铅锌矿床中分布极其广泛（如黄铁矿、闪锌矿和方铅矿等）,矿产资源的开采利用,使其大量暴露于地表,与Fe^3＋、溶解氧等发生氧化作用,释放出大量酸性废水（AMD）和重金属元素等有害物质,导致局部表生地球化学异常和环境污染。因此硫化物矿物氧化动力学实验研究对于表生成矿作用和矿山环境污染治理方面具有...     

纳米零价铁铜双金属对铬污染土壤中Cr(Ⅵ)的还原动力学

采用液相还原法制备纳米零价铁铜双金属(n ZVI/Cu),通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对其进行形貌观测和表征分析,用制备的n ZVI/Cu修复Cr(Ⅵ)污染的土壤,研究了不同反应条件对修复效果的影响,探讨了还原动力学规律.结果表明,n ZVI/Cu对土壤中的Cr(Ⅵ)有很好的降解效果,反应初始p H为7,温度为30℃时,加入2 g·L~(-1)的n ZVI/Cu材料,在10 min内Cr(Ⅵ)含量为88 mg·kg~(-1)的污染土壤中的Cr(Ⅵ)去除率可以达到99%以上.改变n ZVI/Cu加入量、p H值、反应温度以及添加腐殖酸都会对Cr(Ⅵ)的去除效果产生影响.改变p H值和反应温度对去除土壤中Cr(Ⅵ)的影响都比较明显,p H值越小,反应温度越高Cr(Ⅵ)的去除效果越好,添加腐殖酸对去除土壤中的Cr(Ⅵ)有一定的影响.n ZVI/Cu降解Cr(Ⅵ)的过程符合伪一级还原动力学模型,还原速率与反应温度的关系符合阿仑尼乌斯(Arrhenius)定律,反应活化能Ea为104.26 k J·mol~(-1).     

海藻酸钠改性纳米零价铁还原土壤中Cr(Ⅵ)

采用液相还原法合成纳米零价铁(NZVI)及海藻酸钠改性纳米零价铁(SA-NZVI)去除土壤中的水溶性Cr(VI).X射线衍射图谱(XRD)、傅里叶红外变换图谱(FTIR)表征结果显示,利用海藻酸钠(SA)对NZVI改性能有效抑制NZVI的氧化;扫描电镜(SEM)表征结果显示,SA对NZVI有较好的分散性.实验结果表明,当海藻酸钠的添加量≤0.2%时,制备得到的SA-NZVI对Cr(VI)的去除率随着SA负载量的增加而递增;SA添加量>0.2%时,去除率随着SA负载量的增加而下降;SA添加量为0.2%时制备得到的SA_0.2-NZVI对Cr(VI)的去除效果最优.随着材料投加量的增加和反应时间的延长,SA_0.2-NZVI对土壤中水溶性Cr(VI)的去除率也随之提高.酸性条件更有利于SA_0.2-NZVI去除土壤中水溶性Cr(VI).NZVI、SA_0.2-NZVI、SA均对土壤中水溶性Cr(VI)有去除效果,去除率依次为SA_0.2-NZVI>NZVI>SA.当土壤中初...     

土壤水介质中Cr(Ⅲ)与Cr(Ⅵ)形态的转化

土壤铬污染是不少国家存在的环境问题,但Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的价态不同,污染行为和环境效应也相差悬殊.它们在土壤这个复杂的氧化还原体系中是可以互相转化的.一般认为土壤中有机质、亚铁和硫     

铁炭微电解还原Cr(Ⅵ)的动力学及其响应面法条件优化

以Cr(VI)模拟废水为研究对象,研究了铁碳微电解过程中溶液p H、铁屑投加量、反应时间、铁碳质量比及溶液初始浓度等因素对处理过程的影响。在单因素实验基础上,以Cr(VI)去除率为考察目标,溶液初始p H、反应时间、铁炭质量比为考察因素,采用Box-Behnken响应曲面法优化了铁炭微电解处理Cr(VI)的工艺条件与拟合二次多项式回归数学模型,分析了3个独立变量之间的交互作用对Cr(VI)去除率的影响。结果表明,当最佳工艺条件p H为2,反应时间为60 min,m(Fe)∶m(C)为2.5时废水中Cr(VI)去除率可达97.85%,与模型预测值96.46%接近,证实了该模型的可靠性。     

硫铁矿对Cr(Ⅵ)污染土壤的长效还原稳定化研究

针对酸溶态占比高的Cr(Ⅵ)污染土壤还原解毒不彻底、后期易返黄的问题,确定了水溶态Cr(Ⅵ)快速还原、酸溶态Cr(Ⅵ)长效缓释还原的修复思路。试验考察了单独添加硫铁矿对Cr(Ⅵ)处理的效果,并采用Fe SO4·7H2O、硫铁矿分步还原法探究处理后污染土壤的长效稳定性,进行了540 d的长期监测。结果表明:Fe SO4·7H2O还原药剂长效性较差,在自然环境中容易发生氧化,失去还原效能,无法完全还原缓慢释放的酸溶态Cr(Ⅵ),有必要加入长效还原缓释药剂对酸溶态Cr(Ⅵ)进行持续还原。硫铁矿单独修复水溶态Cr(Ⅵ)为主的污染土壤,在添加20%的硫铁矿,反应14 d的条件下,土壤中Cr(Ⅵ)浸出浓度降至30. 4 mg/L。采用Fe SO4·7H2O和硫铁矿分步还原酸溶态Cr(Ⅵ)污染土壤,先加入2%的Fe SO4·7H2O,养护3 d后再加入3%的硫铁矿反应27 d,Cr(Ⅵ)浸出浓度即降至0. 29 mg/L,加入5%的硫铁矿,反应4 d后Cr(Ⅵ)浸出浓度即可降至0. 43 mg/L,之后Cr(Ⅵ)浸出浓度保持稳定。经过540 d的长期监测未发现浸出浓度有上升情况。     

生物制备β-FeOOH光催化酒石酸还原Cr(Ⅵ)的研究

Cr(Ⅵ)不同于Cr(Ⅲ),它具有明显的毒性、致癌性、致突变性,且在水体和土壤中迁移性强,因此,将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)继而以Cr(OH)3沉淀形式去除,是治理Cr(Ⅵ)污染的重要措施之一.本文研究了生物制备β-Fe OOH光催化酒石酸还原Cr(Ⅵ)的效率及影响因素.结果表明:在生物合成的β-Fe OOH存在条件下,光催化酒石酸还原Cr(Ⅵ)的效率大幅提高,是没有β-Fe OOH对照处理的4.35倍.β-Fe OOH存在下光催化酒石酸还原Cr(Ⅵ)受p H、β-Fe OOH浓度和酒石酸浓度的影响.在p H 2.0~5.0实验范围内,p H越低,还原率越高.当p H=5.0时,Cr(Ⅵ)还原率只有45%,p H=2.0时,Cr(Ⅵ)还原率可达到90%.β-Fe OOH浓度为0.6 g·L-1时,Cr(Ⅵ)还原率达到最高.酒石酸浓度的增加有利于Cr(Ⅵ)的光催化还原.在β-Fe OOH浓度为0.6 g·L-1,酒石酸浓度为200μmol·L-1,溶液p H=2.0的最佳条件下,溶液中Cr(Ⅵ)可在80min内100%光催化还原成Cr(Ⅲ).本研究为生物制备β-Fe OOH的应用和Cr(Ⅵ)污染治理提供了新的选择.