羟基镁铝复合物对于水体中镉的去除研究

近年来,由于受到各种工业废水和固体废弃物的影响,使得水体中的重金属含量不断上升,镉污染就是受关注度较高的一种重金属污染,居民若长期食用含镉稻米或含镉水,会引发骨痛病,严重时还会危害人体生命健康。羟基镁铝复合物是在强化混凝过程中形成的,是一种较好的复合材料,能够有效去除水体中的镉。本次主要研究这种材料对于Cd离子的去除效果,可以得出如下结论：pH、混凝剂Al13是较关键的影响因素,这些因素均影响着羟基镁铝复合物的形成情况以及其对于Cd离子的去除效果。通过一些表征说明,镁铝复合物的形态呈无定形,比表面积较大,成分也较复杂,并且在一定pH保证下,聚合度较高的Al13形成复合物的颗粒较大,对于Cd离子的去除起到积极的促进作用。     

复合铁铝氢氧化物的制备及其对水中砷(V)的去除

以Fe(Ⅲ)和Al(Ⅲ)对砷有较强的亲和性为理论基础,用沉淀法制备了9种同时含有Fe(Ⅲ)和Al(Ⅲ)的砷吸附剂--复合铁铝氢氧化物.X射线衍射和扫描电镜测定结果表明,有5种复合铁铝氢氧化物具有微晶-无定形态的结构特征.比表面测定结果表明,复合铁铝氢氧化物的孔体积和孔径明显低于相同实验条件下制得的氢氧化铁,说明铝的掺杂能明显改变氢氧化铁中规则的晶体结构和表面性质.用复合铁铝氢氧化物进行了水中砷的吸附研究,结果表明,该复合材料具有优良的除砷效能,吸附容量大;当pH为5.0～9.0、溶液中初始砷浓度为2 mg·L-1时,不同组成的铁铝复合氢氧化物都能使溶液中的砷含量降到世界卫生组织标准0.01 mg·L-1以下,其中以Fe(Ⅲ)/Al(Ⅲ)摩尔比为7:3的复合物吸附除砷能力最强.pH为5.0～9.0时各复合物对砷的吸附模式均符合Freundlich和Langmuir等温吸附方程.     

Fe-La二元氢氧化物对水中As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的吸附行为与机制

采用共沉淀法制备了铁-镧二元氢氧化物(Fe-La)吸附剂,通过吸附动力学、pH的影响和吸附等温线等吸附批实验研究了其对水溶液中砷的去除行为,并通过扫描电子显微镜-X射线能谱分析(SEM-EDS)、傅里叶红外光谱分析(FTIR)、X射线衍射分析(XRD)等方法对铁-镧二元氢氧化物进行了表征,研究其对砷的去除机制.吸附批实验表明,Fe-La二元氢氧化物对As(Ⅴ)具有较强的去除能力,而对As(Ⅲ)的去除能力较弱.吸附动力学实验表明,Fe-La二元氢氧化物对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)在前2 h内吸附速率较快,其去除过程均符合伪二级动力学模型.溶液的pH值会显著影响Fa-La二元氢氧化物对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的去除效率,其中,对As(Ⅴ)的吸附量在pH=3.0～4.0时升高,在pH=5.0～11.0时随pH升高而降低;对As(Ⅲ)的吸附量在pH=3.0～6.0时升高,在pH=6.0～10.0范围内保持不变,在pH=10.0～11.0时吸附量减少.Langmuir吸附等温线拟合结果表明,pH=4.0时Fe-La二元氢氧化物对As(Ⅴ)的最大吸附量为303.03 mg·g^-1,...     

铁盐与铝盐混凝去除EDTA土壤淋洗废液中砷、锑效果对比

实验以三氯化铁和三氯化铝作为混凝剂,对比研究了混凝去除EDTA土壤淋洗废液中砷、锑的效果,重点探讨了反应终点pH、EDTA浓度、Fe/Al投加量以及共存重金属离子对砷、锑去除效果的影响。结果表明:1)对于EDTA土壤淋洗废液中As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)的去除,铝盐比铁盐效果更优;2)EDTA的存在不仅降低了铁盐/铝盐混凝对As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)的吸附去除效果,同时抑制了砷酸铁、锑酸铁等物质的生成,削弱了铁盐对As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)的沉淀去除。EDTA导致铁盐混凝过程中生成粒径较大、表面活性较低的稳定结晶态絮体;3)当c(EDTA)=0.05 mol/L时,在pH=5、ρ(Al)=2000 mg/L的条件下,铝盐对EDTA土壤淋洗废液中As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)的去除率分别高达98.00%和93.09%;4)共存重金属离子通过与EDTA络合,增加了絮体Al(OH)₃的生成量,促进了As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)去除。由此表明,铝盐能够有效实现EDTA土壤淋洗废液中As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)的去除,对于推动基于EDTA的土壤淋洗技术的广泛应用具有重要意义。     

镁铝LDH制备表征及吸附磷酸根离子的性能研究

采用共沉淀法制备碳酸型及硝酸型Mg-Al-LDH(层状双氢氧化物)粉体,并对两种不同阴离子的LDH样品进行X射线衍射(XRD)及红外光谱表征;又将其作为吸附剂,对水中磷酸根离子的去除性能进行了系统研究。实验结果表明,两种LDH的晶体结构基本相似;其对废水中磷酸根离子具有很好的去除效果,且碳酸型LDH除磷效果更佳。通过对模拟废水及实际废水进行吸附实验,得到了LDH除磷的最佳条件。镁铝LDH在废水除磷方面具有较好的应用前景。     

零价铁活化过硫酸钠去除废水中的砷(Ⅴ)

砷是目前人类发现毒性最强的物质之一,水体砷污染已成为一个亟待解决的全球性环境问题.利用零价铁(zero valent iron,ZVI)活化过硫酸钠(sodium persulfate,PS)产生的硫酸根自由基(SO-4·)对As(Ⅴ)溶液的去除能力远远大于PS或ZVI本身.通过控制PS和ZVI投加量、反应温度、初始pH值、As(Ⅴ)溶液初始浓度,研究各变量对As(Ⅴ)溶液的去除效果和动力学影响.通过X射线光电子能谱分析仪(XPS)和环境扫描电镜(SEM)对反应前后的物质结构进行表征分析.结果表明,当As(Ⅴ)溶液浓度为20~100 mg·L~(-1),As(Ⅴ)溶液的去除率都大于98%,并且反应符合准二级动力学.PS能加速ZVI的腐蚀,进而促进As(Ⅴ)溶液的吸附以及与铁的氧化物/氢氧化物的沉淀和共沉淀,从而达到去除As(Ⅴ)溶液的目的.     

富里酸改性FeMnNi-LDH对砷镉污染土壤的钝化修复

选用腐殖质活性组分富里酸(FA)作为铁锰镍层状双氢氧化物(FeMnNi-LDH)的修饰物,采用共沉淀法制备出稳定层状FA@Fe Mn Ni-LDH复合材料,并运用于As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)复合污染土壤的钝化修复.通过小白菜盆栽实验研究了在不同砷镉复合污染水平及不同初始土壤pH值条件下,复合材料对土壤As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)的钝化效果、各形态含量变化及对小白菜根部和地上部As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)转运、富集系数的影响,并进行相关性分析.结果表明,FA@Fe Mn Ni-LDH复合材料对As和Cd具有显著的同步钝化效果.当复合材料添加量由0%增加到1.0%,促进了土壤非专性吸附态和结晶铁铝氧化物结合态As向专性吸附态、无定型铁铝氧化物结合态和残渣态As转化,土壤可交换态Cd主要向残渣态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态Cd转化;土壤初始pH对As和Cd的钝化效果影响明显,酸性和中性土壤的pH分别增加了1.65和0.64个pH单位,土壤有效态As的降低率分别达到69.74%和63.31%,有效态Cd的降低率分别为60.25%和61.78%;小白菜的鲜重和株高随复合材料添加量的增加而提高,并...     

淋洗剂在重金属污染土壤修复中的研究进展

针对镉/铅等一类重金属污染土壤、砷污染土壤,以及镉-铅-砷等复合污染土壤（三类不同重金属污染土壤）,就淋洗剂在污染土壤修复中的选用等问题进行综述.总的来看,对于镉/铅等一类重金属污染土壤,螯合剂的去除率较高.如GLDA（谷氨酸N,N-二乙酸）和柠檬酸等,不仅去除率高,而且环境较友好对于砷污染土壤,复合淋洗剂的去除效果比较显著,如NaOH-EDTA对As的去除率较高对于镉-铅-砷等复合污染土壤,复合淋洗剂则更能发挥其所含各类淋洗剂的优势.如NaOH-H₃PO₄与单一淋洗剂相比,对土壤中多种重金属的去除率均较高.笔者认为,同时对土壤中多种重金属均有较高去除率且二次污染较小的复合淋洗剂将是未来的研究重点.     

铁盐和铝盐混凝微滤工艺除As(V)的比较研究

选择FeCl₃和Al₂(SO₄)₃作混凝剂,采用小试规模的混凝微滤膜反应器比较了铁盐和铝盐混凝微滤工艺的除As(V)效果、相关性能指标及适用范围.结果发现,Fe³⁺投加量为4 mg/L、Al₂(SO₄)₃投加量为50 mg/L时,铁盐和铝盐工艺的除As(V)效果大致相当,均可使水中As(V)的浓度从100 μg/L左右降低到10 μg/L以下,最低为1.68 μg/L.出水浊度均小于0.1 NTU,出水中铁、铝和SO^2-₄浓度均符合饮用水标准.铁盐工艺出水pH值比原水大约高0.5,铝盐工艺处理前后水的pH值基本不变.反应器运行结束静沉24 h后,铁盐工艺浓缩比为1 791,是铝盐工艺的2.54倍,污泥中As(V)的含量也大大高于铝盐工艺,去除同等重量的As(V)所产生的污泥量较铝盐工艺少得多.因此,对于仅有砷超标的饮用水,应优先考虑铁盐工艺.按除氟所需混凝剂数量投加Al₂(SO₄)₃,铝盐工艺即可在去除As(V)的同时去除氟,铁盐工艺则不能去除氟.因此,对于砷和氟均超标的饮用水,可采用铝盐工艺同时去除砷和氟.     

新型铁铜锰复合氧化物颗粒吸附剂As(Ⅲ)吸附行为与机制研究

以壳聚糖为黏合剂,采用包覆法制备了一种新型除砷吸附剂——颗粒状铁铜锰复合氧化物(GFCM). GFCM吸附剂为不完全球状,直径0.7～1.0 mm,可以有效地将As(Ⅲ)氧化成As(V),并对形成的As(V)具有良好的吸附效果. GFCM对As(Ⅲ)的最大吸附容量(pH 7.0)为56.5 mg·g~(-1),显著优于目前已报道的多数颗粒状除砷吸附剂.溶液pH在5.0～9.0范围内, GFCM对As(Ⅲ)均有较好的吸附效果,离子强度则对砷吸附效果影响较小.共存阴离子对As(Ⅲ)吸附具有抑制作用,影响的大小顺序为:PO■ SiO■ CO■ Cl~- SO■.吸附As(Ⅲ)后的GFCM可用NaOH溶液进行有效脱附再生,可重复使用.在As(Ⅲ)的去除过程中,吸附剂中锰氧化物的主要作用是氧化As(Ⅲ),铁氧化物与铜氧化物的主要作用是吸附As(Ⅲ)与氧化形成的As(V),且铜氧化物有助于增强GFCM的砷吸附性能.     

铝盐混凝除砷影响因素及机制研究

铝盐混凝法被广泛应用于饮用水除砷工程.本研究选取三氯化铝(AlCl3)和富含Al13的聚合氯化铝(PACl)为絮凝剂,考察铝形态、pH值、腐殖酸(HA)以及共存阴离子对砷去除的影响与机制.结果表明,2种絮凝剂对As(Ⅲ)去除效能较低,对As(Ⅴ)去除率可达到近100%.pH影响混凝过程中铝形态分布,从而对铝盐混凝除砷效能产生重要影响.铝盐除砷效能与混凝过程中的Al13形态含量呈正相关关系.由于竞争吸附作用,HA和部分共存阴离子对砷的混凝去除产生负面影响.HA对混凝效能影响与絮凝剂投药量相关,投药量越低,则影响越大.PO34-和F-对混凝除砷效能影响显著,SiO23-、CO23-和SO24-对混凝除砷效能影响较小.本研究将对饮用水强化混凝去除原水中砷具有指导意义.     

赤铁矿对砷的吸附解吸及氧化特征

采用等温吸附热力学的方法,研究了赤铁矿(α-Fe2O3)对三价砷离子的吸附和氧化特征,以及温度、pH值等因素对吸附和氧化效果的影响.研究结果表明,Langmuir方程可以很好地表述吸附量与初始三价砷离子浓度的关系(R2=0.9939);随着初始砷离子浓度的增大,溶液中As(V)的浓度(氧化量)也逐渐增大,然而氧化率却随着初始砷离子浓度的增大而减小;35℃条件下的吸附量和吸附率、氧化量和氧化率都比25℃时大,表明升高温度有利于赤铁矿对砷离子的吸附和氧化作用.溶液酸度对于As(Ⅲ)的吸附和氧化有着不同的影响,在pH<8时,吸附量和吸附率随pH上升而增加,在pH=8时达到最大,随后随pH上升而减小;当pH低于6.0时,随着pH的增加As(Ⅲ)氧化量、氧化率逐渐增大,而当pH高于6.0时.随着pH增加As(Ⅲ)氧化量反而降低.最大氧化量出现在pH=6.0处.     

人工合成铁、铝矿物和镁铝双金属氧化物对土壤砷的钝化效应

应用室内模拟培养的方法,研究了人工合成铁、铝矿物和镁铝双金属氧化物对砷超标土壤中砷的钝化效果.每种钝化剂均设置0.1％、0.5％、1.0％、2.5％和5.0％五个添加量处理.结果表明,添加水铝矿明显降低了土壤pH值,其中,添加5％水铝矿的处理降幅最大,达到1.20;而添加镁铝双金属氧化物则显著提高了土壤pH值,5％镁铝双金属氧化物的处理土壤pH值由5.04最高可提高至8.09.添加铁铝矿物均降低了土壤有效砷的含量,下降幅度为1.89％～64.15％;而添加镁铝双金属氧化物则使土壤有效砷含量增加;添加水铁矿和针铁矿处理对提高土壤中残留态砷含量的作用较为明显.总体看来,两种人工合成铁矿较镁铝双金属氧化物和水铝矿对土壤中砷有更好的钝化效果,可以作为钝化剂应用于土壤中砷的钝化.     

微生物作用引起的铁铝氢氧化物吸附砷的还原与释放机制研究

地下水砷污染的形成机制目前尚不清楚,普遍认为,微生物对吸附于铁氧化物表面的As(Ⅴ)以及基质Fe(Ⅲ)的还原是砷释放的主要原因.本研究中以富集的混合菌群为接种微生物,以不同比例（Al∶Fe为1∶0、 1∶1、 0∶1）的铁铝氢氧化物为吸附剂,考察了微生物对吸附于这些载体上的As(Ⅴ)的还原和迁移作用.结果表明,接种微生物后,3种体系表现出不同程度的As释放,溶液中释放的As基本上是As(Ⅲ).在氢氧化铁体系中,溶解态As(Ⅲ)浓度仅为60 μg/L左右,微生物还原产生的As(Ⅲ)几乎全部存在于固相中;在Al∶Fe为1∶1的铁铝氢氧化物中,溶解态As(Ⅲ)大约为1.3 mg/L;氢氧化铝体系中,该值为7.8 mg/L,约占微生物还原总As(Ⅲ)的82%.而未接种的对照组均未检测到As(Ⅲ)以及明显的As释放.本研究还考察了吸附基质铁氧化物的还原对砷迁移的影响,结果表明,砷的还原发生在铁还原之前,铁的还原并没有引起砷的明显释放.因此,根据本实验结果推断,氢氧化铁吸附的As(Ⅴ)的还原及Fe(Ⅲ)的还原很可能不是造成地下水系统中砷释放的主要原因,而吸附于铝氧化物或其它矿物表面的As(Ⅴ)的还原可能引起了砷向水相迁移.     

玉米秸秆生物炭固化细菌对镉砷吸附

为了确保细菌对镉砷复合污染土壤的修复效果,对细菌进行固定化处理.本研究将细菌悬液(Delftia sp. B9, B9)、玉米秸秆生物炭(corn stalks biochar,CSB)以及玉米秸秆生物炭-细菌复合体(corn stalks biochar-bacteria complex,B-CSB)作为3种吸附材料,探究3种材料对镉和砷的吸附特性及pH对3种材料去除水中镉砷离子性能的影响,进行了等温吸附模型拟合,并采用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外变换光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱分析(XPS)对3种材料进行表征分析,同时探究添加B9、 CSB和B-CSB对土壤中镉和砷形态变化的影响.结果表明, 3种材料对Cd~(2+)的饱和吸附量分别为49.43、 82.68和75.38 mg·g~(-1);对As的饱和吸附量分别为24.67、 42.92和34.03 mg·g~(-1).添加B-CSB可使土壤中的弱酸可溶态Cd显著下降,残渣态Cd显著增加;铁型砷含量显著减少,残渣态砷含量增加.B-CSB是一种更有效地修复镉砷复合污染的材料.     

高锰酸钾强化三氯化铁共沉降法去除亚砷酸盐的效能与机理

研究了不同水质条件下KMnO₄强化FeCl₃共沉降去除亚砷酸盐[As(Ⅲ)]的效能与机理.考察了pH值、天然有机物(NOM)等因素对As去除效能的影响.结果表明,投加KMnO₄显著提高了FeCl₃共沉降除砷(FCP)工艺对As(Ⅲ)的去除效能.随着Fe(Ⅲ)投量由2.0mg/L增大到8.0mg/L,对于FCP工艺,As去除率由41.3%提高到75.4%;而对于KMnO₄-FeCl₃共沉降除砷(POFCP)工艺,As去除率则由61.2%提高至99.3%.FCP及POFCP工艺对As的去除率均随着pH值的升高而升高;与FCP工艺比较,pH值对POFCP工艺除As效果影响较小;NOM降低了FCP工艺对As的去除率,而对POFCP工艺无明显影响.KMnO₄的氧化作用是强化As(Ⅲ)去除效能的主要因素,而KMnO₄的还原产物水合MnO₂(s)对As(Ⅲ)也具有一定的去除能力.POFCP工艺是强化去除水中As(Ⅲ),以保障安全饮用水供给的有效方法.     

Ti-Fe复合氢氧化物的制备及其对水中As(Ⅲ)的去除

采用共沉淀法制备了新型Ti-Fe复合氢氧化物吸附剂,并对其表面特性及除砷性能进行了初步研究。比表面和孔隙测试结果表明:2种Ti-Fe复合氢氧化物TF和TM的比表面积分别为148.6,147.6 m2/g,平均孔径分别为6.2,6.5 nm。Lagergren二级吸附动力学模型,可以很好地描述Ti-Fe复合氢氧化物吸附去除As(Ⅲ)的动力学过程。Freundlich和Langmuir方程均能较好地描述Ti-Fe复合氢氧化物吸附As(Ⅲ)的过程,而且Freundlich方程的拟合效果更好(R2>0.96);TF和TM对As(Ⅲ)的饱和吸附容量分别达到76.92,38.76 mg/g。当PO34-浓度小于2 mmol/L时,TF和TM对As(Ⅲ)的去除率分别可以达到空白样的90%和80%以上;浓度为10 mmol/L时,去除率也可分别达到60%和55%。Ti-Fe复合氢氧化物能够有效减轻PO34-对吸附性能的抑制。     

磁性CeO_2-Fe_3O_4复合材料光催化/吸附去除水中As(Ⅲ)

原水砷污染问题严重威胁饮用水水质安全,随着生活饮用水标准的提高,致使多地饮用水中砷超标问题突显.本研究利用CeO_2半导体的光催化活性及CeO_2和Fe_3O_4对As(Ⅴ)的强亲和力,合成了双组份磁性CeO_2-Fe_3O_4复合材料,并采用SEM、XRD、BET和VSM等手段进行表征,考察复合材料的光催化/吸附除砷效果;研究了初始p H值、共存离子等因素对吸附除砷效果的影响;采用等温吸附模型、吸附动力学模型等手段进行吸附特性研究.实验结果表明,在光催化过程中,·OH和·O_2~-为主要的活性氧化物种.在紫外照射下,As(Ⅲ)能完全被氧化为毒性较低的As(Ⅴ),同时将As(Ⅴ)高效吸附于CeO_2-Fe_3O_4粒子表面.在中性条件下,CeO_2-Fe_3O_4粒子对砷的饱和吸附量为122.19 mg·g~(-1).共存离子Cl~-和SO_4~(2-)对As(Ⅴ)的吸附没有显著影响,而CO_3~(2-)、SiO_3~(2-)和PO_4~(3-)与As(Ⅴ)存在明显的竞争吸附,使As(Ⅴ)的吸附去除效果明显降低.吸附动力学和吸附等温线模拟分别符合准二级动力学方程和Freundlich吸附等温线,表明As(Ⅴ)的吸附以化学吸附为主导.CeO_2-Fe_3O_4复合吸附剂可快速实现固液分离,容易再生且重复利用性较好,具有广泛的应用前景.     

FeMnNi-LDHs对水中As(Ⅲ)的吸附性能与机制

稳定和高效地去除地下水中的As（Ⅲ）仍然是一个具有挑战的全球性问题.本研究以Fe、Mn和Ni这3种元素作为层板阳离子,采用共沉淀法制备出三金属层状双氢氧化物FeMnNi-LDHs,利用XRD、TEM、FT-IR和XPS等技术对其结构进行表征,并探讨其对水中As（Ⅲ）的吸附去除能力与机制.结果表明,FeMnNi-LDHs具有层状双氢氧化物的典型特征峰,峰型尖锐,结晶度高,TEM图像也显示有明显的层状结构.其对As（Ⅲ）的吸附动力学符合准二级动力学模型,等温吸附曲线符合Freundlich等温方程,45℃时最大吸附量为240.86 mg·g^-1,明显高于其他层状双氢氧化物.在pH为2~9范围内,FeMnNi-LDHs对As（Ⅲ）均有较好的吸附效果.水中共存PO₄^3-和CO₃^2-离子对As（Ⅲ）存在竞争吸附,而NO₃^-、Cd²⁺和Pb²⁺影响较小.其去除吸附机制主要为氧化、离子交换和配位络合,其中Mn在As（Ⅲ）的氧化过程中有重要贡献.制备出的FeMnNi-LDHs对水中As（Ⅲ）的吸附去除和毒性控制具有良好的应用潜力.     

两种天然矿物对高砷煤矿区AMD污染水体底质污染物释放的影响

为探索利用天然矿物进行高砷煤矿区AMD污染水体底质污染释放的原位控制,以高砷煤矿区AMD污染湖泊底质为研究对象,添加不同比例的碳酸钙和磷矿粉后,分别对AMD污染底质进行7d的连续浸提试验,并测定浸提液中pH、Eh、EC、SO42-、Mn、Zn、Cu、As等特征指标浓度,评价2种天然矿物组分对AMD污染底质的污染释放控制效果.结果表明:碳酸钙、磷矿粉的添加可显著地提高污染底质的pH,并显著降低污染底质的氧化还原电位以及Mn、Cu、Zn离子的溶出,但浸提液EC和SO42-/却有不同程度的升高,且碳酸钙处理后浸提液EC和SO42-的增幅显著低于磷矿粉处理;磷矿粉处理对底质中As离子的溶出有明显的抑制效果,而碳酸钙处理的效果则不明显,因此磷矿粉可作为高砷煤矿地区酸性废水污染湖库底质二次污染防治的理想材料.