绿色合成纳米铁去除水中铬离子

以桉树叶提取液作为还原剂和稳定剂,绿色合成纳米铁(EL-Fe NPs),用于去除水体中的铬离子。通过SEM、XRD、FT-IR等技术方法对绿色合成的纳米铁去除铬离子反应前后的微观结构进行表征和分析,观察其反应前后的形态结构。主要探究了p H、Cr(VI)溶液初始浓度、EL-Fe NPs投加量和反应温度等因素对EL-Fe NPs去除铬离子效果的影响,研究其吸附动力学并且进行了EL-Fe NPs重复利用实验。实验结果表明:降低溶液初始p H值、升高温度均能提高铬离子的去除率;在铬离子初始浓度10 mg·L~(-1),EL-Fe NPs投加量1 g·L~(-1),初始p H=6,反应温度298 K条件下,铬离子的去除率能达到77.2%,其去除过程符合伪一级动力学,反应表观活化能为28.23 k J·mo L~(-1),表明其为化学控制过程;EL-Fe NPs在重复使用3次之后,铬离子去除率仍能达到35.2%。     

改性沸石对二级生化出水中氨氮的吸附特性

采用氯化钠联合高温对天然斜发沸石进行改性,通过批次实验探究改性沸石吸附氨氮特性。结果表明:氯化钠浓度为0.8 mol·L~(-1),焙烧温度为300℃条件下,氨氮去除效果最佳;改性沸石在氨氮初始浓度为8mg·L~(-1),投加量为10 g·L~(-1),反应时间为120 min的条件下,去除率可达71%,相比天然沸石提高23.1%。通过扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)和傅里叶光谱(FT-IR)考察改性前后沸石组成特征以及化学键的变化,可以看出,改性机制可去除孔道杂质及Na~+置换沸石中金属阳离子;氨氮吸附过程满足拟二级动力学方程(R~2=0.986),Langmuir等温线模型拟合结果 (R~2=0.998)优于Freundlich模型(R~2=0.839),且改性沸石最大吸附容量为5.94 mg·L~(-1)。热力学计算结果表明,沸石对氨氮的吸附过程是一个自发、吸热、熵增过程。上述结果表明,改性沸石能够有效地对污水厂二级生化出水中氨氮进行深度处理。     

零价铁耦合芬顿氧化法处理TNT红水

采用零价铁耦合芬顿氧化法处理TNT红水,研究了初始pH、零价铁投加量、过氧化氢(H_2O_2)投加量及温度对红水中总有机碳(TOC)去除效果的影响,同时进行了TOC去除过程中反应动力学的探讨。结果表明,零价铁耦合芬顿氧化体系可有效降解TNT红水中的2,4-二硝基甲苯-3-磺酸钠和2,4-二硝基甲苯-5-磺酸钠。在初始pH为2,温度为20?C的条件下,加入1.5 g·L~(-1)零价铁反应1 h后,再加入100 mL·L~(-1)H_2O_2反应4 h,红水中二硝基甲苯磺酸盐浓度从500 mg·L~(-1)降至0 mg·L~(-1),去除率为100%,TOC浓度从150 mg·L~(-1)降至30 mg·L~(-1),去除率达到80%。反应中TOC的降解过程遵循拟二级反应动力学方程。零价铁耦合芬顿氧化法可以作为TNT红水的有效处理途径。     

改性凹凸棒土负载纳米铁的制备及性能

以200目的天然凹凸棒土为原料,先对原土进行酸活化与微波改性,再以改性凹凸棒土为载体,采用液相还原法由Fe Cl3·6H2O和Na BH4制备改性凹凸棒土负载纳米铁。通过正交实验、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及红外光谱(IR)对负载前后的凹凸棒土进行表征分析确定其最佳条件。并通过稳定性实验和去除实验对改性凹凸棒土负载纳米铁的性能分析。结果表明:改性凹凸棒土负载纳米铁的最佳条件是铁土比为2.5∶1,酸浓度为3 mol·L~(-1),微波时间为6 min,微波功率为600 W,改性时间为24 h。改性凹凸棒土负载纳米铁在常规水处理环境中能稳定存在。对水中的Cr(Ⅵ)有良好的去除效果,去除率可达97.67%。     

改性沸石承载纳米Fe/Ni对水中2,4-二氯苯酚的去除

将通过液相还原法制备的纳米铁/镍(Fe/Ni)颗粒承载于改性沸石表面制得负载型复合材料,纳米Fe/Ni在改性沸石表面具有良好的分散性。复合材料对2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的去除包括吸附和降解两个过程,脱氯降解是主要过程。实验结果表明,25℃时,0.6 g的复合材料对20 mg·L~(-1)的2,4-DCP去除效果达到80%,在酸性条件下,复合材料的去除效果未见明显差异,碱性环境会影响2,4-DCP的去除效果。降解产物苯酚被吸附在材料表面,避免了对水环境的二次污染。     

硫化锰纳米颗粒高效去除重金属镉

中国镉污染问题日益严峻,开发高效的镉吸附剂,是解决环境镉污染问题的重要技术手段。采用共沉淀方法合成了硫化锰纳米颗粒,研究了其对重金属镉的吸附行为,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HR-TEM)、比表面积(BET)等技术手段探究了硫化锰纳米颗粒的形貌、化学组分以及镉的去除机制。结果表明,MnS纳米颗粒呈球状,平均粒径100 nm,比表面积30.56 m~2·g~(-1)。MnS纳米颗粒对Cd~(2+)的吸附动力学数据较好地符合伪二级动力学模型;吸附等温线数据较好地符合Langmuir模型,说明MnS对Cd2+的吸附是以化学吸附为主的单分子层吸附。使用Langmuir拟合的MnS饱和最大镉吸附量为349.6 mg·g~(-1),在众多镉吸附材料中处于前列。对于模拟工厂重金属废水的处理,MnS纳米颗粒可以在5 h内使镉的浓度由60 mg·L~(-1)降至国家规定排放线以下(0.1 mg·L~(-1)),且吸附过程中水体pH稳定,对水体干扰小。在多种重金属离子共存的情况下,仍可以达到接近100%的Cd~(2+)去除率。硫化锰相对稳定,在空气中放置30 d仍有80%的镉去除率。较高的离子交换量形成CdS沉淀是MnS高效去除镉的主要原因。     

酒糟生物炭负载铝对饮用水中氟的去除

以酒糟生物碳为原料,采用负载Al(OH)_3改性制得生物吸附剂(CDGB)。通过静态吸附实验研究吸附剂用量、初始浓度、吸附时间、pH值和共存离子对CDGB吸附氟能力的影响。结果表明:CDGB具有非常宽的最适pH值范围,在pH值为5.0~9.0范围内CDGB均能有效地去除饮用水中的氟离子;并且在氟初始浓度为10 mg·L~(-1),吸附时间40 min,CDGB的添加量为2 g·L~(-1)时氟的去除率可达90%以上,且吸附后水中氟离子含量低于1 mg·L~(-1),符合国家饮用水标准;溶液中常见的共存离子(硝酸根、氯离子和硫酸根)对吸附剂吸附没有显著影响;CDGB对氟离子吸附过程符合Langmuir吸附等温线模型和伪二级吸附动力学模型,理论饱和吸附容量为18.05 mg·g~(-1)。     

植物提取液绿色合成纳米铁去除地下水中Cr(Ⅵ)

利用植物提取液绿色合成的纳米铁,具有绿色环保、成本低廉等优点。基于此,通过对9种植物叶片提取液进行抗氧化活性的分析,筛选出了抗氧化活性较高的3种植物提取液,且利用其制备了纳米零价铁,分别为绿茶纳米铁(GT-nZⅥ)、石榴叶纳米铁(PG-nZⅥ)和红茶纳米铁(BT-nZⅥ)。通过沉降实验、UV-vis、SEM、FT-IR、 XRD、 TG等分析方法对绿色纳米铁进行了悬浮稳定性和物理化学性质的表征分析。最后,选择Cr(Ⅵ)作为目标污染物,考察了绿色纳米铁的反应活性。结果表明:GT-nZⅥ粒径最小(约88 nm),悬浮稳定性优于另外2种绿色纳米铁,且表面包裹了更多含C=C基团的有机物;在相同的反应条件下,反应开始的1 h内GT-nZⅥ对Cr(Ⅵ)的去除效果最好;借助双室一级动力学模型拟合去除Cr(Ⅵ)反应过程发现,体系中还原反应占主导作用。对不同植物提取液合成纳米铁的理化性质及其去除Cr(Ⅵ)机理的研究,将有助于增加对绿色纳米铁环境功效的理解,对于发展绿色纳米铁修复地下水污染技术具有重要的参考价值。     

生物炭负载羧甲基纤维素钠稳定化纳米铁对水中六价铬的去除

利用液相还原法,通过先负载再包裹的方式制备了4种不同炭铁质量比的生物炭负载羧甲基纤维素钠稳定化纳米铁(BC-nZVI-CMC)材料,并将其用于对水中Cr(Ⅵ)的去除,使用扫描电镜、X射线衍射和傅里叶红外等技术对BC-nZVI-CMC的结构与性质进行了表征。结果表明:BC-nZVI-CMC具有较好的分散性,粒径为纳米级且被CMC完全包覆,抗氧化能力得到较大提升,可有效去除水中Cr(Ⅵ);投加1 g·L~(-1)的BC-nZVI-CMC对含有30 mg·L~(-1)的Cr(Ⅵ)去除率达99.83%;pH越小,越有利于BC-nZVI-CMC对水中Cr(Ⅵ)的去除,最高去除率可达100%;BC-nZVI-CMC的抗氧化能力明显高于商品纳米铁和生物炭负载纳米铁;含有8 g·L~(-1) C/Fe=1∶1的BCnZVI-CMC对电镀废水中Ni、Zn、Cu、总铬、Cr(Ⅵ)的去除率可达39.60%、91.70%、100%、91.69%、100%。上述研究结果对水中Cr(Ⅵ)去除新技术的开发有重要的参考价值。     

Fe0还原、芬顿氧化及其耦合技术去除染料厂剩余污泥中的AOX

染料废水中含有大量难生物降解的卤代有机物合成中间体,合成卤代有机物在废水的生物处理过程中容易被吸附到剩余污泥中,如不能妥善处理会引起生态健康风险。研究了零价铁还原、芬顿氧化及其组合技术对染料企业剩余污泥中AOX(可吸附有机卤代物)的去除效果,优化了处理条件,解析了去除机理。结果表明,铁粉投加量为5 g·L~(-1),厌氧反应30 d时,零价铁还原对污泥中AOX降解率仅为24.7%;Fe2+投加量0.059 mol·L~(-1),H2O_2投加量0.89 mol·L~(-1),芬顿氧化1.5 h时,污泥中AOX去除率提高至73.7%;投加2 g·L~(-1)的铁粉,还原30 d后再进行芬顿反应,则污泥中AOX去除率可达到90.3%。GC-MS分析结果表明,污泥中的主要AOX物质为2,6-二氯-4-硝基苯胺,该物质经过零价铁还原与芬顿氧化组合工艺处理后,比直接芬顿氧化能得到更有效的去除。     

负载镧镁改性活性氧化铝的除氟性能

制备载镧镁改性活性氧化铝(MAA),研究其对氟的吸附性能,采用扫描电镜SEM、X射线衍射仪XRD和等离子发射光谱仪ICP-OES对改性活性氧化铝进行表征,探讨可能的除氟机理。实验结果表明:吸附时间120 min、投加量2.0 g·L~(-1),p H=7,振荡频率180 r·min-1,对10 mg·L~(-1)高氟水去除率为97.7%。与未改性活性氧化铝(AA)相比,改性活性氧化铝除氟效果提高1.0倍,最大饱和吸附量为8.56 mg·g-1。不同阴离子对除氟性能的影响力大小为:CO2-3SO2-4Cl-NO-3。吸附剂对F-的吸附符合准二级动力学。改性活性氧化铝的吸附等温线符合Langmuir模型,该吸附反应为吸热反应,温度越高,自发程度越大。     

利用Fe~0和Fe~(2+)在皂素废水中生成绿锈去除硫酸根

皂素废水中高浓度的SO_4~(2-)对环境危害大,厌氧环境下同时投加Fe~0和Fe~(2+)生成硫酸盐绿锈增强SO_4~(2-)的去除,实验研究了各因素对去除SO_4~(2-)的影响。结果表明,降低初始p H能快速提升SO_4~(2-)的去除率,25~35℃范围内提高温度有利于SO_4~(2-)的去除,Fe~(2+)浓度对去除效果影响显著,随着Fe~(2+)浓度的增加,SO_4~(2-)去除率快速上升。初始pH为2、温度为25℃的条件下,10 g·L~(-1)的Fe~0和1 000 mg·L~(-1)的Fe~(2+)能去除93.1%初始浓度为1 000 mg·L~(-1)的SO_4~(2-)。XRD和SEM表征结果显示,去除过程中铁粉表面有疏松多孔结构的Fe_3O_4生成,有利于SO_4~(2-)与Fe~0接触反应,促进硫酸盐绿锈的生成,进一步增强SO_4~(2-)的去除。动力学分析显示,去除过程拟合伪二级动力学模型,吸附SO_4~(2-)的过程以单分子层吸附为主。     

酸碱改性活性炭吸附微污染水源水中的Ni~(2+)

通过HNO_3-KOH对活性炭进行改性,采用扫面电镜(SEM)、比表面积分析(BET)、红外光谱分析(FT-IR)和Boehm滴定法对改性前后的活性炭进行表征,研究了改性前后的活性炭在不同条件下对微污染水源水中Ni~(2+)的吸附能力和动力学。结果表明:改性活性炭表面含氧酸性官能团数量增加,比表面积和总孔容均略有降低,孔径变化不明显。在Ni~(2+)浓度为0.4 mg·L~(-1),改性活性炭投加量5.0 g·L~(-1),温度30℃时,反应1 h去除率可达95.55%,剩余Ni~(2+)浓度为0.017 8 mg·L~(-1),达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中的要求。相同条件下,改性前活性炭对Ni~(2+)的去除率仅为74.45%,剩余Ni~(2+)浓度达不到标准要求。活性炭对Ni~(2+)的等温吸附更符合Langmuir方程,吸附动力学数据符合准二级动力学方程。     

基于过碳酸钠的类Fenton体系对亚甲基蓝的降解动力学

采用改良低温结晶法制备过碳酸钠(sodium percarbonate,SPC),对其进行XRD表征,并用以作为氧化剂构建类Fenton体系(SPC/Fe~(2+))降解亚甲基蓝(MB),对其降解的影响因素及反应动力学进行了研究。结果表明,在该体系中,当溶液初始pH分别为2~10时,亚甲基蓝的去除率在1 min时均可达到97%以上,说明该体系可高效去除水体中的亚甲基蓝,反应速率快,且过碳酸钠的使用可以拓宽Fenton反应的pH范围。该反应的最佳工艺条件为0.75 g·L~(-1)硫酸亚铁,300 mg·L~(-1)过碳酸钠,亚甲基蓝去除率在反应10 min后可达99.0%。亚甲基蓝在该体系中的降解遵循二级反应动力学方程,反应速率常数分别为64.50×10~(-3)L·(mol·s)~(-1),快于Fenton体系的17.83×10~(-3)L·(mol·s)~(-1)。该体系反应活化能为16.6 kJ·mol~(-1),远小于Fenton体系(46.234 kJ·mol~(-1)),说明以过碳酸钠为氧化剂更有利于非均相类Fenton反应的发生。     

改性沸石对水中微量汞的吸附性能

为了更好的去除水体中微量汞,研究了采用二氧化锰和壳聚糖对天然斜发沸石进行改性,着重考察了pH、温度、离子强度、Hg~(2+)初始浓度和时间对改性前后沸石吸附Hg~(2+)的影响,并研究了其吸附机理。结果表明,改性沸石受pH、温度和离子强度影响较小,在pH、温度、离子强度和初始浓度为6、25℃、0.05 mol·L~(-1)和50μg·L~(-1)时,二氧化锰+壳聚糖改性沸石(ZCM)对Hg~(2+)的去除率高达99%,符合国家饮用水标准,并且二氧化锰+壳聚糖改性沸石(ZCM)具有更好的解吸再生性。3种沸石均较好的符合Langmuir等温吸附模型和假二级动力学模型,其中改性沸石对汞的吸附主要为离子交换和表面官能团的络合作用,二氧化锰+壳聚糖改性沸石(ZCM)和壳聚糖改性沸石(ZC)饱和吸附量由1.43 mg·g~(-1)提高到5和3.3 mg·g~(-1),吸附平衡时间由10 h减少至1和4 h,为治理汞微污染地表水提供一定的理论支持。     

基于绿色合成法的纳米铁/活性炭复合材料降解阿特拉津的动力学

为了综合处理水中的阿特拉津,以绿茶萃取液为还原剂,以活性炭为载体,采用液相还原法绿色合成了纳米铁/活性炭复合材料,研究了活性炭投放量、阿特拉津的初始浓度、溶液初始pH值及反应时间对阿特拉津去除率的影响,探讨了不同影响因素下阿特拉津的降解动力学。结果表明:阿特拉津降解反应近似符合二级反应动力学,反应速率常数0.001 08~0.002 73 L·(mg·min)~(-1)。在纳米铁/活性炭复合材料去除阿特拉津过程中,纳米铁的还原和活性炭的吸附共同作用。     

高PHAs合成性能菌株的筛选及其条件优化

通过尼罗蓝荧光筛选,从活性污泥体系中筛得Ace-6、But-1和But-17。经DNA分子鉴定,Ace-6缺陷短波单胞菌(Brevundimonas diminuta),But-1约氏不动杆菌(Acinetobacter Johnsonii),But-17蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)。采用摇瓶平行发酵实验,确定了各自的最佳碳源和氮源,并通过多因素正交实验对其进行合成条件优化。结果表明,Ace-6菌株合成条件为温度30℃、乙酸钠30 g·L~(-1)、酵母粉0.35 g·L~(-1)、pH 7.0、接种量5%,PHAs的总量可达412.02 mg·L~(-1);But-1菌株的合成条件为温度35℃、乙酸钠20 g·L~(-1)、硫酸铵0.35 g·L~(-1)、pH 7.5、接种量8%,PHAs的合成量可达392.39 mg·L~(-1);But-17菌株合成条件为温度35℃、淀粉20 g·L~(-1)、氯化铵0.35 g·L~(-1)、pH 7.5、接种量5%,PHAs可达304.70 mg·L~(-1)。     

FeCl_3改性柚子皮吸附去除水中的砷

以生物质废弃物柚子皮为主要原料,通过在柚子皮粉中加入FeCl_3进行改性,将该改性产物用于吸附去除水中的砷。该改性柚子皮的制备条件为柚子皮粉:FeCl_3质量比为50∶1,常温下加水混合均匀,在(85±2)℃条件下烘24 h后粉碎。当水中砷离子浓度为1.5~30 mg·L~(-1),pH值为2~9,吸附剂投加量为10 g·L~(-1),吸附反应温度为20℃的条件下,吸附反应30 min后达到平衡,去除率最高达到96.19%,单位吸附量q最大值为1.86 mg·g~(-1)。该吸附反应符合Freundlich等温方程,该去除机制可能以金属沉淀、静电吸附、絮凝作用和共沉淀作用为主。研究表明该改性吸附材料可自动调节废水pH值,操作简单,无二次污染,考虑用作中等浓度含砷废水的预处理,有利于生物质废弃物的资源化利用。     

石墨烯/二氧化硅负载纳米零价铁对As(Ⅲ)的去除

以氧化石墨烯和正硅酸乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法制得石墨烯/二氧化硅复合材料(GS),以GS为基体,采用液相还原法,得到石墨烯/二氧化硅负载纳米零价铁(NZVI/GS),将其用于水中As(Ⅲ)的吸附研究。通过XRD、TEM、BET、Zeta电位等表征手段对NZVI/GS进行表征。探讨不同反应条件对NZVI/GS的吸附影响,并进行动力学方程和吸附等温线方程拟合。结果表明,NZVI/GS对As(Ⅲ)具有良好的去除效果,当初始溶液pH为6~8,投加量为0.4 g·L~(-1),反应温度为35℃,砷初始浓度为2 mg·L~(-1)时,NZVI/GS对As(Ⅲ)的去除率高达99.81%。通过Langmuir等温吸附方程得到NZVI/GS对As(Ⅲ)最大吸附量55.93 mg·g~(-1)。     

水合氧化铁改性竹炭去除水中磺胺甲噁唑

研究了水合氧化铁(HFO)改性竹炭对水中磺胺甲噁唑的去除效果,考察了磺胺甲噁唑初始浓度与初始p H对去除效果的影响,并对去除过程中磺胺甲噁唑及其产物的发光细菌的急性毒性进行了评价。实验结果表明,采用X射线光电子能谱(XPS)及红外光谱(FTIR)对改性竹炭进行表征确定水合氧化铁负载改性的方法是可行的,改性竹炭能显著提高竹炭对水中磺胺甲噁唑的去除效果,在磺胺甲噁唑20、40和80 mg/L 3个初始浓度条件下,在HFO改性竹炭反应体系中,其反应速率常数为原竹炭的19.0~32.2倍;改性竹炭对水中磺胺甲噁唑的去除过程符合准一级动力学,反应速率常数随初始浓度的升高而减小,反应速率常数随p H的变化规律为p H 8p H 4p H 1,表明水中磺胺甲噁唑以阴离子形态存在时更易于去除;改性竹炭去除磺胺甲噁唑的过程中有反应产物生成,发光细菌毒性测定结果表明,反应体系的发光抑制率从反应起始时的96.1%下降到了84.2%(144 h),说明采用HFO改性竹炭去除磺胺甲噁唑有利于减弱反应体系的毒性。