Al(Ⅲ)对糖浆溶液中有机还原物质还原六价铬的影响

通过批实验研究了Al(Ⅲ)对糖浆溶液化学还原六价铬反应的影响,揭示了不同条件下Al(Ⅲ)对六价铬还原反应动力学的影响.结果表明:Al(Ⅲ)能够促进糖浆溶液还原六价铬反应进行;其作用机制是Al(Ⅲ)与糖浆溶液中有机还原物质及Cr(Ⅵ)反应形成三者的络合物,降低糖浆中多酚等有机还原物质还原Cr(Ⅵ)的反应活化能,提高六价铬还原反应速率.Al(Ⅲ)存在时,该六价铬还原反应符合准一级动力学反应;pH 2.0,2.5,3.0,3.5时,添加Al(Ⅲ)的实验组中六价铬反应速率常数比对应的空白对照组中反应速率常数分别增加了0.0251,0.0139,0.0058,0.0048h~(-1).添加Al(Ⅲ)前后反应体系中六价铬还原的反应活化能(Ea)分别为66.38,62.80kJ/mol.当糖浆浓度不足时,Al(Ⅲ)能够提高糖浆溶液还原六价铬的反应去除率.     

Shewanella oneidensis MR-1异化还原Fe(III)介导的As(III)氧化转化

在实验室模拟条件下,研究了Shewanella oneidensis MR-1作用下Fe(III)还原和As(III)氧化动力学及其影响因素.结果表明,Fe(III)被还原为Fe(II)的同时伴随着As(III)氧化为As(V);S. oneidensis MR-1 在含低浓度As(III)培养基上生长良好,在高浓度培养基上生长被抑制;As(III)通过制约菌体的生长与活性来抑制Fe(III)异化还原.同样,适量浓度的Fe(III)含量对As(III)氧化转化有很强的促进作用,但是过高浓度的Fe(III)浓度使得溶液中产生过多的Fe(II),从而对As(III)氧化转化有一定程度的抑制作用.此外,弱碱环境更有利于As(III)氧化转化.     

不同Fe(III)对活性污泥异化铁还原及除磷影响研究

以SBBR反应器活性污泥作为铁还原菌菌种来源,采用兼性厌氧/严格厌氧恒温培养试验,投加不同Fe(III)考察各条件下的异化铁还原能力,同时比较对磷的去除效果.结果表明:2种条件下Fe(III)还原能力具有较好的一致性,依次为:Fe(OH)3>氧化铁皮>青矿>红矿,其中严格厌氧条件下较好.同时,除磷效果与其呈正相关,富集培养至7d, Fe(OH)3及氧化铁皮体系出水磷浓度均达到2mg/L以下,之后继续降低,最终达到0.5mg/L以下.结合异化铁还原除磷机理,可以证明,不同Fe(III)表面吸附作用对TP的去除贡献较小,其主要作用为铁还原菌驱动下的化学沉淀去除.     

菌株Enterobacter sp. L6异化Fe(III)还原及Cr(VI)还原的性质分析

Cr（VI）是一种毒性极强的重金属,利用微生物还原Cr（VI）为Cr（III）是解决Cr（VI）污染的一条有效途径。菌株Enterobacter sp. L6是一株分离自海洋沉积物中的异化铁还原细菌。接种时细胞密度A₆₀₀为（0.25±0.03）,培养12 h,A₆₀₀达到（1.04±0.05）,累积产生Fe（II）浓度为（0.80±0.03）mmol/L;随着培养时间的延长,细胞密度A₆₀₀和累积产生Fe（II）浓度开始下降;培养36 h时,细胞密度A₆₀₀为（0.81±0.04）,累积Fe（II）浓度（0.63±0.01）mmol/L。在厌氧培养过程中,菌株L6细胞生长与异化还原Fe（III）性质存在明显的偶联关系。利用菌株L6的异化铁还原性质还原Cr（VI）的实验结果表明,在Cr（VI）浓度0～24 mg/L范围内,异化铁还原细菌L6都能进行细胞生长并还原Cr（VI）。Cr（VI）浓度为4、8和12 mg/L时,菌株L6对Cr（VI）还原率可达到100%,当Cr（VI）浓度为16 mg/L时,Cr（VI）还原率是参比[未添加Fe（III）]的2.11倍。Cr（VI）浓度为20、24 mg/L时,仍能够还原Cr（VI）。以Fe（III）为电子受体的异化铁还原细菌能明显提高Cr（VI）还原率,这为利用微生物修复Cr（VI）污染提供实验数据支持。     

不同状态MnO2对废水中As(III)的吸附研究

利用MnO2对含As(III)废水进行了吸附实验, 结果表明, MnO2对As(III)有着较强的吸附能力, 其饱和吸附量为44.06mg/g(δ-MnO2)和17.9mg/g(ε-MnO2), 阴离子的存在使MnO2吸附量有所下降, 一些阳离子(如Ga3+、In3+)可增加其吸附量, 吸附后的MnO2经解吸后可重复使用.     

Shewanella oneidensis MR-1异化还原Fe(Ⅲ)介导的As(Ⅲ)氧化转化

在实验室模拟条件下,研究了Shewanella oneidensis MR-1作用下Fe(III)还原和As(III)氧化动力学及其影响因素.结果表明,Fe(III)被还原为Fe(II)的同时伴随着As(III)氧化为As(V);S.oneidensis MR-1在含低浓度As(III)培养基上生长良好,在高浓度培养基上生长被抑制;As(III)通过制约菌体的生长与活性来抑制Fe(III)异化还原.同样,适量浓度的Fe(III)含量对As(III)氧化转化有很强的促进作用,但是过高浓度的Fe(III)浓度使得溶液中产生过多的Fe(II),从而对As(III)氧化转化有一定程度的抑制作用.此外,弱碱环境更有利于As(III)氧化转化.     

铜绿假单胞菌负载Fe(III)对水中六价铬的生物吸附性能研究

采用原位沉积技术将Fe（Ⅲ）负载于铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa,简称Pa）表面制备了Fe（Ⅲ）与细菌的复合体（Fe-Pa）,研究了Fe-Pa对水溶液中Cr（VI）的吸附特性,探讨了最佳合成条件、Fe-Pa投加量、溶液pH值、时间和Cr（VI）初始浓度等因素对Cr（VI）吸附效果的影响,同时利用SEM、FT-IR、XPS和Zeta电位对Fe-Pa进行表征分析.吸附实验结果显示,Fe（Ⅲ）浓度为600 mg·L^-1、细菌投加量为0.5 g·L^-1制备的Fe-Pa效果最佳;Fe-Pa去除Cr（VI）适宜于酸性条件进行;Fe-Pa对Cr（VI）的吸附速率较快,60 min内可达到吸附平衡,为自发的吸热吸附,且符合准二级动力学和Langmuir等温模型.表征结果表明,Fe（Ⅲ）成功地负载到铜绿假单胞菌上,为吸附Cr（VI）提供更多的活性位点,主要机制为静电吸附作用、络合作用和还原作用.经过4次吸附/再生后,Fe-Pa对Cr（VI）的吸附能力仍在72%以上,表明Fe-Pa具有较好的重复使用性.     

金属有机框架MIL-53(Fe)可见光催化还原水中U(Ⅵ)

U（Ⅵ）是放射性废液中铀的主要存在形式.将可溶的U（Ⅵ）还原为难溶的U（Ⅳ）是治理铀污染的有效方法.以溶剂热法合成了铁基金属有机框架材料MIL-53（Fe）.在表征了材料的结构及光响应特性基础上,开展了MIL-53（Fe）在可见光下催化还原水中U（Ⅵ）的研究.探究了空穴捕获剂种类、空穴捕获剂浓度、反应体系pH及催化剂用量等对U（Ⅵ）光催化还原的影响.结果表明,空穴捕获剂甲酸的加入可有效提高光催化反应的电荷分离效率.当甲酸浓度为1 mmol·L^-1时,400 mg·L^-1的MIL-53（Fe）在可见光下,2 h内对初始浓度为50 mg·L^-1的U（Ⅵ）去除率达到80%;光电子能谱检测结果显示反应中有U（Ⅳ）生成,推测其主要反应机制是甲酸与MIL-53（Fe）的光生空穴反应产生强还原性的·COO^-,将U（Ⅵ）还原为U（Ⅳ）,从而实现对水中U（Ⅵ）的光催化去除.     

金属有机骨架MIL-68(Al)对水中典型荧光增白剂VBL的吸附去除

以金属有机骨架材料MIL-68(Al)为吸附剂,探究其对水中典型荧光增白剂VBL分子的吸附行为.采用粉末X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、场发射扫描电镜(SEM)及N_2吸附脱附对MIL-68(Al)的结构性质进行表征.探讨了p H值、离子强度、污染物初始浓度、反应温度及吸附时间对MIL-68(Al)吸附去除水中VBL的影响,并对吸附等温线、动力学、热力学及吸附机制进行了分析.实验结果表明,MIL-68(Al)对VBL的吸附能适应较宽的p H范围,吸附等温线符合Langmuir模型,最大吸附容量达到400.02 mg·g~(-1);吸附速率在前20 min很快,并且能在180 min达到吸附平衡,吸附动力学符合准二级动力学模型;吸附过程是吸热反应,吸附自发进行并且主要由熵驱动;静电作用和氢键作用对吸附均有贡献,静电作用是吸附发生的主要机制.由以上结果可知,MIL-68(Al)是一种潜在的高效吸附剂,在去除水中的VBL分子方面极具潜力.     

L-抗坏血酸还原降解六价铬的影响因素

对L-抗坏血酸(维生素C,VC)还原降解六价铬(Cr(Ⅵ))的影响因素进行了试验研究. 当ρ(VC)∶ρ(Cr(Ⅵ))为5∶1时,ρ(Cr(Ⅵ))降至检测限以下. 低温条件下仍能取得较高的Cr(Ⅵ)去除率,当反应体系温度维持在35 ℃时,Cr(Ⅵ)的去除率达到95.5%. 在饱和溶解氧条件下,Cr(Ⅵ)的去除率仍能达到85.5%. 氧化还原体系中VC和零价铁同时作为电子供体,存在竞争关系. VC还原降解Cr(Ⅵ)的产物为三价铬(Cr(Ⅲ))和脱氢抗坏血酸,反应化学计量比(n(VC)∶n(Cr(Ⅵ)))为3∶2.      

苦杏仁酸、苹果酸、乳酸对Cr(VI)还原作用的比较

不同温度和pH条件下,通过批式试验研究了苦杏仁酸、苹果酸、乳酸还原Cr(Ⅵ)的反应速率.结果表明,这3种α-OH酸还原Cr(Ⅵ)的能力表现为:苦杏仁酸＞苹果酸＞乳酸.苦杏仁酸对Cr(Ⅵ)的还原作用受pH变化的影响较大,而乳酸受温度变化的影响较大.同时研究了Mn(Ⅱ)对3种α-OH酸还原Cr(Ⅵ)反应速率的影响.结果表明,Mn(Ⅱ)对3种α-OH酸还原Cr(Ⅵ)均有催化作用,其中对苦杏仁酸表现更为明显.     

苦杏仁酸、苹果酸、乳酸对Cr(VI)还原作用的比较

不同温度和pH条件下,通过批式试验研究了苦杏仁酸、苹果酸、乳酸还原Cr(VI)的反应速率.结果表明,这3种α-OH酸还原Cr(VI)的能力表现为:苦杏仁酸>苹果酸>乳酸.苦杏仁酸对Cr(VI)的还原作用受pH变化的影响较大,而乳酸受温度变化的影响较大.同时研究了Mn(II)对3种α-OH酸还原Cr(VI)反应速率的影响.结果表明,Mn(II)对3种α-OH酸还原Cr(VI)均有催化作用,其中对苦杏仁酸表现更为明显.     

Enhanced removal of Cr(VI) by biochar with Fe as electron shuttles

Biochar is extensively used as an effective soil amendment for environmental remediation. In addition to its strong contaminant sorption capability, biochar also plays an important role in chemical transformation of contaminant due to its inherent redox-active moieties. However, the transformation efficiency of inorganic contaminants is generally very limited when the direct adsorption of contaminants on biochar is inefficient. The present study demonstrates the role of Fe ion as an electron shuttle to enhance Cr(VI) reduction by biochars. Batch experiments were conducted to examine the effects of Fe(III) levels, pyrolysis temperature of biochar, initial solution pH, and biochar dosage on the efficiency of Cr(VI) removal. Results showed a significant enhancement in Cr(VI) reduction with an increase in Fe(III) concentration and a decrease of initial pH. Biochar produced at higher pyrolysis temperatures (e.g., 700°C) favored Cr(VI) removal, especially in the presence of Fe(III), while a higher biochar dosage proved unfavorable likely due to the agglomeration or precipitation of biochar. Speciation analysis of Fe and Cr elements on the surface of biochar and in the solution further confirmed the role of Fe ion as an electron shuttle between biochar and Cr(VI). The present findings provide a potential strategy for the advanced treatment of Cr(VI) at low concentrations as well as an insight into the environmental fate of Cr(VI) and other micro-pollutants in soil or aqueous compartments containing Fe and natural or engineered carbonaceous materials.     

烟束曲霉菌丝球对Cr(Ⅵ)的去除-还原与吸附作用

采用投加烟束曲霉(Aspergillus fumisynnematus)菌丝球的方法去除含铬废水中的Cr(Ⅵ),通过研究模拟含铬废水中Cr(Ⅵ)与总Cr浓度及pH值的变化规律来确定烟束曲霉菌丝球对Cr(Ⅵ)的去除作用.结果表明,烟束曲霉菌丝球对Cr(Ⅵ)的去除作用包括还原与吸附,以还原作用为主,兼有一定程度的吸附.适宜条件(30℃,150 r·min-1,pH=1.30,投加量10.0 g)下菌丝球能在48 h内将100 mL浓度为10～200 mg·L-1Cr(Ⅵ)溶液中的Cr(Ⅵ)全部去除,其中对总Cr的吸附率为30%～50%,对Cr(Ⅵ)的还原率则达到了99%以上,吸附平衡后解吸出来的Cr的形态95%以上为Cr(Ⅲ).考察了溶液初始pH值、Cr(Ⅵ)初始浓度、菌丝球投加量及温度对菌丝球去除Cr(Ⅵ)作用的影响.结果表明,菌丝球只有在低pH值时才能达到对Cr(Ⅵ)较好的去除效果.溶液初始pH值及Cr(Ⅵ)初始浓度的降低、菌丝球投加量及温度的升高均能提高菌丝球对Cr(Ⅵ)的去除率,溶液初始pH值的降低及菌丝球投加量的增加均可提高菌丝球对总Cr的吸附率,温度则主要通过改变菌丝球的结构形态来影响菌丝球对总Cr的吸附作用.菌丝球对Cr(Ⅵ)及Cr(Ⅲ)均存在吸附作用,吸附在菌丝球上的Cr(Ⅵ)在酸性环境下易被还原成Cr(Ⅲ).     

Radiation-induced reduction of chromium(VI) in aqueous solution by γ-irradiation in a laboratory-scale

Introduction Chrom ium com pounds are extensively used in electroplating, leather-tanning and other industries. In C hina, chrom ium is incorporated into the environ- m ent, m ainly into soils and stream s of w ater, as a result of unregulated application…     

吡啶环改性石墨相氮化碳光催化还原Cr(VI)的研究

以三聚氰胺和吡啶二羧酸为原料,通过水热合成有机大分子前驱体,设计了吡啶环改性的石墨相氮化碳(x% Py-CN).利用TEM、XRD、XPS、FT-IR、EIS等手段对所得x% Py-CN催化剂进行表征分析.以水中Cr (VI)为目标污染物,考察了x% Py-CN催化剂的光催化还原性能.结果表明,在模拟太阳光照射下,10% Py-CN具有最佳的光催化性能,光照3h对15mg/L Cr (VI)光催化还原率达85%.x% Py-CN催化剂光催化活性提升的原因在于,吡啶环的修饰有效提高了光生电子空穴对的分离效率.此外,重复循环实验表明该催化剂具有良好的稳定性和循环利用能力,具有良好的应用前景.     

双表面活性剂修饰下纳米零价铁对水中Cr(Ⅵ)污染去除研究

为解决纳米级零价铁（nZVI）在环境中易团聚、易氧化的问题,强化其去除水中Cr（VI）的能力,选择非离子型表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和阴离子表面活性剂油酸钠（NaOA）同时对nZVI进行修饰.同时,通过对比不同pH值、材料干湿状态、初始浓度及共存离子条件下的反应效果,结合材料的XRD和XPS表征、动力学实验和25℃等温线的拟合进行机理分析.结果表明：酸性条件有利于Cr（VI）的去除;材料的干湿状态对去除效率影响较大;材料去除水中Cr（VI）可在3 h内达到反应平衡,去除效率在90%以上,实验条件下最大去除量为183.1 mg·g^-1,反应过程符合准二级动力学模型及Langmuir模型;反应过程中Cr（VI）大部分转化为Cr（Ⅲ）.     

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。     

Highly efficient reduction of aqueous Cr(VI) with novel ZnO/SnS nanocomposites through the piezoelectric effect

In this work, novel ZnO/SnS nanocomposites were successfully synthesized via a hydrothermal approach, which is developed for piezoelectric catalytic reduction of hexavalent chromium (Cr(VI)) in an aqueous solution. The constructed ZnO/SnS nanocomposites exhibited higher catalytic efficiency for Cr(VI) reduction under a mechanical force (e.g., ultrasonic vibration) compared to pristine ZnO and SnS. In particular, the ZnO/SnS (with 30 wt.% of SnS) heterojunctions revealed an optimal degradation activity among all the prepared samples, which completely removed the Cr(VI) (20 mg/L) solution within 35 min. Moreover, the piezoelectric catalytic activity of ZnO/SnS remained stable after four consecutive cycling experiments. The results of the morphology observations indicated that the SnS nanoparticles adhere to the surface of the ZnO nanorods. The improved piezoelectric catalytic performance of the ZnO/SnS heterojunctions can be attributed to the formation of an intimate interfacial between ZnO and SnS, which effectively inhibits the electron-hole recombination and speeds up the rate of charge transfer. The study reveals a new design of ZnO/SnS heterojunctions as a high-performance and eco-friendly piezoelectric catalyst and provides a promising strategy for addressing environmental problems and energy crises.     

Cr(VI)对活性污泥硝化活性的抑制及在污泥中的分布特点

重金属铬(Cr(VI))是废水中常见的、困扰很多污水生物处理系统运行效果的污染物.本文通过静态试验和静态冲击试验,研究了Cr(VI)在活性污泥系统中的分布特点和对硝化效率、活性等的影响,并进行了模型分析.结果表明,活性污泥对Cr的吸附很快,但吸附量有限,Cr(VI)投加浓度为1、5、10和30 mg · L^-1的溶液中,Cr的12 h-吸附量分别为0.79、1.98、3.19和5.78 mg · g^-1.Cr(VI)投加到活性污泥混合液中后形态分为溶解态、可洗脱和不可洗脱态,可洗脱的Cr能够向不可洗脱态转变.Cr(VI)对活性污泥硝化活性的抑制程度随着Cr(VI)浓度的增大而提高.静态试验中,1、3、5、10和30 mg · L^-1 Cr(VI)对氨氮平均降解速率的抑制率分别为5.25%、9.80%、10.41%、17.54%和21.38%.Cr(VI)对微生物的抑制作用大小是:氨氧化菌 >亚硝酸盐氧化菌 >异养菌.模型分析发现,Cr(VI)对氨氧化菌和异养菌比耗氧速率的抑制符合Haldane动力学模型,属于非竞争性抑制.冲击试验表明Cr对硝化等的抑制主要是不可洗脱的Cr造成的,抑制效果的出现具有滞后性.