UV/Fenton体系中Fe2+/Fe3+的相互转化规律

为了控制UV/Fentan方法中铁元素的用量,合理利用溶解态铁的催化反应过程并提高其降解效率,研究以难生物降解性染料罗丹明B为目标物,通过正交实验和单因素实验确定了UV/Fenton体系的最佳反应条件,并利用一元线性方程模拟了罗丹明B退色反应的的动力学方程.结果显示,当体系的最初pH为3.00,溶液中[Fe2+]=0.180 mmol·L-1、[H2O2]=124.022 mmol·L-1时,UV/Fenton氧化罗丹明B退色符合一级反应动力学方程.研究了总铁含量维持在0.180mmol·L-1、保持紫外光照射、4次向同一UV/Fenton体系中添加1.7mLH2O2,每次反应后Fe2+/Fe3+的循环转化规律和溶液的脱色效果.研究结果表明,每次反应结束阶段(30 min),Fe2+浓度均高于Fe3+浓度,残余液仍具有较强的催化能力,溶液的脱色率达到99.9%;退色反应速率常数始终维持在较高水平,最后一次循环反应结束后,反应速率常数达到0.2547,相对于初始反应速率常数只下降了17%左右.     

Fe2+与Fe3+对anammox体系中N2O排放的影响

有研究表明,适量Fe²⁺与Fe³⁺能够促进anammox菌体代谢,但对于菌体N₂O产量的影响仍未可知。该文以批次实验的形式探究anammox在不同浓度Fe²⁺与Fe³⁺浓度下的N₂O产量,并分析其微生物组学和功能基因变化。结果表明,加入Fe²⁺的组别中N₂O排放量在20 mg/L Fe²⁺时最高(0.29 mg/L),30 mg/L Fe²⁺时下降47.01%;加入Fe³⁺的组别中N₂O排放量随Fe³⁺浓度递增,30 mg/L Fe³⁺时N₂O最高排放量为0.17 mg/L。微生物群落多样性分析表明,5 mg/L Fe²⁺和Fe³⁺能刺激Candidatus Kuenenia的生长,然而反硝化菌Denitratisom...     

胡敏酸与Fe3+络合反应稳定性及热力学特征研究

采用离子交换平衡法研究了在不同酸度、离子强度、温度条件下胡敏酸(HA)与Fe3 络合反应的稳定性和热力学特征.结果表明,在相同离子强度、反应温度条件下,随着pH的升高,HA与Fe3 络合表观稳定常数和配位数均增加,有利于络合反应的进行;相同pH和温度下,离子强度从0到0.10 mol·L-1,HA与Fe3 络合反应表观稳定常数和配位数增加,但离子强度从0.10 mol·L-1继续上升到0.15 mol·L-1,则上述2个特征常数呈现下降的趋势;胡敏酸络合Fe3 标准自由能变△Gθm、焓变△Hθm、熵变△S:在298.2、308.2 K温度下均为负值,反应是自发进行的放热反应,较低的温度有利于反应的进行.     

FeⅡ(EDTA)络合协同RDB去除NO废气效能及过程分析

为进一步提高一氧化氮(NO)的去除效率,在新型生物转鼓反应器(rotating drum biofilter,RDB)中,以FeⅡ(EDTA)络合协同RDB生物转鼓的耦合技术强化难水溶性NO的气液传质速率,提高生物还原效能为目标进行了研究.结果表明,适量FeⅡ(EDTA)被添加到RDB底部营养液后,能迅速吸收气相中的NO并生成FeⅡ(EDTA)-NO络合物,进而可通过反硝化实现同步脱氮和络合剂再生.在转速0.5 r.min-1、空床停留时间(EBRT)57.7 s、温度30℃、pH 7～8的实验条件下,RDB的净化效能随络合剂的投加而显著改善;FeⅡ(EDTA)质量浓度从0增至500 mg.L-1后,NO去除率从61.1%提高到97.6%,去除负荷从16.2 g.(m3.h)-1上升到26.7 g.(m3.h)-1.分析了FeⅡ(EDTA)络合协同净化NO的反应过程,建立了NO净化效率与FeⅡ(EDTA)添加浓度的关联方程,可较好地拟合实验数据.     

络合吸收脱除NO体系中FeⅢ(EDTA)的生物还原

利用驯化得到的微生物还原Fe^Ⅲ(EDTA)的研究结果表明,葡萄糖比乙醇和甲醇更适合于作为该体系的碳源;由于硝酸盐在反应过程中对Fe^Ⅲ(EDTA)的微生物还原形成抑制,选择铵盐为微生物生长的氮源;反应最适pH值范围为6~7;温度在30℃~40℃范围之间变化,Fe^Ⅲ(EDTA)还原率相差不大,温度大于40℃以后,还原率随温度升高而下降.碳源量和菌体接种量满足还原反应需要即可,过量碳源或菌体接种量对还原率没有明显的促进作用.在实验考察的浓度范围内,FeⅢ(EDTA)的生物还原符合1级反应动力学,最大反应速率γ_max=1.3 mmol·(L·h)^-1,半饱和速率常数k_m=53.5 mmol·L^-1.     

Fe2+/电复合活化过硫酸盐处理酸性橙Ⅱ的过程研究

构建了Fe²⁺/电复合活化过硫酸盐体系,以酸性橙Ⅱ为模拟污染物,探究了温度、Fe²⁺浓度、过硫酸钠浓度、电流密度和pH值对降解过程的影响,并基于猝灭实验分析过程中存在的活性物种及其作用机制.结果表明：Fe²⁺/电复合活化下酸性橙Ⅱ的降解速率远高于同等条件下单一Fe²⁺活化或电活化的情况;Fe²⁺/电复合活化的能耗仅为0.15 kWh·m^-3,比电活化的能耗降低了46.4%;Fe²⁺/电复合活化对初始pH的适用性较为宽泛,在酸性或中性条件下均可有效降解酸性Ⅱ;在温度为40℃、Fe²⁺浓度为0.50 mmol·L^-1、过硫酸钠浓度为4 mmol·L^-1、电流密度为3 mA·cm^-2和初始pH为6.76的情况下,酸性橙Ⅱ的降解率可在30 min内达到95.8%;猝灭实验表明,复合活化过程中存在硫酸根自由基、羟基自由基和超氧自由基.综合分析认为复合体系中的...     

Fe０催化还原转化水中CCl4的实验研究

通过在Fe^０表面化学沉积Cu、Ag、Pd、Ni构建了Cu/Fe、Ag/Fe、Pd/Fe、Ni/Fe多种双金属催化还原体系.通过序批实验研究了水体中毒性污染物CCl₄在Fe^０以及上述双金属催化Fe^０体系中的还原脱氯.结果表明,CCl₄在上述5种Fe^０还原体系中都能发生快速还原脱氯反应,Cu、Ag、Pd等催化剂的加入能明显提高反应速率.还原脱氯反应服从准一级反应动力学方程,CCl₄水溶液在Fe^０、Cu/Fe、Ag/Fe、Pd/Fe、Ni/Fe 5种还原体系中的反应速率常数分别为0.039 3、0.092 5、0.158、0.049 6和0.053 3　min^-1.使用GC/MS分析了CCl₄在各种还原体系中的还原脱氯产物,探讨了水体中CCl₄还原脱氯降解的反应途径和可能中间产物.CCl₄在不同反应体系中不但反应速率不同而且降解产物也不相同,在Cu/Fe、Ag/Fe体系产物以三氯甲烷、二氯甲烷为主,而在Pd/Fe体系主要为甲烷.逐步氢解是CCl₄在Fe^０还原体系中发生还原脱氯反应的最主要途径.     

Fe3+和Br-对饮用水氯消毒过程中挥发性卤代烃生成的影响

以腐殖酸模拟天然水体中的活性消毒副产物的前体物,研究了含腐殖酸水样中溴离子和三价铁离子对氯消毒反应过程中挥发性卤代烃三卤甲烷(THMs)的生成量和相对分布的影响.结果表明,水样中的溴离子浓度增加将增加溴代三卤甲烷和总三卤甲烷的生成量, 在Br^-离子浓度1.0 mg/L时,THMs的总量为不含Br^-时的2.7倍;当水样中含有溴离子时,在偏酸性条件下三价铁对三卤甲烷的生成有一定的抑制作用,在偏碱性条件下三价铁离子提高了溴离子与腐殖酸的反应活性,从而提高了三卤甲烷的生成总量.Fe³⁺浓度为5 mg/L时,三溴甲烷的生成量与无Fe³⁺存在时相比,由51.7 μg/L增加到79.4 μg/L, 增加幅度达54%,THMs的总量从113.49 μg/L增加到162.09 μg/L.溴离子对饮用水的安全性具有较大的负面影响,溴离子和三价铁离子共存于偏碱性环境中时对加氯消毒后饮用水的致癌风险的影响显著增大,当Br^-含量为0.2 mg/L、Fe³⁺含量为5 mg/L时,在pH为6和8的条件下,致癌风险比饮用水中不含Br^-和Fe³⁺时分别增加2.5和5.1倍.     

超声/Fe0/EDTA体系对印染污泥中多环芳烃的降解

Fe~0/EDTA类芬顿体系能产生氧化能力极强的羟基自由基(·OH),已被广泛应用于有机污染物的去除.提高·OH的生成速率和浓度是高效降解有机污染物的关键.因此,本文利用超声/Fe~0/EDTA体系处理印染污泥,探讨了不同反应参数对体系中产生·OH的影响,考察了该体系对印染污泥中多环芳烃(PAHs)的去除效果.结果表明,在pH为3.0,超声功率为540 W,Fe~0投加量为15 g·L~(-1),EDTA浓度为2.0 mmol·L~(-1)的最佳条件下,·OH浓度高达862μmol·L~(-1).印染污泥中的铁絮凝剂可作为超声/Fe~0/EDTA体系中Fe~(2+)和Fe~(3+)的来源,促使该体系循环产生H_2O_2和·OH.超声/Fe~0/EDTA体系产生的·OH能快速有效地降解印染污泥中的PAHs,∑_(16)PAHs的平均去除率达到77%,同时有机质含量下降了10.1%.     

柠檬酸配体促进Cu/Fe0电子转移增强氧化性能的研究

该研究通过掺杂过渡金属Cu和Ni方式制备了2种改性纳米零价铁材料,在有无柠檬酸(CA)2种体系下,探究了材料对诺氟沙星的降解效果并分析其作用机理。结果表明,1% Cu/Fe⁰-CA对诺氟沙星有最佳降解效果,1 h降解效率约为73%;而没有柠檬酸的Cu/Fe⁰体系,也有70%左右的降解效率。结合DFT理论计算分析,对体系中·O₂^-、H₂O₂、·OH等自由基形成过程探究表明,无柠檬酸配体时主要是还原降解过程,在Fe⁰转化Fe²⁺时,电子直接传递至铁表面吸附的诺氟沙星,且还原氢(H*)起到还原作用。在有柠檬酸配体存在时则源于活化分子氧过程,在电子传递过程中产生H₂O₂,继而与柠檬酸亚铁产生类Fenton反应,体现出强氧化效应。     

黑臭水体中不同浓度Fe2+、S2-与DO和水动力关系

以巢湖南淝河口湖湾区的黑臭水体为例,运用分位数回归方法研究了黑臭水体中不同浓度Fe²⁺、S^2-与DO及流速的定量关系.比较发现：分位数回归方法能够定量分析流速和DO对不同浓度Fe²⁺、S^2-的作用;而普通线性回归则无法给出它们彼此在不同浓度情况下的定量关系.进一步分析发现,水体流动主要通过分散作用降低黑臭水体中Fe²⁺及S^2-的浓度;增加流速对降低南淝河口及黑臭水体边缘等Fe²⁺、S^2-浓度梯度较大区域的污染效果显著;但对黑臭水体中间位置Fe²⁺、S^2-浓度梯度较小区域污染没有显著影响.增加DO对减少S^2-浓度达到0.043mg/L以上或Fe²⁺浓度达到0.80mg/L以上黑臭水体区域污染的效果明显;但对低浓度Fe²⁺、S^2-污染的处理效果不佳.这些结果为治理浅水湖泊中的黑臭水体提供了理论依据.     

三种次生矿物固定A. ferrooxidans的Fe2+氧化及成矿性能比较

氧化亚铁硫杆菌（A.ferrooxidans）介导的生物矿化方法促使可溶性Fe向次生铁矿物转变对酸性矿山废水（AMD）治理具有重要意义.化能自养菌A.ferrooxidans易受水流冲击而流失,常采用固定化方式来提高菌密度,从而保证较高的Fe²⁺氧化和成矿速率以满足实际需要.本研究在相同初始条件下（pH=2.30、Fe²⁺浓度4.48g/L、A.ferrooxidans密度8×10⁶cells/mL）生物合成固定有A.ferrooxidans的施氏矿物、黄钾铁矾和黄铵铁矾,比较矿物溶解前（固定态）和溶解后（游离态）A.ferrooxidans的Fe²⁺氧化性能,并分析各矿物对A.ferrooxidans的固定能力.结果表明,生物成因次生铁矿物干重排序为施氏矿物（0.24g） < 黄铵铁矾（0.35g） < 黄钾铁矾（0.67g）,但矿物固定A.ferrooxidans的能力却依次为施氏矿物 > 黄铵铁矾 > 黄钾铁矾.以游离态A.ferrooxidans的Fe²⁺氧化速率作为参比,推算出本研究所得施氏矿物、黄铵铁矾、黄钾铁矾固定A.ferrooxidans的有效生物量依次为5.33×10⁷~ 5.33×10⁸,5.72×10⁶~5.72×10⁷,6.35×10⁶cells/g（干基）.次生铁矿物载体有效生物量不仅直接影响AMD体系中Fe²⁺氧化速度,也间接决定了总Fe的矿化去除效果.     

WS2强化Fe2+活化高碘酸盐降解酸性橙7的研究

构建无机还原剂硫化钨(WS₂)强化Fe²⁺活化高碘酸盐(PI)体系,以典型有机染料酸性橙7(AO7)为模拟污染物,探究了Fe²⁺浓度、PI浓度、WS₂浓度、p H值及水体常见共存阴离子对AO7去除过程的影响,并基于自由基淬灭与捕获实验(EPR)分析了体系中可能存在的活性氧化物种及其生成机制.结果表明：WS₂/Fe²⁺/PI体系氧化去除AO7的效率远高于同等条件下单一Fe²⁺/PI活化过程;在[Fe²⁺]₀=0.1 mmol·L^-1、[PI]₀=0.5mmol·L^-1、[WS₂]₀=0.3 g·L^-1、初始p H为2.6条件下,AO7去除率在12 min内达到93.0%.实验中Fe²⁺浓度、WS₂浓度与AO7去除率呈正相...     

EDDS强化Fe0-Al0体系降解废水中4-氯酚的性能和机理

采用乙二胺二琥珀酸（EDDS）强化Fe⁰-Al⁰体系还原水溶液中的O₂产生H₂O₂和·OH等活性氧（ROS）的绿色高级氧化工艺,以4-氯酚（4-CP）模拟废水为研究对象,考察了溶液的初始pH值、铁铝的质量比、EDDS投加量和4-CP的初始浓度等因素对4-CP降解的影响.采用电子自旋共振（ESR）法、苯甲酸捕捉法以及4-CP的降解产物等证实了ROS的产生及4-CP的降解机制.结果表明：EDDS强化Fe⁰-Al⁰/O₂体系对4-CP的去除率随溶液初始pH的升高而降低,但在pH=2.5～9范围内,始终具有较好的4-CP去除率;随Fe⁰：Al⁰质量比增加4-CP的去除率先增大后减小,最佳质量比为4：1;随EDDS投加量和4-CP初始浓度增加,4-CP的去除率增大;EDDS可使体系的高级氧化能力提高9倍,在初始pH=2.5、Fe⁰=8g/L、Al⁰=2g/L、EDDS=1.5mmol/L条件下,反应3h后100mg/L 4-CP的去除率和脱氯率均达到近100%..     

UV/Fe2+/过硫酸盐降解噻虫啉的响应曲面法优化研究

构建了紫外-亚铁联合活化过硫酸盐的体系用于高效降解噻虫啉（Tiacloprid,THIA）,以Fe²⁺浓度、过硫酸盐（Persulfate,PS）浓度、pH值、紫外功率为因变量,THIA去除率为响应值,通过中心复合设计法（Central Composite Design,CCD）建立因素和响应值之间的数学模型.模型拟合结果显示,当Fe²⁺浓度为0.318mmol/L,PS浓度为0.544mmol/L,pH值为3.054和紫外功率为58.133W时,模型预测THIA降解率最高为100%.验证实验结果（98.4%）与预测值基本一致,证明了响应曲面法用于优化紫外-亚铁联合活化过硫酸盐体系降解THIA的可行性.     

酿酒酵母吸附Zn(Ⅱ)过程中阳离子(K+，Mg2+，Na+，Ca2+)的变化分析

研究了酿酒酵母无缓冲溶液体系吸附Zn(Ⅱ)的过程中各种阳离子的变化情况.研究结果表明,当Zn(Ⅱ)的初始浓度是0.08～0.8 mmol·L^-1,酵母浓度约1 g·L^-1,初始pH为5.65,反应38h内,酵母的Zn(Ⅱ)吸附量为74.8～654.8μmol·g^-1,去除率达到76.4%～92.8%,pH值升高0.55～1.28.吸附过程中酵母首先快速释放大量K⁺,其次是Mg²⁺和Na⁺,Ca²⁺的释放量较少,数量级一般可分别达到几百、几十和几个μmol·g^-1.以离子交换为基础计算的各阳离子释放量总和一般超过Zn(Ⅱ)的吸附量,证明酵母吸附Zn(Ⅱ)的机理之一是离子交换,但不唯一.无缓冲溶液体系酵母吸附Zn(Ⅱ)的过程中溶液pH值升高,H⁺被吸收,K⁺等阳离子释放,是生物体细胞的本质属性,与Zn(Ⅱ)是否存在无关,但是Zn(Ⅱ)可以促进阳离子的释放以及降低酵母对H+的吸收,也反映出Zn(Ⅱ)与H⁺之间可以竞争细胞表面吸附位.死酵母的吸附量低于未处理酵母,与阳离子交换能力关系不大,可能与细胞表面变形导致Zn(Ⅱ)吸附困难有关.     

改性龙须眼子菜吸附水溶液中Cu2+的性能

采用批式实验法对改性龙须眼子菜吸附溶液中Cu2+的吸附动力学过程及吸附平衡进行了研究,考察了溶液初始pH值、吸附剂用量、温度等对改性龙须眼子莱吸附Cu2+的影响.结果表明,吸附动力学过程可以用准二级动力学方程进行拟合,吸附等温线符合Langmuir模型而不符合Freundlich模型.吸附实验的优化条件为:溶液初始pH值为4.0～5.6,溶液初始Cu2+浓度与吸附剂用量比值为10～25 mg·g-1,吸附时间为30～45 min,吸附温度为20-30℃.龙须眼子菜经甲醇改性后对Cu2+的吸附性能有了很大程度的提高;在改性龙须眼子菜吸附Cu2+的过程中,存在离子交换作用,但不占主导地位;改性龙须眼子菜吸附Cu2+主要依靠醇、酚类中的O-H基团,酰胺类中的C=O、N-H与C-N基团,砜类中的S=O基团与Cu2+的配位作用.     

海藻酸钠/蒙脱石联合负载型纳米Fe0对Cu(II)的去除研究

由于蒙脱石负载型纳米Fe~0(Mt-n ZVI)在使用中易随水迁移,造成出水水质混浊和Fe~0流失.因此,本研究制备了海藻酸钠(SA)和蒙脱石(Mt)联合负载型纳米零价铁(SA/Mt-n ZVI),探究其对水中Cu(Ⅱ)的去除效果,并考察了Cu(Ⅱ)初始浓度、pH值对去除率的影响.结果表明:以2%(质量分数)SA和6%(质量分数)Mt-n ZVI条件制备的SA/Mt-n ZVI小球对Cu(Ⅱ)处理效果好,反应24 h后,SA/Mt-n ZVI小球对初始浓度为40 mg·L-1Cu(Ⅱ)的去除率达到92.11%,与游离的Mt-n ZVI颗粒相比,其活性并未降低;Cu(Ⅱ)的去除率随其初始浓度升高而降低;在pH为2~6之间,Cu(Ⅱ)去除率随pH升高而升高.SA/Mt-n ZVI小球可有效净化污水中的Cu(Ⅱ),将其重复使用3次后,对Cu(Ⅱ)的去除率仍维持在59.52%.     

非热等离子体强化碱液吸收脱除烟气中NO和Hg0的研究

采用正电晕放电产生非热等离子体将模拟烟气中的NO和Hg0氧化成更易吸收的NO2和Hg2+,从而强化其碱液吸收脱除,并考察放电电压及入口SO2和NO浓度对氧化和脱除效果的影响.结果表明,随着电压升高,NO和Hg0的氧化和脱除量增加.当NO浓度为134 mg/m3,放电电压为12.8kV时,吸收塔出口NO和NO2浓度分别为0和69 mg/m3.当Hg0浓度为110 μg/m3,放电电压为13.1 kV时,吸收塔出口Hg0和Hg2+浓度分别为22 μg/m3和11 μg/m3.SO2对Hg0的氧化和脱除具有一定促进效应,且这种效应随SO2浓度提高而增强,但SO2对NO的氧化和脱除影响不大.NO对Hg0氧化有明显的抑制效应,随着NO浓度提高,Hg0氧化和脱除量显著降低.当800 mg/m3 SO2、 134 mg/m3 NO和110 μg/m3 Hg0共存时,对应77 J/L的能量输入,NO和Hg0的脱除率分别为57%和31%.     

硅藻土的复合改性及其对水溶液中Cd2+的吸附特性

鉴于单一常规方法对硅藻土吸附性能的改善空间有限,为了显著改善硅藻土的吸附性能,应用酸活化-钠化-柱撑-焙烧复合改性工艺对硅藻土实施了改性,并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和红外光谱(IR)对硅藻土改性前后微观形貌、物相组成和官能团的变化进行了分析,探究了硅藻土改性前后对Cd~(2+)的吸附能力与机制.结果表明,最佳复合改性工艺条件为:硫酸体积分数10%,NaCl质量分数6%,OH/Al摩尔比2.2,焙烧温度150℃;改性后,硅藻土对Cd~(2+)的吸附容量由原来的5.44 mg·g~(-1)提升至9.60 mg·g~(-1),提升了76.5%;改性前后硅藻土对Cd~(2+)的吸附均符合Langmuir等温吸附模型和二级动力学模型,吸附以物理过程为主.SEM、XRD和IR分析结果均表明,经复合改性,硅藻土壳体杂质得到清除,聚合羟基铝离子(Al13)成功引入硅藻土孔道并发挥柱撑作用,硅藻土壳体孔隙结构得到了充分改善.