不同阴离子下纳米TiO2催化臭氧化对溴酸盐生成的影响

为研究不同阴离子条件下纳米TiO2催化臭氧化（nano-TiO2/O3）过程对溴酸盐（BrO3-）生成的影响,本研究通过小试实验分别考察了不同浓度溴离子（Br-）、氯离子（Cl-）、碳酸氢根离子（HCO3-）、硫酸根离子（SO42-）和亚硝酸根离子（NO2-）对纳米TiO2催化臭氧化过程BrO3-生成的影响,并对不同阴离子条件下单独臭氧化（O3）过程和nano-TiO2/O3过程BrO3-生成情况进行对比。结果表明,不同Br-初始浓度下,相对于O3过程,纳米TiO2对BrO3-生成的抑制效果规律不明显;Cl-浓度从0增至150 mg·L-1时,纳米TiO2抑制率呈现先增加后下降的趋势;HCO3-存在的水体,投加纳米TiO2对BrO3-生成的抑制效能大大减弱;当SO42-初始浓度为0~90 mg·L-1时,相对于O3过程,nano-TiO2/O3过程BrO3-生成量减少了22.50%~68.77%;当NO2-初始浓度为0~1 mg·L-1时,相对于O3过程,nano-TiO2/O3过程BrO3-生成量减少了2.22%~68.77%。     

无机阴离子对催化臭氧氧化邻苯二甲酸的影响

考察了重碳酸根离子（HCO3-）、磷酸根离子（PO43-）、硫酸根离子（SO42-）和硝酸根离子（NO3-）等自然水体中常见的无机阴离子对非均相催化臭氧氧化邻苯二甲酸（PA）的影响。结果表明,能够捕获羟基自由基（HO·）的HCO3-对羟基氧化铁催化臭氧氧化体系影响很大,会明显抑制该体系对PA的降解,而对氧化铈催化臭氧氧化体系基本没有影响。PO43-和SO42-对2个体系中PA的降解均有很大的抑制效果,而NO3-对此影响甚少。从这些无机阴离子的影响可以侧面证明羟基氧化铁催化臭氧氧化遵循羟基自由基机理,而氧化铈催化臭氧氧化PA主要依靠络合作用。     

硝酸根对零价铁去除地下水中六价铬的影响

通过批实验和连续通流的柱模拟实验对比研究了存在NO3-和不存在NO3-条件下零价铁（Fe0）去除Cr（Ⅵ）的反应特征,并对比分析了NO3-对零价铁（Fe0）去除Cr（Ⅵ）的影响。批实验结果表明,在不同初始pH条件下,NO3-的加入均使得零价铁（Fe0）去除Cr（Ⅵ）的速率升高;当初始pH=7时,NO3-的促进作用最强,反应速率是无NO3-条件下的2.1倍。柱实验结果表明,NO3-的加入使得Fe0去除Cr（Ⅵ）的反应分成了3个不同的阶段：高效期（1025 PV）。在高效期,反应中的NO3-表现为对Fe0反应位点的竞争,抑制了Cr（Ⅵ）还原。在后期的2个阶段中,反应中NO3-则呈现明显的促进作用。NO3-的存在使得零价铁（Fe0）柱趋于整体性同步钝化,延长了Fe0柱的运行寿命,并且增加了零价铁（Fe0）柱对Cr（Ⅵ）的去除效率。NO3-对Fe0去除Cr（Ⅵ）反应的促进作用原因是由于NO3-与Fe0反应产生Fe3O4,Fe3O4可以还原Cr（Ⅵ）,并且具有阻滞反应的产物在Fe0表面堆积和促进电子传导作用。     

酸根离子对铝板电絮凝处理含镍废水的影响

电絮凝是去除废水中重金属离子的有效技术。本研究考察了常见酸根离子SO42-、Cl-、NO3-和H2PO2-对铝板电絮凝除Ni2+的影响。结果表明,SO42-、Cl-、NO3-均有利于Ni2+的去除,其中由于NO3-的还原可提高铝阳极溶解效率,因此,当其浓度从0.0186增至0.186 mol/L时,反应30 min后Ni2+去除率从77.9%升至99.8%。H2PO2-会降低絮体絮凝活性并钝化电极,从而显著降低Ni2+去除率,其浓度从0.0186 mol/L增至0.372 mol/L,反应60 min后Ni2+去除率从91.7%降至30.5%。另外,对各阴离子存在下溶解态铝絮体聚合度以及电解过程pH的检测,进一步揭示这4种离子对电絮凝影响机制。     

金属铁去除水中Cr~（6＋）的影响因素研究

研究Fe/Cr6＋比值和不同浓度的NO3-、Cl-和SO42-对金属铁去除Cr6＋效果的影响。结果表明,金属铁对水中Cr6＋有很好的还原去除效果;当金属铁的使用量为Cr6＋量的1/2 000时,铁对Cr6＋的去除效果较差且易失去活性,而当金属铁的使用量为Cr6＋量的8 000倍时,铁对Cr6＋的去除效果较好且其活性的持续性较强;3种阴离子（NO3-、Cl-和SO42-）均能提高金属铁对重金属Cr6＋去除率,但在反应初期,3种阴离子对金属铁去除水中Cr6＋影响的差异性不显著,随着反应时间的增加,SO24-对金属铁去除水中Cr6＋的促进作用逐渐强于Cl-和NO3-,3种阴离子对金属铁去除Cr6＋效率促进作用的大小顺序为SO24-〉Cl-〉NO3-。     

载铁活化天然沸石处理高氟地下水

采用氯化铁改性天然沸石进行地下水除氟效果的研究,考察了地下水中4种阴离子Cl-、HCO3-、SO24-和PO34-对该改性沸石除氟效果的影响,并分析了其除氟机理和表面成分。研究结果表明,对于初始氟浓度不同的水样,随着阴离子浓度的增加,吸附剂对氟的去除率逐渐下降。Cl-对吸附剂除氟效果影响较小,氟去除率降低较慢;随着HCO3-浓度的增大(由100 mg/L到1 000 mg/L),水样pH由8.42缓慢升高到9.52,而氟去除率则由70.36%缓慢下降到56.73%(2mg/L);SO24-及PO34-对改性沸石除氟效果影响较大,氟去除率降低较快,且PO34-的影响大于SO24-。可以得到载铁活化天然沸石对4种阴离子的吸附顺序为:PO34->SO24->HCO3->Cl-。     

抗菌剂三氯卡班在水溶液中的光降解

研究了抗菌剂三氯卡班(triclocarban,TCC)在水溶液中的光降解过程及其影响因素,考察了不同光源、溶液pH值、初始TCC浓度、添加光催化剂TiO2 及自然界水体中常见阴离子(如Cl-、NO3-和SO42-)存在的影响。结果表明,TCC在紫外光照射下能进行光降解,其反应符合假一级反应动力学。pH值对TCC在紫外光下的光解过程影响显著,且其降解速率随着pH值的升高而增大。适量添加TiO2能促进TCC的光解速率。无机阴离子Cl-、 NO3-和SO42-的存在阻碍了TCC的光解。此外,还对TCC的降解机理进行了初步推测。     

混合硫酸盐还原菌代谢过程的影响因素

采用间歇实验,研究不同初始pH、Fe2+投加量、COD/SO24-及NO3-/SO24-比值等因素对SRB还原硫酸盐效果与速率的影响。实验结果表明:中性条件下(pH=7),硫酸盐的去除效果最佳,去除率达到84.66%,还原速率为15.07 mg/(L.h),在初始pH为4～9的范围内,体系具有较好的缓冲能力;当COD/SO24-比值为3时,反应209 h,硫酸盐去除率为85.33%,还原速率为8.16 mg/(L.h),随着反应的进行,体系的pH趋于中性;当溶液中有亚铁离子存在,且浓度为0～200 mg/L时可促进硫酸盐还原菌的生长,提高其对硫酸盐的去除率;NO3-对硫酸盐的还原有明显的抑制作用。     

溶液中Fe2+强化Fe0还原NO3-的机制

通过不同条件下Fe0还原NO3-的研究发现,在中性条件下溶液中Fe2+明显强化了Fe0对NO3-的还原,最终还原产物以NH4+-N为主,而反应过程中Fe2+消耗与NO3-还原量存在明显的正相关性。在Fe2+初始浓度为1~8 mmol·L-1条件下,6 g·L-1的Fe0对初始浓度为100 mg·L-1 NO3-的还原符合零级反应动力学过程,结合电化学和X射线衍射分析,证明Fe2+通过沉积到Fe0表面,加速了电子传递过程,促进Fe0表面活性,从而强化了Fe0对NO3-的还原。     

无烟煤去除水中亚硝酸盐氮的机理研究

近年来,随着工农业迅速发展,城市化进程加快,水体“三氮”污染逐渐成为研究热点,其中NO2--N的危害及毒性居首,去除饮用水中的NO2--N意义重大。通过对无烟煤、瓷砂和沸石3种滤料去除水中NO2--N的效果进行比选,结果表明,无烟煤对水中NO2--N的去除效果最好。无烟煤对NO2--N的等温吸附更符合拟二级动力学吸附过程,且能很好地用Freundlich吸附模型拟合。pH对去除效果有影响,pH在6~7的范围内去除效果最佳。在一定浓度范围内,提高NO2--N的初始浓度,有利于提高无烟煤对NO2--N的去除效果。5种无机阴离子（Cl-、NO3-、SO42-、CO32-和PO43-）对无烟煤去除NO2--N有不同程度的抑制作用：PO43- > CO32- > SO42- > NO3- > Cl-。HCl可以有效再生无烟煤,最佳再生浓度为0.2 mol·L-1。无烟煤重复再生使用4次之后,对NO2--N的去除率仍然可达88%。     

Effect of groundwater geochemistry on pentachlorophenol remediation by smectite-templated nanosized Pd0/Fe0

Zero-valent iron holds great promise in treating groundwater, and its reactivity and efficacy depend on many surrounding factors. In the present work, the effects of solution chemistry such as pH, humic acid (HA), and inorganic ions on pentachlorophenol (PCP) dechlorination by smectite-templated Pd(0)/Fe(0) were systematically studied. Smectite-templated Pd(0)/Fe(0) was prepared by saturating the negatively charged sites of smectite clay with Fe(III) and a small amount of Pd(II), followed by borohydride reduction to convert Fe(III) and Pd(II) into zero-valent metal clusters. Batch experiments were conducted to investigate the effects of water chemistry on PCP remediation. The PCP dechlorination rate critically depends on the reaction pH over the range 6.0~10.0; the rate constant (k (obs)) increases with decreasing the reaction pH value. Also, the PCP remediation is inhibited by HA, which can be attributed to the electron competition of HA with H(+). In addition, the reduction of PCP can be accelerated by various anions, following the order: Cl(-) > HCO (3) (-) > SO (4) (2-) ~no anion. In the case of cations, Ca(2+) and Mg(2+) (10 mM) decrease the dechlorination rate to 0.7959 and 0.7798 from 1.315 h(-1), respectively. After introducing HA into the reaction systems with cations or/and anions, the dechlorination rates are similar to that containing HA alone. This study reveals that low pH and the presence of some anions such as Cl(-) facilitate the PCP dechlorination and induce the rapid consumption of nanosized zero-valent iron simultaneously. However, the dechlorination rate is no longer correlated to the inhibitory or accelerating effects by cations and anions in the presence of 10 mg/L HA.     

Effects of various ions on the dechlorination kinetics of hexachlorobenzene by nanoscale zero-valent iron

The effect of several anions and cations normally co-present in soil and groundwater contamination sites on the degradation kinetics and removal efficiency of hexachlorobenzene (HCB) by nanoscale zero-valent iron (NZVI) particles was examined. The degradation kinetics was not influenced by the HCO(3)(-), Mg(2+), and Na(+) ions. It was enhanced in the presence of the Cl(-) and SO(4)(2-) ions due to their corrosion promotion. The NO(3)(-) competes with HCB so it inhibits the degradation reaction. The Fe(2+) ions would inhibit the degradation reaction due to passivation layer formed, while it was enhanced in the presence of Cu(2+) ions resulted from the reduced form of copper on NZVI surfaces. These observations lead to a better understanding of HCB dechlorination with NZVI particles and can facilitate the remediation design and prediction of treatment efficiency of HCB at remediation sites.     

The effects of operational parameters and common anions on the reactivity of zero-valent iron in bromate reduction

Bromate reduction by Fe(0) was investigated under various conditions in batch tests. The bromate was primarily reduced to bromide ions with possible adsorption onto iron. Bromate reduction by Fe(0) can be described by pseudo-first-order kinetics. The differences in surface areas, numbers of reactive sites, impurities, pretreatment methods and numbers of repeated uses of iron affected the rates of bromate reduction through reducing or accumulating a passive oxide film on the iron surface. The reduction of bromate was significantly affected by only the dissolved oxygen content at supersaturated concentrations or by decreasing the pH from 6 to 5. Increasing the temperature increased the bromate reduction rate, which followed the Arrhenius relationship with activation energy of 52.6 kJmol(-1) and the reduction rate increased with increased mixing rates. These observations indicate that bromate reduction by iron is a surface-mediated process and diffusion to the surface is essential. Under the test conditions, modest inhibitory effects on bromate reduction by Fe(0) from nitrite, chlorate and bicarbonate were observed and the inhibitory effect from phosphate was relatively larger. Enhanced reactivity of Fe(0) to bromate was observed in the presence of nitrate or sulfate. These findings suggest that bromate reduction by Fe(0) can be an effective method for bromate control.     

铁氧化物复合氧化铝催化臭氧化过程中溴酸盐的生成控制

以市售活性炭、硅藻土和氧化铝小球为载体,考察了负载铁基活性组分对催化臭氧化过程中溴酸盐的控制情况,其中,铁基复合氧化铝小球体现出更好的溴酸盐还原特性和催化剂稳定性,证实催化剂中铁氧化物是溴酸盐得到有效控制的主要活性组分。进一步考察了铁基复合氧化铝小球催化臭氧化处理实际原水过程中对溴酸盐的生成控制,以及反应过程中溶解性有机碳（DOC）的去除情况。结果表明,与单独臭氧化相比,该催化剂既能有效去除水中的溶解性有机物,又能明显抑制溴酸盐的生成,反应50h,其活性并没有明显下降。催化剂失活主要归因于吸附位点数量的下降,可以通过负载铁氧化物来实现催化剂的再生。     

催化剂在Fe0还原污水硝态氮中的催化作用

为降低水体中的硝态氮对环境的危害,提高污水处理厂出水水质,将催化剂运用到零价铁还原硝态氮反应中,分别对含TiO2及Pd的催化剂进行了探索性实验。该实验以配置的KNO3溶液为实验水样,在比较研究添加H+、TiO2/Al2O3催化剂、Pd/Al2O3催化剂去除效果的基础上,深入研究了负载量、载体类型、pH、溶解氧、共存离子等因素对去除效果的影响。结果表明,催化剂TiO2/Al2O3对零价铁还原硝态氮的去除率有促进作用,水样pH=3.1时去除率为72%,产物主要为氨氮,应用性较差;而催化剂Pd/Al2O3在pH=3.1时去除率虽为43%,但产物以N2为主。在负载量为5%的情况下,N2转化率为76%,这对去除总氮有重要意义,并从电子转移角度探讨了该反应的反应机理,提出了活性氢（H*）为核心的机理模型。     

无机阴离子对热活化过硫酸盐体系中降解MDEA模拟废水的影响

采用热活化过硫酸盐技术处理MDEA模拟废水,阐明了降解过程中Cl-、CO32-、HCO3-对降解过程的影响。结果表明：无机阴离子的存在会抑制MDEA的降解过程,其中 CO32-与HCO3-单独存在于体系中对MDEA的抑制作用与其浓度呈正相关,离子浓度较高时（0.3 mol·L-1）,反应3 h,抑制率分别达到19%与11.5%,而Cl-单独存在于体系时,浓度小于0.1 mol·L-1时,抑制作用呈正相关;浓度在0.1~0.3 mol·L-1时,其抑制作用与浓度呈负相关;氯离子浓度为0.1 mol·L-1时为最大抑制浓度,其抑制率为15%。共生抑制响应曲面分析表明,3种无机阴离子之间交互作用显著,受与SO4-·的反应速率常数控制,抑制的显著性大小为Cl->CO32->HCO3-。