三江平原水田灌溉-排水过程中铁形态变化及输出贡献

采集三江平原农田灌溉地下水、稻田积水、渠系排水、土壤侧渗水,并采用切向超滤技术分离水体中不同形态铁,分析在灌溉排水及地下侧渗水中铁的迁移特征,并估算水田排水中铁的输出贡献.结果表明,在灌溉排水过程中,铁主要以低分子量形态和酸性不稳定形态迁移,地下水中Fe2+含量占可溶态铁的80.45%;地下水抽取到稻田后Fe2+含量显著降低,络合态铁含量升高,稻田积水中络合态铁占可溶态铁的75.50%;稻田积水排入渠系后,络合态铁中不稳定弱配位铁含量降低13.58%,其他铁形态变化不大.稻田积水通过地下侧渗进入渠系,随侧渗水体深度加深,Fe2+含量升高,络合态和胶体态铁含量降低,地下侧渗水向渠系水主要提供络合态和胶体态铁.三江平原湿地水田化改变了水体中铁的输出形态,同时,排水过程中铁的输出也对河流形成补给,水田灌溉排水过程可溶态铁的输出通量约为390kg.a-.1km-2,输出系数为0.186,灌溉-排水过程中残留在稻田土壤中铁的量约为1460kg.a-.1km-2,残留在排水渠系土壤中铁的量约为250kg.a-.1km-2,这对三江平原水土环境产生了深远影响.     

船舶混合锂离子电池储能系统功率分配研究

目的提高极端海况下船舶的适航性和动力性。方法针对能量型和功率型锂离子电池不同工作特性,设计半主动式船舶混合锂离子电池储能系统拓扑结构,提出基于模糊控制理论的功率分配策略,并根据锂离子电池荷电状态(StateofCharge,SOC),限制其最大充放电电流。结果提出的控制策略可充分发挥钴酸锂电池的功率特性和磷酸铁锂电池的能量特性,直流母线电压波纹小于2%。结论在极端海况下,船舶混合锂离子电池储能系统可减少磷酸铁锂电池放电循环次数和放电深度,延长磷酸铁锂电池组的使用寿命,平抑脉冲负载扰动,提高船舶电网稳定性。     

活性炭/纳米零价铁复合吸附剂的制备及对砷的去除应用

纳米零价铁在重金属去除领域应用前景广阔。为了大批量、低成本地制备纳米零价铁,本文采用电化学还原法在粒状活性炭表面电沉积纳米零价铁,通过X射线衍射分析对产物的结构进行了表征,并初步探讨了制备的纳米零价铁/活性炭复合吸附剂对模拟地下水中As(III)的去除效果。结果表明,通过自行设计的电沉积装置,成功地在颗粒活性炭上沉积了纳米零价铁颗粒。制备的活性炭/纳米零价铁复合吸附剂对模拟地下水中As(III)的去除效果良好。电化学沉积法制备纳米零价铁,技术可行,成本低廉,在重金属去除领域具有较大的应用潜力。     

Fe~0-厌氧微生物降解2,4-二氯酚的效应及机理

以2,4-二氯酚(2,4-DCP)为目标污染物,采用间歇试验,接种厌氧混合微生物,考察葡萄糖共基质条件下不同pH值时零价铁(Fe)0对2,4-DCP生物降解的效应,并对Fe0与厌氧微生物联合体系的作用机理进行探讨。结果表明:Fe0与厌氧微生物联合作用可提高2,4-DCP的降解效果,且中性或偏碱性环境下联合体系对目标污染物的促进效果较酸性环境明显,初始pH值为8时目标污染物的降解效果最好。Fe0在厌氧条件下腐蚀产生的OH-可有效平衡葡萄糖发酵产生的有机酸,使体系挥发性脂肪酸(VFA)的浓度维持在较低水平(300 mg/L),同时促使联合体系pH值上升从而利于目标物2,4-DCP的降解。Fe0在酸性环境的腐蚀较强,腐蚀产物以Fe2+为主,Fe3+含量较少。不同pH值时"Fe0+微生物"体系的COD去除率与目标物降解效果有一定相关性。     

改性纳米铁/炭填充PRB去除地下水硝态氮研究

采用鼠李糖脂对纳米铁进行改性后负载在活性炭上制备出改性纳米铁/炭,将其作为PRB填充材料,并采用有机玻璃柱模拟连续墙式PRB来进行水中硝态氮地去除研究.结果表明：经过改性后的纳米铁能够有效负载在活性炭上,悬浮稳定性得到明显提高;改性纳米铁/炭粒径远大于纳米铁,将其作为填充材料可有效缓解PRB堵塞问题;当纳米铁与活性炭质量比为5：2时,PRB运行效果最佳;pH值越小,污染液硝态氮浓度越低,水流速度越小均有利于硝态氮地去除.     

三江平原河水中铁的形态研究

采集三江平原河流(主要河流和沼泽性河流)水体,利用切向超滤和玻璃纤维滤膜技术分离铁的形态,研究了三江平原河水中铁的含量、形态和潜在络合竞争能力,以揭示湿地开垦对铁形态和输出通量的影响.结果表明,含有丰富有机质的典型沼泽性河流中可溶铁和酸性不稳定铁平均含量高达1.16和0.81 mg.L-1,是主要河流铁的重要补给来源,主要输送络合态铁(占可溶铁70.9%)和离子态铁(占可溶铁9.3%).河流中可溶态铁均以低分子量铁为主要迁移形态,在主要河流中低分子量铁占可溶态铁的68.7%,含量为0.13 mg.L-1,在典型沼泽性河流中占可溶态铁的82.2%,含量为0.88 mg.L-1;典型性河流中Fe3+含量是主要河流的3.1倍,Fe2+含量相差不大.通过菲咯嗪的配位竞争实验发现,络合态和胶体态铁中也存在Fe(Ⅱ)的结合形态;在典型沼泽性河流中,络合态铁具有更高的潜在络合竞争能力,更容易形成稳定不易分解的络合态铁.因此,三江平原湿地开垦导致沼泽性河流铁输出的减少,稳定络合态铁输出的减少直接影响铁的迁移距离,对近海铁的输送产生巨大影响.     

给水管网中铁释放现象的影响因素研究

在实验室静态试验下,定量分析了给水管网中无机化学水质参数对铁释放现象的影响,包括酸碱条件、氧化还原条件和无机离子等不同类别的水质参数.研究发现,铁释放速率都随着pH值、碱度和氧化剂浓度的升高而降低,随着氯离子浓度的升高而升高.根据管网的一般条件,提出了控制铁释放现象的理论临界释放速率计算公式.根据理论临界铁释放速率,达到控制管网铁释放现象的必要条件时,管网水质条件满足的要求为pH大于7.6,碱度大于150 mg/L,溶解氧浓度大于2 mg/L,氯离子浓度小于150 mg/L.     

融冰过程中铁离子和锰离子的迁移规律

为探究融冰过程中重金属离子的迁移规律,选择铁离子和锰离子为研究对象,开展了室内模拟融冰实验,探讨其在融冰过程中的迁移规律,并分析初始浓度和冷冻温度对其迁移过程的影响.结果表明：在不同的初始浓度和冷冻温度条件下,铁离子和锰离子在冰中各层的浓度分布关系皆为：中层 < 上层 < 下层;融冰过程中,51.17%~71.67%的铁离子和锰离子均在冰体融化前期（0~25%）集中释放,中后期相对平稳均匀释放,此外初始浓度对冰融化时铁离子和锰离子的迁移规律影响不大,而冷冻温度较低时,融1中铁离子和锰离子的浓度基本在增加;融冰过程中,随着累积融水体积的增加,融水中铁离子和锰离子的浓度与冰体初始浓度之比逐渐降低,它们之间呈指数函数衰减模式.     

刚果红的零价铁还原脱色条件及机理研究

零价铁使直接大红4BS还原脱色,其主要机理包括了电化学作用、铁粉的还原作用、铁离子的絮凝吸附作用、铁粉表面的物理吸附等。其中电化学还原与化学还原为主。当铁粉的投加量在2 g/50 ml、pH=3、摇床转速在140 rmp时,5 min内脱色率分别达到了100%、90%和80%以上。结果表明,通过改变染料的pH值、铁粉的投加量和摇床的转速都可以很好地提高脱色效果。     

超声波/零价铁体系降解五氯酚的机理

在超声波/零价铁体系中,以五氯酚为目标污染物,分别对各种形态铁离子浓度和羟基自由基表观生成率进行了定量测定,探讨了超声波与零价铁的协同作用机理.结果表明,在超声波/零价铁体系降解五氯酚过程中,同时存在超声波的羟基自由基氧化作用和零价铁的还原作用,其中超声波的羟基自由基氧化作用占主导,零价铁大大地促进了该体系羟基自由基的生成.同时,采用气相色谱.质谱联用仪测定中间产物,并结合相关研究推测,超声波/零价铁降解五氯酚主要是通过羟基自由基的氧化脱氯、五氯酚氧自由基的自身耦合,以及零价铁的还原脱氯3种降解途径完成的.     

模拟沉积磷迁移转化行为的铁盐影响机制研究

室内模拟研究了沉积物中不同形态磷在不同浓度铁盐影响下,在沉积层中的垂直迁移转化行为.结果表明,分别向模拟系统投加的10 mL和50 mL的1 mol/L FeCl_3溶液,沉积层中磷的含量降低,投加30 mL的1 mol/L FeCl_3溶液时,沉积层中磷含量增加.沉积物中适当的铁盐会阻止沉积物磷向水体释放,铁盐浓度过高或过低,在一定程度上都会促进沉积物中磷的释放,实验结果对研究内源磷释放与湖泊富营养化有重要的意义.     

Fe2+和Fe3+对厌氧氨氧化污泥活性的影响

通过接种厌氧氨氧化污泥研究了Fe离子浓度及价态变化对厌氧氨氧化污泥活性的影响.短期浓度影响结果表明,当进水铁离子浓度由0升高到5 mg·L-1时,厌氧氨氧化污泥活性因受刺激而逐渐增强;当进水铁离子浓度大于5 mg·L-1时,因厌氧氨氧化反应产碱,铁离子形成氢氧化物沉淀,生物活性未受到影响.不同价态铁离子浓度变化对厌氧氨氧化污泥活性的影响无明显区别.长期价态影响结果表明,经过71个周期培养,含Fe2+进水的厌氧氨氧化反应器R1脱氮效能(以氮计)由0.28 kg·(m3·d)-1升高到0.65 kg·(m3·d)-1,是含Fe3+进水反应器R2的1.28倍.因此Fe2+更适合厌氧氨氧化菌生长的需求.实验结果进一步表明,Fe3+易导致厌氧氨氧化反应器R2内氨氮过量转化,亚硝氮与氨氮转化比(1.17)明显低于含Fe2+进水的反应器R1内亚硝氮与氨氮转化比(1.24).     

镁离子对氧化亚铁硫杆菌生物合成次生铁矿物的影响

通过摇瓶实验,在Mg2+分别为48,4.8mg/L,其他元素组成与9K液体培养基一致的体系中,采用氧化亚铁硫杆菌A. ferrooxidans催化合成次生铁矿物.考察了Mg2+含量对生物合成次生铁矿物体系pH值、氧化还原电位(ORP)、Fe2+氧化率、总Fe沉淀率、次生铁矿物矿相及矿物晶体尺寸的影响.结果表明,经过48h培养,Mg2+浓度为48,4.8mg/L生物成矿体系pH值分别从原来的2.50降低至2.30,2.19,ORP分别从初始259mV增加至269mV,276mV.两体系Fe2+氧化率培养至第48h均达到100%,然而两体系总Fe沉淀率及矿物形态及却不尽相同.Mg2+浓度为48mg/L生物成矿体系,总Fe沉淀率为23.7%,次生矿物紧密粘附于三角瓶底部.而Mg2+浓度为4.8mg/L生物成矿体系,总Fe沉淀率达到32.2%,次生矿物却均匀分散于溶液中.两体系合成次生铁矿物均为黄铁矾与施氏矿物共存的混合物,Mg2+含量4.8mg/L体系合成黄铁矾单个晶体长度(~1.60μm)约为Mg2+含量48mg/L体系的1.2倍.     

Phosphorus release from phosphate rock and iron phosphate by low-molecular-weight organic acids

Low-molecular-weight(LMW) organic acids widely exist in soils, particularly in the rhizosphere. A series of batch experiments were carded out to investigate the phosphorus release from rock phosphate and iron phosphate by low-molecular-weight organic acids.Results showed that citdc acid had the highest capacity to solubilize P from both rock and iron phosphate. P solubUization from rock phosphate and iron phosphate resulted in net proton consumption. P release from rock phosphate was positively correlated with the pκa values. P release from iron phosphate was positively correlated with Fe-organic acid stability constants except for aromatic acids, but was not correlated with pκa. Increase in the concentrations of organic acids enhanced P solubilization from both rock and iron phosphate almost linearly. Addition of phenolic compounds further increased the P release from iron phosphate. Initial solution pH had much more substantial effect on P release from rock phosphate than from iron phosphate.     

水合氧化铁催化臭氧氧化去除水中痕量硝基苯

以实验室制备的水合氧化铁(IHO)为催化剂,研究了其催化臭氧氧化去除水中痕量难氧化有机物--硝基苯的效能,通过研究叔丁醇对催化反应的影响以及氧化物催化性能之间的对比,间接推断了催化反应的机理.探讨了催化剂投量、水质因素和催化剂重复使用对催化氧化硝基苯的影响.发现IHO对臭氧氧化水中的痕量硝基苯有明显的催化活性,在本实验条件下,以蒸馏水为本底,反应20min时催化氧化硝基苯的去除率比单独臭氧氧化高出44.8%.这种催化作用遵循羟基自由基的途径,氧化物羟基含量多对催化反应有利.本实验条件下催化剂投量最佳为100mg/L,水溶液的pH值接近氧化物零电荷pH值(pH_zpc)时催化作用最明显,水中重碳酸根浓度为2.38mmol/L时催化作用受到显著抑制.催化剂重复使用了5次,其催化活性基本没有变化,没有发现铁离子溶出.     

软锰矿浆烟气同步脱硫脱硝尾液氧化除铁的研究

软锰矿浆烟气同步脱硫脱硝尾液中的铁离子杂质会影响后面的硫酸锰、硝酸锰产品的纯度,而铁离子主要以Fe2+的形式存在,因此必须先将Fe2-氧化成Fe3+以Fe(OH),的形式除铁.对空气、双氧水和二氧化锰三种氧化剂进行了投加量、pH值、反应时间等操作参数对氧化除铁效果影响的对比实验研究.结果表明,空气为性价比较高的氧化剂.     

Fe0/海藻酸钙微球还原-Fenton氧化协同降解酸性红B

以海藻酸钠为固定基质制备了Fe~0/海藻酸钙微球,探讨基于Fe~0/海藻酸钙微球对染料还原-Fenton氧化协同降解转化的特性及机制.通过FT-IR、SEM、BET、XPS等方法对材料进行了表征,考察了不同还原氧化体系、Fe~0/海藻酸钙微球投加量、溶液p H等因素对酸性红B(ARB)降解效果的影响,以及Fe~0/海藻酸钙微球还原-氧化过程中Fe~0的稳定性和海藻酸钙微球重复催化性能.结果表明,Fe~0/海藻酸钙微球的多级孔道结构对染料有一定的吸附作用.在Fe~0/海藻酸钙微球还原染料阶段中,Fe~0投加量为0. 24 g·L-1,溶液初始p H为2. 96时,180 min后ARB的色度去除率可达到96. 8%.在后续的Fenton氧化阶段,加入10. 75 mmol·L-1H2O2后,ARB色度去除率达到99%,矿化程度提高至64. 7%.与Fe~0/海藻酸钙微球还原体系和Fe3+/海藻酸钙微球Fenton氧化体系相比,Fe~0/海藻酸钙微球还原-Fenton氧化协同体系能够实现ARB的有效脱色和矿化.由于海藻酸钙中羧基对Fe2+/Fe3+的配位作用,Fe离子从微球中转移到溶液中的量为微球中总铁量的3. 9%左右.由于Fe离子能够较好地固定在海藻酸钙微球中,在p H较高条件下,减少了Fe氢氧化物的生成,Fenton反应能够在较宽p H范围内进行,含有Fe2+/Fe3+的海藻酸钙微球表现出较好的重复催化氧化性能.因此,Fe~0/海藻酸钙微球还原-Fenton氧化协同技术为染料废水的处理提供了一种较好的解决方案.     

树脂基纳米零价铁复合材料的制备及其去除重金属铅Pb(Ⅱ)的性能研究

凭借着优越的还原活性,纳米零价铁在环境污染治理和修复领域应用广泛。通过将纳米零价铁(n ZVI)颗粒负载到大孔阴离子和阳离子交换树脂上,成功制备出2种树脂基纳米零价铁复合材料。研究了2种复合材料及其载体对水溶液中Pb(Ⅱ)的去除性能,考察了不同载体功能基团对复合材料去除Pb(Ⅱ)性能的影响。结果表明:以大孔阴离子交换树脂为载体的D001-Fe0复合材料因具有离子交换和化学还原双重作用,对Pb(Ⅱ)的去除效率高、速率快。     

生物海绵铁体系降解硝基苯的特性及机理初探

采用硝基苯（NB）模拟废水对生物海绵铁体系进行驯化,考察了NB初始浓度、海绵铁投加量、初始pH值、温度等因素对生物海绵铁体系降解NB的影响,初步探讨了生物海绵铁体系高效降解NB的机理.结果表明：生物海绵铁体系较普通活性污泥系统对NB适应性及氧化作用更强,驯化至第28d对300mg/L NB废水去除率稳定在98%以上,驯化周期比普通活性污泥体系缩短28d;海绵铁的加入大大促进了微生物对NB的降解,NB初始浓度及pH值对生物海绵铁体系降解速率影响较大,该体系适宜的温度范围较广,10~40℃均能高效降解NB,生物海绵铁体系对NB的降解符合零级反应动力学规律;生物海绵铁体系中活性氧化物（ROS）含量明显高于海绵铁体系及污泥体系,尤其是介入铁泥的生物海绵铁体系ROS含量更高,为体系发生较强类Fenton效应提供了条件.在实验确定的最佳工况下,经NB驯化的铁泥与海绵铁形成的生物海绵铁体系,NB降解速率为31.49min^-1,6hNB降解率及TOC去除率分别高达92.0%和63.1%,较单独海绵铁体系与单独铁泥体系降解率的叠加值分别高出22.3%和11.4%.本研究为经济有效地处理NB废水提供了新思路.     

环氧云铁与聚氨酯涂层间剥离原因分析

目的剖析沿海某大型工程钢结构环氧云铁与聚氨酯涂层间剥离的原因。方法采用质谱分析仪剖析该聚氨酯涂料的成分,采用离子色谱仪及电导率仪检测所形成聚氨酯氟碳涂膜表面的铵基盐分,环境扫描电镜对剥离涂膜表面观察。结果聚氨酯涂料中含有高沸点溶剂三甲苯、四甲苯,在聚氨酯氟碳复合涂膜与环氧云铁界面之间存在铵基盐物质,通过电镜微观观察发现涂膜固化不完全和微孔存在。结论聚氨酯氟碳涂膜发生可剥离的原因有以下方面,由于聚氨酯涂料中含有高沸点溶剂,挥发时在涂膜中形成微孔;环氧云铁由于低温下环氧固化反应滞缓,与环境中的CO2,H2O反应,生成了氨基甲酸铵盐;氨基甲酸盐在海洋环境下形成水溶物,富集于环氧云铁涂膜和聚氨酯涂膜相粘结的界面处,降低了附着力,从而产生聚氨酯氟碳涂膜严重可剥离现象。