腐殖酸与钙离子共存下ZVI界面沉积过程

为精准分析环境介质在零价铁（ZVI）界面沉积过程和沉积层特性,采用喷涂方法制备ZVI负载芯片,应用耗散式石英晶体微天平（QCMD）研究了腐殖酸（HA）与钙离子（Ca（Ⅱ））在ZVI界面沉积吸附过程的差异,并探讨了Ca（Ⅱ）浓度与HA/Ca（Ⅱ）投加顺序对沉积过程的影响机理.结果表明,在反应体系中先通入HA相较先通入Ca（Ⅱ）,ZVI表面形成的沉积层质量更高、沉积层结构更稳定;HA沉积后可促进Ca（Ⅱ）沉积,然而Ca（Ⅱ）先沉积后HA沉积量较少,很大程度上与吸附层外层结构组成差异相关.此外,发现随着Ca（Ⅱ）浓度从10mg/L升高至200mg/L,Ca（Ⅱ）沉积速率加快,界面沉积量增多.QCMD耗散变化研究发现,当Ca（Ⅱ）浓度从10mg/L提高至100mg/L,沉积层耗散变化值（ΔD）逐渐下降,沉积层转变为刚性结构;Ca（Ⅱ）浓度继续加大到200mg/L,ΔD升高趋势,沉积层构象呈现疏松态.应用QCMD可实时监测ZVI钝化层形成的动态变化过程,提供了ZVI界面吸附层变化特征等关键信息.     

无机离子与胡敏酸对零价铁去除水中Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）的影响

研究了Ca2+、Cl-和胡敏酸(HA)对零价铁(ZVI)去除水中Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)的影响及其动力学特征,应用X-射线衍射分析(XRD)初步探讨了ZVI对Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)的去除机制.结果表明,ZVI主要通过吸附-共沉淀作用去除水中的Pb(Ⅱ),氧化还原作用去除Hg(Ⅱ).随着Ca2+浓度的增加,Hg(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的去除率分别呈逐渐升高和轻微下降的趋势;增加Cl-浓度有利于Hg(Ⅱ)的去除,但Pb(Ⅱ)去除率增加不明显;Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)去除率随HA浓度的增加分别呈缓慢升高和缓慢下降的趋势.当Cl-、Ca2+和HA共存时,Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)的去除率分别达到99.71%和97.95%.在Cl-、Ca2+、HA单独存在和共存时,ZVI去除Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)的过程均符合准一级反应动力学特征;Pb(Ⅱ)的去除速率常数以5 mg·L-1HA单独存在时最大(0.0240 min-1),而Hg(Ⅱ)以0.80 mmol·L-1Ca2+单独存在时最大(0.0169 min-1).     

天然腐殖酸对黄土吸附敌草隆的影响

为研究添加天然腐殖酸条件下黄土对有机农药的吸附过程及影响机制,以敌草隆为目标污染物,采用批量平衡试验法,分析黄土与黄土+HA（在黄土中添加腐殖酸）处理对敌草隆的吸附动力学、吸附热力学、解吸动力学过程及其主要影响因素（如pH、离子强度等）.结果表明:①与黄土相比,黄土+HA对敌草隆的吸附时间较短,且二者均符合颗粒内部扩散模型.②Freundlich等温吸附模型能够较好地拟合黄土及黄土+HA对敌草隆的吸附热力学过程.黄土和黄土+HA对敌草隆的吸附自由能（ΔGθ）、熵变（ΔSθ）均小于0,表明反应是一个自发进行且混乱度逐渐减小的过程;添加HA使黄土对敌草隆的焓变（ΔHθ）由负值变为正值,即由放热过程转化为吸热过程,表明温度升高使HA表面的微孔数量增多,为敌草隆提供了更多的吸附位点.③随着pH的升高,黄土和黄土+HA对敌草隆的吸附量均缓慢减小,当pH>7时吸附趋于平衡.④不同离子（Ca2+、Na+、Mg2+）及离子强度下,黄土和黄土+HA对敌草隆的吸附量随着c（Ca2+）的减小而增大,与同浓度的Mg2+和Ca2+相比,Mg2+存在下黄土对敌草隆的吸附量较大;与同浓度的Ca2+和Na+相比,Na+存在下黄土对敌草隆的吸附量较大.⑤由解吸动力学过程可以看出,添加天然HA可延长敌草隆在黄土中的滞留时间.研究显示,HA的存在提高了敌草隆在黄土中的迁移能力,并使其吸附机制发生了改变.      

腐植酸对氧化锌吸附Cu(Ⅱ)的影响

为研究复杂三元体系中HA(Humic acid,腐殖酸)对氧化锌吸附Cu(Ⅱ)的影响,探究HA对重金属Cu(Ⅱ)在环境中迁移转化的作用机理,通过改变HA的添加顺序及添加量,系统研究了HA在不同环境条件下对氧化锌吸附Cu(Ⅱ)的影响作用.结果表明,添加HA能显著降低氧化锌对Cu(Ⅱ)的吸附量,在p H为5.05时添加50mg/L的HA,Cu(Ⅱ)的最大吸附量降低了61.74%;离子强度增大会促进氧化锌对Cu(Ⅱ)的吸附,在NaNO_3浓度为1.0mol/L时最大吸附量为21.79mg/g;p H值为5.05时吸附量达到最大值,升温有利于氧化锌对Cu(Ⅱ)吸附,氧化锌对Cu(Ⅱ)的吸附符合Freundlich模型.HA不同添加顺序对Cu(Ⅱ)的吸附量的影响表现为对照后添加HA同时添加HA先添加HA.红外光谱特征表明,HA和Cu(Ⅱ)在氧化锌表面吸附位点形成竞争吸附,并且氧化锌表面的羟基在吸附HA和Cu(Ⅱ)的过程中产生重要作用.     

颗粒状活性炭对低浓度氰化物的吸附

为确定减少氰化物残余水平的工程技术条件，使其低于加拿大饮用水水质规定的可接受最大浓度（MAC）：0.2mg/L，研究了颗粒状活性炭（GAC）对水溶液中低浓度氰化物（≤1mg/L)的吸附，经过30h的连续混合，吸附过程是缓慢进行的，其初速率随活性炭粒径的增大而增大；一般而言，吸附量与pH值无关（附在pH8-9内略有增加外）；当氰化物浓度>0.3mg/L，吸附量与氰化物溶液浓度呈线性增加;<0.3mg/L则与溶液浓度的一个幂次方成正比，而弗罗因德利希（Freundlich)等温线指出，氰化物浓度对吸附的影响与单位粒状活性炭的吸附量成正比，增加次氮基三乙酸（NTA）达10mg/L以上时，对吸附无影响，但胡敏酸、Ca(Ⅱ）Mg(Ⅱ）Ml(Ⅲ）和Fe(Ⅲ)可减少吸附量的30-50%，GAC吸附氰化物的可能机制及其在水处理方面的意义已被认可，包括CN^-在内的吸附机制是离子交换，象HCN分子这样的氰化物吸附是通过与含氧官能团（如-COH）形成氢键进行的。     

桉树遗态结构HAP/C复合材料对水中Cu (Ⅱ)的吸附特征

采用自制桉树遗态羟基磷灰石/碳复合材料(PBGC-HAP/C)为吸附剂,溶液体系pH值、Cu(Ⅱ)初始浓度和材料粒径为影响因素,研究了PBGC-HAP/C吸附Cu(Ⅱ)的具体特征与机制.结果表明,当溶液为弱酸性时(pH=5),吸附效果最佳;增大反应体系初始浓度不利于吸附效果的提升;减小吸附剂粒径对吸附有促进作用.准二级动力学可准确描述该吸附过程,计算获取的吸附容量0.99、1.93和4.03 mg·g-1与实验值0.99、1.93和4.05 mg·g~(-1)高度接近;Langmuir模型很好地拟合了吸附过程,表明吸附是单层吸附,温度升高有利于吸附进行;热力学实验结果ΔGθ0、ΔSθ0和ΔHθ0,显示该吸附过程是自发、熵增的吸热过程.SEM、EDS、XRD和FTIR对吸附前后材料表征分析可知PBGC-HAP/C表面的含氧官能团与Cu(Ⅱ)发生的化学络合反应为主要净化机制,同时伴随着物理吸附、静电吸附和离子交换作用.     

表面活性剂对DDT在胶州湾沉积物上吸附行为的影响

采用批量定时取样法和批量平衡法,研究了低浓度阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）存在下胶州湾沉积物对DDT的吸附特性及机制.结果表明,吸附过程符合伪二级动力学方程,吸附等温线可用Freundlich等温式较好地描述.在实验浓度范围内,SDBS和CTAB均利于DDT在沉积物上的吸附,且吸附速率和吸附能力均随SDBS和CTAB初始浓度的增加而增大,其中CTAB的影响更为显著.以p,p＇-DDT为例,当SDBS的浓度为10mg.L-1时,吸附速率常数k2由1.232×10-2 g.（μg.min）-1提高到4.193×10-2 g.（μg.min）-1,KF由2.866（μg.g-1）（L.μg-1）1/n增加到7.932（μg.g-1）（L.μg-1）1/n.另外本研究还分析了SDBS存在下温度对吸附过程的影响,结果表明,在283～308 K范围内,较低的温度有利于DDT的吸附,该吸附是一个自发的、放热的、熵增加的物理吸附过程,SDBS的存在使DDT在吸附过程中的ΔG0、ΔH0值更负,ΔS0值更小.该研究可为DDT在胶州湾中的迁移转化及其归宿提供一定的理论基础.     

白果壳遗态Fe/C复合材料对水中磷的吸附特征

为研究PBGC-Fe/C-G（白果壳遗态Fe/C复合材料）对水中磷的吸附特征,以PBGC-Fe/C-G为吸附剂,对吸附剂投加量、溶液体系pH、初始磷质量浓度、温度和吸附剂粒径为影响因素进行静态吸附试验分析,并结合SEM、EDS、XRD和FT-IR等手段对吸附前、后材料进行表征,以揭示PBGC-Fe/C-G的吸附除磷机制.结果表明:①当初始磷质量浓度 < 10 mg/L、吸附剂投加量为0.2 g/（50 mL）、溶液为酸性（pH=3）、反应温度为45℃、吸附剂粒径 < 0.149 mm时,吸附效果最佳,吸附量达1.62 mg/g.②准二级动力学模型和Freundlich吸附等温模型能较好地模拟PBGC-Fe/C-G对磷的吸附过程.③热力学结果显示,ΔG < 0、ΔS>0和ΔH>0,说明PBGC-Fe/C-G对磷的吸附过程是自发、熵增的吸热过程.研究显示,PBGC-Fe/C-G吸附除磷主要通过配位作用、静电引力、等电荷离子交换和物理作用4种协同完成,其中Fe活性位与磷酸根离子的配位反应为主要的反应过程.      

有机酸对B-Fe/Ni降解阿莫西林的影响

为了研究水体中的有机酸对B-Fe/Ni（膨润土负载纳米铁/镍）降解阿莫西林的影响,以HA（腐殖酸）和EDTA（乙二胺四乙酸）作为研究对象,系统分析了不同质量浓度HA（0、10、50、100 mg/L）和EDTA（0、10、50、100 mg/L）对B-Fe/Ni降解阿莫西林的影响.以阿莫西林的降解率来考察HA和EDTA对B-Fe/Ni降解阿莫西林的效率产生的影响,并采用SEM（扫描电子显微镜）和XRD（X射线粉末衍射）等手段,探究了这两种有机酸对B-Fe/Ni降解阿莫西林产生影响的原因.结果表明:①当反应时间为10 min时,在HA质量浓度分别为0、10、50、100 mg/L的体系中,阿莫西林的降解率分别为63.6%、88.6%、87.3%、81.8%;②当反应时间为10 min时,在EDTA质量浓度分别为0、10、50、100 mg/L的的体系中,阿莫西林的降解率分别为63.6%、74.3%、65.7%、33.6%;③纳米铁在反应过程中被氧化为铁氧化物或氢氧化物沉淀,形成钝化层.研究显示,HA和EDTA在低质量浓度下会对B-Fe/Ni降解阿莫西林产生促进作用,而在高质量浓度下则会产生抑制作用.      

丝瓜络固定颤藻吸附Pb2+的动力学及机理

选取丝瓜络固定颤藻冻干灭活（Freeze-drying-inactivated Oscillatoria lutea Immobilized,FI）和干热灭活（Hot-air-inactivated Oscillatoria lutea Immobilized,HI）为吸附剂,以游离冻干灭活（Freeze-drying-inactivated Oscillatoria lutea Free,FF）和游离干热灭活颤藻（Hot-air-inactivated Oscillatoria lutea Free,HF）作对照,考察pH值、时间、Pb²⁺初始浓度和共存离子对吸附剂吸附溶液中Pb²⁺的影响及机制.结果表明,FI吸附效果优于HI及对照.pH值、时间、Pb²⁺初始浓度和共存离子对FI吸附性能的影响与对HI及对照的影响变化趋势一致;FI和HI吸附容量依赖pH值而变化,当pH值为5时,达到峰值;Pb²⁺初始浓度增加,吸附容量也随着增加,吸附平衡浓度分别为80和60mg/L;吸附平衡时间分别为90和60min;共存离子抑制吸附剂对Pb²⁺吸附,抑制强弱顺序为：Ca²⁺>Mg²⁺>K⁺>Na⁺.4种吸附剂对Pb²⁺的吸附符合准二级动力学方程,吸附过程主要受化学吸附速率影响.FI和FF吸附过程拟合适合Langmuir模型和Freundlich模型,而HI对Pb²⁺的吸附过程符合Langmuir模型,HF对Pb²⁺的吸附过程符合Freundlich模型.傅里叶红外光谱（FTIR）阐释了FI吸附Pb²⁺的主要官能团为氨基和羧基,吸附过程中发生了离子交换、静电吸引和络合作用.循环吸附实验显示了FI在工业处理Pb²⁺中具有很大应用潜力.     

腐殖酸作用下酸性多孔介质中纳米TiO2的迁移与滞留机制

探讨了富里酸（FA）和胡敏酸（HA）存在条件下饱和石英砂填充柱中纳米二氧化钛（nTiO₂）的迁移和滞留机制.结果表明,pH 4.0条件下,不存在FA和HA时,nTiO₂不发生迁移;FA和HA吸附到nTiO₂表面,改变nTiO₂电动性质,促进其在饱和多孔介质柱中迁移.随着FA和HA浓度由1mg/L升高至10mg/L,nTiO₂的流出率（填充柱流出液与进液中nTiO₂总量的比值）分别由0.01和0.88升高至0.91和0.94;相同条件下,HA在nTiO₂表面的吸附量比FA大,对nTiO₂迁移性的促进作用也更大.离子抑制nTiO₂的迁移,且CaCl₂影响大于NaCl.相同NaCl浓度,与FA相比,HA作用下nTiO₂的迁移性更强,并且7%~56%的nTiO₂沉降在第二极小势能区,高于FA作用下的4%~17%,更易被重新释放.nTiO₂与石英砂之间的高势垒促进nTiO₂的迁移,而低势垒、第二最小势能、阻塞作用、扩散和重力沉降是nTiO₂滞留的主要原因.     

工业铁屑(零价铁)还原硝基苯影响因素研究

通过静态试验,研究了初始硝基苯浓度、零价铁含量和pH值对零价铁还原硝基苯的影响.结果表明,在pH值为7,硝基苯初始浓度为311.25mg/L条件下,零价铁含量分别是100、50和25g/L时,硝基苯的降解速率常数分别是-0.02991、-0.0165和-0.00783min-1,零价铁含量越大硝基苯的降解速率越大;在pH值为7,零价铁含量为50g/L条件下,硝基苯的初始浓度分别是127.5,311.25,467.01mg/L时,硝基苯的降解速率常数分别是-0.01532、-0.01235和-0.00891min-1;在硝基苯初始浓度为311.5mg/L,零价铁含量为50g/L条件下,pH值为2.94时,硝基苯的降解速率最大,pH值为7其次,pH值为11.89时的降解速率最小,酸性环境利于零价铁还原硝基苯的进行.由此可见,硝基苯浓初始浓度、零价铁含量和pH值对硝基苯的还原具有重大影响.     

Steady performance of a zero valent iron packed anaerobic reactor for azo dye wastewater treatment under variable influent quality

Zero valent iron (ZVI) is expected to help create an enhanced anaerobic environment that might improve the performance of anaerobic treatment. Based on this idea, a novel ZVI packed upflow anaerobic sludge blanket (ZVI-UASB) reactor was developed to treat azo dye wastewater with variable influent quality. The results showed that the reactor was less influenced by increases of Reactive Brilliant Red X-3B concentration from 50 to 1000 mg/L and chemical oxygen demand (COD) from 1000 to 7000 mg/L in the feed than a reference UASB reactor without the ZVI. The ZVI decreased oxidation-reduction potential in the reactor by about 80 mV. Iron ion dissolution from the ZVI could buffer acidity in the reactor, the amount of which was related to the COD concentration. Fluorescence in situ hybridization test showed the abundance of methanogens in the sludge of the ZVI-UASB reactor was significantly greater than that of the reference one. Denaturing gradient gel electrophoresis showed that the ZVI increased the diversity of microbial strains responsible for high efficiency.     

零价铁与过硫酸盐异相芬顿降解活性艳橙X-GN

采用零价铁(Fe~0)与过硫酸盐构建异相类芬顿体系,由Fe0腐蚀释放Fe~(2+)催化S_2 O_8~(2-)产生硫酸根自由基快速降解偶氮染料活性艳橙,考察了初始p H值、Fe~0投加量、过硫酸盐投加量和温度对降解过程的影响。结果表明,当活性艳橙初始浓度为100 mg/L、pH值为7、Fe~0投加量为0.5 g/L、过硫酸盐投加量为1 mmol/L和反应温度为30℃时,反应60 min后活性艳橙降解率达到92.6%。酸性条件和提高反应温度均有利反应的进行,而且活性艳橙的降解率在初始pH值为9时也高于90%。反应过程符合准一级动力学,表观反应速率常数k为0.0513 min~(-1)(30℃)。UV-Vis扫描显示,活性艳橙的发色基团在反应过程中被破坏。由Fe~0与S_2O_8~(2-)构成的异相Fenton体系可作为一种高效手段用于染料废水的处理。     

新型磁性聚谷氨酸吸附剂对水中Pb2+的吸附去除

德岛大学安澤幹人首次利用γ-PGA在Fe3O4磁性纳米颗粒上进行涂层,制得了γ-聚谷氨酸-Fe3O4磁性纳米颗粒（PG-M）.本实验利用透射电镜以及扫描电镜对PG-M吸附剂的形貌进行了分析,发现PG-M与未涂层的Fe3 O4具有相似的形状以及大小,均为不规则的层状结构,且晶粒直径在120～320 nm之间;实验中针对性地对水溶液中Pb2＋进行了吸附探讨.在振荡实验中,通过主要参数的变化（pH值、吸附时间、竞争离子浓度、腐殖酸浓度）,得到如下结果：吸附最佳pH值为7.0;吸附量随着吸附时间的延长而增长,吸附平衡时间为45 min;Na＋对PG-M去除Pb2＋没有很强的干扰性,而Ca2＋则显示出一定的干扰作用;腐殖酸对吸附效果的影响是复杂的,表现为先增强吸附效果,随后降低吸附效果;最佳条件时Pb2＋的最大吸附量为93.3 mg/g.PG-M对Pb2＋的吸附均能较好地符合Freundlich和Langmuir等温吸附模型,其中Langmuir方程能更好地描述PG-M的吸附特征,说明PG-M在水溶液中对金属离子的吸附为单分子层吸附.PG-M吸附符合准二级动力学模型（r2〉0.99）.不同浓度的HCl和HNO3溶液的再生实验发现,0.1 mol/L的HCl溶液作为吸附再生液,可取得较好的再生效果.表明PG-M是可再生的,具有较好的经济性和可持续性.     

SDBS及腐殖酸对涕灭威及其氧化产物水解的影响

 研究了腐殖酸(胡敏酸,HA和富里酸,FA)和表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对氨基甲酸酯农药涕灭威及其氧化产物涕灭威亚砜和涕灭威砜的水解作用的影响.结果表明,SDBS可以促进涕灭威及其氧化产物的水解,随着SDBS的浓度由0增加为1200mg/L,涕灭威,涕灭威亚砜和涕灭威砜的水解速率常数K值分别增加了约8倍,7倍和6倍.腐殖酸可抑制涕灭威及其氧化产物的水解.在pH值为12的水溶液中,当FA的浓度由0增大到1000mg/L时,涕灭威,涕灭威亚砜和涕灭威砜的水解速率常数K值分别下降了83%,50%,68%;随着HA的浓度由0增大到1000mg/L时,涕灭威,涕灭威亚砜和涕灭威砜的水解速率常数K值分别下降了45%,56%,22%.研究结果对受农药污染土壤的修复有一定的指导意义.     

零价铁（ZVI）去除Cu2+的特性及机制研究

研究了零价铁去除水溶液中铜离子的影响因素及动力学特性,并利用X射线衍射(XRD)分析对反应机制进行了探讨.结果表明,当溶液中Cu2+的浓度为300 mg/L,零价铁的用量为1 g/L时,Cu2+的去除率99%.Cu2+的去除速度很快,且反应前30min零价铁去除Cu2+的过程可以用一级反应动力学方程模拟.零价铁去除Cu2+的机制主要基于氧化还原反应,Cu2+的还原产物主要为Cu和Cu2O.     

Weak magnetic field accelerates chromate removal by zero-valent iron

Weak magnetic field(WMF) was employed to improve the removal of Cr(VI) by zero-valent iron(ZVI) for the first time. The removal rate of Cr(VI) was elevated by a factor of 1.12–5.89 due to the application of a WMF, and the WMF-induced improvement was more remarkable at higher Cr(VI) concentration and higher p H. Fe2+was not detected until Cr(VI) was exhausted, and there was a positive correlation between the WMF-induced promotion factor of Cr(VI) removal rate and that of Fe2+release rate in the absence of Cr(VI) at pH 4.0–5.5. These phenomena imply that ZVI corrosion with Fe2+release was the limiting step in the process of Cr(VI) removal. The superimposed WMF had negligible influence on the apparent activation energy of Cr(VI) removal by ZVI, indicating that WMF accelerated Cr(VI)removal by ZVI but did not change the mechanism. The passive layer formed with WMF was much more porous than without WMF, thereby facilitating mass transport. Therefore,WMF could accelerate ZVI corrosion and alleviate the detrimental effects of the passive layer, resulting in more rapid removal of Cr(VI) by ZVI. Exploiting the magnetic memory of ZVI, a two-stage process consisting of a small reactor with WMF for ZVI magnetization and a large reactor for removing contaminants by magnetized ZVI can be employed as a new method of ZVI-mediated remediation.     

钢渣对酸性含Ni(Ⅱ)废水的吸附-中和作用

以碱性钢渣为水处理材料,研究了其吸附、中和酸性含Ni(Ⅱ)废水的工艺过程和机理。结果表明:在钢渣粒度小于2 mm、用量10 g/L、温度25℃、搅拌强度100 r/min条件下钢渣与Ni(Ⅱ)浓度200 mg/L、pH值4.8的废水反应8 min,可使废水中Ni(Ⅱ)浓度降低到0.25 mg/L,pH值升高到7.2,达到GB8978-1996《污水综合排放标准》的要求。钢渣对酸性废水中Ni(Ⅱ)的吸附符合Langmuir等温吸附式,其饱和吸附量达37 mg/g,反应包括钢渣中碱性物质的水解、Ni(Ⅱ)生成Ni(OH)2沉淀、生成的Ni(OH)2沉淀吸附于钢渣表面等几个过程。X射线衍射分析证明钢渣表面吸附了Ni(OH)2沉淀物。