含水层介质对Cr(VI)的吸附特征

结合天津典型地质和Cr(VI)污染情况,选择细砂、中砂、粗砂这3种含水层介质作为研究对象,研究其对Cr(VI)的吸附动力学实验和等温吸附实验。研究结果表明:3种含水层介质对Cr(VI)的吸附均包括2个阶段——快速吸附阶段和缓慢吸附阶段,并在2 h时达到吸附平衡,符合Elovich型吸附动力学。含水层介质对Cr(VI)的等温吸附模型符合Freundlich模型,表明吸附过程以不均匀吸附为主。含水层介质对Cr(VI)的吸附能力由大到小的顺序依次为细砂、中砂、粗砂;且当Cr(VI)溶液的初始浓度为0.1 mg/L,含水层介质为10 g细砂时,达到最大吸附率22.67%,吸附率很低,表明这3种含水层介质不易吸附Cr(VI),也就说明Cr(VI)进入地下水后不易被含水层介质吸附截留,而是在地下水中随之流动,造成远距离污染。     

“氧化镁/活性炭”新型吸附剂的制备及其对Cr(VI)的吸附研究

以氯化镁和造纸草浆黑液为原料,采用物理活化法制得“氧化镁/活性炭”新型吸附剂,其比表面积（BET）为388.96 m²/g、总孔容积为0.40 mL/g。测定了这种吸附剂对水中Cr(VI)的吸附性能,考察了吸附时间、pH值、吸附剂投加量、初始浓度等因素对Cr(VI)的吸附量和脱除率的影响,研究所得吸附水溶液中Cr(VI)的最佳条件为：吸附时间为120 min,吸附剂投加量为2 g/L,pH值为2。“氧化镁/活性炭”新型吸附剂对Cr(VI)的吸附过程符合Freundlich等温式。     

MgAl型层状化合物对六价铬的吸附性能

尿素-水热法制备层状双金属氢氧化物Mg Al-LDH,系统考察了焙烧温度、p H值、初始Cr(VI)浓度、吸附时间和吸附温度对样品的吸附性能的影响。并对其吸附热力学、动力学和吸附机理进行研究。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)对吸附Cr(VI)前后的Mg Al-LDH进行表征。Mg Al-LDH的最佳吸附条件为p H=2.5,吸附过程符合Langmuir等温模型,最大吸附容量为105.15 mg·g-1,其对Cr(VI)的吸附为放热过程,并遵守准二级动力学模型,化学吸附为主导。Mg Al-LDH对Cr(VI)的吸附主要在酸性条件下进行,吸附机理主要为静电作用和离子交换:在酸性条件下,Mg Al-LDH表面带正电荷,并通过静电作用吸附Cr(VI)阴离子,同时Mg Al-LDH的层间CO2-3和NO-3与溶液中的Cr(VI)阴离子进行离子交换。     

NiFe_2O_4/ZnAl-LDH吸附去除水中Cr(Ⅵ)

采用共沉淀法合成磁性复合材料NiFe_2O_4/ZnAl-LDH,通过静态吸附试验考察复合材料去除水中Cr(VI)的性能,系统地研究了溶液初始p H值、吸附剂投加量、吸附时间和温度等因素对Cr(VI)去除效果的影响。结果表明,当溶液初始p H值为2、初始Cr(VI)浓度为50 mg·L-1、吸附剂投加量为4 g·L-1时,吸附过程在240 min内达到平衡,此时Cr(VI)的去除率为89.5%。动力学和吸附等温式的研究表明:NiFe_2O_4/ZnAl-LDH吸附Cr(VI)的过程符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型。热力学参数表明该吸附过程为自发、放热的反应过程,低温有利于吸附剂对Cr(VI)的吸附。吸附剂经4次再生后对Cr(VI)仍有83.1%的去除率,且其在外加磁场的作用下能快速与水溶液分离,因此NiFe_2O_4/ZnAl-LDH可作为去除水中Cr(VI)的良好吸附剂。     

铁表面改性石英砂去除混凝出水中的Cr(VI)

为了增加混凝出水中Cr(VI)的去除率,使用铁表面改性的石英砂进行了不同条件下的Cr(VI)吸附实验,实验结果表明,在实验p H值(2.0~13.0)范围内,表面附着的铁具有较高的稳定性。铁表面改性后石英砂的等电点向碱性范围内移动,有助于吸附去除带负电的Cr(VI)。随着吸附时间的增加,改性石英砂对Cr(VI)的去除能力逐渐提高。Cr(VI)的浓度逐渐减少,改性石英砂对Cr(VI)的吸附动力下降,110 min后,吸附基本达到平衡。腐殖酸对于Cr(VI)在改性滤料表面吸附的影响主要体现在与Cr(VI)的竞争吸附和对Cr(VI)的还原作用。随着Cr(VI)浓度的增加,Cr(VI)的去除率呈现先增大后降低的趋势,当Cr(VI)浓度为2.0 mg/L时去除率达到最高。未改性的石英砂对于混凝沉后水中的剩余Cr(VI)无明显的去除作用。当使用改性砂柱对AS混凝出水进行过滤时,30 min之内Cr(VI)的去除率仍然能够达到接近100%。当体系中无腐殖酸存在,Al_(30)做混凝剂时,Cr(VI)在较短的时间(20 min)通过滤柱。     

一株Brevibacillus sp.的原生质球的制备及其对Cr(VI)的还原吸附效果分析

利用优势菌生物系统的还原吸附作用去除水环境中的Cr(VI)是一种有前景的处理方法。为了进一步探究优势菌Brevibacillus sp. 还原去除Cr(VI)的机理,利用正交试验得到酶法制备优势菌原生质球的最佳条件,分析原生质球对Cr(VI)的还原吸附效果。结果表明：酶解最佳条件为酶浓度0.1 mg/L,酶解时间30 min,酶解温度30℃。高渗环境下的优势菌原生质球对Cr(VI)和总Cr的去除效率分别为75.90%和63.82%,均高于完整菌株,而相对低渗环境下的原生质球,由于质膜破裂,对Cr(VI)和总Cr的还原吸附去除效率最低。结合Cr(VI)去除率高于总Cr去除率的现象可以推测,可再生原生质球对Cr(VI)的还原吸附过程是一个与其生理活性（透膜机制和代谢活性）相关的过程,且Cr(VI)的还原与吸附是两个联系非常紧密的反应。研究成果为进一步提高Cr(VI)还原去除效率奠定了理论基础。     

一株耐铬产碱菌的鉴定及其铬(VI)解毒特性

为了将微生物更好地应用于治理环境污染,从长期Cr(VI)污染区域筛选Cr(VI)耐受细菌,并研究其去除Cr(VI)的特性。结果表明:筛选出1株产碱菌CQMU-1能高效除去培养体系中的Cr(VI),用于去除环境中Cr(VI)污染是可行的。7种细菌中菌株CQMU-1的Cr(VI)耐受能力最强,经鉴定为粪产碱菌;当初始Cr(VI)浓度为100 mg/L、pH为6.0~8.0、温度为30℃、接种细菌浓度为0.5~2.0 g/L时,CQMU-1的Cr(VI)去除率最高,达94.6%;培养120 h后,培养液中Cr(VI)明显减少,总Cr无显著变化,菌体中Cr含量极少。     

花生壳活性炭对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附性能

为提高花生壳对Cr(Ⅵ)的吸附性能,采用ZnCl2对花生壳进行改性,制得花生壳活性炭。通过批次吸附实验,考察了花生壳活性炭投加量、pH值、吸附时间等因素对Cr(Ⅵ)的吸附性能影响,同时,对吸附动力学、等温吸附特征和热力学进行了系统研究。结果表明,当吸附剂投加量为0.2 g时,在Cr(VI)初始浓度为20 mg/L、pH值为2.0条件下,吸附反应180 min后,花生壳活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附率可维持在94.13%以上。吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型;由吸附热力学方程计算得到吸附焓变(ΔH)>0,吸附自由能变(ΔG)<0,吸附熵变(ΔS)>0,表明花生壳活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附过程是吸热和自发的。     

Pseudomonas S2-3菌株对Cr(Ⅵ)的耐受性及去除

针对分离得到的Cr(VI)耐受菌株S2-3进行了基本生长特征、16S rRNA序列分析、Cr(VI)对菌株生长影响、菌株生长代谢与铬的去除的关系等研究。结果表明:该菌株属于假单胞菌,与Pseudomonas chlororaphis(Z76673)相似性最高(99.8%);Cr(VI)对菌株生长有着明显的抑制作用,其耐受上限可达到1 500 mg/L左右;Cr(VI)导致菌体细胞大小分布变宽,同时使得细胞表面的—OH和—NH基团减少。当初始Cr(VI)浓度为100 mg/L时,48 h内菌株S2-3对Cr(VI)去除效率可达到85.9%,对总铬去除率为24.1%。在高Cr(VI)浓度(1 000 mg/L)下,菌株对Cr(VI)和总铬仍有一定的去除效果,分别为58.7%和3.3%。菌株S2-3主要通过还原Cr(VI)的方式去除Cr(VI)。Cr(VI)的还原与菌液ORP以及细胞表面的—OH和—NH有关;总铬的去除不是因为形成了氢氧化铬沉淀,而是Cr(III)被吸附在了细胞表面的—CO上。     

生物铁修复Cr(Ⅵ)污染土壤的性能及机理

以活性污泥与生物铁作为修复剂,对比时间、pH、污泥投加量、Cr(VI)初始浓度对活性污泥、生物铁去除土壤中Cr(VI)的影响;考察生物铁对土壤中Cr(VI)的还原率;采用SEM、XRD、XPS对生物铁修复前后的Cr(VI)污染土壤进行表征分析。实验结果表明:在土壤中,生物铁对Cr(VI)的修复效果优于活性污泥,当pH为6.0,Cr(VI)初始浓度为300 mg·kg~(-1),生物铁和活性污泥的投加量均为19.57 mg·g~(-1),修复时间为45 d时,土壤中Cr(VI)经活性污泥与生物铁修复后浓度分别为31.42、19.69 mg·kg~(-1),去除率分别为89.52%、94.12%。生物铁修复土壤Cr(VI)以还原作用为主,吸附为辅。Cr(VI)污染土壤被生物铁修复后出现了FeOOH、Fe_3O_4以及Fe_3O_4与FeCr2O4的混合物,部分Cr(VI)被还原为Cr(III),铁被氧化为Fe~(2+)、Fe~(3+)。     

“氧化镁/活性炭”新型吸附剂的制备及其对Cr（Ⅵ）的吸附研究

以氯化镁和造纸草浆黑液为原料,采用物理活化法制得＂氧化镁/活性炭＂新型吸附剂,其比表面积（BET）为388.96 m2/g、总孔容积为0.40 mL/g。测定了这种吸附剂对水中Cr（Ⅵ）的吸附性能,考察了吸附时间、pH值、吸附剂投加量、初始浓度等因素对Cr（VI）的吸附量和脱除率的影响,研究所得吸附水溶液中Cr（Ⅵ）的最佳条件为：吸附时间为120min,吸附剂投加量为2 g/L,pH值为2。＂氧化镁/活性炭＂新型吸附剂对Cr（Ⅵ）的吸附过程符合Freundlich等温式。     

累托石/腐殖酸微球的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附研究

采用累托石（REC）、腐殖酸（HA）等材料制备微球状吸附剂,考察了累托石、腐殖酸、聚乙烯醇（PVA）、海藻酸钠（SA）、氯化钙等材料的用量对制得的微球吸附性能的影响,通过正交试验确定了微球的最佳制备条件,还考察了微球用量、振荡时间和溶液pH值等因素对微球吸附去除水中Cr(VI)效果的影响。结果表明,采用累托石、腐殖酸、聚乙烯醇等材料可制得高效去除水中六价铬离子的微球状吸附剂,微球的最佳制备条件为：REC 1%,HA 4%,PVA 7%,SA 0.1%,CaCl₂ 0.5%。制得的累托石/腐殖酸微球孔系发达,吸附性能良好。在温度30℃,微球用量0.02 g/mL,振荡时间为2.5 h,pH值为1的条件下,微球对Cr(VI)的吸附效率可达98%以上。     

木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料对Cr(Ⅵ)吸附性能研究

利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)方法,对木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料的结构进行表征,并研究了溶液pH、Cr(Ⅵ)初始浓度、吸附时间和吸附温度对木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料吸附Cr(Ⅵ)的影响.结果表明:(1)木质纤维素和蒙脱土复合后形成了插层一剥离型的纳米复合材料;(2)在溶液pH为2、Cr(Ⅵ)初始质量浓度为100mg/L、吸附温度为30℃、吸附时间为180 min的条件下,木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料对Cr(Ⅵ)的吸附量达5.72mg/g;(3)木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料对Cr(Ⅵ)的吸附符合伪二级动力学模型和Freundlich吸附等温式.     

高比表面积活性炭的制备及对Cr(Ⅵ)吸附的研究

以椰树壳为原料,运用水蒸汽和二氧化碳复合物理活化法在4 h内制备了2 162.84 m2/g的高比表面积活性炭,其孔径分布范围为1.1~2.5 nm。应用此吸附剂考察了溶液pH、吸附剂用量、接触时间和初始浓度对Cr(VI)离子吸附效果的影响,并讨论了固定吸附床中不同溶液流量对Cr(VI)去除效果的影响。结果表明:在温度为298 K、溶液pH为1.96、吸附剂用量为0.10 g、铬离子初始浓度为100 mg/L与接触时间为70 min的条件下,活性炭对铬离子具有较高的吸附容量,去除率高达99.32%;铬离子在吸附床中的穿透曲线具有陡峭的传质锋面,但随着铬离子溶液流量的增大脱除果率降低。     

不同炭材料吸附Cr(Ⅵ)的热力学研究

以4种碳基材料作为吸附剂,研究了不同吸附剂对Cr(VI)的去除效果,并对吸附热力学进行了研究。研究结果表明,木质活性炭和煤质活性炭对Cr(VI)的吸附效果较好;温度对木质活性炭与煤质活性炭的吸附能力影响较大,随着温度由298 K提升至343 K,其对Cr(VI)吸附能力提高50%以上,在343 K其最大吸附量分别为160.72 mg/g和151.88mg/g;热力学参数研究说明2种活性炭吸附的过程为熵增过程;且随着温度升高,ΔG0的值变小,说明升高温度使吸附过程的自发程度增高。     

碳羟基磷灰石对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

利用废弃蛋壳为原材料,水热法合成碳羟基磷灰石(CHAP),并利用X射线衍射、扫描电镜、能谱分析手段对其结构进行了表征.将CHAP作为含铬废水的吸附剂,考察了pH、Cr(Ⅵ)初始浓度、吸附时间等对Cr(Ⅵ)吸附行为的影响.结果表明,初始质量浓度为50 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液,在常温(22±2) ℃、溶液pH为3.0、CHAP用量为5 g/L时,30 min基本达到吸附平衡,Cr(Ⅵ)去除率为98.3%,饱和吸附容量达29.85 mg/g.CHAP对Cr(Ⅵ)的吸附行为符合Langmuir吸附等温式和Freundlich吸附等温式,相关系数分别为0.998 4和0.922 6.通过10%(体积分数)H2SO4对吸附Cr(Ⅵ)的CHAP进行再生,再生率最高达95.8%.     

赋硫活性炭对Cr(VI)的吸附机理

以商品活性炭(AC)为原料,制备具有含硫官能团的赋硫活性炭(SAC),对比研究了2种活性炭对Cr(VI)的等温吸附及吸附动力学;同时,用付立叶变换红外光谱(FT-IR),拉曼光谱(Raman),X射线光电子能谱(XPS)等分析方法表征吸附前后的活性炭表面官能团的变化。结果表明,赋硫改性使活性炭表面生成了S—S,噻吩,O=S=O等含硫官能团,为吸附Cr(VI)提供更多活性位点。Langmuir吸附模型非线性拟合能较好地描述AC对Cr(VI)的等温吸附,而SAC对Cr(VI)的吸附过程则以Freundlich吸附模型非线性拟合结果更好,准二级动力学模型非线性拟合比较吻合AC与SAC对Cr(VI)的吸附动力学。与AC相比,SAC对Cr(VI)的平衡吸附量在25、35和45℃下分别增加了55.20%、29.16%和85.76%。     

非沥青粘结剂煤质活性炭处理微污染水

以烟煤为主要原料,采用非沥青粘结剂,用气体活化法制备了非沥青粘结剂煤质颗粒活性炭(NP-GAC),采用FI-IR、BET和SEM等技术对其物化性质进行了表征,并研究了NP-GAC吸附微污染水中有机物的性能。结果表明,NPGAC比表面积803.28 m2/g,总孔容为0.5111 cm3/g,微孔率和中孔率分别为59.07%和37.59%,属于中微孔发达型煤质活性炭;NP-GAC含有微量的羟基和酯基,主要吸附微污染水中的烷烃、芳香烃和杂环等有机物分子;NP-GAC的表面不均匀,主要依靠表面分布的非均匀孔道结构进行吸附有机物分子,较好地符合Freundlich等温吸附模型;NP-GAC处理微污染水的优化条件为:吸附时间150 min,投加量2.5 g/L,p H值7.80,处理温度50~60℃,在该条件下对初始浓度为9.66 mg/L的微污染水处理有较好的效果,水样中COD和UV254去除率分别达到83.76%和97.78%。     

酸性条件下微波改性活性碳纤维对Pb(Ⅱ)的吸附

采用微波辐照的方法,在混酸条件下对活性碳纤维(ACF)进行改性,制备得到一种改性活性碳纤维(M-ACF).通过小试吸附实验考察了微波功率、溶液pH值对M-ACF吸附Pb(Ⅱ)的影响.通过扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、电子能谱(EDX)等技术对ACF和M-ACF进行表征.结果表明,M-ACF表面的羧基等酸性含氧官能团增多,纤维长度变短且表面粗糙化.当M-ACF的投加量为10 mg、含铅溶液初始浓度为50 mg/L、pH为6、吸附时间为24 h、吸附温度为308 K时,M-ACF对Pb(Ⅱ)的吸附量高达248.5 mg/g.吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型;热力学参数表明吸附为吸热、自发的过程.     

柚子皮水热炭对六价铬的吸附

采用水热炭化的方法制备柚子皮水热炭吸附剂,用红外光谱仪和氮吸附仪测定水热炭表面的官能团和孔结构,考察了吸附剂用量、溶液pH值、Cr(Ⅵ)初始浓度、吸附时间对吸附Cr(Ⅵ)的影响。结果表明:水热炭是典型的介孔材料且有较多的含氧官能团,有利于Cr(Ⅵ)的吸附。溶液pH值小于7时,吸附效果较好;当溶液中Cr(Ⅵ)离子的初始浓度为50mg·L~(-1),pH=6,吸附剂用量为0.4 g·(50 mL)~(-1)、吸附时间为90 min时、水热炭对Cr(Ⅵ)的吸附率和吸附量分别为99.03%、6.19 mg·g~(-1)。柚子皮水热炭对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合准二级吸附动力学模型,且35、45、55℃的等温吸附数据拟合结果表明等温吸附过程符合Freundlich模型。