零价铁去除堆浸采铀工艺废水中U(Ⅵ)的研究

研究了零价铁(Zero-valent iron,ZVI)粉和废铁屑分别去除堆浸采铀工艺废水中以铀酰离子形式(UO2+2)存在的U(Ⅵ),分析了p H值、震荡时间、反应温度、ZVI投加量、共存离子等因素对U(Ⅵ)去除效果的影响。结果表明:在p H=6,震荡时间为80 min,ZVI投加量为1.5 g,铀去除量为0.18 mg/g,ZVI对U(Ⅵ)的去除率可达到98.6%,零价铁粉比废铁屑去除效率略高,共存离子Mg2+,Mn2+,Cl-,NO-3对ZVI去除U(Ⅵ)影响不超过3%,CO2-3和Cu2+影响显著。ZVI去除溶液中U(Ⅵ)以还原沉淀和吸附作用为主,吸附-还原反应遵循一级化学反应动力学方程,探讨出零价铁去除堆浸采铀工艺废水中U(Ⅵ)的机理。     

ZVI与TCE反应参数优化及动力学方程的建立

以批量研究的方法,考察了ZVI纯度、ZVI粒径、ZVI投量、p H值、温度和初始TCE浓度对TCE去除的影响,建立了ZVI去除TCE的动力学方程。最佳参数为:ZVI纯度92%,ZVI粒径30目,ZVI投量30 g,p H值为6.0,温度25℃,初始TCE质量浓度50 mg/L。最佳条件下TCE去除率可达73.6%,反应符合一级动力学方程。     

零价铁还原地下水中对氯硝基苯的研究

采用间歇试验考察零价铁去除对氯硝基苯的效果,研究初始pH值、零价铁粒径、零价铁投加量和氧对反应过程的影响.结果表明,在中性和弱酸性条件下零价铁能有效去除对氯硝基苯,反应过程符合准一级动力学,反应终产物为对氯苯胺;降低零价铁粒径和增加零价铁投加量可提高对氯硝基苯的去除率.当零价铁粒径为0.05mm、投加量为0.5 g/L、对氯硝基苯初始质量浓度为25 mg/L,反应6h后,对氯硝基苯去除率可达100％.氧对零价铁还原对氯硝基苯具有竞争性抑制作用,但零价铁能消耗水中溶解氧并维持对氯硝基苯还原反应进行,与厌氧反应过程相比,空气-水体系对氯硝基苯去除率下降19.18％.研究表明,采用零价铁还原法可有效去除地下水中的对氯硝基苯.     

零价铁基可渗透反应墙技术治理Cr(Ⅵ)污染地下水的研究进展

可渗透反应墙(Permeable Reactive Barrier, PRB)技术原位处理污染地下水是地下水治理领域的重要研究方向之一，以零价铁为填料的PRB在去除Cr(Ⅵ)污染地下水时具有显著优势。归纳总结了零价铁基PRB治理Cr(Ⅵ)污染地下水的反应机理，包括还原(主要作用)、吸附、共沉淀、微生物作用和铁腐蚀，并指出目前存在的反应性差和沉淀堵塞问题。硫化改性、双金属改性、负载碳材料和材料复配增强了零价铁对Cr(Ⅵ)的反应性能。耦合微生物菌(Cr(Ⅵ)还原菌、铁还原菌和硫酸盐还原菌等)治理方法由于更加绿色而受到越来越多的关注，但需注意微生物生长堵塞问题。电动治理技术强化了PRB被动捕获污染羽的能力并增强了PRB寿命。介绍了零价铁基PRB的渗透性能，并考虑水文地质条件、副反应以及二次污染等问题，以对未来研究做出展望，为零价铁基PRB技术治理Cr(Ⅵ)污染地下水的研究与应用提供参考。     

去除碱性染料吸附剂的制备及其吸附特性研究

本实验用橘皮果胶来改性纳米铁吸附碱性品红,用橘皮果胶来改性纳米铁,可以提高纳米铁对碱性品红的吸附。本文从吸附剂制备工艺的角度研究了橘皮果胶的质量浓度、改性纳米零价铁的投加量、活性剂羟甲基纤维素钠的投加量、吸附时间、温度、碱性品红的初始浓度对染料去除的效果,结果表明:在橘皮果胶质量浓度为2. 58%,将0. 02 g改性纳米零价铁和0. 1 g活性剂羟甲基纤维素钠投加到50 m L初始浓度为12 mg/L碱性品红溶液中,吸附时间60 min,吸附温度为60℃,改性纳米零价铁对碱性品红的吸附效果较好,改性纳米零价铁吸附碱性品红溶液遵循准一级反应动力学模型,平衡浓度对吸附量的影响符合Langmuir吸附模型,是以化学吸附为主。     

改性海泡石处理水中低质量浓度NO3-的研究

实验制备酸洗及负载纳米零价铁的海泡石,进行改性海泡石吸附及还原水中低质量浓度NO~-_3的实验研究。结果表明,对于酸洗海泡石(PNS)吸附NO~-_3,吸附效果高于天然海泡石,Freundlich模型比Langmuir模型更好地拟合NO~-_3等温吸附曲线,吸附过程为物理吸附非自发过程,吸附为放热反应,温度升高不利于吸附进行;负载纳米零价铁的海泡石(PNS-nZVI)处理水中NO~-_3符合准一级反应动力学模型。在一定范围内,酸性条件下促进NO~-_3的去除,质量浓度越大去除效果越好,温度在30℃时去除率达到峰值,最佳条件下去除率可达到95.4%。PNS-nZVI还原NO~-_3是一个递进过程,初始阶段NO~-_3先转化成中间产物NO~-_2和部分NH~+_4,随着反应进行NO~-_2逐步转化成NH~+_4,NH~+_4在反应产物中所占比重最大。     

蚯蚓粪与零价铁、磷矿粉对酸性土壤改良和重金属风险控制研究

针对酸性土壤退化和重金属活性高的问题,为了寻求一种综合改善土壤酸性和控制重金属风险的改良技术,基于室内土培试验,通过将蚯蚓粪、零价铁和磷矿粉进行不同形式的组配,分析其对土壤理化性质和重金属镉铅活性的影响,最终筛选出适宜的酸性土壤改良剂。结果表明,加入改良剂后土壤p H值提升了0.17～1.33个单位,有机质质量分数增加了30.7%～124.5%,阳离子交换量提升了371%～627%,均显著改善了土壤理化性质。有机-无机组配材料对重金属Cd、Pb的钝化效果显著,其中蚯蚓粪+零价铁(VCFe)和蚯蚓粪+零价铁+磷矿粉(1∶1∶1,V1F1P1)处理的土壤Cd、Pb有效态含量降低45.4%～59.0%,钝化效果最佳。Tessier形态分析结果表明,这2种改良剂能够将Cd从活性较高的可交换态向活性较低的铁锰氧化态和残渣态转化,将Pb从可交换态、碳酸盐结合态向残渣态转化。组配材料通过改变土壤理化性质而影响到Cd、Pb部分形态转化,进一步影响到其有效性和迁移性。     

硫化纳米铁的制备及其对亚甲基蓝的去除

为克服纳米零价铁易团聚、易氧化、电子选择性差等缺陷,引入硫对纳米铁进行改性制备了硫化纳米铁复合材料(S-nZVI),并利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)等方法对制备的S-nZVI进行表征,同时研究了其对水溶液中亚甲基蓝(MB)的去除效果。S-nZVI对MB的去除过程符合准二级反应动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型。当MB初始质量浓度为1000 mg/L时,S-nZVI对MB的饱和去除量可达242.06 mg/g。     

负载TiO2颗粒活性炭去除微囊藻毒素- LR的动力学

以活性炭为载体,采用溶胶凝胶法制备负载型的催化剂(TiO2/GAC),进行了有无紫外光降解和有无活性炭条件下的微囊藻毒素- LR( MCLR)降解试验.结果显示,在紫外光照射下,MCLR不会自身降解,且紫外光照对活性炭吸附性能无明显影响.此外,通过负载型催化剂对不同初始质量浓度的MCLR溶液的吸附和光催化降解试验,进行了Lagergreen准二级模型和颗粒内部扩散模型拟合催化剂的吸附去除动力学研究,应用Langmuir- Hinshelwood和Freundlich-Hinshelwood模型拟合光催化降解过程.结果表明,Lagergren准二级模型和Langmuir- Hinshdwood模型均能较好地描述TiO2/GAC对MCLR的吸附、光降解过程,Langmuir-H inshelwood模型中吸附平衡常数Kt值基本保持不变,约(0.057 0±0.0008)L/μg,降解速率常数k值随着初始质量浓度的增加有所下降.     

PNIPAm/PHEMA负载纳米铁去除水中4-NP的研究

采用SEM、EDS、XRD和称重法对聚(N-异丙基丙烯酰胺)/聚(甲基丙烯酸-2-羟乙酯)-纳米铁(PNIPAm/PHEMA-n ZVI)材料进行了表征和性能测试;并研究PNIPAm/PHEMA-n ZVI在不同浓度、p H值和温度条件下对4-NP的去除效果。结果表明,温敏水凝胶载体具有较好的多孔贯穿结构,其孔洞直径为2~20μm;负载的纳米铁颗粒粒径为70~100 nm,纳米铁的负载量为0.154 5 g/g;低于17℃时PNIPAm/PHEMA平衡溶胀比均在20左右,当温度从25℃升高到32℃时平衡溶胀比降至2左右。采用0.3 g干凝胶制备的PNIPAm/PHEMA-n ZVI,在18℃、p H=5、振荡速度100 r/min条件下,处理100 m L质量浓度为400 mg/L的4-NP水溶液3 h后去除率达到100%;PNIPAm/PHEMA经过5次重复使用后,4-NP的还原去除率仍可达到80%以上;PNIPAm/PHEMA-n ZVI储存105 d以后,储存稳定性仍在75%以上。研究表明,该温敏性凝胶在负载纳米铁方面是一种很好的载体,在去除硝基苯酚方面有实际应用潜能。     

超声波/零价铁联合降解间二氯苯的特性研究

研究了间二氯苯(M-DCB)在超声波/零价铁联合体系(US/Fe0)中的降解,考察了零价铁(Fe0)投加量、初始pH值、初始间二氯苯浓度(C0)、搅拌速度等控制参数对间二氯苯降解效率的影响。结果表明,其降解效率分别在Fe0投加量1.5 g/L,初始pH值为2和10时达最大值。随目标污染物初始浓度的提高,其降解效率降低,超声波和零价铁联合体系适合降解较低浓度的间二氯苯溶液,搅拌速度越大,污染物的去除率越高。     

零价铁法处理含EDTA-Cu(Ⅱ)废水

为了探索含络合铜电镀废水的处理新方法,以废铁屑为材料,研究其去除EDTA-Cu(Ⅱ)的有效性和作用机制。对铁屑进行XRD表征的结果表明,铁屑中含有零价铁和少量碳,实验发现,铁屑对Cu(Ⅱ)和EDTA能同步去除,90 min的去除率分别达到93.51%,52.55%,且降低了体系的生物毒性,提高了生物降解性。对反应机制进行探讨,结果表明铁屑以直接还原、沉淀吸附和微电解作用实现对EDTA-Cu(Ⅱ)的有效去除。     

零价铁-反硝化菌在地下水硝酸盐污染修复中的应用

综述了应用零价铁-反硝化菌复合体系去除地下水中硝酸盐氮污染的研究进展.脱氮技术主要包括物理化学法、化学还原法和生物反硝化法,但单独使用任何一种方法都无法得到令人满意的处理效果.以零价铁在水中厌氧腐蚀所释放的氯气供给微生物进行反硝化,可以同时解决这两种技术单独使用时所存在的弊端.在此复合体系中,主要反应包括产氨、析氢和反硝化,降低脱氮产物中的氨氮比例就要减少产氨反应的发生几率.此外,使用纳米铁代替零价铁和反硝化细菌复合,可以大大提高脱氮反应速率.然而,该技术的研究在国内外尚处于起步阶段,在反应机理、产物控制、条件优化等方面都存在不足,还需要深入研究.     

零价铁法在废水处理中的机理及应用

对零价铁的性质及其处理污水的机理和影响因素进行综述,分析了零价铁在处理难降解的有机物质、难降解有机废水、含重金属废水的应用状况和发展动向,评述了零价铁处理废水的优点及研究方向。     

铁/镍/炭三元内电解法降解活性艳红X-3B的研究

在传统铁炭二元内电解的基础上,研究了不同条件下投加第三种接触材料镍构成的铁/镍/炭三元内电解体系对活性艳红X-3B染料废水的处理速率和降解效果的影响。实验表明,在ZVI、镍粉和活性炭的质量比为1∶1∶1,X-3B染料废水初始浓度50 mg/L,初始p H值为4,温度20℃的恒温搅拌条件下,三元内电解体系对废水的降解效果要优于二元内电解体系。     

释氧复合剂的制备及其性能研究

以过氧化钙(CaO2)为氧源、活性炭颗粒(GAC)为填充材料、聚乙烯醇(PVA)为包埋载体,制备了一种新型释氧复合剂(简称复合剂)用于沉积物修复。通过复合剂释氧试验,分析了PVA质量分数、CaO2和GAC比例、GAC粒径及固化温度对复合剂释氧过程的影响,并对复合剂在沉积物存在条件下的释氧效果进行了研究。结果表明:复合剂能够满足沉积物氧消耗(SOD)需求,PVA包埋及GAC的添加能有效控制CaO2与水的反应速率,延长释氧时间。含混合粒径GAC的复合剂释氧过程相对稳定,释氧时间为粉末态CaO2的6倍,固化温度为60℃时能使PVA获得更好的包埋效果。在沉积物模拟复氧试验中,当复合剂投加量为200 g/m2时,30 d内上覆水溶氧维持在1.3 mg/L以上,氧化还原电位(ORP)由-116mV上升至144 mV。这表明复合剂能显著改善沉积物表面溶氧状态,提高沉积物-水界面氧化还原电位,有利于水体自净。     

铁碳微电解法预处理猪场沼液中氨氮的研究

铁碳微电解是新型的污水处理技术,为了研究猪场沼液中氨氮的去除,将铁碳微电解技术应用于预处理难降解的厌氧沼液中的氨氮。经预先浸泡处理后的铁碳已达到吸附饱和,以此铁碳材料,分别采用了单因素实验和正交试验,用可见光分光光度法测试氨氮的浓度。单因素实验确定了铁碳微电解法影响氨氮去除的因素,选取pH值、反应时间、铁碳比为正交试验因素,通过正交试验得到,当温度为(20±1)℃,铁碳比为1∶1,pH值为3,反应时间为60 min时去除氨氮的效果最好,去除率为34.01%。铁碳微电解法预处理猪场沼液有一定的应用前景。     

零价铁处理孔雀石绿废水的研究

以孔雀石绿为目标污染物,考察零价铁对孔雀石绿的降解行为,系统研究了零价铁投加量、初始pH值及孔雀石绿初始浓度对反应的影响。结果表明,在孔雀石绿初始质量浓度为200 mg/L、铁粉投加量为1g/L、初始pH值为6.5、反应时间为60 min的条件下,孔雀石绿的去除率为96.3%;同时探讨了零价铁降解孔雀石绿的动力学过程,结果表明,孔雀石绿的降解符合一级动力学反应。     

有机膨润土负载纳米零价铁去除废水中的四氯乙烯研究

用具有良好吸附能力的有机膨润土作载体,通过FeSO4与NaBH4反应制得有机膨润土负载纳米零价铁(NZVI/CTMA-Bent).用XRD、TEM对NZVI/CTMA-Bent进行了表征,并将NZVI/CTMA-Bent用于四氯乙烯(PCE)的去除,考察了介质pH值、PCE初始质量浓度对其去除率的影响,并与相同铁含量的纳米零价铁(NZVI)进行了比较,测定反应中Cl-浓度的变化,采用GC/MS方法对反应产物进行了分析.结果表明:以有机膨润土作载体,可有效阻止NZVI的团聚,且对介质pH值有一定的缓冲作用;NZVI/CTMA-Bent与PCE反应120 min后,去除率接近100％,既高于相同铁含量的NZVI对PCE的去除率(54.8％),也优于NZVI和有机膨润土对PCE去除率的加和(86.5％);NZVI/CTMA-Bent与PCE反应几乎完全转变成乙烯.动力学研究表明,NZVI/CTMA-Bent、NZVI对PCE的反应均符合Langmuir-Hinshelwood方程,且反应速率与其对PCE的吸附性能呈正相关.     

颗粒活性炭的制备及其PSA分离CH4/N2的性能

以无烟煤为原料,煤焦油为黏结剂,采用预氧化-炭化-水蒸气活化法制备了变压吸附(PSA)分离甲烷/氮气(CH4/N2)用的颗粒活性炭( GAC).系统研究了炭化和活化制备条件对GAC的PSA分离效果的影响.结果表明,GAC分离CH4/N2是基于平衡分离效应.在炭化温度500～ 600℃,炭化时间1～3h,活化温度800～950℃,活化时间2～4h,水蒸气流速5～7 mL/min条件下制备的GAC能够将CH4/N2中的CH4体积分数较原料气提高20％以上;其中,在炭化温度600℃,炭化时间2.5h,活化温度900℃,活化时间2h,水蒸气流速5mL/min的条件下制备的GAC能够将CH4体积分数较原料气提高36.6％.