几种土壤铁锰结核对Cr(Ⅲ)的氧化特性(Ⅰ)--氧化锰矿物类型与吸附态离子的影响

用X射线光电子能谱、氧化还原平衡等技术,研究了我国几种土壤铁锰结核对Cr(Ⅲ)的氧化特性.结果表明:供试土壤铁锰结核中的锰为+3、+4价态.黄棕壤(N2-1)、黄褐土(N4-1)、砂姜黑土(N5-¨铁锰结核中氧化锰矿物对Cr(Ⅲ)的最大氧化量分别为627 l、723 6、478.6mmol/kg(Mn02),其中水钠锰矿/锂硬锰矿组合对Cr(Ⅲ)的氧化量比钙锰矿/锂硬锰矿组合的大;对Cr(Ⅲ)的氧化百分率随Pb吸附量的增加而降低至稳定,随Cd、P离子吸附量增大的变幅较小土壤铁锰结核中的氧化锰矿物对Cr(Ⅲ)的氧化量与氧化锰矿物类型、锰的价态、吸附态阳离子种类及表面位点亲和性等因素有关     

几种土壤铁锰结核对Cr(Ⅲ)的氧化特性(Ⅰ)--氧化锰矿物类型与吸附态离子的影响

用X射线光电子能谱、氧化还原平衡等技术，研究了我国几种土壤铁锰结核对Cr（Ⅲ）的氧化特性，结果表明：供试土壤铁锰结核中的锰为＋3、＋4价态，黄棕壤（N2－1）、黄褐土（N4－1）、砂姜黑土（5-1)铁锰结核中氧化锰矿物对Cr（Ⅲ）的最大氧化量分别为627．1、723．6、478．6mmol/kg(MnO2），其中水钠锰矿／锂硬锰矿组合对Cr（Ⅲ）的氧化量化钙锰矿／锂硬锰矿组合的大；对Cr（Ⅲ）的是分率随Pb吸附量的增加而降低至稳定，随Cd、离子吸附量增大的变幅较小，土壤铁锰结核中的氧化锰矿物对Cr （Ⅲ）的氧化量与氧化锰矿物类型、锰的价态、吸附态阳离子种类及表面位点亲和性等因素有关。     

不同氧化锰矿物与砷的交互作用

利用从土壤铁锰结核中分离筛选得到的1株锰氧化细菌(芽孢杆菌,Bacillus sp.)GY16合成生物氧化锰,与化学合成的水钠锰矿进行比较,研究了不同氧化锰对As的氧化吸附特征.结果表明,生物氧化锰和化学氧化锰对As(Ⅲ)均有强烈的氧化作用,化学氧化锰对As(Ⅲ)的氧化速率要高于生物氧化锰,而单位物质的量的生物氧化锰对As(Ⅲ)的氧化量可达化学氧化锰的5倍,并且对As(Ⅴ)有非常明显的吸附作用,而化学氧化锰对As(Ⅴ)的吸附量则非常少.此外,随着生物氧化锰与As(Ⅲ)/As(Ⅴ)反应的进行,生物氧化锰对As(Ⅲ)/As(Ⅴ)的氧化吸附速率均逐渐降低.随着pH的增加,生物氧化锰对As(Ⅲ)的氧化量及As(Ⅴ)的吸附量均呈现出明显的下降趋势,但是化学氧化锰对As(Ⅴ)的吸附量却有微弱的增加.研究结果可为生物氧化锰应用于环境修复提供可靠的技术支撑.     

Mn(Ⅲ)在水钠锰矿氧化Cr(Ⅲ)反应中的作用

环境中的氧化锰矿物是可氧化Cr(Ⅲ)的唯一天然无机氧化剂,氧化锰矿物与Cr(Ⅲ)相互作用的反应速率与机制备受关注.本研究以水钠锰矿为对象,采用批量动力学方法研究了其结构中Mn(Ⅲ)在氧化Cr(Ⅲ)反应中的作用及动力学特点.结果表明,水钠锰矿氧化Cr(Ⅲ)符合准一级动力学方程,表观速率常数Kobs为0.0313 min-1,以Na4P2O7预处理水钠锰矿可络合出结构中的部分Mn(Ⅲ),使其Mn的平均氧化度升高.当处理Na4P2O7浓度为10、20、50 mmol/L时,其Mn氧化度由3.50升高至3.63、3.73和3.78,处理后的水钠锰矿对Cr(Ⅲ)的平衡氧化率增加,但初始氧化速率变化并不明显,其相应表观速率常数分别为0.0351、0.0325和0.0309 min-1.水钠锰矿氧化Cr(Ⅲ)的反应历程中,Mn(Ⅳ)→Mn(Ⅲ)的电子转移过程生成的Mn(Ⅲ)显著影响水钠锰矿氧化Cr(Ⅲ)的速率.当新生成Mn(Ⅲ)被Na4P2O7络合后,反应速率降低45%~88%,且水钠锰矿的氧化度较低时,结构中Mn(Ⅲ)含量高,反应中被络合的新生态Mn(Ⅲ)多,反应速率降低幅度相对较大.因此,反应新生成的Mn(Ⅲ)具有较高的反应活性和较快的电子转移速率,而Mn(Ⅳ)→Mn(Ⅲ)的电子转移速率较慢,可能为水钠锰矿氧化Cr(Ⅲ)的反应速率控制步骤.     

稀土元素在土壤和氧化物表面的吸附和解吸研究

混合稀土在我国主要类型土壤、铁锰氧化物、高岭石表面的等温吸附符合Freundlich、Temkin和Langmuir吸附方程.最大吸附量(Q_m)的顺序为:δ-MnO_2≥黑土>黑钙土>无定形铁>黄棕壤>红壤>砖红壤>高岭石.决定土壤吸附稀土容量的主要因素是粘土矿物类型,其次是无定型铁含量;土壤对稀土的吸附强度与铁氧化物的专性吸附强度和粘土矿物的交换吸附强度有关.土壤和矿物对混合稀土的专性吸附能力顺序为:δ-MnO_2>无定形铁>黑土、黑钙上>砖红壤>高岭石>红壤、黄棕壤.     

不同价态铬和土壤理化性质对大麦根系毒性阈值的影响

三价铬和六价铬的化学性质不同,对植物的毒性也不同,但我国土壤质量标准中铬的限值未区分三价和六价.因此,选取8种土壤,基于土壤溶液中铬的变化趋势,通过模型计算,分析8种土壤中土壤性质对大麦根部Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)毒性阈值的影响.结果表明,不同价态铬和土壤性质对大麦根长的影响均显著.同一土壤条件下,Cr(Ⅲ)的10%抑制浓度的毒性阈值(EC_(10))、半抑制浓度(EC_(50))和无观察效应浓度(no-observed-effect concentrations,NOEC)显著高于Cr(Ⅵ), Cr(Ⅲ)的EC_(50)比Cr(Ⅵ)高2.8～101.7倍.添加Cr(Ⅲ)时,EC_(50)的变化范围为298.8～2 014.1 mg·kg~(-1), 8种土壤间相差6.7倍;添加Cr(Ⅵ)时,EC_(50)的变化范围为8.0～126.6 mg·kg~(-1), 8种土壤间相差15.8倍.回归分析结果表明,土壤pH和土壤有机质是影响铬对大麦根部毒害的主要因子,而土壤阳离子交换量和土壤黏粒含量对铬的毒性无显著影响.当Cr(Ⅲ)添加量低于1 280 mg·kg~(-1)时,其土壤溶液中铬的质量浓度均低于检测限;而在Cr(Ⅵ)添加量高于40 mg·kg~(-1)时土壤溶液中能检测到铬的存在.因此,土壤固定Cr(Ⅲ)的能力显著强于Cr(Ⅵ),土壤中Cr(Ⅵ)的生物毒性显著高于Cr(Ⅲ),土壤理化性质对铬的生物毒性影响显著.     

δ-MnO_2对Cr(Ⅲ)氧化动力学特征

采用分步离心法研究了δ-MnO2对Cr(Ⅲ)的氧化动力学.结果表明,δ-MnO2对Cr(Ⅲ)的氧化反应可以用一级动力学方程分段拟合.氧化反应是由2个速率不同的一级反应组成,Cr(Ⅲ)溶液在高浓度(400μmol/L)条件下,也可以用扩散方程和Elovich方程分段拟合.温度升高显著增加快反应阶段速率常数.随着反应的进行,MnO2表面吸附的Cr(Ⅵ)/Mn(Ⅱ)逐渐减小并远小于理论值(0.667),MnO2表面吸附的Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)和Mn(Ⅱ)只占总量的0.1%～3%.溶液中的Cr(Ⅵ)/Mn(Ⅱ)逐渐减小并接近理论值.所以Mn(Ⅱ)向溶液中的扩散滞后于Cr(Ⅵ).Cr(Ⅲ)的氧化反应的速率控制步骤,在低浓度条件下是Cr(Ⅲ)的扩散和吸附,在高浓度条件下是Mn(Ⅱ)向溶液中的扩散.     

FeS纳米颗粒修复镉铅铬污染土壤的试验研究

文章利用FeS纳米颗粒对人工配制的高、中、低3种水平的镉铅铬复合污染土壤进行修复,并对氧气和FeS纳米颗粒投加量等关键因素对土壤修复过程的影响进行了探究.结果 表明:氧气对稳定化过程影响不大;对于低浓度污染土壤,土壤中Cr(Ⅵ)含量和浸出液中Cd、Pb、Cr(Ⅵ)、总Cr浓度一般可达标,可不进行处理;对于中浓度污染土壤,当FeS与(Cd+Pb+Cr(Ⅵ))的摩尔比为2:1时,可将土壤中Cr(Ⅵ)含量可降低至标准值以下,但浸出液中的Pb无法得到较好的稳定化,按PO43-与Pb的摩尔比为8∶1复合投加磷酸盐后,浸出液中Cd、Pb、Cr(Ⅵ)、总Cr浓度均可降至标准值以下;对于高浓度污染土壤,当FeS与(Cd+Pb+Cr(Ⅵ))的摩尔比在2∶1及以下时,FeS对土壤中的Cr(Ⅵ)的还原效果存在波动,达标存在难度,与磷酸盐复合投加可有效稳定高浓度污染土壤浸出液中的Cd、Pb、Cr(Ⅵ)和总Cr.经FeS NPs和磷酸盐稳定化处理后,土壤中生成了Pb3(PO4)2、CdS、PbS、Cr(OH)3、[Cr,Fe](OH)3和Fe3(PO4)2等沉淀物,3种重金属形态由可交换态等形态向稳定性较高的残渣态转化,释放迁移到环境的可能性减小,对环境的风险降低.修复后的土壤pH呈弱碱性,利于土壤中Cr(Ⅲ)、Cd和Pb的长期稳定;有机质含量和阳离子交换容量升高;氧化还原电位降低,体系保持还原环境,可有效防止Cr(Ⅵ)的再次氧化.     

纳米TiO2协助下As(Ⅲ)在可变电荷土壤中的光催化氧化和吸附

环境中As(Ⅲ)的毒性和活动性均大于As(Ⅴ),将As(Ⅲ)转化为As(Ⅴ)有利于砷的固定.为此使用自制的光催化装置,采用一次平衡法研究了纳米TiO₂协助下As(Ⅲ)在土壤悬液体系中的光催化氧化及土壤对氧化产物的吸附.结果表明,As(Ⅲ)的光催化氧化量随TiO₂的加入量和光照时间的增加而增加,当TiO₂的加入量为1.0 g·L^-1,光照时间为90 min时As(Ⅲ)可以达到很好的转化效果.As(Ⅲ)在土壤中的光催化氧化及土壤对氧化产物的吸附增加了水体中砷的去除量,在Fe/Al氧化物与TiO₂体系中也观察到类似的效应.实验结果还表明γ-Al₂O₃也可诱导As(Ⅲ)的光催化氧化.     

土壤及铁锰结核中锰氧化菌的氧化特性分析

利用从土壤铁锰结核及其附近土壤中分离筛选得到的4株锰氧化菌,研究了不同pH、Mn(Ⅱ)初始浓度下菌株的锰氧化效率及生长情况,并用SEM-EDS及TEM对菌株WHS26、GY16形成的生物氧化锰及水羟锰矿进行了表征.结果表明,pH及Mn(Ⅱ)初始浓度对菌株的锰氧化效率均有影响,4株菌在pH 7~8、Mn(Ⅱ)初始浓度为10~20 mmol·L-1时,锰氧化效率最高;GY16、WHS26形成的生物氧化锰的形貌与化学合成的水羟锰矿存在明显差异,前者呈胶膜状附着在菌株表面,后者呈结晶态.该结果可为生物氧化锰应用于重金属污染修复提供技术支撑.     

铬的溶剂萃取(评论)

<正> 铬的溶液中主要以两种氧化态即Cr(Ⅲ)与Cr(Ⅵ)存在。第一种较稳定,并有形成惰性络合物的倾向。在非络合剂阴离子(如ClO_4~-)存在的情况下,Cr(Ⅲ)离子以Cr(H_2O)_6~(3+)及其水解产物的形式存在,在不同的pH值时,占优势的是Cr(H_2O)_5OH~(2+)     

白云石分离环境样品中的六价铬与三价铬

重金属Cr在环境中存在Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)两种氧化态,Cr(Ⅲ)的稳定性强,是人体必需的微量元素,而Cr(Ⅵ)具有强氧化性和高迁移性,是公认的致癌物质.总Cr含量不能完全反映其环境毒性效应,进行Cr(Ⅲ/Ⅵ)的形态分离对评价其环境行为具有重要意义.本研究以天然白云石粉末(80~100目)为吸附分离材料,研究在pH=4~10的水体中Cr(Ⅲ)与Cr(Ⅵ)的吸附,发现其对Cr(Ⅲ)的吸附率在99%以上,而对Cr(Ⅵ)的吸附不到10%,可用于Cr(Ⅲ/Ⅵ)的分离.Cr(Ⅲ)在白云石上的吸附符合Freundlich模型,最大吸附容量为0.3 mg·g~(-1).环境中主要共存物质如Mg~(2+)、Ca~(2+)和腐殖酸对白云石吸附Cr(Ⅲ)无明显的影响,而高浓度(0.05 mol·L~(-1))的CO_3~(2-)、醋酸和柠檬酸会降低白云石对Cr(Ⅲ)的吸附率.在环境水样(自来水、井水、河水、电镀废水和铬渣提取液)的Cr(Ⅲ/Ⅵ)分离实验中,Cr(Ⅲ)的回收率在80.7%~113.0%之间,Cr(Ⅵ)的回收率在103.4%~121.9%之间.结果表明,利用天然白云石分离Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)高效易行,该研究为现场的Cr形态分离提供了一种简便快捷的方法.     

铁屑-微生物协同还原去除水体中Cr(Ⅵ)研究

考察了铁屑和微生物对受污染水体中Cr(Ⅵ)的还原去除能力以及Cr(Ⅵ)去除效率的影响因素,分析了反应后铁屑表面的组成以及Cr(Ⅵ)还原产物的形态特征.结果表明,铁屑-微生物协同处理对水体Cr(Ⅵ)的去除具有促进作用,在18 h内Cr(Ⅵ)去除率就可达到100%.在25～42℃范围内,温度升高有利于Cr(Ⅵ)的去除;Cr(Ⅵ)还原去除的最适宜初始pH为5.8.Cr(Ⅵ)去除效率随着铁屑投加量和微生物接种量的增大而增大,随着Cr(Ⅵ)初始浓度的增大而减小.Mn2+、Zn2+、Co2+、Cu2+和Ni2+离子对Cr(Ⅵ)的还原去除都有一定的抑制作用,其中Mn2+的影响最小,Ni2+的抑制作用最为明显.XPS分析结果显示,铁屑表面吸附和沉积了Cr元素,且有Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)两种价态;Cr2p3/2轨道处的出峰由Cr(Ⅲ)在(576.8±0.1)eV处的峰和Cr(Ⅵ)在(578.1±0.1)eV处的峰叠加而成,还原产物Cr(Ⅲ)极有可能以Cr(OH)3以及铁铬氧化水合物[FexCr1-x(OH)3]形式存在.     

土壤水介质中Cr(Ⅲ)与Cr(Ⅵ)形态的转化

土壤铬污染是不少国家存在的环境问题,但Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的价态不同,污染行为和环境效应也相差悬殊.它们在土壤这个复杂的氧化还原体系中是可以互相转化的.一般认为土壤中有机质、亚铁和硫     

纳米TiO2协助下As（Ⅲ）在可变电荷土壤中的光催化氧化和吸附

环境中As(Ⅲ)的毒性和活动性均大于As(Ⅴ),将A8(Ⅲ)转化为As(Ⅴ)有利于砷的固定.为此使用自制的光催化装置,采用一次平衡法研究了纳米TiO2协助下As(Ⅲ)在土壤悬液体系中的光催化氧化及土壤对氧化产物的吸附.结果表明,As(Ⅲ)的光催化氧化量随TiO2的加入量和光照时间的增加而增加,当TiO2的加入量为1.0 g·L-1,光照时间为90 min时As(Ⅲ)可以达到很好的转化效果.As(Ⅲ)在土壤中的光催化氧化及土壤对氧化产物的吸附增加了水体中砷的去除量,在Fe/Al氧化物与TiO2体系中也观察到类似的效应.实验结果还表明γ-Al2O3也可诱导As(Ⅲ)的光催化氧化.     

黑麦草和牵牛花对铬耐受能力和积累效果的指标表征研究

目前土壤中重金属铬(Cr)污染严重,有效筛选植物修复资源迫在眉睫.本文通过盆栽试验分析了Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)胁迫下黑麦草(Lolium perenne L.)和牵牛花(Pharibitis purpurea(L.)Voigt)的生长、生理及Cr积累等指标,探究了两种植物对Cr耐受能力及积累效果.结果表明,生长指标能直观反映出Cr胁迫下植物的受害程度.低浓度Cr(Ⅲ)(250 mg·kg-1)促进植物生长,株高、根长和生物量显著升高(P0.05),而所有浓度Cr(Ⅵ)(≥25 mg·kg-1)均损害植物生长,且植物根长对Cr毒害更为敏感.植物生理指标既表征了Cr对植物的毒害程度,又可反映植物对Cr的耐受能力.Cr胁迫下,植物根系活力降低、丙二醛含量升高,对植物生理损害的表征具有代表性;而脯氨酸含量升高,既表征了植物的受害程度又提高了植物体内渗透平衡;SOD、POD活性升高,则增强了植物的抗氧化应激水平.Cr积累指标是筛选Cr积累植物的主要指标.黑麦草和牵牛花对Cr(Ⅵ)积累浓度大于Cr(Ⅲ),两种植物根部Cr(Ⅵ)积累浓度最高分别可达957.4 mg·kg-1和743.3 mg·kg-1,地上部最高可达394.7 mg·kg-1和340.4 mg·kg-1;黑麦草根部富集能力优于牵牛花,最大富集系数可达15.55,但牵牛花对Cr的转运能力较好.通过指标表征综合说明黑麦草和牵牛花可作为Cr污染土壤植物修复的备选植物.     

从皮革厂污泥中回收铬的工艺研究

本文介绍了从皮革厂污泥中分离和回收Cr(Ⅲ)的工艺研究。该工艺主要过程包括:在pH1条件下用硫酸溶液提取Cr(Ⅲ),用H_2O_2将Cr(Ⅲ)氧化成Cr(Ⅵ),从某些阳离子中分离出Cr(Ⅵ),最后再将Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ)。根据其规模的大小,对上述每个过程的试验条件都进行了最佳化选择。若全部回收污泥中的Cr(Ⅲ),则必须要控制提取和氧化这2个环节,使提取率和氧化率都达到80％。从分开的废皮革浸洗液中回收Cr(Ⅲ),由于某些阳离子浓度较低,在Cr(Ⅲ)定量氧化方面,(Fe+Mg)/Cr的克分子比率将明显的影响到H_2O_2/Cr的比率。在目前的情况下,估计该工艺的运行费用是污泥掩埋处置的2倍。但若能在皮革废水处理过程中将Fe(Ⅱ)有效地去除掉,就会明显地减少该工艺的成本并提高竞争能力。     

UV/H_2O_2对土壤中As(Ⅲ)氧化效果的初步研究

为了减弱As迁移能力,降低其毒性,将土壤中As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ),使其更容易被固定。通过人工模拟的受砷污染土壤研究了自然光、紫外线、H2O2、自然光+H2O2和紫外线+H2O2对As(Ⅲ)的氧化效果。结果表明:5个组合均能氧化As(Ⅲ),紫外线+H2O2组合氧化效果最好,在此基础上通过正交试验确定该组合对As(Ⅲ)氧化的最优操作条件。UVC波段的紫外线氧化效果最好;光照强度12 W、光照时间为6 h时,氧化效果较好,继续增加光照强度和光照时间氧化效果没有明显提高;H2O2投加量为20 m L/kg时氧化效果最好,且继续增加投加量,氧化效果仍能改善。     

碱性水钠锰矿氧化Cr(Ⅲ)的影响因素研究

采用氧化还原法合成3个不同氧化度的碱性水钠锰矿,并表征其晶体结构、比表面积和表面化学性质,探讨其对Cr(Ⅲ)的氧化及影响因素。研究表明:随着合成反应的n(Mn7+)/n(Mn2+)逐渐减小,合成碱性水钠锰矿的氧化度和比表面积逐渐减小,其PZC逐渐升高。反应时间和反应条件(p H、Cr(Ⅲ)浓度和矿物用量)均影响碱性水钠锰矿对Cr(Ⅲ)的氧化。在低p H值范围内Cr(Ⅲ)氧化率随着p H的增加逐渐增加,但在高p H值范围内氧化率随着p H的升高而减小。此外,Cr(Ⅲ)的氧化率随着Cr(Ⅲ)浓度的升高逐渐降低,但随着氧化度的提高显著增加。     

铬渣污染土壤清洗剂筛选研究

以3种不同质地的铬渣污染土壤(A土,B土和C土)为研究对象,探讨了4种清洗剂对污染土壤中Cr的清洗效果,并采用欧盟BCR三步顺序提取法,研究了不同清洗剂对土壤中各形态Cr的去除效果. 结果表明:同一污染土壤上4种清洗剂对总Cr的去除效果差别不大;低浓度清洗剂对Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的去除效果与去离子水相当;高浓度清洗剂效果优于低浓度清洗剂,且高浓度清洗剂洗出的总Cr主要以Cr(Ⅲ)为主. 同一清洗剂对3种污染土壤的清洗效果为C土>B土>A土. 去离子水主要去除酸可提取态Cr;EDTA-Na₂对酸可提取态和可还原态Cr去除效果较好;柠檬酸去除的是酸可提取态、可还原态和可氧化态Cr;而HCl对各形态Cr都有所去除. 因此,对于酸可提取态和可氧化态Cr含量较高的A土,柠檬酸是最佳清洗剂;而对于酸可提取态Cr占优势的B土和C土,去离子水是最佳清洗剂.