锰铁复合磁性材料制备及其对零价汞吸附性能研究

燃煤工业是我国人为汞排放的主要来源,寻求合理有效的途径来控制汞排放至关重要.本文将氧化性强的过渡金属锰离子引入Mn/γ-Fe2O3晶格中,制备出锰铁复合磁性材料(Fe3-xMnx)1-δO4,以其来模拟Hg0在燃煤废气中的吸附过程,并通过比表面积和孔隙率、X衍射分析、SEM、磁性分析、氧化还原等材料表征方法研究(Fe3...     

凹凸棒石(PG)负载V2O5催化剂脱除气态Hg0的研究

利用凹凸棒石(PG)负载V_2O_5制得V_2O_5/PG催化剂并将其用于脱除烟气中的Hg~0.在固定床反应器上研究了V_2O_5/PG催化剂脱除Hg~0的性能,考察了反应温度、汞浓度、空速、烟气成分等对V_2O_5/PG脱除Hg~0的影响,并利用傅里叶红外光谱、逐级化学提取和程序升温脱附实验分析了V_2O_5/PG上吸附Hg的形态.实验结果表明,V_2O_5/PG催化剂在120～210℃范围内、电厂烟气净化空速和所含汞浓度条件下具有良好的脱除Hg~0的能力.烟气成分对V_2O_5/PG脱除Hg~0的影响不同,O_2具有显著的促进作用,而SO_2和H_2O具有一定的抑制作用,NO和CO_2的作用不明显.O_2、SO_2和H_2O共同存在时,促进了Hg~0的脱除.傅里叶红外光谱、逐级化学提取和程序升温脱附实验的结果证实,V_2O_5/PG上吸附的汞存在不同形态,主要是Hg~(2+)的化合物,表明Hg~0在V_2O_5/PG上的脱除是吸附和催化氧化的共同作用,V_2O_5在V_2O_5/PG脱除Hg~0的过程中起到了关键作用.     

FeCl3改性MOFs在低温下对Hg0的吸附性能

为提高吸附剂对Hg0（零价汞）的吸附效率,利用MOFs（金属有机框架）材料发达的孔隙结构和高比表面积（1 997.010 0 m2/g）,采用FeCl₃溶液浸渍改性,制备了吸附剂FeCl₃@MIL-101（Cr）用于脱除Hg0.在小型固定床反应器上考察了浸渍浓度、反应温度、氧含量等对Hg0去除的影响.结果表明:FeCl₃@MIL-101（Cr）在进口ρ（Hg0）为2×10-3 mg/L,c（FeCl₃）为0.2 mol/L,反应温度60℃,气体流速400 mL/min,φ（O₂）为1%的条件下,吸附穿透时间长达62 h,相应的吸附容量为14.27 mg/g.在此基础上,进一步利用BET（比表面积测试）、SEM（扫描电镜）-EDX（能量色散X射线光谱）、XRD（X射线衍射）、XPS（X射线光电子能谱）等常用表征手段研究了改性前后吸附剂的物理化学特性,证明了吸附剂FeCl₃@MIL-101（Cr）吸附零价汞是物理吸附与化学吸附共同作用的结果,含氯官能团在吸附Hg0过程中也发挥了相当大的作用,并且氧气可促进其吸附效果.最后,分析了其吸附机理.研究显示,该种吸附剂在低温条件下具有较为优良的脱汞性能,应用前景良好.      

典型铁氧化物对Hg(Ⅱ)吸附及其机制的比较研究

以自然环境中广泛存在的水铁矿、赤铁矿、针铁矿3种典型铁氧化物为研究对象,比较了不同实验条件下(pH、黄腐酸、共存离子、离子强度)3种铁氧化物对Hg(Ⅱ)的吸附过程及其机制.结果表明：水铁矿(37.49 mg·g^-1)和针铁矿(35.60 mg·g^-1)对汞的吸附量相当,赤铁矿对汞的吸附量(15.92 mg·g^-1)较低;吸附过程符合准二级动力学和Langmuir模型;吸附热力学研究发现,水铁矿、赤铁矿吸附汞的△H为正值,表明温度升高有利于吸附,而针铁矿与之相反;溶液pH值从3升至9时,水铁矿、赤铁矿、针铁矿对汞的吸附量分别提高了53.10%、37.73%、50.53%;添加黄腐酸可提高铁氧化物对汞的吸附;离子强度增加,针铁矿对汞的吸附量下降,而水铁矿和赤铁矿与之相反;不同阴离子共存时,水铁矿受P₂O₇^4-的影响最为显著.结合X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱仪分析结果,水铁矿主要吸附机理是吸附剂表面—OH中的H+被Hg2+替换形成了内表面络合物,针铁矿主...     

氧化铁纳米粒子对土壤呼吸作用的影响研究

为了解Fe2O3纳米粒子对土壤有机碳分解矿化能力的影响,本研究采用室内培养实验,探讨了Fe2O3纳米粒子对土壤呼吸作用的影响。结果表明,在土壤中添加Fe2O3纳米粒子能够增强土壤呼吸作用,当Fe2O3纳米粒子加入量为10 g·kg-1时,土壤呼吸作用最强。本研究表明Fe2O3纳米粒子具有增强土壤有机碳分解矿化的作用。     

Fe_2O_3纳米粒子对土壤呼吸作用的影响研究

为了解Fe2O3纳米粒子对土壤有机碳分解矿化能力的影响,本研究采用室内培养实验,探讨了Fe2O3纳米粒子对土壤呼吸作用的影响。结果表明,在土壤中添加Fe2O3纳米粒子能够增强土壤呼吸作用,当Fe2O3纳米粒子加入量为10 g·kg-1时,土壤呼吸作用最强。本研究表明Fe2O3纳米粒子具有增强土壤有机碳分解矿化的作用。     

Fe3O4@SiO2-NH2磁性复合材料对水中单宁酸的吸附性能研究

通过简单方法制备出Fe3O4@SiO2-NH2磁性复合材料,并利用XRD、FT-IR、VSM和SEM等手段对其物理化学性质进行了表征,最后对水中单宁酸进行了吸附性能研究.结果表明,所制备复合材料上的氨基基团(N—H的特征吸收峰出现在1549.53cm-1)能够与单宁酸上的酚羟基反应,使—NH2质子化形成NH+3,并利用良好的磁性(42.5emu.g-1)使单宁酸从水中分离去除;对单宁酸的吸附符合Langmuir吸附模型和拟二级吸附动力学方程;在pH=6时,基于氢键和静电吸附的协同作用,吸附能力达到最强,为85.18mg.g-1(吸附温度为25℃,吸附时间为60min).研究证实,Fe3O4@SiO2-NH2磁性复合材料与Fe3O4@SiO2和SiO2相比,对单宁酸有更好的吸附性能,同时通过外磁场可以达到固液分离的效果.     

负载铁锰氧化物的玉米芯炭对Pb2+的吸附作用

采用两步浸渍-草酸盐热解法制备了均匀负载铁锰氧化物的磁性玉米芯炭(MnFeO_x@CCBC),通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积分析仪和pH漂移实验等表征,证明制备的MnFeO_x@CCBC材料表面由MnFe_2O_4和无定形态的δ-MnO_2或水合氧化锰组成,pH_(ZPC)约为6.0,比表面积为3.9 m~2·g~(-1).同时,比较研究了MnFeO_x@CCBC和原始玉米芯炭(CCBC)对Pb~(2+)的吸附动力学和热力学行为.结果表明:吸附过程均符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型,在实验条件下,MnFeO_x@CCBC对Pb~(2+)的吸附速率和吸附量都明显优于CCBC,准二级动力学速率常数大3.3倍,理论平衡吸附量高6.95倍;在30℃时,MnFeO_x@CCBC和CCBC的饱和吸附量分别为99.60和15.66 mg·g~(-1);Pb~(2+)的吸附过程是熵驱动和吸热的.傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等分析表明,MnFeO_x@CCBC的主要吸附位是Mn—OH,其主要吸附机理是Pb~(2+)对Mn—OH中H~+的置换,并形成内层表面络合物.     

燃煤飞灰对锅炉烟道气中Hg0的吸附特性

在实验室模拟研究了燃煤飞灰颗粒组分对燃煤烟道气中气相Hg的吸附脱除特性.试验结果表明,Hg吸附量随飞灰烧失量的增长而增大,飞灰中不同类型介质的气相Hg吸附特性差异显著,其中未燃尽炭的Hg吸附性能最强,吸附剂BET比表面积与其Hg吸附量呈正相关关系.载气气相Hg浓度与Hg吸附量成非线性正相关关系,即Hg浓度为5×107时的Hg吸附量只有5×10-6的1/2.吸附温度与Hg吸附量呈较显著负相关关系.残炭表面的含氧官能团C=O有利于Hg的氧化和化学吸附.燃煤飞灰炭粒所具有的多孔隙结构和巨大比表面积有利于吸附脱除烟道气中Hg污染物.     

铁、锌、铁酸锌掺杂对纳米级二氧化钛光催化降解罗丹明B活性的影响

通过溶胶 凝胶法合成了掺杂Fe3+ 、Zn2 + 、ZnFe2 O4的纳米级TiO2 ,并进行了XRD、TEM表征 ,对罗丹明B的光催化实验表明 ,ZnFe2 O4的掺杂能明显提高TiO2 的光催化活性 ,而Zn2 + 的掺杂对TiO2 的光催化活性影响不大 ,Fe3+ 的掺杂则使TiO2 的光催化活性降低。     

一种生物铁氧化物对镉的吸附特性

本研究以一种铁细菌代谢形成的生物铁氧化物为研究对象,人工合成的无定形铁氧化物作为对照,分析了这种生物铁氧化物对镉的吸附动力学和吸附热力学特性,为该生物铁氧化物在重金属废水处理中的应用提供科学依据。从吸附去除率看,Cd初始浓度为0.75 mg/L,生物铁氧化物在吸附平衡状态下对Cd的吸附去除率为95.75%,高于人工合成无定形铁氧化物。生物铁氧化物对Cd的吸附动力学符合准二级动力学方程,相关系数高达0.99,对Cd吸附动力学特征为快速吸附、稳定吸附、吸附平衡,在开始快速吸附5 h后基本达到稳定吸附阶段,48 h后达到吸附平衡。生物铁氧化物对Cd的吸附符合Langmuir吸附方程,相关系数R20.9。根据Langmuir方程,Cd的最大吸附量分别为13.53 mg/g。研究结果表明:该生物铁氧化物对Cd具有显著的吸附性能,在含镉废水的处理方面具有应用潜力。     

零价铁在有机固废厌氧消化过程中的应用研究进展

厌氧消化是一种可实现有机固废资源化的生物处理技术,目前主要存在产酸、产甲烷效率低下等问题。研究表明:零价铁（Fe0）的添加可有效提升有机固废厌氧消化性能。从Fe0对有机固废产酸、产甲烷效率的影响,以及Fe0与其他添加剂联合运用的效果等方面,综述Fe0在有机固废厌氧消化过程中的应用。Fe0对有机固废厌氧消化性能影响的作用机制主要包括降低系统氧化还原电位,腐蚀析氢作用,影响微生物群落,影响关键酶活性。此外,以硫化物、抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）为例,阐述了Fe0对有机固废厌氧消化过程中污染物的去除作用。指出Fe0在有机固废厌氧消化应用过程中存在的问题及挑战,并对未来Fe0在有机固废厌氧消化过程中的深入研究问题做出了展望。     

铁矿石对脱除烧结废气中NOx的催化效应

向混合料中加添加剂能够在烧结过程中脱除烧结废气中的NO。实验研究了铁矿石对NO脱除反应的催化效应。在900℃下,分别以5种不同铁矿石作为填料层,用2种标准气体和压缩空气配制的混合气体模拟烧结废气。试验结果表明,铁矿石种类对铁矿石的催化能力有重要影响。D型铁矿的催化能力最强而且不会发生弱化,NO转化率接近100%;其它几种铁矿石的催化能力较差,随着反应时间的延长有明显的弱化现象,但很快即基本趋于稳定状态,NO转化率达到了60%~70%。     

活性炭负载二氧化锰的制备及其对罗丹明B吸附效能

采用颗粒活性炭(GAC)以共沉淀和热分解法制备了改性活性炭(MnO_2-AC),并采用SEM、XRD表征手段对改性前后活性炭进行微观分析;进而研究了GAC和MnO_2-AC随染料初始浓度、活性碳投加量、温度、吸附时间变化对染料废水罗丹明B的吸附效果影响。结果表明:GAC经改性后,活性炭表面变得粗糙,并有MnO_2产生。在MnO_2-AC投加量为0.2 g,罗丹明B浓度为100 mg/L,温度为25℃条件下反应12 h,其吸附量达到36.80 mg/g。另外,MnO_2-AC对罗丹明B的吸附过程符合Langmuir等温模型,并遵循准二级动力学模型。     

基于绿色合成法的纳米铁/活性碳复合材料对甲基橙的降解动力学研究

为了综合处理废水中的甲基橙,以绿茶萃取液为还原剂、活性炭为载体,采用液相还原法绿色合成了纳米铁/活性炭复合材料,研究了活性炭投放量、甲基橙溶液的初始浓度、溶液初始p H值及反应时间对甲基橙去除率的影响,探讨了不同影响因素下甲基橙的降解动力学。结果表明:甲基橙的降解反应近似符合一级反应动力学,反应速率常数为0.0047~0.0158 L/(mol·min)。在纳米铁/活性炭复合材料去除甲基橙的过程中,通过纳米铁的还原和活性炭的吸附共同作用,其中纳米铁对甲基橙的降解起主要作用。     

用活性炭吸附法脱除氮氧化物的研究

应用活性炭进行了氮氧化物（Nox）的吸附试验研究。讨论了活性炭种类、填充质量、反应温度、氧气含量、活性炭的预处理等因素对NOx吸附效果的影响。研究结果表明：不同种活性填料对于吸附性能影响显著。吸附剂的质量、氧气含量增加,穿透时间变长;气体中NOx的体积百分比变大,穿透时间先增长后下降,在NOx的体积百分比约为25％时吸附效果最好;温度升高,穿透时间变小;预处理能提高穿透时间。     

废铁屑吸附水中As(Ⅲ)试验研究

研究了As(Ⅲ)初始浓度、反应时间、铁粉投加量、初始p H以及溶液共存腐植酸(HA)、阴阳离子等影响因素对废铁屑吸附As(Ⅲ)的影响。结果表明,随着As(Ⅲ)初始浓度的增加,平衡吸附量也增加,当初始浓度为50 mg/L时,qe=15.88 mg/g,在150 min时,吸附达到平衡;当铁屑投加量从0.05 g/L增加到1.0 g/L时,砷的去除率也随之增大,当废铁粉用量进一步增大到5 g/L时,砷的去除率有所下降;p H在5~9时,吸附效果最好。当溶液中阳离子Ca2+、Mg2+共存时可以促进砷在零价铁表面的吸附,SO2-4/NO-3表现为轻微抑制作用,HCO-3和HA的存在明显抑制了As(Ⅲ)的吸附。     

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.     

黄浦江底泥和生物膜对汞的吸附及形态分析

为探讨影响沉积物和生物膜对汞的吸附量及吸附形态的各种因素,采集了黄浦江底泥和生物膜样品,进行汞的吸附实验,发现pH值和Na^ 浓度是影响吸附的重要因素：pH=6时,汞的吸附量达到最大;在低的离子浓度范围内,吸附量随着离子浓度的增加而增加,当Na^ 浓度达到一定值时,吸附量反而降低。通过对吸附数据的拟和发现,Freundlich方程更适于描述汞在底泥中的吸附过程,而Langmuir方程更适于描述汞在生物膜中的吸附过程。外加汞源后,生物膜所转化的气态汞和有机质结合态汞含量较高,而底泥中的有机质结合态的汞含量则较高。     

黄浦江底泥和生物膜对汞的吸附及形态分析

为探讨影响沉积物和生物膜对汞的吸附量及吸附形态的各种因素,采集了黄浦江底泥和生物膜样品,进行汞的吸附实验.发现pH值和Na+浓度是影响吸附的重要因素:pH=6时,汞的吸附量达到最大;在低的离子浓度范围内,吸附量随着离子浓度的增加而增加,当Na+浓度达到一定值时,吸附量反而降低。通过对吸附数据的拟和发现,Freundlich方程更适于描述汞在底泥中的吸附过程,而Langmuir方程更适于描述汞在生物膜中的吸附过程。外加汞源后,生物膜所转化的气态汞和有机质结合态汞含量较高,而底泥中的有机质结合态的汞含量则较高。