不同条件下Fe(Ⅲ)催化有机酸光化学还原 Cr(Ⅵ)的比较研究

为开发含Cr(Ⅵ)废水处理工艺提供必要资料,对不同条件下Fe(Ⅲ)催化有机酸光化学还原Cr(Ⅵ)进行了比较研究.研究结果表明,Cr(Ⅵ)的还原不仅受pH、Fe(Ⅲ)或有机酸的起始浓度以及共存阳离子的影响,而且还与有机酸种类有关.低pH的酸性条件有利于cr(Ⅵ)的光化学还原,在pH 3.0条件下经3h后的还原率达89.9％,在pH 5.0经3h后其还原率为37.3％.Fe(Ⅲ)或有机酸起始浓度增高会促进Cr(Ⅵ)的还原,在pH3.0和Fe(Ⅲ)浓度高于Cr(Ⅵ)浓度条件下导致在3h后Cr(Ⅵ)的光化学还原率达100％.共存Al(Ⅲ)或Cu(Ⅱ)会抑制Cr(Ⅵ)的光化学还原.由Fe(Ⅲ)催化3种有机酸对Cr(Ⅵ)的光化学还原作用大小次序为:酒石酸＞柠檬酸＞苹果酸.还对不同条件影响Cr(Ⅵ)的光化学还原可能机制作了讨论.     

EGCG-Fe配合物对水中Cr(Ⅵ)还原

通过实验对水溶液中EGCG-Fe（Ⅱ）、EGCG-Fe（Ⅲ）还原Cr（Ⅵ）进行了研究。结果表明,EGCG-Fe（Ⅱ）能高效的还原六价铬,其反应速率与EGCG-Fe（Ⅱ）的分布以及溶液pH有关。提高反应物浓度和pH有利于EGCG-Fe（Ⅱ）的形成从而提高Cr（Ⅵ）的还原速率;与之相反,EGCG-Fe（Ⅱ）与Cr（Ⅵ）的反应速率常数则随pH的升高而降低,在pH=3.75、4.02、4.32以及4.61的条件下分别为3 556.3、2 049.5、1 453.7和1 022.0 L·（mol·s）-1。在pH5的条件下由于水中溶解氧的竞争反应会降低EGCG-Fe（Ⅱ）对Cr（Ⅵ）的还原效率,而对于pH<4的情形则可忽略溶解氧的影响。     

Leucobacter spp.菌株Ch1还原高浓度Cr(Ⅵ)的研究

利用一株新分离Cr(Ⅵ)还原菌Leucobacter spp. Ch1进行高浓度Cr(Ⅵ)还原的研究.发现生长于Luria Broth培养基中的Leucobacter spp. Ch1最大能还原1800mg/LCr(Ⅵ),而休眠Leucobacter spp. Ch1细胞悬液可以完全还原2100mg/L Cr(Ⅵ).扫描电镜观察到还原cr(Ⅵ)后的细菌末端黏附大团反应产物,电子顺磁共振分析确定产物的成分为Cr(Ⅲ).在分批加Cr(Ⅵ)还原实验中,休眠Leucobacter spp. Ch1细胞悬液在1060min内还原了2368mg/L Cr(Ⅵ),重新加入的乳酸钠可以再次启动Cr(Ⅵ)的生物还原.结果表明,乳酸钠的存在是Leucobacter spp. Ch1还原Cr(Ⅵ)的必要条件,推测该物质在反应中起电子供体的作用.     

光和TiO2对酒石酸还原Cr(Ⅵ)的催化作用研究

研究了避光、可见光照及紫外光照条件和TiO2对酒石酸还原Cr(Ⅵ)的催化作用及其作用机制.结果表明:(1)避光条件下,酒石酸对Cr(Ⅵ)的还原作用很微弱,外加TiO2对该反应也仅有微小变化.TiO2对酒石酸还原Cr(Ⅵ)的催化作用只有在光照下才能产生.紫外光照下,仅酒石酸存在时,150 min后Cr(Ⅵ)即被反应完全,外加TiO2催化7 min后Cr(Ⅵ)即被反应完全.(2)光照能诱导并加速酒石酸还原Cr(Ⅵ)的光催化作用,紫外光照下的光催化还原反应速率远快于可见光照.(3)pH对TiO2光催化酒石酸还原Cr(Ⅵ)的反应速率有明显的影响,pH越小,光催化还原反应速率越快.(4)酒石酸初始浓度的增大有利于Cr(Ⅵ)光催化还原.     

纳米铁的制备及去除废水中的Cr(Ⅵ)

铬离子(Ⅵ)是水体、土壤中的一类重要污染物,对人体及其他动物有毒害和致癌作用。主要来源于采矿、冶金和电镀等工业排放的废水。为了寻求一种更好的铬离子(Ⅵ)处理方法,实验以三价铁盐为原料,制备了一种具有高比表面积和高反应活性的新型水处理剂———纳米铁,其广泛的应用于难降解的氯代有机物、重金属离子和染料等的处理以及对受污染地下水的原位修复等领域,通过其对六价铬离子的吸附与还原过程的研究。提出了最佳去除条件:即当投加量为0.02 g/L,pH为8,温度为30℃时,纳米铁对六价铬离子的去除效果最好,去除率大于90%。     

利用CPS还原稳定化修复Cr(Ⅵ)污染土壤

通过研究多硫化钙（CPS）与水溶液中六价铬（Cr（Ⅵ））中的反应,得出CPS与Cr（Ⅵ）的化学计量关系及主要反应产物;以CPS为修复剂,开展还原稳定化法对Cr（Ⅵ）污染土壤的修复实验,并用FeSO4作对比,比较两者的稳定化效果。结果表明：CPS与水溶液中Cr（Ⅵ）反应的化学反应计量比为3：2,对反应产物进行XRD表征,发现其主要成分为Cr（OH）3和单质S;CPS能够在短时间内大幅度降低砂土中总铬和Cr（Ⅵ）的浸出浓度以及土壤的Cr（Ⅵ）含量;经CPS处理之后的Cr（Ⅵ）污染土壤,pH值从原来的8.9下降至8.2,而经Fe2+处理的土壤明显酸化,其pH值降至7.5;土壤氧化还原电位（ORP）先显著下降,后期随着CPS的逐步消耗稍有上升;经CPS稳定化处理后,土壤可交换态铬和碳酸盐结合态铬均明显减少,铬的稳定性增强,环境风险显著减小。     

氧化-负载铁组合工艺改性活性炭及其对Cr(Ⅵ)的去除

通过氧化-负载铁组合工艺对活性炭进行改性,对比了不同氧化剂(硝酸/磷酸)对改性效果的影响,利用Boehm、FT-IR、BET、XRD对改性活性炭(ACNF/ACPF)进行了表征,并对改性活性炭吸附水中痕量Cr(Ⅵ)的性能进行了研究。结果显示:硝酸与磷酸氧化均可显著增加活性炭表面酸性官能团数量,提高表面亲水性;改性后活性炭比表面积、孔体积和平均孔径均减小;负载的铁主要以铁(氢)氧化物形式存在于活性炭表面(ACPF)和介孔(ACNF)中;在Cr(Ⅵ)初始浓度0.5 mg/L,pH值3.0,活性炭投加量100 mg/L时,吸附12 h达到平衡,ACNF对Cr(Ⅵ)的去除率达到97.82%,出水Cr(Ⅵ)剩余浓度降至0.05 mg/L以下,满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)要求,改性可显著提高对Cr(Ⅵ)的吸附容量。     

粉煤灰去除地下水中Cr(Ⅵ)的试验研究

为了去除孔隙地下水中的污染组分Cr(Ⅵ),我们取工业废弃物--粉煤灰为实验介质,在不改变原水状况的条件下,通过室内试验对比了粉煤灰和活化后粉煤灰的处理效果,并分析讨论了其去除机理.确定活化粉煤灰处理地下水的最佳运行参数:介质与污染组分的重量比为260 000∶1,反应时间为40 min.结果表明,处理后水中Cr(Ⅵ)达到地下水质量标准的Ⅲ类标准,为今后的水质处理工程奠定了基础.     

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。     

Fe(Ⅲ)微生物还原机理及其研究进展

厌氧异养型微生物还原Fe(Ⅲ)的同时可以氧化降解有机物,在污染环境修复中具有积极的作用.目前对Fe(Ⅲ)微生物还原的物理、生物化学特性的认识还十分有限.总结了近年来自然环境中Fe(Ⅲ)还原菌的单菌种分离情况和混合菌的降解作用,探讨了Fe(Ⅲ)还原以及有机物降解的机理,分析了Fe(Ⅲ)可能对微生物产生的抑制作用,并提出了进一步研究的方向.     

铁碳材料还原NO络合吸收体系中Fe(Ⅲ)EDTA的性能

在湿法烟气脱硝中,Fe（Ⅱ）EDTA是一种常用的螯合剂,对NO有良好的络合吸收能力,但是Fe（Ⅱ）EDTA容易被O2氧化成对NO无络合能力的Fe（Ⅲ）EDTA。因此,选择合适的还原剂实现Fe（Ⅲ）EDTA的高效还原是络合脱硝的关键技术之一。比较了铁碳（Fe/AC）和铁粉（Fe）在不同搅拌速度下对Fe（Ⅲ）EDTA的还原,系统探讨了铁碳质量比、O2浓度、铁碳中Fe与Fe（Ⅲ）EDTA的摩尔比、pH值和Fe（Ⅲ）EDTA初始浓度对铁碳还原Fe（Ⅲ）EDTA的影响,考察了Fe/AC投加前后NO吸收效率的变化,同时通过BET、XRD表征技术对铁碳材料进行了分析。结果表明：Fe/AC能很好地再生Fe（Ⅱ）EDTA,从而提高NO吸收效率。提高搅拌速度、铁碳中Fe与Fe（Ⅲ）EDTA的摩尔比、Fe（Ⅲ）EDTA初始浓度,Fe（Ⅲ）EDTA的还原速率会相应增大;O2浓度及pH增大会降低Fe（Ⅲ）EDTA的还原速率。表征结果表明,铁碳表面形成的氢氧化物为γ-FeOOH。     

五硫代碳酸钠处理含Cr(Ⅵ)水溶液的实验研究

采用一种新型还原剂五硫代碳酸钠(Na2CS5)处理含Cr(Ⅵ)水溶液.考察了含Cr(Ⅵ)水溶液的pH值、五硫代碳酸钠的用量、反应时间、沉淀时间和Cr(Ⅵ)的浓度等对Cr(Ⅵ)去除率的影响.结果表明,含白(Ⅵ)水溶液初始pH值和沉淀阶段溶液的pH值分别控制为1.5和8～8.5,n(Cr2O72-):n(CS52-)=1:...     

污泥活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附研究

研究了污泥活性炭对含Cr(Ⅵ)废水的吸附性能.利用西安某污水处理厂未消化脱水污泥,采用ZnCl2化学活化热解炭化法制备污泥活性炭,研究其处理含Cr(Ⅵ)废水的效果,考察其吸附Cr(Ⅵ)的动力学行为.结果表明,最佳吸附条件为溶液pH在1左右、污泥活性炭投加量5 g/L、吸附时间10 min、Cr(Ⅵ)初始质量浓度10 m...     

由粉煤灰合成单一的沸石及其对Cr(Ⅵ)的吸附研究

以粉煤厌为原料采用两步法合成了2种单一沸石矿物种的NaA和NaX型沸石,并对产物的结构和性能进行了详细表征.2种沸石产物的吸附性能比较结果表明,NaA型沸石优于NaX型沸石.在静态吸附条件下,研究了NaA型沸石吸附水溶液中Cr(Ⅵ)的相关参数(溶液pH值、吸附温度和吸附时间),并用Langmuir和Freundlich等温吸附线对吸附结果进行拟和.结果表明:Cr(Ⅵ)的吸附行为符合Langmuir方程;饱和吸附量为47.78 mg/g.NaA型沸石对Cr(Ⅵ)的吸附是物理和化学吸附两种行为共同作用的结果.     

ZnO改性聚丙烯腈基活性炭吸附水中Cr(Ⅵ)离子的效果

ZnO改性聚丙烯腈制成的活性炭（PAC）是吸附去除水中Cr（Ⅵ）的一种新型吸附剂。从接触时间、吸附剂用量、pH和Cr（Ⅵ）初始浓度等方面对该新型吸附剂吸附性能进行了研究。结果表明,该吸附剂不仅具有良好的吸附效果,而且能够重复使用2次。PAC-0.8（聚丙烯腈置于50 mL、0.8 mol·L-1的Zn（NO3）2水溶液）对Cr（Ⅵ）的吸附效果优于PAC-0.4（聚丙烯腈置于50 mL、0.4 mol·L-1的Zn（NO3）2水溶液）;PAC-0.8和PAC-0.4对Cr（Ⅵ）的吸附效果优于改性前的聚丙烯腈基活性炭,吸附最适pH范围为2~3,Langmuir等温模型比Freundlich等温模型能更好地描述吸附剂的吸附行为。实验结果可以为ZnO改性聚丙烯腈制成活性炭对废水中Cr（Ⅵ）去除的应用提供科学依据。     

苍白杆菌还原Cr(Ⅵ)的最适条件及其豆渣培养基的优化

利用本实验室筛选的一株苍白杆菌进行还原Cr(Ⅵ)的实验,在LB培养中它对Cr(Ⅵ)具有很强的还原能力,其最适还原条件为pH 8,温度30℃,证明它是一种专性好氧偏碱性细菌.通过在豆渣培养基中培养,并对豆渣进行优化处理,证实苍白杆菌在优化后的豆渣培养基中对Cr(Ⅵ)具有良好的还原能力.这为利用苍白杆菌处理含铬工业废渣、废液提供了廉价的培养基和为其实现工程化提供了实验依据.     

微乳状液膜与乳状液膜分离废水中Cr(Ⅵ)的对比研究

利用正交优化试验所得最优配比方案,以三正辛胺(TOA)、仲辛醇和磷酸三丁酯(TBP)为载体,Span-80为表面活性剂,正丁醇为助表面活性剂,煤油为膜溶剂制备微乳状液膜;以TOA、仲辛醇、TBP为载体,酸性兰-113为表面活性剂,煤油为膜溶剂制备乳状液膜.通过单因素扩大试验比较了微乳状液膜与乳状液膜对废水中Cr(Ⅵ)的分离效果.结果表明,在相同条件下微乳状液膜对Cr(Ⅵ)具有更高的分离率.随着乳液用量的减少,微乳状液膜对Cr(Ⅵ)的分离率下降不明显,而乳状液膜对Cr(Ⅵ)的分离率明显下降,说明微乳状液膜具有更好的稳定性.     

腐殖酸还原Fe(Ⅲ)的影响因素研究

研究了腐殖酸还原溶解性Fe(Ⅲ)反应的影响因素,以及腐殖酸对赤铁矿、磁铁矿、针铁矿和钢渣4种含Fe(Ⅲ)矿物的还原作用,探讨了腐殖酸还原溶解Fe(Ⅲ)的反应机制.结果表明,腐殖酸还原溶解性Fe(Ⅲ)的反应符合零级动力学方程.增加腐殖酸或溶解性Fe(Ⅲ)浓度、降低pH或使用可见光照射均能促进反应进行.腐殖酸能直接还原含Fe(Ⅲ)矿物生成溶解性Fe(Ⅱ),对不同含Fe(Ⅲ)矿物的还原效果依次为针铁矿>赤铁矿>磁铁矿>钢渣.红外光谱分析表明,腐殖酸含有的还原性官能团酚羟基和羧基与溶解性Fe(Ⅲ)络合在一起形成稳定的螯合结构,传递电子给溶解性Fe(Ⅲ).溶解性Fe(Ⅲ)得到电子,生成溶解性Fe(Ⅱ).