铝代水铁矿协同吸附砷镉的机制

通过室内试验,研究了铝代水铁矿对As(Ⅴ)和Cd(Ⅱ)的协同作用过程及机制.结果表明,溶液体系p H值和重金属加入顺序明显影响铝代水铁矿对砷和镉的协同吸附与共沉淀.在近中性砷镉共存体系下吸附72h(p H为6. 0～6. 5),含20%铝的铝代水铁矿(AF20)对砷和镉的吸附容量达到了60. 9 mg·g~(-1)和17. 1 mg·g~(-1),去除率分别为96. 0%和73. 0%,砷和镉协同吸附到AF20颗粒内部孔隙,AF20对砷和镉的协同吸附效应明显;在砷溶液中加入镉体系下吸附72 h(p H为6. 1～6. 5),AF20对砷和镉的吸附容量分别为58. 1 mg·g~(-1)和12. 4 mg·g~(-1),去除率分别为96. 0%和48. 3%,砷的吸附限制了镉的固定;在镉溶液中加入砷体系下吸附72 h(p H为9. 5～9. 8),AF20对砷和镉固定量分别为20. 9 mg·g~(-1)和24. 4 mg·g~(-1),去除率分别为38. 8%和98. 9%,AF20对砷和镉的共沉淀效应明显,生成的砷镉难溶物通过堵塞孔道使镉呈稀疏条带状分布,同时阻碍砷的进一步吸附.上述结果表明,铝代水铁矿可协同吸附、共沉淀污染环境介质中的砷和镉.     

去除水体中砷的研究进展与展望

近年来,水体砷污染已成为一个全球性的环境问题,采取有效方法去除水体中的砷已受广泛关注。文章总结了水中砷主要去除方法:沉淀法、吸附法、生物法和膜分离法的原理、特点和应用现状,分析表明,沉淀法和吸附法已广泛应用于含砷水体的处理,其中开发高效的氧化剂和混凝剂是沉淀法的主要研究方向,寻求新型实用的吸附剂是吸附法的研究热点;生物法除砷是近年来的研究热点,加快微生物除砷的理论和应用研究是该方法的主要研究方向;膜分离法适用于对水质要求很高以及小规模的饮用水处理,研究较好的预氧化处理方法是该工艺的重点。将多种方法联合使用以达到最佳除砷效果,是目前水体除砷的发展趋势。     

塔里木盆地东南缘绿洲区土壤砷空间分布及农作物砷富集特征

以新疆塔里木盆地东南缘的巴音郭楞蒙古自治州的若羌县、且末县和和田地区的民丰县、于田县的绿洲区为研究区,采集表层土壤3487组、土壤剖面采样点35组,农产品及根系土壤采样点93组,综合采用数理统计方法、地统计学和GIS技术,研究土壤As的空间分布特征,探讨各类农产品对As富集的影响,比较空间自相关性显著区域和空间自相关性无显著区域内农产品和根系土壤中As的含量特征.结果表明土壤As含量较低,农用地和非农用地土壤As含量均值分别为9. 81mg·kg~(-1)和7. 94 mg·kg~(-1).表层土壤As含量超过新疆土壤背景值的采样点个数为568个,占总取样点数的16. 3%;超过风险筛选值的采样点个数为5个.土壤As空间自相关的莫兰指数均大于0,空间聚集类型主要以高-高型和低-低型为主,其中高-高型聚集区主要位于各县农用地范围内.GIS空间分布显示,土壤As含量高值区呈片状集中或岛状零散分布.标准差椭圆显示,若羌县土壤As含量变化趋势方向为南北方向,且末县和民丰县土壤As含量变化趋势方向为西南-东北方向,于田县土壤As含量变化趋势方向为西北-东南方向.若羌县农用地土壤垂向剖面上As含量从地表到深层存在波动,其余各县都相对稳定.研究区农作物对As的富集能力表现为:根茎类蔬菜核桃小麦玉米红枣,玉米和红枣的As含量与根系土的As含量在0. 05水平下呈现显著正相关.空间自相关性显著区和空间自相关无显著区的农产品中的As含量无显著性差异,而两个区域根系土壤的As含量存在显著性差异.     

大伙房水库水体及沉积物砷总量及形态分布特征

以0.03 mol·L-1磷酸和0.1 mol·L-1抗坏血酸萃取沉积物样品,以2.0 mmol·L-1NaH2PO4和0.2 mmol·L-1 EDTA(pH=6.0)为流动相,采用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱(HPLC-ICP-MS)联用技术,对大伙房水库表层水体、表层沉积物孔隙水和表层沉积物中的砷元素总量及赋存形态进行检测分析,同时对大伙房库区沉积物粒度进行取样分析.检测结果表明:大伙房水库库区水体及沉积物中砷元素主要以无机砷形态存在,未检测到有机砷形态;表层水体中砷总量较低;表层沉积物孔隙水中只检测到As(Ⅲ),As(Ⅴ)未检出,且部分采样点砷总量超出国家饮用水标准(10 μg·L-1,GB5749-2006),可能会对底栖生物造成影响;表层沉积物中砷总量较高,且As(Ⅲ)含量大于As(Ⅴ),说明库区沉积环境以还原性条件为主.总体来看,大伙房水库库区水体砷总量较低,但沉积物体系中砷元素总量较高,除R4采样点外均超过国家土壤环境Ⅰ级标准(GB 15618-1995).沿外源河流输入口向库区方向砷总量降低,说明库区砷元素主要来源于外源河流输入,且以浑河为主要来源.     

广西大厂多金属矿区河流中Sb和As的迁移及环境影响

以广西大厂多金属矿山为例,对其矿山尾矿堆及地表河流进行采样,研究矿山开采中释放的毒害元素Sb和As对河流水环境的影响. 结果表明,矿渣堆中的w(Sb)和w(As)分别为175～7 119和309～24 233 mg/kg;选厂排水中ρ(Sb)和ρ(As)最高值分别为5 475和179 μg/L;受矿山影响的河流中的ρ(Sb)和ρ(As)平均值在枯水期为630和100 μg/L,在丰水期为497和65 μg/L. 该矿山的开采致使选厂排水和矿山尾渣均对矿区河流中重金属含量做出显著贡献,已对周边河流产生严重影响,造成了刁江上游河水的污染. Sb与As虽然化学性质相似,但二者在河水中的迁移特性仍有明显的差别,As在河水中的衰减强于Sb. 河水中Sb和As的影响范围都很大,模拟计算表明,Sb和As的影响范围分别离矿山区约120和60 km.      

不同碳源中硫酸盐还原菌生长状况及对砷、锑去除效率研究

分别以乳酸、乙醇、糖蜜和米酒作为碳源,研究硫酸盐还原菌在不同碳源中的生长状况及对As和Sb的去除效率。硫酸盐还原菌接种到各碳源培养基后14 d的生长状况显示,硫酸盐还原菌在乳酸中生理活性最佳,在乙醇中也有明显的生理活性,但需要一个较长的启动期,而在糖蜜和米酒中没有明显的生理活性。当硫酸盐还原菌接种到各碳源培养12 h后加入酸性As(V)和Sb(V)储备液,由于12 h内尚未生成足够的碱度和硫化物来应对酸性储备液冲击,硫酸盐还原菌在所有碳源中均失去生理活性;虽然硫酸盐还原菌已失活且基质中只含有少量硫化物(≤3.62 mg/L),乳酸培养基中总锑和总砷的去除率仍可达到89.7%和65.6%,糖蜜和米酒培养基中总锑去除率达到81.2%和97.3%、总砷去除率为10.0%和17.1%,不过乙醇培养基中砷和锑均没有明显的去除。后以能显著促进硫酸盐还原菌生长的乳酸和乙醇作为碳源,调节培养基初始p H约为7,并接种培养48 h后加入酸性As(V)和Sb(V)储备液,储备液加入前乳酸和乙醇培养基的硫化物质量浓度分别达到70.73 mg/L和18.58 mg/L,储备液加入后细菌仍能继续生长,最终总锑去除率可达97.8%和98.4%,总砷去除率则为27.8%和24.6%。实验结果表明,糖蜜和米酒作为碳源需进一步优化,乙醇则体现出了可替代乳酸的潜在优势;砷和锑的去除效率除了与硫酸盐还原菌活性有关外,也与砷、锑自身的化学性质及反应基质有密切关系。     

不同粒径铁铝泥对砷(Ⅲ)的吸附效果

以给水处理厂废弃铁铝泥(ferric and alum water treatment residuals,FARs)为载体,考察了不同粒径FARs对砷(Ⅲ)的吸附效果.不同粒径FARs的有效铁铝含量、比表面积和孔体积分别为523.72～1 861.72 mmol.kg-1、28.15～265.59 m2.g-1和0.03～0.09 cm3.g-1,总有机质、富里酸、胡敏酸和胡敏素分别为46.97～91.58、0.02～32.27、22.27～34.09和10.76～34.22 mg.kg-1.SEM和XRD检测表明,不同粒径FARs均以无定形结构存在.批量实验结果表明,准一级和准二级动力学方程均能较好地反映FARs吸附砷(Ⅲ)的动力学过程.不同粒径FARs对砷(Ⅲ)的吸附量随着浓度的增加而增高,用Langmuir等温线方程拟合获得理论饱和吸附量在6.72～21.79 mg.g-1之间.pH值对FARs吸附砷(Ⅲ)的作用影响不大.砷(Ⅲ)吸附量大小与不同粒径FARs的理化性质的变化趋势基本一致,由相关性分析可得,有效铁铝含量和孔体积大小是影响FARs对砷(Ⅲ)吸附的主要因素.     

砷(Ⅲ)离子印迹聚合物的制备及吸附性能研究

以磁性氧化石墨烯为载体,砷离子(As(Ⅲ))为模板离子,3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTS)为功能单体,正硅酸乙酯(TEOS)为交联剂合成了As(Ⅲ)离子印迹磁性氧化石墨烯纳米材料(MGO-IIP),并使用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X-射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计对合成材料进行了表征.同时,考察了MGO-IIP对As(Ⅲ)的吸附特性.结果表明:318 K下MGO-IIP对As(Ⅲ)的最大吸附量为148.1 mg·g~(-1),仅20 min即可达到吸附平衡,印迹因子为2.35;吸附过程服从Langmuir模型和准二级动力学模型,说明是自发的吸热过程;在其他干扰离子存在的情况下,MGO-IIP对As(Ⅲ)仍然具有良好的吸附效果,且能够重复使用4次,在含砷废水处理中具有应用价值.MGO-IIP材料对As(Ⅲ)的吸附机制为表面络合作用及物理吸附.     

纳米零价铁颗粒去除As(III)和As(V)的动力学过程及性能研究

本研究系统分析了不同初始砷浓度和不同nZVI投加量等条件下,nZVI去除As（III）和As（V）的动力学过程和除砷性能.结果表明,nZVI可快速有效地去除As（III）和As（V）,除砷过程均符合准二级动力学模型,且As（III）的去除速率明显快于As（V）.在砷浓度为5 mg·L^-1时,As（III）去除速率常数达最大值0.30 g·mg^-1·min^-1,为As（V）去除速率（0.034 g·mg^-1·min^-1）的8.8倍.Weber-Morris粒子内扩散模型拟合结果表明,nZVI除砷速率是由外扩散和颗粒内扩散共同控制的.分析反应平衡时砷浓度测定结果,发现不同砷浓度条件下nZVI对As（III）的去除量为As（V）的1.5~2.6倍,nZVI对砷的去除量随初始砷浓度增加而降低,随nZVI投加量增加而增加.砷浓度为50.0 mg·L^-1时,As（III）和As（V）去除量达到最高,分别为152.14 mg·g^-1和62.02 mg·g^-1,均高于传统（羟基）氧化铁对As（III）和As（V）的去除量.因此,nZVI可高效去除水中As（III）和As（V）,且用于修复以As（III）污染为主的地下水更具有优势.     

桑沟湾溶解态无机砷的分布、季节变化及影响因素

作为一种化学形态有变的有毒类金属元素,砷在水环境中的生物地球化学行为被越来越多的学者所重视.利用氢化物发生-原子荧光光谱法(HG-AFS)对2011年4月、8月、10月和2012年1月航次桑沟湾总溶解态无机砷(TDIAs,[TDIAs]=[As5+]+[As3+])和亚砷酸盐(As3+)的含量进行了测定.结果表明,4个航次中TDIAs的浓度范围分别为3.4~12.4、8.9~16.9、14.7~21.3和13.8~21.9 nmol·L-1,As3+的浓度范围分别为0.3~2.1、0.4~3.8、1.8~4.0和0.3~2.9 nmol·L-1.春、夏季桑沟湾TDIAs的浓度低于秋、冬季,高值出现在湾口和河口区.春、冬季As3+的含量低于夏、秋季,As3+与TDIAs的比值在夏季达到最大值.桑沟湾TDIAs平均浓度为13.9 nmol·L-1±4.7 nmol·L-1,低于美国环境保护署水质标准.根据我国地表水环境质量标准,桑沟湾属于一级水质,这表明桑沟湾未受到明显的人为污染.桑沟湾春、夏季TDIAs的浓度低于与之相邻的爱莲湾和俚岛湾,水文环境和陆源输入的差异是造成这种现象的主要原因.影响桑沟湾TDIAs分布的主要因素包括河流的输入、与黄海的交换以及生物活动的清除,其中养殖活动的影响尤为显著.养殖生物对砷的富集作用可能会带来潜在的生态危机和食品安全问题,需要相关部门加以重视,确保桑沟湾养殖产业的平衡发展.