零价铁活化过硫酸钠去除废水中的砷(Ⅴ)

砷是目前人类发现毒性最强的物质之一,水体砷污染已成为一个亟待解决的全球性环境问题.利用零价铁(zero valent iron,ZVI)活化过硫酸钠(sodium persulfate,PS)产生的硫酸根自由基(SO-4·)对As(Ⅴ)溶液的去除能力远远大于PS或ZVI本身.通过控制PS和ZVI投加量、反应温度、初始pH值、As(Ⅴ)溶液初始浓度,研究各变量对As(Ⅴ)溶液的去除效果和动力学影响.通过X射线光电子能谱分析仪(XPS)和环境扫描电镜(SEM)对反应前后的物质结构进行表征分析.结果表明,当As(Ⅴ)溶液浓度为20~100 mg·L~(-1),As(Ⅴ)溶液的去除率都大于98%,并且反应符合准二级动力学.PS能加速ZVI的腐蚀,进而促进As(Ⅴ)溶液的吸附以及与铁的氧化物/氢氧化物的沉淀和共沉淀,从而达到去除As(Ⅴ)溶液的目的.     

铁锰氧化物在不同水分条件下对土壤As的稳定化作用

本文以铁锰氧化物(Fe-Mn,FM)为研究对象,评估其在不同水分条件下对我国南方3种砷(As)污染土壤的稳定化修复效果.结果表明,添加一定比例(质量分数30%)水分对于抑制土壤As的毒性浸出具有积极作用,但水分过高(淹水条件)则会引发As的大量活化释放.淹水条件下,FM对As污染土壤具有明显的应用优势,能使韶关、河池和常德这3种土壤毒性浸出质量浓度均显著下降99. 00%以上,使其土壤有效态As含量分别显著降低55. 40%、40. 05%和16. 92%,并增加专性和非专性吸附态As向水合铁铝氧化物结合态的稳定化. FM能使韶关、河池和常德土壤有效态磷(P)含量分别降低0. 60%～6. 67%、15. 74%～50. 00%和32. 48%～40. 39%,这有可能会限制缺P区域农产品对酸性或中性土壤的P摄取. FM对3种供试土壤p H值影响的变化幅度仅为0. 04～0. 07,对土壤环境的影响非常小. FM在我国淹水As污染土壤稳定化修复领域具有较好的应用前景.     

不同地区土壤中分蘖期水稻根表铁氧化物的形成及其对砷吸收的影响

通过土壤盆栽试验研究了14种不同土壤中种植水稻后,其根表铁膜形成量的情况,及其对苗期水稻吸收和转运砷的影响.结果表明,生长在不同土壤中的水稻其根表铁膜的形成量有显著的差异,铁膜形成量最大为61.97 mg/g,最小仅为1.15mg/g,分析表明土壤中非晶质态氧化铁含量的不同是其主要的影响因素之一.同时测定了根表铁膜中砷的含量,铁膜上吸附的砷浓度最大为1 376 mg/kg,最小低于检测限,其与根表铁膜形成量之间存在着显著的正相关性(r=0.85,n=14,p0.05),而与土壤溶液中有效态的砷浓度无显著的相关性;水稻植株地上部砷浓度(0.400~12.98 mg/kg)和地下部砷浓度(3.860~576.2 mg/kg)与根表铁膜的形成量之间也都存在着显著的正相关性(r=0.88,n=14,p0.05;r=0.91,n=14,p0.05),与土壤溶液中有效态的砷浓度无显著的相关性;水稻根系对砷的吸收能力(SAU,0.005~0.670 mg/g)与根表铁膜形成量之间也为显著的正相关性(r=0.91,n=14,p0.05);根表铁膜形成量与砷的转运之间无显著的相关性.结果表明,在此次试验中土壤的非晶质态氧化铁的含量是水稻根表铁膜形成的影响因素之一,根表铁膜的存在成为了根际砷的富集库,起到了促进根际砷吸收的作用,但对砷的转运没有显著的影响.     

秦皇岛河口及附近水域沉积物砷分布特征及生态风险评价

2011年4月在秦皇岛汤河和戴河选取13个具有代表性的表层沉积物样品,利用氢化物发生-原子荧光光谱仪测定沉积物中As含量,分析沉积物As含量与沉积物有机质、pH以及上覆水体As含量之间的相关关系,结果表明——2条河流沉积物As含量的分布均为:河口>近海岸>河段。沉积物中As含量与上覆水体中As含量呈极显著正相关关系,与沉积物的有机质含量呈显著正相关关系,与pH呈显著负相关关系。另外,文章还采用地积累指数法和潜在生态危害指数法对沉积物中砷的污染水平和潜在生态危害进行评价,评价结果显示汤河河段沉积物和戴河所有取样点沉积物As含量较低,属《海洋沉积物质量标准》第一类,其地积累指数(Ige)o属清洁水平。而汤河河口和海岸沉积物中As含量较高,属《海洋沉积物质量标准》第二类,其地积累指数(Ige)o属轻度污染或偏中度污染水平。2条河流沉积物的单因子潜在生态危害指数(Er)i均属轻微生态危害水平。     

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.     

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。     

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.