用铁酸盐型磁性吸附剂去除偶氮染料酸性红B

通过对几种磁性铁酸盐型吸附剂Mfe₂O₄(M=Fe,Mn,Cu)的表面特性及去除染料酸性红B(ARB)的吸附性能与催化氧化再生性能的研究,证明该类吸附剂能够有效地吸附去除水中的酸性红B,经磁分离,用H₂O₂/Fe²⁺体系可以同时氧化有机物与再生吸附剂,吸附剂可以循环使用.pH值对吸附能力有很大影响,对于MnFe₂O₄和Fe₃O₄,发生最大吸附的pH值范围在3.5～3.8,而对于CuFe₂O₄ pH值则在4.5～4.8时有最大吸附能力.CuFe₂O₄的吸附容量最大,MnFe₂O₄次之,FeO₄最小;3种吸附剂的吸附等温线均符合Langmuir吸附模型.在发生吸附的pH值范围内,吸附剂吸附染料后其Zeta电位比吸附前均有明显降低.再生实验表明,3种吸附剂再生后,其比表面积明显增大,表面元素组成发生很大变化,其吸附能力也明显提高.     

富里酸-纳米零价铁复合物对土壤中铅的钝化

为了降低土壤中重金属铅的生物活性,将从富硒土壤中提取的富里酸(FA)和传统方法制得的纳米零价铁(NZVI)复合,制得不同FA质量比的复合物,探讨其对土壤铅污染的钝化效应。以SEM、FTIR以及XRD对复合物进行表征;通过土壤培养试验,研究各复合物在不同投加量及反应时间下对土壤中铅的DTPA有效态的影响,并以Tessier五步连续提取法比较形态变化规律,探讨其钝化效果。结果表明:FA与NZVI合成了不同质量比的复合物;在相同投加量下,土壤中铅的二乙基三胺五乙酸(DTPA)有效态随着复合物中FA质量分数提高而减小;以FA质量分数10%的复合物投加土壤质量的2%(20.0 g/kg)进行土壤培育,第10天时土壤中铅的DTPA有效态降低83.01%;加入复合物后,土壤中铅明显从可交换态和碳酸盐结合态向铁锰氧化物结合态和残留态转化,有机结合态含量基本不变,这种变化在添加FA质量占1%的复合物时尤为显著,使得可交换态和碳酸盐结合态分别降低了50.61%和66.90%。基于不同的形态表征方法,土壤铅活性形态均呈下降趋势,表明所制备的复合物对土壤铅具有一定的钝化效应,但其机制有别,表现出的钝化规律具有差异性。     

海藻酸钠/蒙脱石联合负载型纳米Fe0对Cu(II)的去除研究

由于蒙脱石负载型纳米Fe~0(Mt-n ZVI)在使用中易随水迁移,造成出水水质混浊和Fe~0流失.因此,本研究制备了海藻酸钠(SA)和蒙脱石(Mt)联合负载型纳米零价铁(SA/Mt-n ZVI),探究其对水中Cu(Ⅱ)的去除效果,并考察了Cu(Ⅱ)初始浓度、pH值对去除率的影响.结果表明:以2%(质量分数)SA和6%(质量分数)Mt-n ZVI条件制备的SA/Mt-n ZVI小球对Cu(Ⅱ)处理效果好,反应24 h后,SA/Mt-n ZVI小球对初始浓度为40 mg·L-1Cu(Ⅱ)的去除率达到92.11%,与游离的Mt-n ZVI颗粒相比,其活性并未降低;Cu(Ⅱ)的去除率随其初始浓度升高而降低;在pH为2~6之间,Cu(Ⅱ)去除率随pH升高而升高.SA/Mt-n ZVI小球可有效净化污水中的Cu(Ⅱ),将其重复使用3次后,对Cu(Ⅱ)的去除率仍维持在59.52%.     

酸性条件下Fe3+氧化SO2的脱硫反应机理

讨论酸性条件下Ｆｅ＾３＋液相氧化ＳＯ２的几何可能反应机理,设计了不同的缓冲和非缓冲Ｆｅ＾３＋溶液脱硫试验。通过对不同反应体系ＳＯ２吸收特性的测量,得出了反应符合半导体或过渡态金属的催化机理,液相氧化反应的速率受Ｆｅ＾３＋的老化进程所控制,从而为低浓度Ｆｅ＾３＋溶液烟气脱硫和解释雾水酸化现象提供了理论基础。     

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.     

Fe~0-厌氧微生物体系处理活性艳蓝X-BR的试验研究

采用零价铁(Fe0)-厌氧微生物处理体系,以蒽醌染料活性艳蓝X-BR为处理对象,通过摇床试验研究了Fe0投加量、pH值等因素对染料脱色的影响,并对比了该染料在3种不同处理体系中的脱色效果.结果表明,在Fe0-厌氧微生物体系中,Fe0投加量和pH值均存在最适宜值,当两者分别控制在400mg/L和7,染料初始浓度和反应时间分别为100mg/L和68h时,该体系脱色率可达到90%以上;与相同反应条件下的纯Fe0、纯厌氧微生物体系相比,该体系的脱色率提高近40%.根据紫外-可见光谱分析,Fe0可有效促进厌氧微生物对X-BR及其中间产物的降解,实现完全脱色.其脱色符合准一级动力学,当染料初始浓度由50mg/L增至800mg/L时,反应速率常数k值由0.0470h-1降至0.0102h-1.     

自催化氧化还原技术处理PCB络合废水试验研究

针对PCB络合废水络合铜浓度高、COD难达标、可生化性差等特点,在研究铜对铁碳微电解和Fenton氧化的催化作用的基础上,采用催化铁内电解-Fenton催化氧化联合自催化氧化还原技术对PCB络合废水进行处理,并通过混凝实验进一步去除废水中污染物。零价铁可置换出络合铜中的铜,单质铜与零价铁可形成Fe-Cu催化还原体系,对Fenton氧化也具有催化作用,可有效提高废水的处理效果。通过单因素实验确定各工艺最佳反应条件,实验结果表明,催化铁内电解最佳工艺条件为:p H=2,反应时间为60 min,铁屑投加量为5 g/L;Fenton催化氧化最佳工艺条件为:p H=3,反应时间为60 min,H2O2投加量为15 m L/L;混凝实验PAM最佳投加量为10 mg/L。最佳工艺条件下废水COD和总铜去除率分别可达到94.5%和98.8%,B/C由0.12提高到0.32,废水可生化性得到显著提高,为后续处理创造了条件。     

羟基铁柱撑膨润土处理含磷废水的研究

以羟基铁为柱化剂对天然膨润土进行柱撑改性制备了羟基铁柱撑膨润土,研究了其对废水中磷的吸附性能和影响因素。结果表明:羟基铁能够进入到膨润土的层间,使其层间距增大,表面积增加;羟基铁柱撑膨润土对废水中的磷有很好的去除效果,在常温下,当改性膨润土投加量为4 mg/L,溶液pH值为5,反应时间为60 min,处理质量浓度为20 mg/L的含磷废水时,磷的去除率达到93.9%。平衡吸附量与平衡质量浓度之间的关系更好地符合Langmuir等温吸附方程所描述的规律。     

磁性壳聚糖凝胶球固定厌氧铁氨氧化菌对废水氨氮去除的影响

厌氧铁氨氧化(ammonium oxidation coupling with iron reduction,Feammox)反应是一种在厌氧条件下,由厌氧铁氨氧化菌驱动,以三价铁为电子受体,氧化氨氮的生物化学途径,它可以用于去除水体中的氨氮.为提高厌氧铁氨氧化菌对氨氮废水处理效果,采用"氢氧化钠共沉淀-溶胶-凝胶"法制备粒径为1~5mm的磁性壳聚糖凝胶球(magnetic chitosan hydrogel beads,MCHBs),将厌氧铁氨氧化菌固定,研究其对废水中氨氮去除效果和影响因素,并与游离厌氧铁氨氧化菌对废水氨氮去除效率作对比.制备的MCHBs进行X射线衍射(XRD)和振动样品磁强(VSM)等表征分析.结果表明,MCHBs为铁磁性、结晶度高,饱和磁化强度达29.46 emu·g~(-1).MCHBs固定厌氧铁氨氧化菌比游离菌具有更高的氨氧化和铁还原速率,平均增幅为42.96%和20.75%,以MCHBs(1~2 mm)固定厌氧铁氨氧化菌的效果最显著(P0.05).进一步研究发现,不适宜氨氮浓度、温度和pH下,MCHBs(1~2 mm)固定厌氧铁氨氧化菌氧化氨氮的能力均比游离菌高.初始氨氮浓度60.00 mg·L~(-1)、温度25℃和pH 4.50时,厌氧铁氨氧化效果较好,主要产物为硝态氮和二价铁,16 d时MCHBs(1~2 mm)固定厌氧铁氨氧化菌对氨氮去除率高达53.62%.这些结果都表明以MCHBs固定厌氧铁氨氧化菌后,能起到增强厌氧铁氨氧化反应去除废水氨氮的目的.     

铁酸锰活性炭阴极催化剂的制备与对微生物燃料电池产电性能的影响

微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)阴极的氧化还原反应能力对MFC的产电性能起着至关重要的作用,因此,本研究制备了铁酸锰/活性炭(MnFe₂O₄/AC)并对其进行材料学表征,研究其作为MFC空气阴极催化剂时产电和污水处理效果.研究表明,MnFe₂O₄和AC物质的量比为1:3时MFC电功率密度最高,达302.7mW/m².在峰值电压附近维持时间长达200h,维持时间是传统Pt/C催化剂MFC的4倍,库伦效率达到17.45%.在催化剂重复利用实验中发现,在相同的运行时间内,采用Pt/C催化剂的MFC电压下降明显,而采用MnFe₂O₄/AC催化剂的MFC电压基本保持稳定,证明了MnFe₂O₄/AC催化剂良好的循环稳定性.污水处理效果方面,MnFe₂O₄和AC物质的量比为1:3时处理效果最好,COD去除率达74.66%.因此,MnFe₂O₄/AC催化剂制备简单、价格低廉、电化学性能稳定,在提高MFC产电持久性方面具有实际意义.