Effects on nano zero-valent iron reactivity of interactions between hardness, alkalinity, and natural organic matter in reverse osmosis concentrate

Nanoscale zero-valent iron （NZVI） is considered to have potential to reduce nitrate in the concentrate generated by high pressure membrane processes aimed at water reuse. However, it is necessary to verify the effect of the matrix components in the concentrates on NZVI reactivity. In this study, the influence of hardness, alkalinity, and organic matter on NZVI reactivity was evaluated by the response surface method （RSM）. Hardness （Ca/＋） had a positive effect on NZVI reactivity by accelerating iron corrosion. In contrast, alkalinity （bicarbonate; HCO3） and organic matter （humic acid; HA） had negative effects on NZVI reactivity due to morphological change to carbonate green rust, and to competitive adsorption of HA, respectively. The validity of the statistical prediction model derived from RSM was confirmed by an additional confirmation experiment, and the experimental result was within the 95% confidential interval. Therefore, it can be indicated that the RSM model produced results that were statistically significant.     

纳米二氧化钛对水体微型生物影响研究进展

纳米二氧化钛(nano-TiO2)是最早商业化生产、产量最高、需求最大、应用最广泛的纳米材料之一,其对水生生物与生态系统的影响引起了人们高度重视。水体微型生物往往被作为水生态环境监测与评价的指示生物类群。文章介绍了微型生物群落在水环境监测与评价中的应用、水体纳米二氧化钛污染及其环境行为、纳米二氧化钛对水体微型生物的影响等方面的研究现状,提出了今后纳米二氧化钛对水体微型生物影响研究的建议。     

纳米二氧化钛光催化剂的研制

采用溶胶-凝胶法以钛酸四丁酯为钛源、无水乙醇为溶剂、冰醋酸为抑制剂来制备纳米TiO2光催化剂,通过光催化降解甲基橙水溶液评价体系,根据需要改变实验所用的原料、制备方法和工艺过程,考察蒸馏水、冰醋酸、无水乙醇各因素量对制备的纳米TiO2催化活性的影响。结果表明当V(钛酸四丁酯):V(冰醋酸):V(蒸馏水):V(无水乙醇)=2:1.2:8:36,脱出率可达到95%以上,为实验条件下纳米Tio2的最佳制备工艺条件。     

纳米磁粉协同解偶联剂作用下活性污泥性能的研究

为了促进解偶联剂作用下活性污泥减量化效果及污泥沉降性能,本研究在序批式活性污泥工艺的设施中同时添加解偶联剂和纳米磁粉,分析其协同作用下对活性污泥性能产生的影响.研究发现2,4,5-三氯苯酚(TCP)单独作用下污泥减量达41%,但活性污泥基质降解性能及沉降性能降低,而纳米磁粉与TCP联合作用下污泥减量仍达34%,且对C、N、P去除效能和污泥沉降性能均无明显影响.运行31 d后,脱氢酶活性提高10%～18%,且具有一定的时间累积效应;在光学显微镜下观察可发现污泥絮体结构紧实,原生动物和后生动物种类和数量增多.结果还表明,在活性污泥工艺中运用纳米磁粉与TCP协同作用可抑制剩余污泥的产生,并能提高活性污泥系统的运行效能.     

pH和Ni2+对人工纳米氧化硅吸附菲的影响

为了揭示菲在人工纳米氧化硅上的吸附行为,采用批量平衡实验对比研究了灼烧前后纳米氧化硅对菲的吸附,考察了pH值和重金属离子(Ni2+)对吸附行为的影响,并应用位点能量分布模型分析了菲吸附行为的变化.结果表明,吸附数据可用Freundlich模型较好地拟合,高温灼烧后纳米氧化硅对菲的吸附增加,lgKF由1.48增加到2.43;吸附的非线性也增加,结合孔分布及表面积变化,说明纳米氧化硅对菲的吸附为孔填充与表面吸附共同作用,内部孔对菲的吸附起主要作用.pH值的变化没有显著改变原始纳米氧化硅对菲的吸附;但是显著影响灼烧后纳米氧化硅对菲的吸附,吸附随着pH值的增加而降低,pH值由4.0增加到8.0,lgKF减少了73.7%.主要因为提高pH值,可明显增加灼烧纳米氧化硅的表面电荷,降低孔的可及性.不同浓度的Ni2+对菲吸附的影响不同,在Ni2+低浓度时(<5 mmol.L-1),表现为吸附抑制;在Ni2+高浓度时,对低浓度菲(50μg.L-1)表现为促进吸附,对高浓度菲(500μg.L-1)吸附的抑制程度不再增加.这是多个机制共同作用的结果.     

铅和铜离子在纳米羟基磷灰石上的竞争吸附动力学研究

通过吸附动力学试验研究了Pb2+和Cu2+在纳米羟基磷灰石(Nano-HAP)上的竞争吸附动力学过程,比较了吸附前后Nano-HAP的Zeta电位以及X射线衍射图谱等,对Pb2+和Cu2+在Nano-HAP上的竞争吸附机制进行了探讨.结果表明,单一铅、铜离子存在时,Pb2+较Cu2+在Nano-HAP上的吸附量要高;当铅、铜这2种离子共存时,Pb2+和Cu2+在Nano-HAP表面发生竞争吸附,铜的吸附量增加,而铅的吸附量下降.结合X射线衍射图谱和动力学反应中Ca2+的溶出量,推测出Cu2+在Nano-HAP上的吸附以静电吸附和表面络合为主,而Pb2+在Nano-HAP上的吸附以溶解-沉淀反应为主,Pb2+、Cu2+在Nano-HAP上的吸附量与Ca2+的溶出量线性关系显著(R2为0.861～0.954).分别用一级、二级动力学方程、抛物线方程、Elovich方程、双常数方程和LJ方程对Pb2+和Cu2+在Nano-HAP上的吸附动力学过程进行了拟合,其中二级动力学方程和双常数方程拟合结果较好,说明Pb2+和Cu2+在Nano-HAP表面的动力学吸附反应是一个化学反应和物理吸附均占一定比例的复杂的吸附过程.     

ZIF-8点缀中空花球BiOI增强可见光降解双酚A

光催化技术作为一种绿色、高效、廉价的水处理技术,被广泛应用于如内分泌干扰素等持久性有机物的降解治理.利用高比表面的金属有机框架材料修饰半导体材料可有效提高半导体的光催化性能.本研究以比表面积高且具有孔径规则的ZIF-8修饰中空花瓣状BiOI半导体材料,制备性能优异的BiOI/ZIF-8光催化复合材料.同时,利用多晶X射线衍射、扫描电子显微镜、高分辨透射电镜、紫外-可见漫反射等研究手段对样品进行表征.最后,采用高效液相色谱仪对光催化降解样品进行浓度分析,探究复合材料的光催化活性.结果表明,修饰后BiOI/ZIF-8复合材料的光催化性能显著增强,而当BiOI与ZIF-8质量比为1∶1时复合材料的光催化降解性能最好,可见光照射45 min后对20 mg·L^-1双酚A溶液的降解率达到99.77%.通过活性自由基捕集实验和ESR测试分析了光催化的降解机理.     

高岭土负载纳米铁在含水层的运移行为及重金属污染修复效能研究

为克服重金属污染物修复过程中纳米零价铁易氧化、团聚等缺陷,本研究将其负载于高岭土表面合成负载型纳米零价铁复合材料（K-nZVI）,并利用批次试验、沉降试验及模拟柱试验研究了K-nZVI在含水层中的运移行为及其对地下水重金属污染的修复效能.结果表明,K-nZVI对Pb、Cu、Cd均有很好的去除效果,去除率随着初始浓度的增加、反应温度的升高、反应时间的延长而升高,且在弱碱性条件下修复效果最好.此外,K-nZVI在含水层中表现出较好的分散和稳定性能,运移行为可通过一维对流-弥散-沉积模型描述,其运移能力随着初始浓度的增加、砂颗粒粒径的减小、地下水流速的降低和离子浓度的升高而逐渐减弱.     

抗坏血酸改性纳米硫化亚铁对水体Cr（Ⅵ）的还原特性及机制

为提高纳米硫化亚铁的稳定性及其对水体Cr(Ⅵ)的还原特征,本文通过化学共沉淀法制备抗坏血酸改性纳米硫化亚铁(VC-nFeS)并阐明其对水体Cr(Ⅵ)的还原特性与机制.实验结果表明,VC-nFeS对水中的Cr(Ⅵ)具有优良的还原效果,当pH为7.0,温度为25℃,材料中还原成分FeS与废水中Cr(Ⅵ)的物质的量比为1.5∶1时,还原率可达到99%以上.VC-nFeS投加量、反应温度、初始pH值等因素都会影响Cr(Ⅵ)还原,增加投加量和提高反应温度都能够提高还原速率,酸性和中性环境更有利于Cr(Ⅵ)的还原.VC-nFeS还原Cr(Ⅵ)的过程符合伪二级动力学反应模型,主要以化学吸附为主.等温吸附实验结果表明,两者之间的反应过程用Langmuir模型拟合程度较好,该材料在25℃条件下的最大吸附容量为595.24 mg·g^-1.扫描电镜(SEM)和Zeta电位测定结果表明,加入抗坏血酸改性能够有效分散纳米硫化亚铁.X射线衍射图谱(XRD)和红外光谱图(FTIR)结果显示,抗坏血酸改性处理能够提高纳米硫化亚铁的稳定性,并减少材料表面氧化.另外,产物表征结合水体实验结果表明反应...     

纳米Cu@C复合材料对水绵生长的抑制作用

为探究高效治理丝状绿藻水华的方法,研究了纳米Cu@C复合材料对丝状绿藻水绵(Spirogyra sp.)生长的抑制效果与作用机制以及对水环境的影响.结果显示,随着纳米Cu@C质量浓度从0增至40 mg·L^-1,水绵的生物量和叶绿素a含量逐渐下降,呈明显的剂量-效应关系,生长抑制率最大可达60%;纳米Cu@C质量浓度增至50、60 mg·L^-1,水绵的生长抑制率反而有所下降.纳米Cu@C对水绵细胞的可溶性蛋白含量、过氧化氢酶活性、过氧化物酶活性均呈低浓度促进,高浓度抑制,而对超氧化物歧化酶活性只产生不同程度的促进.各浓度纳米Cu@C暴露组水绵细胞的相对电导率和丙二醛含量均显著高于空白对照组(p<0.05).水绵胞内物质外流可能会造成水绵生长水体的总氮、总磷、高锰酸盐指数出现一定上升.纳米Cu@C的Cu²⁺溶出浓度远低于饮用水安全标准,急性生物毒性较弱.综合来看,纳米Cu@C复合材料具有控制水绵孳生的应用潜力.