针铁矿改性生物炭的制备及对Cr (Ⅵ)的吸附性能研究

在不同热解温度及原料配比条件下,采用水解共沉淀方法制备针铁矿改性生物炭材料（GMB）,借助SEM-EDS、XRD、FTIR、XPS进行表征,并进行Cr （Ⅵ）吸附实验,探究吸附性能和机理。结果表明:1）经改性后生物炭表面生成了羟基氧化铁（FeOOH）,吸附能力有大幅提升;2）热解温度为600℃,生物炭与Fe （NO₃）₃·9H₂O的质量比为1:12时制备的GMB600-12表现出最佳吸附性能,最大吸附容量为20.67 mg/g;3）准二级动力学揭示Cr （Ⅵ）的吸附以化学吸附为主,Langmuir和Freundlich模型都能很好地描述GMB对Cr （Ⅵ）的吸附特征;4） XPS的结果进一步表明GMB去除水溶液中Cr （Ⅵ）是氧化还原和表面吸附协同作用的结果。     

铁矿资源损失贫化的影响因素和控制措施

本文以李官集铁矿为例,根据矿床地质条件、采矿方法及生产施工中的组织管理水平,分析了矿石资源损失贫化的影响因素,并提出行之有效的控制措施,降低了矿石的采选成本,加强对环境资源的保护,提高矿石资源的利用率。     

微塑料对普萘洛尔在针铁矿上吸附的影响

本实验研究了微塑料对新兴污染物普萘洛尔在针铁矿上吸附行为的影响,探讨了针铁矿、微塑料及微塑料共存时针铁矿对普萘洛尔的吸附动力学、吸附等温线,考察了pH、腐殖酸浓度、离子强度对普萘洛尔吸附行为的影响.结果表明,普萘洛尔在3种吸附剂上的吸附动力学均符合伪二阶动力学模型,吸附等温线均符合Langmuir等温吸附模型.对比发现,普萘洛尔的吸附效率顺序为微塑料>微塑料+针铁矿>针铁矿.溶液pH值在2—6时,微塑料对普萘洛尔在针铁矿上吸附的影响较弱,当溶液pH值大于6时,微塑料能显著影响普萘洛尔在针铁矿上吸附.普萘洛尔在3种吸附剂上的吸附量随着腐殖酸浓度的增加而增加,且对普萘洛尔在针铁矿上吸附的促进作用最强.同时,Ca²⁺的加入对普萘洛尔的吸附抑制较强.本文的研究结果可为全面认识微塑料共存时污染物在环境中的迁移行为提供基础数据.     

针铁矿-高岭石复合体的表面性质和吸附氟的特性

采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外(FT-IR)光谱、质子电位滴定、比表面及微孔分析等方法对针铁矿、高岭石及其复合体的基本性质进行了表征;研究了供试样品对氟的吸附容量及吸附模型.结果表明,在悬浮液体系中,针铁矿可包被在高岭石表面形成二元复合体.复合体的孔径主要分布在0.42 nm和0.61 nm左右,BET表面积为34.08 m2/g,表面分形度D=2.726,质子电荷零点(pHPZNPC)位于5.50～6.50间.初始pH=6.00时,针铁矿对氟的吸附容量(qmax)为4.506 mg/g,高岭石的吸附容量为0.608 mg/g,复合体的吸附容量为3.520 mg/g.用Langmuir和Freundlich方程拟合了针铁矿、高岭石及复合体对氟的等温吸附数据,其中Langmuir方程拟合的相关系数(R2)分别为0.964、0.991和0.799,Freundlich方程拟合的相关系数分别为0.925、0.886和0.995.3种矿物吸附氟的主要机制有阴离子配体交换、表面配位和静电作用;此外,"F-键桥"对复合体吸附氟也有重要贡献.与2种单体的平均值比较,针铁矿-高岭石复合体的孔体积和孔径分布无明显变化,比表面积和表面分形度增加,表面羟基含量和质子电荷量减少,吸附氟的能力增强.针铁矿和高岭石单体对氟的吸附属于单层吸附模式,适合用Langmuir方程拟合;多层吸附模型Freundlich方程可很好地描述复合体对氟的吸附.     

毗邻铁矿的景区土壤重金属形态及生物有效性

采用三酸联合消煮法和Tessier连续提取法研究了毗邻铁矿的千山景区土壤重金属的总量和形态分布,同时通过对植物中重金属含量的检测,研究了土壤重金属的生物有效性。结果表明土壤中镉、铜含量均超过了国家自然风景区所需达到的土壤环境质量一级标准的上限,两者分别是一级标准的2.45～4.65倍和1.1～1.95倍,个别区域铅、锌也有超标;土壤中镉以残渣态和碳酸盐结合态为主,分别占总量的58.16%～83.17%和3.39%～22.91%,铜以残渣态和有机结合态为主,分别占总量的76.67%～88.82%和3.75%～20.38%,铅、锌以残渣态和铁锰氧化物结合态为主;植物吸收的重金属不仅包括可交换态和碳酸盐结合态,还包括了在一定条件下释放出来的铁锰氧化物态和有机结合态。     

密云水库上游金属矿区土壤中重金属形态分布及风险评价

研究了北京市密云水库上游金属矿区土壤中重金属环境污染和风险评价.从矿区周围采集了土壤和沉积物样品,分析了铁矿开采区和金矿开采区土壤样品中Cd、Mn、Zn、Cu、Pb、Ni、V、Cr的总量及提取态重金属含量,采用Tucker3模型、风险评价编码法(RAC)探讨了矿区土壤中重金属污染程度.研究表明,金属矿区土壤中大多数重金属超出北京市土壤背景值.采用BCR逐级提取法分析土壤中重金属形态,矿区土壤中Mn可交换态含量占总量的20%～30%;Zn、Cd、Pb可交换态和易还原态(Fe-Mn氧化态)含量之和约分别占总量的17%～24%、10%～23%、30%～45%;Cr、Ni、V残渣态含量占总量的80%以上.Tucker3模型分析进一步表明矿区重金属的潜在危害性.密云水库上游铁矿开采区和金矿开采区土壤中Mn的风险指数为0.03%～55.18%和3.94%～67.16%,处于中高潜在生态风险,其它重金属潜在生态风险较低.该结论将为北京市矿山环境污染防治和密云水库的保护提供科学依据.     

磷在磁铁矿-针铁矿混合相上的吸附

首次采用使用后贴式取暖物（商业名：热力贴）为原料制备吸附剂,元素分析、XRD、红外图谱综合鉴定为磁铁矿-针铁矿混合相（magnetite-goethite mix phase,MGM）,其比表面积为98.3 m2/g,平均粒径为510 nm,零电荷点在pH=5.7附近;磷在MGM上的吸附等温线符合Langmuir方程,其吸附历时曲线遵循准二级动力学模型,升温能促进磷的吸附;在实际废水磷浓度为51.8 mg/L、初始溶液pH=2的条件下,当MGM投加量为10 g/L时,磷的去除率为94.16%。     

针铁矿改性生物炭对砷吸附性能

为了提高生物炭(BC)对砷的吸附能力,本研究选取小麦秸秆作为原料,采用共沉淀方法制备了针铁矿(Goethite)改性生物炭材料(Goethite@BC).比较了BC、Goethite和Goethite@BC对As(Ⅲ)的吸附特性,同时使用SEM-EDS、BET、FT-IR、XRD和XPS等技术对改性吸附剂的理化性质和吸附机制进行表征.结果表明,扫描电子显微镜分析显示有纳米级针铁矿附着在生物炭表面,可有效提高生物炭的比表面积和总孔容; 3种吸附剂对As(Ⅲ)的吸附符合伪二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,Goethite@BC对As(Ⅲ)的最大吸附量为65. 20 mg·g~(-1),与BC相比吸附量提高了62. 10倍. Goethite@BC吸附机制包括非特异性吸附(静电引力)和特异性吸附(配位、络合、离子交换等),纳米针铁矿颗粒在Goethite@BC表面对污染物的吸附起到重要作用. Goethite@BC在污染物修复领域具有很好地应用前景.     

蒙脱土、高岭土和针铁矿对DNA吸附与解吸特征

采用平衡法研究了蒙脱土、高岭土和针铁矿在不同pH值和不同电解质溶液下的DNA吸附解吸特征.结果表明,在4种电解质体系中,尤其在溶液pH值>5.0时,3种矿物在吸附过DNA后,pH有不同程度上升,但CaCl2电解质体系中含针铁矿溶液的pH开始下降.针铁矿对DNA的吸附率大约为75%～91%,高岭土对DNA的吸附率从pH为3.5时的90%开始下降,至pH 6.0～7.0时的下降至大约18%～50%.在一价电解质体系,当溶液pH值为2.2～5.0时蒙脱土对DNA的吸附率大约为90%开始下降至25%～40%,但在二价电解质体系蒙脱土对DNA的吸附率大约为92%.Freundlich等温吸附方程能更好的拟合针铁矿、蒙脱土和高岭土对DNA的吸附.蒙脱土对DNA相对吸附容量在pH 3.5时大于针铁矿,而pH 5.0时小于针铁矿.以NaOAc为解吸剂,针铁矿、蒙脱土和高岭土上吸附DNA在不同pH时解吸率分别为0.1%～0.4%、63.7%～90.2%和29.7%～87.5%.以NaH2PO4为解吸剂时,这些矿物吸附DNA的解吸率分别为69.6%～78.7%、0.8%～7.0%和0.4%～2.2%.这表明针铁矿吸附DNA时键合作用较大,蒙脱土和高岭土静电引力较大,这是DNA在不同电荷类型矿物表面的吸附差异.     

改性沸石负载纳米β-FeOOH对溶液中Cr(Ⅵ)的吸附性能

采用恒温水浴法制得纳米β-Fe OOH,将其负载在改性沸石(SMZ)上制得复合材料β-Fe OOH/SMZ。用β-Fe OOH/SMZ吸附溶液中的Cr(Ⅵ)。考察了吸附时间、溶液p H、初始Cr(Ⅵ)质量浓度等因素对其吸附Cr(Ⅵ)效果的影响。实验结果表明:β-Fe OOH/SMZ对Cr(Ⅵ)的最佳吸附时间为5 h,适宜的溶液p H为6.0;随着初始Cr(Ⅵ)质量浓度的增加,β-Fe OOH/SMZ对Cr(Ⅵ)的吸附量逐渐增加;在β-Fe OOH/SMZ加入量为5.0 g/L、溶液p H为6.0、初始Cr(Ⅵ)质量浓度为250 mg/L、吸附温度为25℃的条件下,吸附量最高(为22.1 mg/g)。准二级动力学方程适用于描述β-Fe OOH/SMZ对Cr(Ⅵ)的吸附过程。该吸附由多个过程共同控制,颗粒内扩散并非唯一控速步骤。Freundlich等温方程比D-R等温方程更适于描述Cr(Ⅵ)在β-Fe OOH/SMZ上的吸附行为,β-Fe OOH/SMZ对Cr(Ⅵ)的吸附为多层吸附。