零价纳米铁对水中Cr(VI)的吸附动力学研究

 为开发新型环境材料,改进治理技术以控制或修复污染水体中Cr(Ⅵ),采用NaBH₄还原Fe³⁺制备纳米级零价铁(NZVI).X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)测试表明,制备的纳米铁颗粒纯度高、粒径小、粒度均匀.以Cr(VI)为研究对象,批试验考查了溶液初始浓度、NZVI投加量、温度等条件对去除效果的影响,研究了NZVI对Cr(VI)的吸附动力学.结果表明,室温、pH值为6-7时,NZVI加入量为0.15g/L,水体中Cr(VI)浓度为30.0mg/L时,Cr(VI)最大吸附量为198.02mg/g,Cr(VI)在NZVI上的吸附符合准二级动力学方程.实验结果显示,纳米零价铁能快速去除水体中Cr(VI);溶液初始浓度、NZVI投加量等是影响Cr(VI)脱除的主要因素,Cr(VI)去除率随反应温度和NZVI投加量升高而升高,随初始浓度升高而降低.实验表明,该纳米铁在废水除铬领域具有较好的应用前景.     

凹凸棒土负载纳米Fe/Ni的制备及其去除水中Zn(Ⅱ)性能研究

采用液相还原法制备以凹凸棒土为载体的纳米双金属Fe/Ni复合材料,通过Zn(Ⅱ)静态吸附试验,确定了除Zn(Ⅱ)效果最佳的Fe/Ni@ATP复合材料,即纳米铁与凹凸棒土的负载比为1∶2、Fe/Ni双金属中Ni掺杂比为2%,并考察了Zn(Ⅱ)初始浓度、pH及环境温度对该复合材料去除水中Zn(Ⅱ)效果的影响。结果表明,经过凹凸棒土负载和掺杂Ni改性以后,Fe/Ni@ATP复合材料的Zn(Ⅱ)去除率显著提高,颗粒团聚状况得到改善,比表面积明显增加。在实验条件范围内,较高的溶液pH值、环境温度以及较低的Zn(Ⅱ)初始浓度均有利于Fe/Ni@ATP复合材料对Zn(Ⅱ)的去除。该过程符合Langmuir吸附等温模型,吸附机理为零价铁表面氧化物与Zn(Ⅱ)的配合作用,此外,水中Zn(Ⅱ)也可以通过生成Zn(OH)_2沉淀的形式去除。     

壳聚糖稳定纳米零价铁对土壤中Cr(Ⅵ)的去除

研究了壳聚糖稳定纳米零价铁对土壤中Cr(Ⅵ) 的去除效果. 实验结果表明: 去除效率随零价铁投加量的增加而增大, 最大去除效率达95.9%, 是100目铁屑去除效率的6倍; 土壤pH值和土壤中Cr(Ⅵ)的初始含量与去除效率成反比; 零价铁对土壤中Cr(Ⅵ)的去除是吸附作用与还原作用共同发生的结果; 纳米零价铁对Cr(Ⅵ)的还原过程符合伪一级反应动力学,其表观速率常数kobs为0.016/min.     

Fe(Ⅲ)强化单宁酸原位修复Cr(Ⅵ)污染含水层反应机理及效能

研究Fe(Ⅲ)对单宁酸(T A)原位修复含水层Cr(Ⅵ)污染的反应机理及效能.结果表明,Fe(Ⅲ)通过与单宁酸配合可有效提高单宁酸对Cr(Ⅵ)污染含水层的修复效率.单宁酸分子中邻苯三酚结构中两个相邻的酚羟基与Fe(Ⅲ)配合并提供电子,因此修复1 mol Cr(Ⅵ)至少需要9 mol单宁酸;若使Fe(Ⅲ)达到最好的强化效...     

Fe3O4/纳米级Fe0去除水中Cr(VI)的研究

本文考察了Fe3O4/纳米级Fe0对污染水中Cr(VI)的去除效果,以及Fe3O4投加量、腐殖酸投加量、温度对Fe3O4/纳米级Fe0去除水中Cr(VI)的影响。结果表明：Fe3O4/纳米级Fe0对水中Cr(VI)的去除效果很好,在2min时Cr(VI)的去除率就能够达到91.4%,这个值比纳米级Fe0单独作用120min时对 Cr(VI)的去除率还要高;Fe3O4与纳米级Fe0的配比为7.5:1时,Fe3O4/纳米级Fe0对Cr(VI)的去除效果最好。温度的升高加速了Fe3O4/纳米级Fe0对水中Cr(VI)还原降解反应的进行。     

Fe3O4/纳米级Fe0去除水中Cr（Ⅵ）的研究

考察了Fe3O4/纳米级Fe0对污染水中Cr(Ⅵ)的去除效果,以及Fe3O4投加量、腐殖酸投加量、温度对Fe3O4/纳米级Fe0去除水中Cr(Ⅵ)的影响。结果表明:Fe3O4/纳米级Fe0对水中Cr(Ⅵ)的去除效果很好,在2 min时Cr(Ⅵ)的去除率就能够达到91.4%;这个值比纳米级Fe0单独作用120 min时对Cr(Ⅵ)的去除率还要高。Fe3O4与纳米级Fe0的配比为7.5:1时,Fe3O4/纳米级Fe0对Cr(Ⅵ)的去除效果最好。温度的升高加速了Fe3O4/纳米级Fe0对水中Cr(Ⅵ)还原降解反应的进行。     

二氧化钛光催化还原Cr(Ⅵ)的研究

用自制二氧化钛粉末光催化剂成功地处理了含Cr(Ⅵ)废水。提出了Cr(Ⅵ)光致还原的最佳条件,确立了当溶液酸度为0.5mol/LH2SO4,Cr(Ⅵ)质量浓度为80mg/L的50mL废水,催化剂用量为0.3g,光照时间4.0h时,Cr(Ⅵ)的光致还原率达95.0 %以上。同时对光催化转化Cr(Ⅵ)的机理进行了初步探讨,证明Cr(Ⅵ)的TiO2 光致还原遵循一级反应速率公式:lnC= -0.88t +4.38。     

固定化氧化还原介体加速EscherichiacoliBL21还原Cr(Ⅵ)的影响因素研究

为了研究非水溶性醌类介体加速Cr(Ⅵ)生物还原过程的影响因素,采用乙酸纤维素包埋法固定非水溶性醌类介体,探讨其调控Escherichia coli BL21还原Cr(Ⅵ)的过程。结果表明,蒽醌、1-氯蒽醌、2-氯蒽醌、1,5-二氯蒽醌、1,8-二氯蒽醌和1,4,5,8-四氯蒽醌6种非水溶醌的加速顺序为1-氯蒽醌1,5-二氯蒽醌2-氯蒽醌1,8-二氯蒽醌蒽醌1,4,5,8-四氯蒽醌;1-氯蒽醌的最佳加速浓度为0.048mol/L;生物还原的最佳pH值为7.00;最佳初始Cr(Ⅵ)质量浓度为30mg/L;在温度范围为20~60℃时,Cr(Ⅵ)的去除率随温度的上升而增加;在重复利用性实验中,1-氯蒽醌乙酸纤维素小球循环使用6次,Cr(Ⅵ)生物还原速率仍是空白菌液5倍以上。乙酸纤维素固定非水溶性醌可以有效加速Escherichia coli BL21还原Cr(Ⅵ)过程,具有良好的应用价值。     

聚酰胺树脂对Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)富集分离的研究

以戊二醛、三乙烯四胺、乙二胺为原料,制备了聚酰胺树脂.用聚酰胺树脂填充分离柱,在1 mol/L的酸度条件下,以5 mL/min的流速洗脱Cr(Ⅵ),Cr(Ⅵ)被全部吸附而Cr(Ⅲ)不被吸附.被吸附的Cr(Ⅵ)用10g/L氢氧化钠从聚酰胺分离柱上洗脱.分离的Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)用棓花青褪色光度法在530 nm下分别测定其含量.此法对10 mg/L的Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)测定的相对标准偏差分别为1.24%和1.41%,加标回收率为92.0%和96.8%,实验结果令人满意.     

One-step disposal of Cr (Ⅵ)-bearing wastewater by natural pyrrhotite

Cr(Ⅵ)-bearing wastewater can be treated by natural pyrrhotite which is used for reductant to reduce Cr(Ⅵ) and precipitant to precipitate Cr(Ⅲ) simultaneously. The disposal products can be divided into three parts in the beakers,namely supernatant in the upper part,the yellowish colloidal precipitates in the middle part and the pyrrhotite in the lower part. The content of total Cr=Cr(Ⅵ)+Cr(Ⅲ) in the supernatant liquid is 0.06 mg/L,which is lower than 1.5 mg/L of the discharge standard of China and near to 0.05 mg/L of the standard of potable water. This one-step disposal composing of both reduction and precipitation which is traditionally divided into two independent steps called reducing technology and precipitating technology respectively. The new method is of obvious economic advantage and favourable to decreasing surplus mud derived from adding Ca(OH)2 to precipitate Cr(Ⅲ) traditionally so as to avoid recontamination. In fact,sodium sulfite (Na2SO3) used in disposal of Cr(Ⅵ) was traditionally produced from natural mineral of pyrrhotite (FeS). One molecule of FeS is 4 times more than that of Na2SO3 from a view point of rational use of mineral resources. Therefore the prospective of application of the one-step disposal of Cr(Ⅵ) method is full of promise.     

铁阳极溶解还原法处理实验室含Cr(Ⅵ)废水

采用铁阳极溶解还原法对实验室含铬废水进行了处理,讨论了电极材料、槽电压、pH值、支持电解质加入量、初始浓度、温度、搅拌和时间对Cr(去除率的影响.在选定试验条件下,Cr(离子的去除率达99%以上,废水中的Cr(离子含量小于0.5 mg/L,符合国家污水排放标准.     

Fe(Ⅵ)的制备及其分解动力学研究

以次氯酸钠、氢氧化钠、聚合硫酸铁为原料,制备了Fe(Ⅵ)溶液,并研究了8 mol/L NaOH溶液中Fe(Ⅵ)的分解动力学,建立了分解动力学模型.通过正交实验,研究了物料比、反应温度、反应时间对Fe(Ⅵ)溶液浓度的影响,得到最适宜的工艺条件为:n(NaClO)∶n(Fe2(SO4)3)=3.4∶1,n(NaOH)∶n(Fe2(SO4)3)=26∶1,反应温度35℃,反应时间50 min.此条件下,Fe(Ⅵ)溶液浓度为0.112 2 mol/L.该分解反应为一级反应,分解活化能是51.71 kJ/mol,分解反应速率方程r=3.228×107exp(-6220/T)cFe(Ⅵ),并对其进行了验证,证实了该模型是可靠的.     

Fe(Ⅲ)-多羧酸盐配合物光催化还原Cr(Ⅵ)

研究了在高压汞灯(300nm)光照下4种FeIII-多羧酸盐络合物(FeIII-柠檬酸,FeIII-草酸钠,FeIII-酒石酸钾,FeIII-EDTA)对CrVI的光还原试验,比较了它们光还原Cr(VI)的反应速率.具体研究了在FeIII-草酸钠体系中CrVI)的光还原.探讨了各种影响因素:初始pH值,FeIII、草酸盐、CrVI的初始浓度,以及FeIII∶草酸盐的配比,光照强度等对CrVI光还原的影响.结果表明:在不同光化学体系中光还原CrVI的速率在不加FeIII时,光还原CrVI的速率由大到小依次为:EDTA、草酸钠、柠檬酸钠、酒石酸钾.在FeIII-多羧酸盐络合物体系中CrVI的光还原速率由大到小依次为FeIII-酒石酸钾、FeIII-EDTA、FeIII-柠檬酸钠、FeIII-草酸钠.在FeIII-草酸钠体系中CrVI的光还原速率随着pH值的增大而减小;随FeIII、草酸钠初始浓度的增加而增加,而随CrVI初始浓度的增加,光还原CrVI的速率是减少的.     

黄铁矿矿石处理含Cr(Ⅵ)废水研究

以黄铁矿矿石代替化学药剂处理含Cr(Ⅵ)废水.考察了初始pH值和黄铁矿粒径对去除Cr(Ⅵ)的影响,结果表明初始pH为1~2、黄铁矿矿石粒径小于200目(0.076 mm)的条件下,处理效果最佳,去除率可达98%以上.吸收光谱考察表明黄铁矿矿石处理含Cr2O72-废水存在Cr(VI)→Cr3 的还原过程;漫反射红外光谱分析表明,在处理实验过程中,溶液pH值不断升高,并趋于中性,主要是碳酸盐的溶解引起的.     

N235萃取Cr(Ⅵ)的研究

研究三烷基胺(N235)从硫酸介质中对Cr(Ⅵ)的萃取,考察了不同稀释剂、水相酸度、水相中Cr(Ⅵ)的浓度、萃取剂浓度、温度、相比等对萃取的影响.求得三烷基胺(N235)萃取Cr(Ⅵ)的过程热效应△H=-26.2 kJ/mol.研究表明三烷基胺(N235)是一种从废水中萃取分离Cr(Ⅵ)的优良萃取剂.     

改性活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

利用Al_2(SO_4)_3对活性炭进行表面改性处理,对比研究未改性活性炭和铝盐改性的活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附特性。实验结果表明,铝盐改性的活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附效果好;其吸附等温线更加符合Langmuir等温吸附方程,且吸附属于自发的吸热反应,吸附方式以化学吸附为主;其吸附动力学更符合准二级动力学方程,吸附速率受颗粒内扩散和液膜扩散共同限制。     

Ch-1菌还原碱性介质中Cr(Ⅵ)的反应动力学

通过研究Ch-1菌还原碱性介质中Cr(Ⅵ)过程Cr(Ⅵ)浓度的变化规律,确定初始pH值和细菌接种量对反应速率的影响,建立不同条件下的反应动力学方程,计算相应的反应表观活化能,得到了按细菌接种量划分的Ch-1菌还原Cr(Ⅵ)的反应控制区域图。研究结果表明:当初始pH值为8～10时,Ch-1菌还原Cr(Ⅵ)的反应速率基本相同,当pH<8和pH>10时,反应速率逐渐减小。Ch-1菌还原Cr(Ⅵ)的反应为零级反应,但细菌接种量减少,反应速率减小,反应表观活化能增大。细菌接种量分别为50%,30%,20%,10%和5%时对应的反应速率常数分别为57.521 1,51.630 6,45.976 4,24.002 5和7.326 5,表观活化能分别为6.89,14.75,19.24,33.54和72.52 kJ/mol;Cr(Ⅵ)的细菌还原反应随着细菌接种量的增加逐渐由内扩散控制区转入混合控制区,当细菌接种量减少至近9%时,转入化学反应控制区,并由此确定了Ch-1菌还原Cr(Ⅵ)的最佳工艺条件:温度为30℃,pH值10,细菌接种量为20%。     

涂铁石英砂吸附Cr(Ⅵ)的研究

采用加热蒸发法制备涂铁石英砂，对滤料改性前后的含铁量、氧化铁膜的附着能力、比表面积、表面形态以及氧化铁膜的物相组成进行了测定和分析。研究结果表明，随着溶液的离子强度增大或pH值升高，Cr（Ⅵ）的吸附率减小；在Cr（Ⅵ）离子浓度较低条件下，其吸附属Langmuir单层吸附；涂铁石英砂不仅是一种过滤介质，也是一种吸附剂。     

小球藻引发水中Cr(Ⅵ)的光化学还原研究

重点研究了在金属卤化物灯(λ≥365nm,250W)光照下由小球藻类引发水体中Cr(Ⅵ)的光化学还原反应,考察了小球藻浓度、光照时间Cr(Ⅵ)初始浓度及pH值在通N2的条件下对Cr(Ⅵ)还原的影响.结果表明:随着小球藻浓度的增大,Cr(Ⅵ)的还原速率及还原率均增大;随着小球藻浓度的增大,光照时间的增加,Cr(Ⅵ)的初始浓度降低以及溶液pH值的降低,Cr(Ⅵ)的光化学还原率逐步增大.当pH≥6时,Cr(Ⅵ)的光化学还原反应基本消失;当pH=4时,六价铬的浓度在0.4~1.0mg/L范围内,小球藻浓度对应的吸光度Aalga在0.025~0.180范围内,Cr(Ⅵ)的初始还原速率拟合方程为V0=kC00.1718A0al.5ga235.     

改性花生壳生物质炭对土壤中Cr(Ⅵ)的吸附机制

为了提高土壤中重金属Cr(Ⅵ)的去除率,采用简单高效的吸附法,筛选廉价且吸附效果好的吸附剂成为土壤中重金属去除的研究热点.以农业废弃物花生壳为原料,用FeCl₃和ZnCl₂改性得到改性花生壳生物质炭(MPS),将其用于土壤中重金属Cr(Ⅵ)吸附研究实验中.考察pH值、投加量、反应温度、初始浓度和反应时间对Cr(Ⅵ)去除率的影响,并对吸附机制进行探讨.结果表明,在pH值为3时,MPS添加量为土壤质量的5%,反应温度为30℃,初始质量浓度为120 mg·L^-1,反应时间为120 min,得到的最高去除率为98.23%.参数拟合结果表明,改性花生壳生物质炭Langmuir吸附模型的相关系数R²高达0.993,准二级动力学拟合的相关系数R²为0.987,表明是单分子层反应.