针铁矿对含铀废水中U(VI)的固定机理及进展

放射性污染水体中U(VI)的净化一直是研究的热点。针铁矿是自然界中最为稳定的羟基氧化铁,在处理污染水体中的铜、铬、铅、钴、砷和铀等有毒有害重金属离子方面展现出巨大的潜能与优势。本文综述了近些年来针铁矿对含铀废水中U(VI)的固定机理研究进展,包括:1)针铁矿颗粒与铀酰离子发生表面络合作用,形成双齿-共边配位或双齿-共顶点配位复合物;2)U(VI)在针铁矿结构中的晶格嵌入作用,主要是通过Fe(II)诱导水铁矿形态转变过程或Fe(II)与U(VI)共沉淀过程实现。并总结了碳酸盐和磷酸盐对针铁矿固定U(VI)的影响,展望了通过针铁矿来固定含铀水体中U(VI)的研究方向。     

针铁矿对U(Ⅵ)的吸附性能研究

利用人工合成的针铁矿(α-FeOOH)作为吸附剂,对针铁矿吸附铀废水中U(VI)的影响因素、吸附动力学和吸附等温线进行了研究。探讨在不同pH值、吸附剂投加量和初始铀的质量浓度条件下针铁矿对U(VI)的吸附特性。研究结果表明:当温度为25 ℃、U(VI)浓度为10 mg/L、pH值为6、投加量为0.6 g/L时,针铁矿对U(VI)的吸附率最高可达98.44%;针铁矿对U(VI)的吸附符合准二级动力学方程,说明针铁矿对U(VI)的吸附主要是化学吸附;Freundlich等温吸附模型能更好地拟合针铁矿对U(VI)的吸附过程,说明针铁矿对U(VI)的吸附属于多层吸附。     

植酸改性黑曲霉菌对水中U(Ⅵ)的吸附试验研究

以黑曲霉和植酸为原料,制备了富含磷酸基团的黑曲霉改性材料。试验探讨了U(Ⅵ)的初始浓度,p H值、植酸与黑曲霉用量比、投加量等因素对植酸改性黑曲霉吸附U(Ⅵ)的影响。试验结果表明:在p H=5,投加量为0. 3 g/L,U(Ⅵ)初始浓度为5 mg/L,30℃的条件下,植酸改性黑曲霉菌对U(Ⅵ)的吸附量达到16. 19 mg/g,吸附时间90 min后趋于平衡。研究植酸改性黑曲霉对U(Ⅵ)的吸附行为规律,结果表明吸附等温线符合Langmuir等温模型,以单层吸附为主;动力学模型符合准二级动力学,吸附过程主要是化学吸附。扫描电镜(SEM-EDS)和红外光谱(FTIR)等手段分析植酸改性黑曲霉吸附U(Ⅵ)的机理,结果表明植酸成功引入黑曲霉表面,主要反应官能团为OH、PO3-4、CONH。     

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.     

腐殖质还原菌去除U(Ⅵ)的试验研究

试验探讨了腐殖质还原菌去除U(Ⅵ)的特性与效果,重点考察了温度、pH、AQS、U(Ⅵ)浓度等因素对腐殖质还原菌去除U(Ⅵ)的影响.试验结果表明,腐殖质还原菌对低浓度U(Ⅵ)有很好的去除效果,其去除U(Ⅵ)的最适温度为30℃左右,最佳pH在6.0左右,AQS的最佳用量约为1.0 mmol/L.红外光谱分析表明,羧基、酰胺基和磷酸基团是腐殖质还原菌除铀过程中占主导地位的官能团.     

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.     

交联壳聚糖处理电镀废水中铬(Ⅵ)的研究

以天然高分子化合物壳聚糖为原料,在碱性条件下用环氧氯丙烷对壳聚糖进行化学改性,制备得水不溶的交联壳聚糖(CCTS),采用静态法研究交联壳聚糖对废水中Cr(Ⅵ)的吸附行性能.实验结果表明交联壳聚糖对Cr(Ⅵ)具有很好的吸附性能,吸附的最佳条件是:pH值3-4,吸附时间为80min.使用CCTS处理电镀废水中的Cr(Ⅵ),离子吸附率达到了96%,而且吸附后的CCTS可以再生使用.     

针铁矿对废水中洛克沙砷的吸附动力学研究

通过针铁矿对洛克沙砷的吸附动力学研究,发现针铁矿对洛克沙砷的吸附的动力学可用拟二级动力学描述。前1.5h吸附速率很快,之后缓慢吸附阶段的持续时间约为90min,在6h后基本达到吸附平衡。     

铁负载膨润土对铀(VI)的吸附特性及机理研究

采用膨润土经提纯、钠化及负载铁等过程制备铁负载膨润土,通过静态吸附实验研究了pH、离子强度、吸附剂投加量、U（Ⅵ）初始浓度、阳离子Ca^2＋、Mg^2＋以及阴离子CO3^2-、HCO3^-等对铁负载膨润土吸附模拟废水中U（Ⅵ）的影响,进行了吸附过程动力学、热力学分析,并利用傅里叶红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM）探讨了相关吸附机理.试验结果表明,pH值和离子强度是影响吸附效果的重要因素,当溶液pH为6,离子强度为0.01 mol/L NaNO3,U（Ⅵ）初始浓度为19.08 mg/L,铁负载膨润土投加量为0.2 g/L,24 h吸附量达到88.06 mg/g.当pH〈6时,Ca^2＋、Mg^2＋、CO3^2-、HCO3^-的存在分别降低了铁负载膨润土对U（Ⅵ）的吸附效果,而pH〉7时影响作用不大.准二级动力学和Langmuir等温吸附模型对铁负载膨润土吸附U（Ⅵ）的拟合效果较好,SEM和FT-IR分析结果表明铁负载膨润土主要通过羟基络合及离子交换作用结合U（Ⅵ）进入其层间及表面.     

超声-光催化还原铬(Ⅵ)和铜(Ⅱ)废水的研究

以钛酸四正丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法在颗粒活性炭表面合成TiO2前驱体,隔绝空气程序升温制得负载型光催化剂TiO2.利用超声-光催化技术,探寻在废水中还原去除铬(Ⅵ)和铜(Ⅱ)的最佳条件以提高催化效率.结果表明:反应条件在pH值为5,光催化反应时间大于40 min,催化剂的加入量为4 g/L时效果最好,建议使用在500℃下焙烧2 h的光催化剂,可适当延长反应时间以提高铬(Ⅵ)、铜(Ⅱ)去除率.在最佳条件下,与无超声相比,利用超声-光催化技术对铬(Ⅵ)、铜(Ⅱ)的还原去除率分别可提高39.32%和53.78%.     

催化动力学褪色光度法测定痕量铀(Ⅵ)的研究

在稀硝酸介质中,铀能催化过氧化氢氧化罗丹明B褪色的反应,据此建立了催化动力学光度法测定痕量铀的新方法.实验测得反应体系的最大吸收波长λmax为556nm,并求得反应体系的表观活化能Ea=21.76 kJ/mol,表观速度常数K=6.07×10-4S-1,摩尔吸光系数ε=2.47×105L.mol-1.cm-1.方法的线性范围为1.7~12.0 ug/25mL,检出限为2.95×10-8g/mL.应用该方法测定了合成废水中的铀,结果满意.     

有机膨润土/酸改性粉煤灰复合材料处理含Cr(Ⅵ)废水

研究了酸改性粉煤灰、经十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)改性处理后的钠基膨润土及其二者的复合材料在处理含Cr(Ⅵ)废水中的应用。研究表明,将经4mol/L硫酸常温25℃浸泡7d改性得到的粉煤灰和经CTMAB(质量分数8%)改性后的钠基膨润土按质量比3∶1混合压片制得的复合材料,兼有吸附效果好且价格低廉的优点,为优选吸附材料;并重点考察了溶液初始pH值、复合材料用量、吸附时间和吸附温度对这种复合材料吸附去除水中Cr(Ⅵ)的影响,确定了最优化的吸附条件,即在pH=1~6,用10g/L复合材料吸附5mg/L Cr(Ⅵ),时间60min,Cr(Ⅵ)的去除率可达92%以上,水中剩余质量浓度为0.35mg/L,达到《污水综合排放标准(GB 8978—1996)》的要求。     

U（Ⅵ）在土壤中Freundlich线性吸附临界值

选择甘肃嘉峪关地区砂土、粘土两种代表性土壤介质,采用静态吸附实验,研究了U(Ⅵ)的线性吸附临界值.实验结果表明:U(Ⅵ)在砂土、粘土中的平衡吸附等温线均符合Freundlich模型. U(Ⅵ)-砂土体系,平衡浓度在0～7.72×10~(-4) mol·L~(-1)时,吸附等温线趋近于线性,分配系数是等温线斜率K_F为16 mL·g~(-1);平衡浓度在7.72×10~(-4)～5.17×10~(-3) mol·L~(-1)时,等温线指数α为1.78,吸附平衡参数K_F为4.12 L·g~(-1),分配系数从19.74 mL·g~(-1)增加至71.25 mL·g~(-1),线性吸附临界值为7.72×10~(-4) mol·L~(-1). U(Ⅵ)-粘土体系,平衡浓度在0～7.50×10~(-4) mol·L~(-1)时,吸附等温线趋近于线性,分配系数是等温线斜率K_F为46 mL·g~(-1);平衡浓度在7.50×10~(-4)～2.72×10~(-3) mol·L~(-1)时,等温线指数α为1.89,吸附平衡参数K_F为27.39 L·g~(-1),分配系数从79.08 mL·g~(-1)增加至144.73 mL·g~(-1),线性吸附临界值为7.50×10~(-4) mol·L~(-1).     

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。     

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.     

滩涂沉积物中腐殖酸对铬(Ⅵ)的吸附特性分析

滩涂环境系统在沿海近岸水体环境中占有重要地位,其沉积物中的腐殖物质具有很高的反应活性和较强的吸附性能,对排入其中的重金属的迁移转化过程有重要的影响.本文以渤海北塘河口的滩涂沉积物为研究对象,提取其中的腐殖酸,对水溶液中铬（Ⅵ）离子进行了吸附平衡曲线、吸附等温线以及pH对吸附特性影响的分析研究.结果表明：0.1g的腐殖酸在室温条件下,当水中Cr（Ⅵ）离子的浓度为1 000 mg/L时可达到吸附饱和,吸附量为34.88 mg/g;腐殖酸对Cr（Ⅵ）离子的吸附符合L型等温吸附方程.pH对腐殖酸吸附Cr（Ⅵ）离子的能力有显著的影响作用：当pH〈5时,腐殖酸对Cr（Ⅵ）的吸附保持相对较高水平;当pH 5-8时,腐殖酸对Cr（Ⅵ）的吸附能力则随着pH的上升而急剧下降;当pH〉8,腐殖酸对Cr（Ⅵ）的吸附能力接近为零.     

污泥吸附剂对Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附动力学研究

以剩余污泥为原料,以十六烷基三甲基溴化铵为活化剂制取改性吸附剂,通过恒温水浴振荡静态吸附实验研究了改性吸附剂对含Cu(Ⅱ)和Cr(VI)废水的吸附性能.借助比表面积测定仪、红外光谱仪和扫描电镜仪对改性前后的污泥进行了表征.比较了污泥改性前后的吸附效果、考察了溶液初始pH、溶液初始浓度、吸附平衡时间、温度等因素对吸附效率的影响,同时,研究了改性污泥吸附剂对Cu(Ⅱ)和Cr(VI)的吸附动力学行为.结果表明,改性污泥吸附剂表面及孔洞均变得疏松和粗糙,且孔洞明显增大,BET比表面积为14.97 m~2·g~(-1).改性后污泥对Cu(Ⅱ)和Cr(VI)的吸附性能明显增加,在Cu(Ⅱ)和Cr(VI)初始浓度均为50 mg·L~(-1)时,吸附剂投加量4 g·L~(-1),反应体系温度25℃,pH为3.0,吸附平衡时间为30 min时,去除率比改性前分别增大了56.79%和47.60%;Cu(Ⅱ)和Cr(VI)离子最大理论吸附量分别达到21.06和14.85 mg·g~(-1).吸附机制分析表明,吸附等温线数据符合Langmuir模型,模型R~2分别为0.998和0.999,存在单分子层吸附;在实验温度下(15、25、35、45℃)的吸附动力学实验数据符合准二级动力学模型,R~2均达到了0.99以上,且随着温度的升高,吸附越容易进行,说明Cu(Ⅱ)和Cr(VI)的吸附以化学吸附为主,物理吸附为辅.改性吸附剂能够应用于含有重金属的废水处理,实现废物资源化利用.     

存在表面络合作用情况下地下水中U(Ⅵ)运移耦合模拟

由于地下水系统中,孔隙介质比表面积大,研究核素运移时应该考虑发生在固-液表面上的化学反应.表面络合理论能很好地描述固-液界面上发生的化学反应,解释固-液界面吸附作用.本文研究了存在表面络合吸附作用情况下地下水中核素U(Ⅵ)的运移情况,并以我国南方某尾矿库为例成功实现了对浅层地下水中核素U(Ⅵ)运移的数值模拟.研究表明,在模拟固-液比相对较大的地下水系统中溶质运移规律时,考虑表面络合作用是必要的;在该研究区内表面络合吸附作用与pH值呈非线性关系,当pH为6~7时,孔隙介质表面对U(Ⅵ)吸附量较大,且pH为6时地下水中U(Ⅵ)浓度达到最低.     

含Cr(Ⅵ)废渣中Fe(Ⅱ)(FeSO_4)测定法

本文介绍一种经处理过的含Cr(Ⅵ)废渣中Fe(Ⅱ)(FeSO_4)的测定方法;样品在pH为4.5～5.0的HAc～NaAc介质中用H_2O_2浸取12～24小时,样品中的Fe(Ⅱ)以Fe(Ⅲ)的形式进入溶液,弃去滤渣,用NaOH将滤液中Fe(Ⅲ)沉淀,过滤,用1:1HCl溶液将Fe(OH)_3沉淀溶解,用常法测定溶液中的铁含量,即得样品中Fe(Ⅱ)(FeSO_4)的含量。样品中的Fe(OH)_3和Cr(Ⅵ)化合物对测定结果无影响。     

废茉莉花茶渣对Cr(Ⅵ)的吸附研究

以废茉莉花茶渣作为吸附剂,对含Cr(Ⅵ)溶液进行了吸附研究。分别考察了吸附时间、茶渣投加量、Cr(Ⅵ)初始浓度、茶渣粒径、温度、pH值等因素对废茉莉花茶渣吸附Cr(Ⅵ)的影响。在吸附时间2 h、茶渣投加量为30 g/L、Cr(Ⅵ)初始浓度为40 mg/L、茶渣粒径60目、pH值2.5时,茶渣对Cr(Ⅵ)吸附率达98.7%。温度越高,茶渣对Cr(Ⅵ)吸附效果越好。废茉莉花茶渣对Cr(Ⅵ)具有较好的吸附能力,是比较合适的重金属离子吸附剂。