膨润土负载纳米零价铁去除废水中Cr(Ⅵ)的动力学特性研究

利用液相还原法制备膨润土负载纳米零价铁(B-nZVI)并将其应用于含Cr(Ⅵ)废水的处理,研究了B-nZVI投加量、反应时间和溶液初始pH等3个因素对Cr(Ⅵ)处理效果的影响,探讨了B-nZVI对不同初始浓度的含Cr(Ⅵ)废水的降解动力学规律,通过扫描电镜和X射线衍射仪对反应前后的B-nZVI进行形貌分析。结果表明:膨润土能有效提高纳米零价铁(nZVI)的分散性并阻止其氧化。三因素对Cr(Ⅵ)去除率影响均达到显著水平(p0.05),其中投加量的影响达到极显著水平(p0.01);其显著性大小依次为:投加量溶液初始pH反应时间。在投加量为2.0g/L、反应40min、溶液初始pH=6的最佳工艺条件下,初始浓度为20mg/L的含Cr(Ⅵ)废水中Cr(Ⅵ)去除率可达99.15%。B-nZVI去除Cr(Ⅵ)的反应在不同Cr(Ⅵ)初始浓度下均能较好地符合准一级动力学模型,且可用L-H动力学模型描述;B-nZVI对Cr(Ⅵ)去除是吸附和还原共同作用的结果,且nZVI对Cr(Ⅵ)的还原作用是其去除的主要作用机制。     

污泥基生物炭负载纳米零价铁去除Cr(Ⅵ)的性能与机制

针对电镀、冶金、印染等行业产生的含铬废水所导致的环境污染难题,以城市污泥热解获得的污泥基生物炭(SB)为载体,制备了污泥基生物炭负载纳米零价铁(nZVI-SB)材料用于去除水中的Cr(Ⅵ),探究了铁炭质量比、初始pH值、投加量、温度等因素对去除Cr(Ⅵ)的影响。通过SEM-EDS、XRD和XPS等手段对n ZVI-SB去除Cr(Ⅵ)的机制进行分析。结果表明：n ZVI-SB对Cr(Ⅵ)废水具有较好的去除能力。在投加量0.5 g/L、初始pH=2、温度40℃条件下,Fe与SB质量比为1∶1的nZVI-SB(1∶1)对Cr(Ⅵ)吸附量最大为150.60 mg/g。Cr(Ⅵ)去除过程可通过Langmuir吸附等温式与准二级动力学方程进行拟合。nZVI-SB对Cr(Ⅵ)去除机制主要包括吸附、还原和共沉淀。本文表明污泥基生物炭与纳米零价铁可以协同发挥除Cr(Ⅵ)作用。     

铁锰铈-PA6基静电纺吸附剂的制备及其对水中铅和铬的吸附性能

将铁锰铈(Fe-Mn-Ce)负载于PA6静电纺丝上制备抗团聚性强、吸附效果好且易分离回收的新型吸附剂Fe-Mn-Ce-PA6。扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析均显示Fe-Mn-Ce颗粒已成功负载到PA6静电纺丝上。吸附实验研究结果表明,Fe-Mn-Ce含量为25%时制备的吸附剂对水中Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)具有良好的吸附效果,且其在Pb(Ⅱ)初始浓度为10mg/L,吸附剂投加量为0.2g/L,pH为6的条件下对Pb(Ⅱ)的去除率为98%;在Cr(Ⅵ)初始浓度为20mg/L,吸附剂投加量为0.2g/L,pH为6的条件下对Cr(Ⅵ)的去除率为98.5%。该吸附剂对Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附等温模型均符合Freundlich模型,而吸附动力学行为分别符合准一级动力学模型和准二级动力学模型。循环再生实验表明,该吸附剂经五次循环后对Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)依然可以保持良好的去除率。     

红背桂叶提取液合成纳米铁及对U(Ⅵ)的去除研究

采用红背桂叶提取液,制备纳米铁(EL-FeNPs),用于去除水体中的铀离子[U(Ⅵ)],并对绿色合成的EL-FeNPs去除U(Ⅵ)反应前后的微观结构进行表征和分析,观察其反应前后的形态结构。考察了EL-FeNPs的投加量、pH、U(Ⅵ)溶液的初始浓度、反应温度及反应时间等因素对EL-FeNPs去除U(Ⅵ)的影响。研究结果表明:EL-FeNPs呈球状,且均匀分布,其粒径25～45nm。在30℃,pH=6,EL-FeNPs用量5g/L,U(Ⅵ)初始浓度10mg/L,反应时间100min条件下,EL-FeNPs对U(Ⅵ)的去除率为89.64%。     

亚铁铝类水滑石吸附铀的性能与吸附机制

运用超声共沉淀制备了亚铁铝类水滑石(Fe(Ⅱ)-Al LDH),用于处理含U(Ⅵ)废水。实验考察了初始pH、吸附剂投加量、温度、吸附时间以及U(Ⅵ)初始浓度对Fe(Ⅱ)-Al LDH吸附U(Ⅵ)的影响。采用SEM、FTIR、XRD与XPS等手段分析了相关机制。试验表明,Fe(Ⅱ)-Al LDH吸附U(Ⅵ)的最佳pH为6,当温度为25℃,投加量为1.0g/L,U(Ⅵ)初始质量浓度为10mg/L时,对U(Ⅵ)的去除率达到99.98%,反应在120min达到平衡,饱和吸附量为117.13mg/g。Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型(R~2≈1)较好地拟合了吸附过程,Fe(Ⅱ)-Al LDH对U(Ⅵ)的吸附是自发的吸热反应。SEM、FTIR、XPS分析结果表明,吸附前后的Fe(Ⅱ)-Al LDH结构没有发生改变,Fe(Ⅱ)-Al LDH对U(Ⅵ)的吸附是化学吸附为主,氧化还原作用为辅。     

Box-Behnken响应曲面法优化草酸改性杨树叶对六价铬的吸附

采用草酸改性杨树叶(OPL)作为新型生物吸附剂对水溶液中六价铬[Cr(Ⅵ)]进行吸附,探讨了影响吸附效果的主要因素,并利用Box-Behnken响应曲面法对吸附条件进行优化。单一因素实验结果表明,溶液pH、吸附剂投加量和Cr(Ⅵ)离子初始质量浓度对Cr(Ⅵ)在生物吸附剂OPL表面的吸附产生较大影响。Box-Behnken响应曲面法对吸附条件的优化结果表明,当pH为1.66、投加量为0.29g、Cr(Ⅵ)初始质量浓度为50mg/L时,生物吸附剂OPL对Cr(Ⅵ)的吸附效果最好,预测去除率为99.98%,与实测去除率仅偏差4.8%。     

胶原纤维对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

胶原纤维(CF)作为吸附剂去除水中Cr(Ⅵ),研究了CF去除Cr(Ⅵ)时溶液pH值、温度、吸附剂用量和Cr(Ⅵ)初始浓度对去除效率的影响。结果显示,CF对Cr(Ⅵ)的去除率随溶液pH值降低而升高,在pH值为2.0时达到最大,随吸附剂用量增大而增大,随Cr(Ⅵ)初始浓度增加而减小,CF对Cr(Ⅵ)的吸附量随吸附剂用量增加而减小;随Cr(Ⅵ)初始浓度增加而增加,最后趋于稳定。吸附平衡时间为6h,最佳吸附温度为40℃。测定了吸附等温线和吸附动力学曲线,结果表明,Freundlich等温方程能更好地描述CF对Cr(Ⅵ)的吸附,吸附动力学符合伪二级吸附速率方程。FT-IR和SEM-EDS分析表明,CF表面含有大量氨基羧基及羟基等活性官能团,CF对Cr(Ⅵ)的吸附过程存在铬酸根阴离子与质子化活性官能团的静电吸附作用和离子交换作用。     

阴离子交换膜分离饮用水中Cr(Ⅵ)的研究

基于Donnan渗析原理,采用阴离子交换膜无电压作用下分离饮用水中Cr(Ⅵ).结果表明,当原水中Cr(Ⅵ)初始浓度为1.0mg/L,pH值为6.95,补偿溶液NaCl浓度为0.1mol/L,原水和补偿溶液进水流量均为2.5mL/min,膜两侧溶液搅拌强度为500r/min,水温为25℃时,阴离子交换膜对Cr(Ⅵ)的分离去除率为86.4%.采用Na2SO4作为补偿溶液时,Cr(Ⅵ)的分离去除效果降低.调节原水pH值至11.0时,阴离子交换膜对Cr(Ⅵ)的分离去除率下降至78.9%.提高膜两侧溶液搅拌强度,给体池中Cr(Ⅵ)更容易通过膜迁移分离至受体池中.水温由10℃升高至40℃,给体池中Cr(Ⅵ)剩余质量浓度由0.21mg/L下降至0.12mg/L.     

蒙脱土/Fe3O4/腐殖酸复合材料对U(Ⅵ)的作用机制

通过水热法制备蒙脱土/Fe₃O₄/腐殖酸复合材料(MFH),探究pH值、MFH的投加量、吸附时间、U(Ⅵ)初始浓度及温度等因素对MFH吸附U(Ⅵ)的影响。结果表明:在所选实验条件范围内,MFH的投加量对其吸附U(Ⅵ)的影响最大;当U(Ⅵ)初始浓度为5 mg·L^-1,pH值为6,MFH投加量为0.3 g·L^-1,温度为30℃时,MFH对U(Ⅵ)去除在30 min后达到平衡,此时去除率达到97.7%;MFH对U(Ⅵ)的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir模型;MFH对U(Ⅵ)的去除机理为络合作用和还原作用。再生实验表明,经5次吸附-解吸后,MFH复合材料对U(Ⅵ)的吸附率仍在90%以上,表明MFH对U(Ⅵ)的去除效果较好且具有高效重复利用性。     

混合菌液去除水中Cr(Ⅵ)影响因素的研究

通过实验室里用LB培养基(每1 000 mL含氯化钠10 g,蛋白胨10 g,酵母粉5 g)驯化得到的混合菌液,研究了在不同Cr(Ⅵ)初始浓度、不同初始pH值、不同初始盐度及添加不同碳源时Cr(Ⅵ)的去除效果。结果表明:在初始pH=9时,Cr(Ⅵ)的去除率最高,不同碳源中添加葡萄糖时,得到最高Cr(Ⅵ)去除率,对Cr(Ⅵ)去除抑制最大的是苯酚。Cr(Ⅵ)初始浓度越高,对于微生物毒性越大,去除率越低,低浓度盐利于菌种生长,而高浓度的盐(盐质量浓度≥6%)对混合菌种的生长有强烈的抑制作用。     

黑茶还原制备绿色纳米铁及其对六价铬的去除性能

植物还原制备绿色纳米金属材料因环境友好、反应条件温和、可持续发展、可控等优势成为纳米材料合成领域的研究热点。利用黑茶还原制备绿色纳米铁颗粒(BT-FeNPs),采用UV-Vis、XRD、SEM、TEM、EDX、FT-IR等方法对BT-FeNPs进行表征,结果表明,制备的BT-FeNPs为无定形的球形颗粒,粒径20~30nm左右,纳米颗粒中的铁主要以铁氧化物、氢氧化物及Fe0形式存在,颗粒表面包裹—OH、—NH2、C=O、—CH2、—CH3、C=N、C—O—C等有机基团。并探讨BT-FeNPs对Cr(Ⅵ)的去除性能,在25℃,pH值=4.0,Cr(Ⅵ)初始浓度20 mg/L,反应时间90 min条件下,Cr(Ⅵ)去除率达到96.3%。BT-FeNPs对Cr(Ⅵ)的去除效果及抗氧化性均优于化学法制备的NaBH4-FeNPs。BT-FeNPs对Cr(Ⅵ)的去除主要发生在颗粒表面,去除机理为还原、吸附、络合共同作用,且其表面的有机基团能促进Cr(Ⅵ)的去除及增强BTFeNPs的抗氧化性。     

氨化烟末生物碳吸附剂的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附行为

以卷烟废弃烟末为原材料,对其进行碳化处理后再引入氨基功能团制备氨化烟末生物碳吸附剂(NH₂/TPB),研究p H、投加量、温度、吸附时间对NH₂/TPB吸附Cr(Ⅵ)的影响。通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等技术进行机制分析。结果表明:初始浓度为210 mg/L、pH=4、投加量为0.8 g/L、温度为45℃、吸附时间为120 min时,NH₂/TPB对Cr(Ⅵ)的最大吸附量为103.627 mg/g。吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型。Cr(Ⅵ)吸附去除机制主要包括静电相互作用、还原反应以及与-NH₂、-OH、-COOH的配位络合,与Si-O-Si的"π-π"相互作用。通过5次吸附-解吸试验发现,Cr(Ⅵ)去除率在82.88%以上。研究表明氨化烟末生物碳具备处理与修复酸性含Cr(Ⅵ)废水污染的潜力。     

负载型Fe~0/MCM-22的制备及去除水中Pb(Ⅱ)的研究

以MCM-22分子筛为载体,利用浸渍、超声分散和液相还原等方法将纳米铁离子均匀地负载到其表面,制备出负载型Fe0/MCM-22复合材料。通过XRD、SEM和EDS等手段对复合材料进行了表征分析,并探讨不同反应条件对Fe0/MCM-22去除水体中Pb(Ⅱ)的影响。结果表明,Fe0/MCM-22保持了MCM-22分子筛的薄片状结构,这些薄片有规则的聚集在一起,而且紧凑有序。另外,纳米铁颗粒均匀地分散负载在薄片上,颗粒呈球形或椭球形,粒径约为50～80nm,其团聚明显减少。在常温下,初始Pb(Ⅱ)的浓度为140mg/L,pH值为5,Fe0/MCM-22的投加量为0.5g/L,反应时间为120min时,Pb(Ⅱ)的去除率可达92.52%。对其反应动力学研究表明,反应过程符合一级反应动力学。     

铁碳微电解法处理有机硅单体合成中Cu2+、Zn2+废水的研究

针对有机硅单体合成过程中产生的高浓度COD、含Cu2+、Zn2+重金属离子废水的处理进行了研究。利用铁碳微电解的反应原理,以废水的p H值、铁屑投加量、铁碳质量比和反应时间为试验因素,研究了铁碳微电解过程对COD、Cu2+、Zn2+去除效率的影响。结果表明:在试验温度为25℃,pH=3,铁屑投加量40 g/L,铁碳质量比(Fe/C) 1∶2,反应时间120 min的条件下,某有机硅企业COD为889.28～2 526.36 mg/L的废水,COD、Cu2+、Zn2+去除率分别为17%～19%、97%、97%;处理后Cu2+、Zn2+浓度分别为0.38,1.30 mg/L,符合国家排放标准要求。     

太阳光下TiO_2光催化还原Cr(Ⅵ)影响因素研究

在模拟太阳光下,探讨了催化剂加入量、Cr(Ⅵ)离子初始浓度、pH、反应温度及部分无机盐对光催化还原过程的影响。结果表明:Cr(Ⅵ)离子去除率随催化剂加入量的增大而升高;随Cr(Ⅵ)离子初始浓度的增大,Cr(Ⅵ)离子去除率逐渐减小,当初始浓度达到0.025g/L时,Cr(Ⅵ)去除率几乎不再随光照时间的增加而变化;体系酸碱度对还原过程影响较大,Cr(Ⅵ)离子去除率随pH减小逐渐增大;反应温度为25℃时Cr(Ⅵ)离子还原程度最高;在相同的加入量下,Na2SO3溶液能够提高Cr(Ⅵ)离子光催化还原率,而K2S2O8、NaCl溶液具有明显的抑制作用。     

竹炭对铬(Ⅵ)离子吸附性能的研究

研究了竹炭的粒径与用量,以及溶液的pH值与初始浓度、吸附时间、温度等因素对Cr(Ⅵ)离子吸附性能的影响.结果表明,竹炭对Cr(Ⅵ)离子的吸附能力随其粒径的增大而降低;在酸性条件下,尤其是当pH值＜3时,竹炭能够很好地适应Cr(Ⅵ)离子初始浓度的变化,120min内达到吸附平衡,对其有较好的去除率;按Cr(Ⅵ)/竹炭质量比为1∶1200投加竹炭,Cr(Ⅵ)离子的去除率可达到87.8%以上;竹炭对Cr(Ⅵ)离子等温吸附服从Freundlich方程式,在低于20℃的较低温度下容易进行,吸附效果更好.竹炭可作为理想的除铬吸附材料.     

复合絮凝剂PAC-CTS处理废水中的Cr(Ⅵ)

采用自制的复合絮凝剂聚合氯化铝-壳聚糖(PAC-CTS),在不同实验条件(Cr6+初始浓度及药剂投入量、T、t)下,以PAC-CTS(B=2.0,C=1/10,η=800mpa.s)对Cr6+拟废水做去除试验。最后得出处理含Cr6+六价铬废水的最佳条件:复合絮凝剂PAC-CTS在pH=8,初始Cr6+浓度50mg/L,投入量为120mg/L,室温反应90min的条件下,其Cr6+去除率可达到95%以上。     

废菌渣活性炭对水中Cr(Ⅵ)的去除研究

研究了废菌渣活性炭(MRAC)对水中Cr(Ⅵ)的去除特性。对MRAC进行扫描电镜和BET比表面积分析。探讨了pH、无机阴离子及小分子有机酸对MRAC去除水中Cr(Ⅵ)的影响。结果表明:MRAC表面分布大量均匀的微孔结构,比表面积高达857.14m~2/g,是典型的介孔材料;在温度25℃,MRAC投加量0.2g,吸附时间120min的条件下,pH=7时MRAC对Cr(Ⅵ)的去除率高达99.65%。无机阴离子和小分子有机酸对MRAC去除水中Cr(Ⅵ)的影响不大。吸附遵循准二级动力学方程。MRAC对Cr(Ⅵ)的去除性能明显高于市售活性炭(CAC),且经HCl解吸再生5次后对水中Cr(Ⅵ)的去除率高于88%。     

Ti-HMS光催化还原含铬废水的研究

以十二胺为模板荆合成了含钛六方介孔二氧化硅分子筛(Ti-HMS),并用XRD、ESEM、FT-IR和UV-Vis对其结构进行了表征.以重铬酸钾水溶液为模拟废水、紫外灯为光源.研究了Cr(Ⅵ)在Ti-HMS悬浆体系中的光催化还原.实验发现,溶液pH值越小,催化效果越好;催化剂投加量的最佳值为5.5g/L.过多的催化荆会影响光的利用率;有机物对反应有促进作用;Cu2+、Zn2+、Ni2+对反应有抑制作用,Fe2+和CN对反应有促进作用.     

ACFs对溶液中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

利用比表面分析仪、扫描电镜和红外光谱仪对活性炭纤维(ACFs)的性能进行表征。选择一定浓度的六价铬[Cr(Ⅵ)]溶液进行吸附研究,考察接触时间、溶液pH值以及溶液中Cr(Ⅵ)的初始质量浓度对吸附行为的影响。结果表明,最佳接触时间为125 min;Cr(Ⅵ)的去除率随着pH值的减小而增大,当pH=2.0时达到最大;Cr(Ⅵ)的吸附量随着Cr(Ⅵ)初始质量浓度的增加而增大,而去除率随着Cr(Ⅵ)初始质量浓度的增加而减小。此外,对材料的吸附机制进行了简要的分析。