铁锰复合氧化物对As(Ⅲ)、As(Ⅴ)的吸附研究及其在沼液中的应用

研究了铁锰复合氧化物(FMBO)吸附去除As(Ⅲ)、As(Ⅴ)的性能。结果表明FMBO对As(Ⅲ)、As(Ⅴ)均具有较好的吸附能力,其饱和吸附量分别为111.10、71.40 mg·g-1。As(Ⅲ)和As(Ⅴ)是通过与FMBO表面的Fe—OH基团进行交换并形成内层络合物的形式被FMBO吸附,且As(Ⅲ)的吸附是吸附和氧化共同作用的结果。另外,沼液中共存离子对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附有不同的影响。Zn2+能够增加FMBO对As(Ⅲ)、As(Ⅴ)的吸附量,且增加幅度随着Zn2+浓度的增加而增加;磷酸根对As(Ⅲ)、As(Ⅴ)的吸附有明显的抑制作用,当磷与砷的分子摩尔比为1时,FMBO对As(Ⅲ)、As(Ⅴ)的吸附量分别降低了34.70%、31.50%;但是有机物(腐殖酸、动物蛋白及尿素)对FMBO吸附As(Ⅲ)、As(Ⅴ)的影响不大。利用FMBO对实际沼液中的砷进行吸附,结果表明砷的去除率平均达到65%左右,使吸附后某些沼液中砷的浓度达到生活饮用水标准和地表水排放标准。因此,将FMBO用于砷污染的沼液及水体的治理具有很好的应用前景。     

Fe(Ⅱ)非生物氧化-沉淀联合工艺对As(Ⅴ)去除的研究

由于现代化工业进程快速发展,大量砷污染物进入水体,引起水质恶化。提出了氧诱导Fe(Ⅱ)非生物氧化与As(Ⅴ)共沉淀,是一种节省成本、时间且高效的As(Ⅴ)去除方法。考察了pH、Fe(Ⅱ)/As(Ⅴ)摩尔比、溶解氧(DO)浓度、温度及共存离子对As(Ⅴ)去除的影响。结果表明,同步氧化Fe(Ⅱ)可显著提高亚铁除砷效率。随着pH从5.3增加到8.0,As(Ⅴ)去除能力先增大后减小,最佳pH为6.4;溶解氧质量浓度从0提高到4 mg/L,反应60 min后As(Ⅴ)的去除率提升了37.85%;反应体系中共存离子(Cu²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺、Cl^-、NO₃^-、PO₄^-)存在时,Mn²⁺促进As(Ⅴ)的去除,Mn(Ⅱ)=0.5 mg/L,As(Ⅴ)的去除率提高了11%;提高温度和亚铁浓度均能增加As(Ⅴ)的去除率。SEM-EDS结果表明,氧气存在时固体颗粒由松散细小转化为轮廓清晰、簇团密实的球形团聚,...     

零价铁(ZVI)去除水中的As(Ⅲ)

采用市售还原铁粉(零价铁,ZVI)及其与石英砂的复合物为吸附剂,对水中As(Ⅲ)的吸附分别做了分批试验和连续性试验。分批试验结果表明,ZVI吸附水中As(Ⅲ)的去除效果受pH主导,其最佳pH范围4～9,ZVI主要通过其表面吸附及其腐蚀产物对As(Ⅲ)的吸附共沉淀作用达到对As(Ⅲ)的去除,同时,在ZVI腐蚀的过程中还伴有在ZVI表面As(Ⅲ)的氧化、还原作用,As(Ⅲ)的氧化受ZVI腐蚀过程的影响,其氧化过程主要发生在Fe²⁺氧化为Fe³⁺的阶段;连续性试验利用ZVI与石英砂复合物对模拟含砷废水进行吸附研究,从吸附柱进水至吸附饱和共20 d时间,经计算,ZVI对As(Ⅲ)的吸附容量为89.90 mg·g^-1,ZVI腐蚀产物在石英砂表面的晶态类型对As(Ⅲ)的吸附容量有影响,无定形态的ZVI腐蚀产物对As(Ⅲ)的吸附容量最大,质量分数和原子分数分别可达到6.73%和2.15%。     

利用电解锰渣制备As(Ⅲ)吸附材料及其性能研究

通过对工业废弃物电解锰渣(electrolytic manganese residues, EMRs)进行改性制备As(Ⅲ)吸附材料（改性EMRs），探究了NaOH用量、超声及微波对其表面结构及吸附性能的影响。结果表明：该工业废渣在固液比M(EMRs)∶V(NaOH, aq) = 1∶10(C _NaOH，aq = 2.0 mol·L^-1)条件下，经超声反应（200 W）2 h脱除大部分Si、S、Ca后，再微波（700 W）反应5 min以使Fe、Mn等活性吸附基团在其表面沉积，最后经105℃烘干制得改性EMRs。SEM结果表明，EMRs改性后表面形成片层纳米结构，对砷具有良好的吸附性能，可将初始As(Ⅲ)浓度为50 mg·L^-1废水出水中砷降至0.042 mg·L^-1，符合国家地表水环境质量标准Ⅰ类水质量要求(GB 3838—2002)；同时，经3% NaOH溶液再生处理后可继续使用。XPS结果表明，改性EMRs吸附砷性能与其表面Fe₃O₄、FeOOH、MnO₂等对As(Ⅲ)具有吸附作用或氧化作用的活性物种的增多密切相关。     

酸反应介质下稻壳水热炭对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的吸附

沼液中Cu²⁺、Zn²⁺等重金属离子浓度高,直接用于灌溉会导致土壤重金属超标,并严重影响农作物的生长。本研究以农作物废料稻壳作为原料,硫酸和磷酸为反应介质,通过水热炭化法制备水热炭,探索了水热温度、酸配比和酸浓度对Cu²⁺、Zn²⁺的吸附性能的影响。结果表明：当以20%稀硫酸和20%稀磷酸两种酸作为反应介质时,改变两种酸的配比在320℃下制备水热炭,当两种酸介质比例为4:2时,对废水中Cu²⁺、Zn²⁺的去除率达到最大,分别为68.54%和27.44%。     

氢氧化铁胶体对砷吸附行为的初步研究

研究了pH值、铁与砷的量比和初始砷浓度等因素对用氢氧化铁胶体吸附去除砷的影响,确定了最佳吸附条件。研究结果表明,在初始As(Ⅴ)或As(Ⅲ)浓度为0.1mmol/L条件下,去除As(Ⅴ)的最佳pH值为4～8,去除As(Ⅲ)最佳pH值为6～9;在初始As(Ⅴ)浓度为0.5mmol/L条件下,去除As(Ⅴ)的最佳pH值为5～7,吸附后溶液中砷含量低于0.5mg/L,达到了《污水综合排放标准(GB8978-1996)》中工业废水最高容许排放总砷浓度一级标准。通过等温吸附试验的研究,得出了As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的饱和吸附容量分别为0.4971mol/kg和0.3068mol/kg。     

粘质沙雷氏菌HB-4吸附重金属镉的机制

从重金属污染土壤中筛选出1株对Cd²⁺具有高耐受能力和高吸附容量的菌株HB-4,经16S rDNA序列分析鉴定为粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）。该菌株能在Cd²⁺浓度为300 mg·L^-1的条件下正常生长;对Cd²⁺的最大吸附量为（154.7±0.9（ mg·g^-1。考察了Cd²⁺初始浓度、pH、盐浓度以及共存离子对HB-4吸附Cd²⁺的影响,结果表明：pH=3.0~8.0时,对吸附效果无影响;NaCl含量为8.0%时,菌株对Cd²⁺的去除率仍可达到49.9%±0.1%;Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺与Cd²⁺共存时,几种重金属离子的去除率分别为98.7%±0.2%（Pb²⁺）、44.6%±0.6%（Zn²⁺）、52.7%±0.1%（Cu²⁺）和64.2%±0.3%（Cd²⁺）。解吸实验证明了HB-4对Cd²⁺极强的吸附能力,洗脱液pH=7.0时,解吸率小于2%。检测了细胞内外镉的分布情况,并利用SEM、XPS和FTIR对吸附机理进行了研究,推断HB-4对Cd²⁺的吸附机理为胞外吸附和胞内摄取。     

蜈蚣草燃烧过程中As迁移转化规律

蜈蚣草是砷（As）的高富集植物,为研究蜈蚣草燃烧过程中As的迁移规律及形态演变,在管式炉中对蜈蚣草进行了燃烧实验,实验发现：蜈蚣草中As挥发率随温度的升高先增加后减小,在500℃达到最高。500℃之前挥发率升高是由于低温区无机As的挥发;温度高于500℃时挥发率下降,是由于As的快速氧化使挥发的As³⁺减少以及灰中元素对As的固定作用。蜈蚣草燃烧后底灰中的水溶As主要是As⁵⁺,其含量随着温度的升高先降低再增加,800℃到达峰值,占原样品As含量的81%。在400~500℃之间,水溶As⁵⁺含量下降主要是由于As的挥发率增加;在500~700℃之间,As的固定主要为灰的物理吸附;当温度到800℃,As的固定主要为化学吸附。水溶As⁵⁺的比例在900℃时有所下降,可能是因为温度过高使生物质灰烧结,As⁵⁺无法充分溶解,使测量到的As⁵⁺含量减少。综合考虑As的回收再利用工艺,推荐800℃为蜈蚣草的最佳燃烧温度。     

改性锯末生物炭对水中As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)吸附机制的研究

以农业废弃物锯末为材料制备生物炭,用铁锰氧化物对锯末生物炭改性,探究某吸附As和Cd的能力与机制。结果表明,改性生物炭增大了孔径和比表面积,增加了更多的吸附点位,尤其是铁、锰、生物炭的质量比为1∶3∶15的吸附剂吸附效果最好,对于砷和镉的平衡吸附量分别增大了35倍和5倍,最大吸附量分别为7.452,17.053 mg/g。低pH环境下,Cd⁽²⁺⁾的吸附受到抑制,而As(2+)的吸附受到抑制,而As⁽³⁺⁾受pH影响较小。Cd和As吸附符合准二级吸附动力学模型,As和Cd的吸附热力学符合Langmuir模型,这表明吸附过程为单层吸附。     

柚皮化学改性及其对Fe~(3+)、Zn~(2+)吸附性能的研究

利用异丙醇和氢氧化钠对柚皮进行化学改性,发现其对Fe⁽³⁺⁾和Zn(3+)和Zn⁽²⁺⁾的吸附能力大大提高,而且经两种试剂处理后的柚皮,比单独用异丙醇处理的吸附性能更好。经异丙醇和氢氧化钠处理后的吸附剂对Zn(2+)的吸附能力大大提高,而且经两种试剂处理后的柚皮,比单独用异丙醇处理的吸附性能更好。经异丙醇和氢氧化钠处理后的吸附剂对Zn⁽²⁺⁾的吸附量随着Zn(2+)的吸附量随着Zn⁽²⁺⁾浓度增大而增大,当Zn(2+)浓度增大而增大,当Zn⁽²⁺⁾浓度达到0.75×10(2+)浓度达到0.75×10^(-3)mol/L后趋于平衡;且对Fe(-3)mol/L后趋于平衡;且对Fe⁽³⁺⁾的吸附量也随Fe(3+)的吸附量也随Fe⁽³⁺⁾浓度增大而增大,达到0.13×10(3+)浓度增大而增大,达到0.13×10^(-3)mol/L后,渐趋平衡。当吸附剂量达到0.08 g后,对Fe(-3)mol/L后,渐趋平衡。当吸附剂量达到0.08 g后,对Fe⁽³⁺⁾的吸附效率趋于平衡。当吸附剂的量达到0.06 g后,对Zn(3+)的吸附效率趋于平衡。当吸附剂的量达到0.06 g后,对Zn⁽²⁺⁾的吸附达到吸附平衡。由此,可以根据吸附后的金属离子浓度要求,选择合适的吸附剂量,这样既节约成本,又提高效率,且柚皮价格便宜,为绿色原料,对环境无污染。     

麦饭石负载壳聚糖对As(Ⅴ)的吸附性能研究

利用麦饭石负载壳聚糖制备一种复合吸附剂.研究了复合壳聚糖对As(Ⅴ)的吸附.结果表明:在PH值为4～7,吸附时间为40 min,复合壳聚糖对As(Ⅴ)的去除率达99%以上,残余As(Ⅴ)浓度低于国家综合排放标准(0.5 mg/L).通过对实验数据运用相关数学模型拟合,表明复合壳聚糖对As(Ⅴ)的吸附符合Iangmuir和Freundlich吸附等温式,最大吸附量q<,max>为39.1850 mg/g,n为4.7902,相关系数分别为:0.9967、0.9489.吸附过程动力学适合二级动力学方程.     

D301负载Fe(Ⅲ)去除饮用水中的As(Ⅴ)

研究了用Fe(Ⅲ)改性的大孔弱碱性阴离子交换树脂D301在不同实验条件下对饮用水中As(Ⅴ)的吸附性能,包括pH、温度、吸附时间和共存离子的影响。研究结果表明:在pH<10时,D301-Fe对As(Ⅴ)具有较强的吸附性能,吸附方程符合Langmuir等温线,吸附过程分为自发、放热、熵推动过程;D301-Fe对砷的吸附遵循二级动力学方程;当含As(Ⅴ)与SO42-、Cl-、F-共存时,D301-Fe对砷仍具有较高的去除率,而与PO43-共存时其对砷的去除率明显下降,基本低于40%。     

离子交换纤维除As(Ⅴ)性能研究

研究比较了几种吸附材料的除As(Ⅴ)性能,结果发现,颗粒活性炭的除As(Ⅴ)效果较差,活性氧化铝对As(V)有一定的去除效果,离子交换纤维(IEF)除As(Ⅴ)的效果最好.作者着重研究了IEF除As(Ⅴ)的吸附等温线和反应动力学,考察了pH、共存阴离子对IEF除As(Ⅴ)的影响.研究发现,Freundlich吸附等温线模型要好于Langmuir模型.吸附速率符合拟一级反应动力学.IEF的除As(Ⅴ)潜力较大,在As(Ⅴ)初始质量浓度为25 mg/L时,其吸附As(Ⅴ)的能力达285mg/g.pH偏酸性有利于吸附的进行.但共存离子的存在影响砷的吸附,通过负载铁到IEF上,可有效地解决这一问题,且总的吸附As(Ⅴ)的能力有一定的提高.     

Mg-Fe-La层状三金属氧化物对水中As(Ⅴ)的吸附性能研究

研究利用水热法制备Mg-Fe-La层状三金属氧化物(Mg-Fe-La TmO),通过吸附动力学和吸附等温线等实验探索其对As(Ⅴ)的吸附行为.结果 表明,Mg-Fe-La TmO对As(Ⅴ)的吸附行为符合准二级动力学模型与Freundlich模型,饱和吸附量达65.2 mg/g,高于一般吸附剂.XPS显示Mg-Fe-La TmO对As(Ⅴ)的吸附机理主要是形成了铁砷和镧砷络合物.     

炭化与焙烧温度对植物基铁碳微电解材料去除As(Ⅲ)性能的影响

以美人蕉、还原铁粉和膨润土为原材料制备植物基铁碳微电解材料，先通过单因素实验确定Fe/C物质的量比、炭化温度和焙烧温度3个影响因素，后采用Box-Behnken响应面法对“均质化-炭化-焙烧”制备工艺进行优化，以确定最优制备条件。并结合X射线衍射(XRD)、电子顺磁共振波谱仪(EPR)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)等表征方法，探究烧制温度对植物基铁碳微电解材料固有性质及其去除As(Ⅲ)性能的影响。结果表明，最优制备条件为Fe/C=1.05、炭化温度502.87℃、焙烧温度760.92℃。烧制温度的升高，有利于增强碳基组分得电子能力，加速As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)，降低水体生物毒性的同时提高对As(Ⅲ)的去除率；当焙烧温度高于700℃时，膨润土晶体结构层瓦解，渗透性提高的同时加速Ca²⁺、Mg²⁺离子释放，并促进Fe³⁺的水解沉积物互斥作用减弱，提高对As(Ⅲ)的吸附容量；还原铁粉过量5%，在保证反应时微原电池数量的同时，表面氧化产生的Fe₃O₄、Fe₂O<...     

Mg,N共掺改性木质素对废水中As(Ⅴ)的高选择性吸附研究

分别以三乙烯四胺(TETA)和MgCl_2为氮源和Mg⁽²⁺⁾源,通过N元素掺杂和Mg(2+)源,通过N元素掺杂和Mg⁽²⁺⁾修饰,制备了一种新型木质素基吸附剂。N掺杂木质素(N-Lignin)对As(Ⅴ)具有一定的选择性,Mg(2+)修饰,制备了一种新型木质素基吸附剂。N掺杂木质素(N-Lignin)对As(Ⅴ)具有一定的选择性,Mg⁽²⁺⁾修饰后(Mg@N-Lignin)进一步增强了该选择性。Mg@N-Lignin表现出良好的再生性能。Mg@N-Lignin对As(Ⅴ)的吸附等温线和动力学遵循Langmuir等温线模型和拟二阶动力学模型。Mg@N-Lignin对As(Ⅴ)的饱和吸附量为687.46 mg/g,并在30 min内达到平衡。     

磁性生物炭对镉、砷的吸附效果研究

用Fe₃O₄对谷壳生物炭进行改性得到磁性生物炭。利用SEM、XRD对磁性生物炭进行表征,并通过响应面优化和共吸附实验探究该生物炭在共吸附系统中对As³⁺和Cd²⁺的吸附性能。结果表明,在pH为5.0、镉(砷)初始质量浓度分别为10 mg/L、吸附剂质量浓度为1 g/L时,镉和砷去除率达到最大。在共吸附实验中,As³⁺和Cd²⁺共存时,Cd²⁺质量浓度大于20 mg/L时会抑制生物炭对As³⁺的吸附,10 mg/L As³⁺与生物炭达到平衡后可以使50 mg/L Cd²⁺的吸附量由17.44 mg/g增加到31.91 mg/g,说明砷和镉之间存在协同作用,该协同作用是由于镉、砷与四氧化三铁形成了B型三元表面配合物,增大了镉的吸附量。     

焙烧镁铝类水滑石对Cd2+、Cu2+、Zn2+的吸附性能研究

通过控制变量法考察温度、浓度对焙烧镁铝类水滑石得到的层状双金属氧化物(LDO)吸附Cd²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺单一离子及其共存体系的影响。结果表明,LDO对单一离子吸附效果均较好,温度升高,有利于LDO吸附Cd²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺;Cu²⁺-Cd²⁺、Cd²⁺-Zn²⁺共存时,LDO吸附效果为Cu²⁺> Cd²⁺、Zn²⁺> Cd²⁺;三者共存时,LDO吸附效果为Cu²⁺> Zn²⁺> Cd²⁺。     

腐殖酸与重金属在黄土中的吸附规律研究

以黄土、腐殖酸和重金属离子为研究对象,基于吸附实验,研究了黄土对腐殖酸及Cu²⁺、Zn²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺4种重金属离子的吸附规律。结果表明,黄土对各污染物的去除率随着固液比增大、溶液pH增大、初始浓度减小、吸附时间的延长明显增大,而且对不同污染物吸附效果的影响也不同;但黄土对重金属离子的吸附量一直保持为Pb²⁺>Cu²⁺>Cd²⁺>Zn²⁺。     

废弃虾壳制备改性甲壳素凝胶球及其对金属离子的吸附性能

以虾壳酶解残渣为原料,经5%盐酸脱钙处理4 h后,用45%氢氧化钠和460 W微波辅助脱乙酰处理10 min,得到脱乙酰度为40.4%的改性甲壳素。将改性甲壳素加入海藻酸钠水溶液中混合均匀,挤压滴入氯化钙水溶液中固化12 h,制备得到直径为1.5~3.2 mm的凝胶小球,研究了该凝胶球对Pb²⁺、Cr³⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Co²⁺和Zn²⁺的吸附效果。结果表明：凝胶球对Cu²⁺、Co²⁺和Zn²⁺的吸附效果最好,300 mg/L重金属离子溶液吸附处理8 h是较适宜的吸附条件,此条件下,Cu²⁺、Co²⁺和Zn²⁺的吸附率分别达到94.2%、75.6%和57.3%。在Cu²⁺-Co²⁺-Zn²⁺共存溶液体系中,凝胶球对3种离子的吸附率均有所提高,Cu²⁺、Co²⁺和Zn²⁺的吸附率分别为95.1%、82.5%和67.5%。