生物除铬(VI)效果及机理探讨

以特定污泥挂膜的自制厌氧生物滤床系统具有良好的去铬(VI)能力。恒流泵最佳流量为47mL/min,外加碳源使废水COD约140mg/L,铬(VI)的浓度由60mg/L左右降到0.5mg/L以下(一级排放标准),需要4h,而对照组(未加碳源)需要14h。铬(VI)浓度由64.66mg/L提高到75.53mg/L时,对系统负面影响甚微,提高到95.47mg/L时,系统出水达标所需时间延长到7.5h。添加微量金属离子与未添加微量金属离子的情况相比,处理效率提高21.26%。分析试验表明:铬(VI)的去除途径可能是由生物还原作用将六价铬还原为三价铬,形成氢氧化铬沉积于微生物表面。     

琼脂改性纳米铁去除水体中Cr(Ⅵ)的研究

六价铬是一种应用广泛的重金属,对人类、动物、植物和微生物具有高度的毒性。本文研究了琼脂改性纳米铁(Agar-nZVI)对Cr(VI)的去除效果,探讨了Agar-nZVI投加量、Cr(VI)初始浓度、初始p H值、共存离子对Cr(VI)去除效果的影响。研究表明,Agar-nZVI的投加量为0.3g/L,反应时间为180 min,Cr(VI)的去除率达到95%以上,酸性条件有利于Cr(VI)的去除,体系中Ca(Ⅱ)、Mg(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、HCO3-对于Cr(Ⅵ)的还原有一定抑制作用。     

单宁基酚胺型螯合树脂的制备及对Cr(VI)的吸附

杨梅单宁先与氯化亚砜反应制得氯代单宁,再与聚乙烯亚胺交联合成单宁基酚胺型螯合树脂。通过FTIR、SEM、EDS和XPS对单宁基酚胺型螯合树脂的结构进行表征,并考察了螯合树脂对Cr(VI)的吸附性能。在单宁的分子结构侧链引入氨基,能有效改善单宁基螯合树脂对Cr(VI)的吸附性能,螯合树脂对Cr(VI)的吸附主要为还原吸附,铬主要以Cr(III)的形式吸附到树脂上;在温度为318 K、pH为2.0、Cr(VI)初始质量浓度为500 mg/L时,单宁基酚胺型螯合树脂对Cr(VI)的最大吸附量达到364.46 mg/g;当Cr(VI)初始质量浓度低于20 mg/L时,树脂对铬的吸附率达到95%以上;单宁基酚胺型螯合树脂对Cr(VI)的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级吸附动力学方程。该树脂在含铬废水处理方面具有潜在的应用前景。     

光催化法处理含Cr(VI)废水的研究

采用P 25 TiO2作为光催化剂,研究了废水的pH值、Cr(VI)的初始浓度、气氛及有机物等因素对含铬废水中Cr(VI)去解率的影响。结果表明,在pH值为3.0时,光催化反应速率最大;反应气氛对该体系中Cr(VI)的光催化还原无明显影响;苯酚、葡萄糖等有机物的存在能有效地促进Cr(VI)的光催化还原,当加入与Cr(VI)等物质的量的苯酚或葡萄糖时,150 mL反应液[Cr(VI)浓度为0.96 mmol/L],0.15 g光催化剂,经12 W紫外灯照射反应120 m in,Cr(VI)完全被去除,相对于在反应体系中不加有机物时,Cr(VI)光催化还原效率提高了近100%;Cr(VI)的光催化还原符合L-H动力学规律。     

膨润土-壳聚糖复合吸附剂处理水中Cr(Ⅵ)的研究

将壳聚糖与膨润土结合,制备出复合吸附剂,研究了其对Cr(VI)的吸附,详细探讨了复合吸附剂吸附Cr(VI)的最佳工艺条件。结果表明,复合吸附剂对Cr(VI)具有较好的吸附性能,吸附的最佳工艺条件是:pH值为4～6,废水中Cr(VI)质量浓度不大于10mg/L,吸附平衡时间为40min左右,吸附剂用量为8.0g/L,壳聚糖与膨润土质量比为0.04。与单一的膨润土或壳聚糖相比,该吸附剂对Cr(VI)离子的吸附速度快、吸附能力强,并且具有成本低、应用范围广等优点。     

改性生物炭协同硫酸亚铁修复铬污染土壤

以玉米秸秆为原料，在限氧和高温条件下制备成生物炭，并加入KOH溶液对玉米秸秆生物炭进行碱改性处理，利用FTIR、SEM和TGA等测试技术对材料进行表征，考察材料的理化性质，并通过稳定化实验，研究改性生物炭协同硫酸亚铁对铬污染土壤的修复效果。结果表明，改性后生物炭表面的含氧官能团得到强化，出现明显的孔隙管道结构，呈现蜂窝形状，且具有较强的热稳定性。由稳定化实验结果可知，改性生物炭协同硫酸亚铁对铬污染土壤有良好的稳定化效果。最佳的稳定化修复条件为5%投加比例的KBC和7 d的养护时间。土壤中总Cr和Cr(VI)浸出浓度、Cr(VI)含量分别为0.144 mg/L和0.135 mg/L,22.53 mg/kg,均满足《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中总Cr和Cr(VI)的浸出限值1.5 mg/L和0.5 mg/L以及《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》(GB 36600—2018)中第一类用地筛选值30 mg/kg的限值要求。     

铁盐共沉淀泡沫浮选法去除废水中Cr(VI)的应用研究

采用铁盐共沉淀泡沫浮选法去除废水中Cr(VI),用FeSO4将六价铬还原成三价状态,考察了还原剂用量、捕捉剂品种及pH对总铬去除率的影响。结果表明,对浓度为10 mg/L的含Cr(VI)模拟废水,使用FeSO4作还原剂,LAS作捕捉剂,铁铬摩尔比为7∶1,pH=10,鼓泡10 min的条件下,Cr(VI)去除率可达99.1%。     

铬污染地下水的PRB修复试验

以铬污染地下水为研究对象,分别用活性炭、零价铁、活性炭+零价铁作为反应介质,设计了渗透反应隔栅(PRB),对PRB治理六价铬污染地下水的可行性和有效性进行了试验研究,试验结果表明,活性炭对Cr(VI)有一定的吸附作用,零价铁对Cr(VI)有较强的还原作用,零价铁与活性炭配合作用时,二者的配比影响Cr(VI)的去除,零价铁所占质量分数越大,去除效果越好。零价铁、活性炭和石英砂质量分数分别为40%,4%和2%时,可以使Cr(VI)的质量浓度从100mg/L降低到0.05mg/L以下,达到《饮用净水水质标准》。采用PRB技术治理Cr(VI)污染地下水是可行的。     

Cr(VI)-乙酸复合体系中硫酸盐掺杂的含钛高炉渣光催化还原Cr(VI)

采用煅烧的硫酸盐掺杂的含钛高炉渣作光催化剂,研究了Cr(VI)-乙酸(AA)复合体系中Cr(VI)的光催化还原效率,考察了初始pH值、Cr(VI)初始浓度、AA/Cr(VI)体积比、协同效率因子、光催化剂使用寿命等因素的影响. 结果表明,增大AA/Cr(VI)比到0.2%,Cr(VI)的还原效率先增大到27.55%随后逐渐降低. 酸性条件下,Cr(VI)单一体系和Cr(VI)-AA复合体系中Cr(VI)的还原率和吸附率都明显提高;相同反应时间下(110 min),初始pH 1.5时,2种体系中Cr(VI)的还原效率分别为76.32%(单一体系)和100%(复合体系). 复合体系中协同效率因子始终大于0. 循环使用5次后催化剂对Cr(VI)的光催化还原率为92.2%. Cr(VI)在Cr(VI)-AA体系中的光催化还原遵循Langmuir-Hinshelwood动力学规律.     

钢渣颗粒对水中Cr(VI)的吸附与还原作用

以钢渣颗粒为水处理剂,分析了其组成和结构,研究了钢渣颗粒直接吸附去除水中Cr(VI)的工艺过程及机理. 结果表明,钢渣颗粒在适当的粒度与用量下,经10 min搅拌处理,水中Cr(VI)浓度由200 mg/L降低到0.5 mg/L,达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的要求. 钢渣颗粒对水中Cr(VI)的吸附符合Langmuir等温吸附过程,对Cr(VI)的饱和吸附量达6.878 mg/g. 化学分析和XPS分析均表明,钢渣颗粒对水中Cr(VI)具有吸附与还原的联合作用,吸附后钢渣颗粒中Cr(III)含量由0.0985%提高到0.39%,而FeO含量由9.20%下降到8.35%. 吸附后钢渣颗粒表面形成了Cr(OH)3,说明钢渣颗粒中FeO充当了还原剂,将水中Cr(VI)吸附于钢渣颗粒表面并还原成了低毒的Cr(OH)3随钢渣颗粒沉降直接从水中去除.     

磁性碳纳米管对水中Cr(VI)污染物的去除研究

主要研究了碳纳米管-铁氧化物磁性复合材料在处理Cr(VI)污染物方面的应用。分别考察了吸附剂用量、吸附时间、溶液温度、Cr(VI)浓度和p H对Cr(VI)吸附率的影响。结果表明:在进行关于吸附剂用量的研究时,磁性复合材料对Cr(VI)的吸附率随着吸附剂用量的增加而增大,在吸附剂投入为2 g/L时,吸附率达到最大72.65%。在15 min之前,磁性复合材料对Cr(VI)的吸附率随时间的增加而增大,在15 min后基本保持不变。此外,吸附率随着温度的上升逐渐增大。Cr(VI)浓度在0~1 mg/L之间,随着Cr(VI)浓度的增加,吸附率也增大,而在1 mg/L之后,Cr(VI)浓度再增加,吸附率反而减小。在p H为4~7的酸性环境中,磁性复合材料对Cr(VI)的吸附率随p H的减小而增大,而在p H为7~9的碱性环境中,p H对吸附率的影响并不是很大。综上所述:在吸附剂用量为2 g/L,吸附时间为15 min,温度为60℃,原水浓度为1 mg/L,p H为4.0的情况下,磁性复合材料对原水中Cr(VI)的吸附率达到最佳的去除效果。     

二氧化钛薄膜光电催化Cr(Ⅵ)的影响因素

以TiO2薄膜为工作电极,铂网作为辅助电极,甘汞电极为参比电极,进行紫外光光电催化还原Cr(VI),探讨了溶液初始pH值、Cr(VI)初始浓度以及柠檬酸浓度对反应性能的影响。结果表明,在酸性条件下,TiO2对Cr6+离子污染具有显著的光电催化还原消除效果;随着Cr(VI)初始浓度的增加,其光电催化还原反应速率降低;柠檬酸作为空穴捕获剂可有效地捕获光生空穴,在一定浓度范围内,Cr(VI)的光电还原反应速率随柠檬酸浓度的增加而增加。在pH为3、0.6 V偏压、0.006 g柠檬酸条件下,初始浓度为10 mg/L的Cr(VI)反应210 min时,其转化率达到82.19%。     

颗粒活性炭载纳米零价铁去除水中的Cr(Ⅵ)

以Fe2+溶液为原料、NaBH4为还原剂,采用传统液相还原技术合成了颗粒活性炭(GAC)载纳米零价铁(nZVI)复合材料GAC-nZVI,用扫描电镜对GAC-nZVI进行表征,通过间歇实验考察了其对去除Cr(VI)的影响。结果表明,GAC能阻止nZVI颗粒聚集,合成的GAC-nZVI能有效去除水中的Cr(VI)。在Cr(VI)初始浓度50 mg/L、温度40℃和pH=2.0、投加GAC-nZVI 3.0 g/L的条件下反应5 min,Cr(VI)去除率为99.4%。pH=2.0?4.0时,处理后水中总铬浓度均低于1 mg/L,表明残留少量Cr(III)。随pH值和Cr(VI)浓度增加,Cr(VI)去除率降低;随反应温度和GAC-nZVI投加量增加,Cr(VI)去除率增加。准一级动力学模型可用于描述Cr(VI)的去除过程。相同条件下,GAC-nZVI去除Cr(VI)的反应速率常数达0.19797 min?1,为原颗粒活性炭反应速率常数0.0023 min?1的86倍。随pH值降低或反应温度和GAC-nZVI投加量增加,反应速率常数增加。     

中空纤维更新液膜技术处理含铬废水

以磷酸三丁酯(TBP,质量分数为40%)/煤油为萃取剂、氢氧化钠溶液为反萃剂,采用一种新型的液膜技术———中空纤维更新液膜(HFRLM)技术处理含铬废水。研究了HFRLM技术对废水中Cr(Ⅵ)的去除与浓缩效果。结果表明,中空纤维更新液膜技术可同时实现废水中Cr(VI)的分离与富集。处理后,废水中Cr(VI)含量小于0.5 mg/L,Cr(VI)的去除率达99.8%,达到国家排放标准;富集液中Cr(VI)浓度高达2 500 mg/L。该项技术在含铬废水的处理方面表现出良好的应用前景。     

好氧颗粒污泥对高浓度Cr(VI)的抗冲击负荷能力

采用5个并联运行的SBR反应柱培养好氧颗粒污泥,分别用0、1、3、5 mg/L和10 mg/L Cr(VI)对各反应柱中的颗粒污泥长期驯化65 d,此后改变各反应柱中Cr(VI)为30 mg/L进行12天冲击实验。实验结果表明,经10mg/L Cr(VI)驯化后的好氧颗粒抗冲击负荷能力最强,其COD和NH4+-N去除率略有降低,分别由90.46%和85.13%下降到88.53%和82.88%,其污泥浓度仅由4 660 mg/L变为4 460 mg/L,EPS分泌量仅增加39.99%,表面官能团未发生明显变化。总体来看,驯化浓度越高,颗粒污泥污对高浓度Cr(VI)冲击的抵御能力越好。     

伏安法快速测定镍镀液中Cr(Ⅵ)离子的浓度

根据镍镀液中Cr(VI)离子与过量Fe~(2+)离子的定量反应,通过测定剩余Fe~(2+)离子在铂电极上的电化学氧化电流,从而求得Cr(VI)离子的浓度.实验结果表明,镍镀液常用的添加剂和常见的金属杂质不干扰Cr(VI)离子的浓度测定.此法可检测镍镀液中Cr(VI)离子的浓度下限为4mg/L(低于工艺允许量10mg/L),操作简便快速.适用于电镀生产的现场监控.     

大块液膜技术处理含六价铬废水

以磷酸三丁酯(TBP)为载体,煤油为稀释剂,NaOH为反萃剂,采用大块液膜技术处理含95~100mg/LCr(VI)的模拟废水。考察了液膜相用量、载体体积分数及反萃剂浓度对大块液膜过程中Cr(VI)传质过程的影响。结果表明,大块液膜技术对废水中Cr(VI)的去除效果较好。Cr(VI)迁移速率随TBP体积分数的提高而加快。当反萃剂NaOH浓度大于0.5mol/L时,反萃剂浓度对Cr(VI)传质过程的影响较小。处理后废水中Cr(VI)含量降至0.5mg/L以下,达到国家排放标准。     

Mxene/g-C3N4二维光催化材料的制备及其处理水中Cr(VI)的性能研究

在合成单层Mxene和石墨相C₃N₄的基础上，采用一步静电自组装法制备了不同Mxene含量的Mxene/g-C₃N₄复合光催化剂，采用XRD、TEM、XPS等方法对样品的结构和形貌进行了表征。考察了可见光激发下Mxene/g-C₃N₄复合光催化剂光催化还原六价铬Cr(VI)的性能，分析了Mxene的负载量、溶液的pH值和不同的空穴牺牲剂对Mxene/g-C₃N₄光催化还原Cr(VI)性能的影响。结果表明，Mxene的负载不仅可以为光催化反应提供更多的表面活性位，还可以显著提高光生载流子的分离几率。当Mxene的负载量为10%、溶液pH值为2.0时，可见光还原Cr(VI)的效率比单一石墨相C3N4光催化剂提高了8.1倍。同时，酒石酸空穴牺牲剂的引入可以进一步提高光催化还原Cr(VI)效率。     

一株耐盐菌在长链二元酸废水处理中的应用

从某企业生化污泥中筛选并分离出一株耐盐菌株GXNYJ-12,经鉴定为盐单胞菌属(Halomonas sp.)。该菌株可在0～25%盐度下有效降解苯酚,且具有较强耐受S2-毒性的能力,单因素试验显示其最适pH为8,最适温度为30℃。深入研究表明,该菌株可有效降解COD 8 132 mg/L、硫酸盐质量浓度28 000 mg/L、含盐量42 000 mg/L的长链二元酸酸化废水,在氮源投加质量浓度200 mg/L条件下,经96 h好氧生化,其COD可降至500 mg/L以下,满足进入市政等二级污水处理场要求。GC-MS分析显示该菌株能降解二元酸废水中绝大部分有机物,具有良好应用价值。     

腐殖酸对生物炭去除水中Cr（VI）的影响机制研究

以污泥生物炭作吸附剂处理水中Cr(Ⅵ),研究了共存腐殖酸对生物炭吸附性能影响。结果表明,腐殖酸能显著促进生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附,大幅提高吸附量以及缩短吸附平衡时间,生物炭吸附过程符合准二级动力学模型。在溶液初始pH 4.0,生物炭浓度20 g/L,Cr(Ⅵ)初始浓度在50～800 mg/L范围下,Langmuir模型比Freundlich模型更好地描述等温吸附行为。加入腐殖酸(20 mg/L)后,拟合得到的理论饱和吸附量达10.10 mg/g,较未加入腐殖酸的吸附量5.56 mg/g提高近1倍。在pH 2.0～8.0范围内,吸附量随溶液初始pH值升高而减小。腐殖酸浓度上升,生物炭吸附能力进一步提高。红外光谱显示,生物炭表面的羟基、羧基、酯基、芳香环上C-H和环状结构上的C-C等化学活性官能团与Cr(Ⅵ)的吸附有关。结合XPS分析结果,推断腐殖酸共存促进生物炭吸附的机制是：腐殖酸提高了Cr(Ⅵ)在生物炭表面聚集浓度,有利于生物炭对Cr(Ⅵ)的直接吸附和还原,而腐殖酸本身具有的吸附能力增加了对溶液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的去除。