生物炭负载铁纳米颗粒的制备及其反应活性评估

本文利用污泥生物炭作为载体负载铁纳米颗粒(Fe NPs)成功制备功能性复合材料Fe NPs/生物炭。通过FTIR、SEM-EDS和XRD表征技术对生物炭、Fe NPs和Fe NPs/生物炭的化学成分和结构进行分析。结果表明,负载在生物炭上的铁纳米颗粒呈现出网状结构,并且Fe NPs/生物炭是一种表面有丰富的官能团的介孔材料。材料的吸附性能的结果表明,在反应2h内,生物炭对亚甲基蓝的去除效率为30%,而FeNPs对亚甲基蓝的去除效率为68%,Fe NPs/生物炭对亚甲基蓝的去除效率为100%。此外,材料的催化性能评估结果表明,FeNPs/生物炭对H₂O₂和Na₂S₂O₈(PS)具有良好的催化性能,对亚甲基蓝的去除率达到100%。     

添加零价铁的反硝化系统中发生的主要反应

分别采用零价铁、反硝化污泥及零价铁+反硝化污泥的系统处理含NO_3~--N的废水,探讨零价铁的添加对反硝化系统脱氮效果的影响及系统中发生的主要反应。结果表明,零价铁系统对废水中的NO_3~--N无去除效果;当零价铁+反硝化污泥系统对废水中NO_3~--N的去除率达到100%时,反硝化污泥系统对废水中的NO_3~--N去除率仅为60.1%。零价铁+反硝化污泥系统中主要发生零价铁参与的氧化还原反应及微生物参与的生物反硝化反应。     

己内酰胺废水好氧生物降解及零价铁强化脱氮效能研究

为进一步强化降解己内酰胺废水，采用序批式好氧-水解酸化-好氧（序批式OAO）工艺处理己内酰胺废水，并进一步探究了零价铁强化去除己内酰胺废水中的氮元素。结果表明，相较于序批式水解酸化-好氧（序批式AO）工艺，OAO工艺对废水中己内酰胺、COD及TN的去除率可以分别达到100%、84.9%和28.9%。当在第二好氧段出水后增设好氧段投加零价铁，出水TN去除率提高至50.0%，但对溶解性有机氮（DON）的去除效果提升不显著，出水中的TN以DON为主。鉴于直接好氧处理能有效去除COD和TN，考察好氧条件下驯化活性污泥对已内酰胺的降解效能，发现当初始己内酰胺质量浓度为500 mg/L时，经驯化后的活性污泥仅通过好氧工艺即可全部降解去除己内酰胺，此时投加零价铁，TN去除率提高至78.4%，并可有效去除水中DON。     

零价铁去除水中Cu(Ⅱ)的研究

重金属污染是我国河道中普遍关注的环境问题。本文以石井河为对象,采用批实验和柱实验模拟铁屑和铁粉两种零价铁去除水中Cu(Ⅱ)。XRD和XPS表征结果表明:铁屑和铁粉具有核壳结构,核为Fe(110)型Fe⁰,反应前壳为以Fe(Ⅱ)为主的铁氧化物。反应过程中,Cu(Ⅱ)主要被还原并固定在零价铁颗粒表面,Fe⁰不断氧化生成Fe₃O₄。批实验表明,两种零价铁都能较快速地去除水中的Cu(Ⅱ)。零价铁去除Cu(Ⅱ)符合准一级动力学方程,去除率和反应速率k_obs随着铁屑或铁粉投加量的增加而上升,随着Cu(Ⅱ)初始浓度的增加而降低。当Cu(Ⅱ)初始浓度为45mg/L、零价铁投加量为10g/L时,3h之后铁粉对Cu(Ⅱ)去除率几乎达到100%,而铁屑的去除率为75%,其表观反应速率k_obs分别为1.07h^-1和0.59h^-1。柱实验结果表明,铁屑和铁粉对Cu(Ⅱ)具有较高的去除容量,分别为75.67mg/g和78.60mg/g,铁粉对Cu(Ⅱ)的处理效果略优于铁屑。     

改性膨润土处理染色废水的试验研究

研究了以Fe2 、Fe3 为改性剂对钙基膨润土进行改性的机理.探讨了改性膨润土对亚甲基蓝染色废水的去除效果,并确定了改性膨润土最佳投加量、溶液pH值、接触时间对吸附性能的影响.实验结果表明,Fe盐改性膨润土对染色废水有较好的吸附效果,在溶液pH4.0、振荡时间30min、改性膨润土投加量0.025g/L时,Fe2 、Fe3 改性膨润土对20mg/L亚甲基蓝的去除率分别达到85.7%和95.2%.     

竹炭负载纳米级零价铁去除水中的甲基橙

分别探讨了竹炭投加量、溶液pH、染料初始浓度和反应温度对竹炭负载纳米级零价铁去除甲基橙效果的影响。结果表明:在0.2 L浓度为200 mg/L的甲基橙溶液中,当竹炭投加量为0.015 g、温度为30℃、pH为6.0、反应时间为60 min时,竹炭负载纳米级零价铁对甲基橙染料的去除效果最佳,去除率最高可达99.94%。     

Fe/C+电-Fenton法处理醋酸纤维素废水试验研究

采用电-Fenton法处理醋酸纤维素废水厌氧出水,考察了Fe/C颗粒填料、反应时间、反应初始pH值、电流密度等因素对去除效果的影响。试验结果表明:基于电-Fenton法处理醋酸纤维素废水厌氧出水,在添加Fe/C颗粒条件下,有机磷去除率可达87.5%,CODCr去除率达74.3%,出水有机磷、CODCr的质量浓度分别小于8、300 mg/L,满足CJ 343—2010《污水排入城市下水道水质标准》;最佳反应条件为:反应时间为40 min,pH值为3.5,电流密度为4 m A/cm2,在电-Fenton体系中引入Fe/C填料,可将去除效果提高10%~15%。     

Fe/γ-Al_2O_3催化剂的制备及其在降解亚甲基蓝废水中的应用

利用等体积浸渍法制备了一系列Fe/γ-Al_2O_3催化剂。采用催化湿式氧化法考察了催化剂中Fe含量、催化剂焙烧温度、H_2O_2用量、反应温度、废水初始pH等对亚甲基蓝废水COD去除率的影响。结果表明,催化剂焙烧温度为300℃,Fe负载量为0.02 g时催化效果较好;其对应的反应条件为30%的H_2O_2的用量100μL,反应温度30℃,废水pH值4.5,反应时间1 h时,COD去除率最高达到80%。     

Fe/γ-Al_2O_3催化剂的制备及其在降解亚甲基蓝废水中的应用

利用等体积浸渍法制备了一系列Fe/γ-Al_2O_3催化剂。采用催化湿式氧化法考察了催化剂中Fe含量、催化剂焙烧温度、H_2O_2用量、反应温度、废水初始pH等对亚甲基蓝废水COD去除率的影响。结果表明,催化剂焙烧温度为300℃,Fe负载量为0.02 g时催化效果较好;其对应的反应条件为30%的H_2O_2的用量100μL,反应温度30℃,废水pH值4.5,反应时间1 h时,COD去除率最高达到80%。     

零价铁对2,4-二氯酚的还原脱氯研究

氯酚是环境中常见的难降解污染物,氯酚中氯原子的脱除可以提高其生化性。在恒温条件下,利用零价铁(Fe0)还原2,4-二氯酚(2,4-DCP)的模拟废水,研究得出在不同条件下溶液的脱氯率,表明在初始溶液pH=4.2时有利于脱氯反应的进行,Fe/C和Fe/Cu体系形成原电池,脱氯能力大大提高,Fe/Cu体系的脱氯率达到了60%,Fe/C体系的脱氯率达到了44%。溶解氧对2,4-DCP的脱氯反应有明显的抑制作用,厌氧条件下过6个小时脱氯率能够达到50%,而在好氧条件下的脱氯率为40%左右。通过XRD检测,分析了使零价铁钝化的原因。     

零价铁对2,4-二氯酚的还原脱氯研究

氯酚是环境中常见的难降解污染物,氯酚中氯原子的脱除可以提高其生化性。在恒温条件下,利用零价铁(Fe0)还原2,4-二氯酚(2,4-DCP)的模拟废水,研究得出在不同条件下溶液的脱氯率,表明在初始溶液pH=4.2时有利于脱氯反应的进行,Fe/C和Fe/Cu体系形成原电池,脱氯能力大大提高,Fe/Cu体系的脱氯率达到了60%,Fe/C体系的脱氯率达到了44%。溶解氧对2,4-DCP的脱氯反应有明显的抑制作用,厌氧条件下过6个小时脱氯率能够达到50%,而在好氧条件下的脱氯率为40%左右。通过XRD检测,分析了使零价铁钝化的原因。     

纳米零价铁的制备及其对废水中铬的去除作用研究

采用液相还原法制备了纳米零价铁材料,借助扫描电镜对制备材料进行了微观形貌分析。利用制备的纳米零价铁对配制含铬废水的处理效果进行了考查,探究了纳米零价铁投加量、废水中Cr(Ⅵ)初始浓度、废水初始pH值及反应时间对Cr(Ⅵ)去除率的影响。实验结果表明使用该纳米零价铁处理含铬废水的最佳工艺条件为:废水中Cr(Ⅵ)初始浓度为20 mg/L、纳米零价铁投加量为500 mg/L、废水初始pH值为3、反应处理时间为4.5 h。在最佳工艺条件下Cr(Ⅵ)的去除率可达99.45%。     

复合纳米Pd-nZVI/GAC材料制备及其降解亚甲基蓝研究

采用浸渍-液相还原-还原沉淀法制备负载型的复合Pd-n ZVI/GAC材料,利用扫描电镜(SEM)、氮吸附比表面积孔径测定仪(BET)对材料进行表征,以亚甲基蓝为目标污染物,考察复合Pd-n ZVI/GAC材料的化学性能。结果表明,纳米Fe(n ZVI)和Pd负载质量分数分别为5%和0.3%时,亚甲基蓝去除效果最好。当亚甲基蓝初始质量浓度为100 mg/L、材料投加量为0.5 g/L条件下,反应10 min后,亚甲基蓝的去除率高达到93.17%;降解动力学数据表明,复合Pd-n ZVI/GAC对亚甲基蓝的降解过程符合1级反应动力学规律,表观速率常数k随着亚甲基蓝的初始含量的增大而减小。     

纳米铁类芬顿催化氧化焦化废水生化出水研究

以焦化废水生化出水为研究对象,通过纳米铁类Fenton氧化反应对焦化废水进行深度处理,考察了温度、pH、纳米铁用量对有机物去除的影响。结果表明,在温度30℃、pH为3.3、纳米铁用量为1 g/L的优化条件下,随着时间进行有机物去除率快速增加,10 min内可达41.6%,60 min后逐渐达到最高70.7%。GC-MS分析表明类Fenton氧化能够降解大部分有机物,其中对含氮、氧的杂环化合物去除率最高80.9%,对烷烃类物质去除率最低43.0%。扫描电子显微镜、X射线衍射仪分析表明,反应后纳米铁中零价铁特征峰强度略有降低,但纳米铁形貌和化学成分变化不明显,类Fenton反应是有机物去除的主要机制。     

羟基化碳纳米管对亚甲基蓝的吸附作用

实验针对羟基化碳纳米管(HCNTs)对模拟印染废水(亚甲基蓝溶液)的处理效果开展了相关研究,考察了亚甲基蓝溶液初始pH值和初始浓度、HCNTs投加量及吸附时间等因素对吸附效果的影响。实验得到HCNTs去除废水中亚甲基蓝的最佳条件为:亚甲基蓝初始pH值为8,HCNTs的添加量为400 mg/L,亚甲基蓝初始浓度为20 mg/L,吸附时间为180 min,在最佳工艺条件下亚甲基蓝吸附去除率可达96.9%。本研究结果可为羟基化碳纳米管在水处理方面的应用提供理论参考。     

铁碳材料处理亚甲基蓝溶液效果及其机理研究

对某种市面上购得的铁碳材料进行研究,以阳离子染料亚甲基蓝(MB)为污染物,探讨材料的成分和作用机制。实验考察了pH值、铁碳材料投加量、亚甲基蓝浓度对处理效果的影响。当初始MB浓度为100 mg/L,pH为5.92时,投加50 g/L材料,在200 r/min的转速下反应180 min后,MB去除率能达到96%。发现铁碳材料在较广泛pH范围(2.33～11.06)内都能很好地去除亚甲基蓝,但作用机理有所不同。酸性条件下,铁碳微电解作用和吸附作用同时奏效,会加快MB的去除,而在中性及碱性条件下,则以吸附作用为主。在pH=5.92时,吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,最大吸附容量为32.16 mg/g。     

纳米级零价铁处理含铀废水初步实验研究

研究了纳米级零价铁对废水中铀(Ⅵ)的去除效果,考察了纳米级零价铁投加量、pH及竞争离子等因素对处理效果的影响.结果表明,当模拟含铀(Ⅵ)废水的pH=5时,铀去除率达到99％.常见的阳离子对铀去除率没有明显影响,但二价阴离子SO42-、CO32-对铀去除率的影响显著.在相同条件下,纳米铁对铀(Ⅵ)的去除效果明显优于普通铁粉,还原速率比普通铁粉提高了15倍.     

零价铁处理含铀废水的试验研究

就零价铁处理含铀废水进行了试验研究,考察了pH、震荡时间、静止时间、铁的投加量等因素对铀去除率的影响,得到了最佳实验条件.通过试验对比了铁粉和废铁屑对铀废水的处理效果,发现废铁屑比铁粉对铀的去除率更高.最后分析探讨了铁粉和废铁屑对废水中铀的去除机理,指出零价铁对废水中铀的去除符合Langmuir吸附规律.     

垃圾渗滤液的零价铁强化厌氧处理技术

该文采用零价铁强化中转站垃圾渗滤液的厌氧处理方法,考察了进水浓度、初始pH和铁投加量对渗滤渡污染物的去除效果,并探讨了零价铁强化厌氧处理机理。结果表明零价铁的投加可有效强化渗滤液的厌氧处理效果,在进水浓度为22656mg／L、初始pH为7．0、铁投加量为600mg／L的最佳条件下,经过50d厌氧处理,出水CODcr降低至7800mg／L,COD去除率为65．1％。而未投加铁的体系出水CODcr为11560mg／L,COD去除率为48．2％。     

白云鄂博矿石非均相Fenton氧化技术的研究

利用白云鄂博原矿和过氧化氢(H_2O_2)构成非均相Fenton体系产生的自由基氧化去除难降解有机污染物。考察了白云鄂博矿石投加量、pH和H_2O_2初始浓度对亚甲基蓝的催化氧化的影响。研究了亚甲基蓝(MB)在白云鄂博原矿-H_2O_2构成的非均相Fenton体系中的催化机理。结果表明,当白云鄂博矿石投加量1.2 g/L,pH=4.5,H_2O_2浓度1.06 mmol/L时,30 mg/L的亚甲基蓝去除率可达到97.33%,且亚甲基蓝的降解反应遵循准一级反应动力学。通过加入自由基捕获剂抗坏血酸、羟基自由基捕获剂甲醇和高价铁捕获剂N,N-二甲基亚砜证明了Fe3O4/改性沸石-H_2O_2体系的氧化物种为羟基自由基、过氧自由基和高价铁自由基。