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。     

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<...     

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。     

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。     

表面活性剂改性Fe3O4对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的吸附（急）

利用三种构型的阳离子表面活性剂〔十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、二亚甲基-1,2-二(N-十二烷基-N，N-二甲基溴化铵) (Gemini 12-2-12)和溴化十烃季胺(Bola)〕分别修饰Fe3O4纳米颗粒，制得Fe3O4@CTAB、Fe3O4@Gemini和Fe3O4@Bola纳米颗粒(三者统称Fe3O4@surfactants)。将其用于水中As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的处理。通过XRD、TEM、FTIR和磁性测量系统(VSM)对其形貌进行了表征，同时对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的吸附进行吸附动力学、吸附等温模型拟合和吸附行为研究，并考察了Fe3O4@surfactants的吸附-解吸再生循环性能及结构稳定性。结果表明，Fe3O4@surfactants对As(Ⅴ)的吸附效果均高于As(Ⅲ)，吸附符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型，且Gemini 12-2-12表面活性剂所修饰的Fe3O4纳米颗粒的吸附容量最大。该吸附过程的吸附驱动力主要来自阳离子表面活性剂分子在固液界面的排列行为、表面活性剂头基与阴离子的静电作用以及尾链与As(Ⅴ)、As(Ⅲ)之间的配位作用。以去除效率较高的As(Ⅴ)进行循环实验，经过5次吸附-解吸循环实验后，Fe3O4@surfactants对As(Ⅴ)的吸附率依然维持在85%左右，且纳米颗粒回收率均在90%以上。     

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,...     

三氯化铁除砷(Ⅲ)机理

采用XPS、SEM、TEM和红外分析的方法研究了三氯化铁除砷(Ⅲ)的机理。结果表明,三氯化铁是通过吸附共沉淀的方式去除水中的砷(Ⅲ)。XPS的数据表明在氯化铁处理含砷(Ⅲ)废水时有氧化还原反应发生;从SEM和TEM图可以看出随着溶液pH的升高,沉淀物从颗粒状态逐渐变为不规则的絮凝状态,颗粒粒径逐渐增大,表面有吸附物质存在;而从沉淀物的红外光谱图可以推断无砷酸铁生成。     

EK/Fe0-PRB联合修复实际砷污染土壤的协同机制

以我国某矿区砷污染土壤为研究对象,采用EK/Fe⁰-PRB联合修复工艺去除土壤中的砷,考察了土壤含水率及增强试剂对砷去除的影响,分析了修复前后土壤中砷的迁移分布及砷价态分布变化,并借助X射线光电子能谱（XPS）对修复前后PRB填料Fe⁰进行了表征分析,探讨了EK/PRB修复砷污染的协同机制。结果表明,在EK/PRB联合修复过程中,EK去除作用所占比例为22%～43%,而PRB的去除作用所占比例为52%～71%,以PRB的去除作用为主;未添加增强试剂时,阳极液砷收集含量明显高于阴极液砷收集含量,电动去除机制主要为电迁移作用,添加增强试剂后,阴极液砷收集含量所占比例明显升高;EK/PRB修复后,As（Ⅴ）和As（Ⅲ）在土壤、电极液、PRB中的含量比例基本没有变化,As（Ⅴ）含量比例略微升高,即处理之后土壤中的五价砷并不会经氧化还原作用而转变成毒性较高的三价砷;反应后Fe⁰表面存在As（Ⅲ）和As（Ⅴ）,未发现As（0）的存在,因此砷在PRB中仅通过铁表面氧化物的吸附作用而去除。     

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。     

煤矸石-H2O2体系对水中As(Ⅲ)的氧化及去除

对煤矸石进行预处理后用于模拟砷污染水体的处理,采用批量单因素试验,考察了煤矸石对水中As(III)的去除效果,研究了H2 O2对不同浓度As(III)的氧化效率及煤矸石-H2 O2共存时对水中As(III)去除效果提高的程度及原因.结果表明:相同条件下,煤矸石粒径越小对水中As(III)的去除率越高;对于500μg·L-1的As(III)溶液,煤矸石的投加量为40 g·L-1时可达到50.50％的去除率;pH值对煤矸石去除As(III)的效果影响作用不大;高温有利于反应过程的发生;煤矸石对As(III)吸附符合颗粒内扩散模型和Langmuir吸附等温式模型,吸附速率由膜扩散和颗粒内扩散联合控制,且吸附属于均匀介质表面的单层吸附;H2O2可促使As(III)转化为As(Ⅴ),H2O2浓度越大,氧化效率越好;煤矸石和H2 O2共同作用对As(III)氧化及去除效果的提高主要是由于煤矸石矿物成分中的Fe与H2 O2之间形成的芬顿效应.     

弱磁场强化零价铁对水中U(Ⅵ)去除效能

考察了弱磁场（WMF）对零价铁去除水中U（Ⅵ）效能的影响,并探讨了其主要机理。结果表明,在初始pH（pH_ini）为3.0~7.0,有弱磁场（w/WMF）的条件下,零价铁去除U（Ⅵ）的一级动力学速率常数提高了0.7~11.2倍。当初始pH为4.0、零价铁的投加量为0.5 g·L^-1时,弱磁场作用下的零价铁对U（Ⅵ）的去除容量为1.7 g·g^-1,相比无弱磁场（w/o WMF）时提高了约0.3倍。pH变化、Fe²⁺浓度和SEM的结果说明,弱磁场通过促进零价铁的腐蚀促进其对U（Ⅵ）的去除。从XPS光谱分析中发现,零价铁去除U（Ⅵ）的主要机理为先吸附、后还原。弱磁场只能够加速其吸附和还原过程,而不能影响零价铁对U（Ⅵ）的去除机理。弱磁场促进零价铁去除U（Ⅵ）具有价格低廉、环境友好、无须额外的能量和药剂投入等优点,因而有良好的应用前景。     

石英砂滤料表面干法改性制备疏水性除油滤料

采用钛酸酯偶联剂DN101对石英砂滤料进行表面干法改性,增强滤料的亲油疏水性。通过单因素实验研究改性时间、DN101浓度以及改性温度对改性效果的影响,并以亲油亲水比LHR作为评判改性效果的标准。结果表明,反应时间为70 min、DN101用量为1.2%、反应温度为60℃时,DN101干法改性石英砂效果最好,LHR值由未改性时的1.25提高到最大值11.1;改性石英砂对15.61 mg·L^-1含油废水的吸附容量由未改性时的0.17 mg·g^-1增大到0.25 mg·g^-1;对17.3 mg·L^-1含油废水的过滤去除率由未改性时的72.6%提高到97.8%。扫描电镜、电子能谱和红外光谱分析结果表明,DN101以化学键的方式与石英砂表面官能团结合,对石英砂形成了均匀稳定的包覆层。     

Catalytic wet oxidation of H2S to sulfur on Fe/MgO catalyst

The room temperature wet catalytic oxidation was conducted in a batch reactor with Fe/MgO catalyst. Fe/MgO catalyst was prepared by the dissolution–precipitation method. XRD and temperature-programmed reductions (TPR) indicate that Fe oxide in the Fe/MgO is finely dispersed in the MgO support. The high H₂S removal capacities of Fe/MgO can be explained by the finely dispersed iron oxide MgO. The H₂S removal capacities of Fe/MgO are dependent on oxygen partial pressure (1.0 g H₂S/g_cat in air and 2.6 g H₂S/g_cat in oxygen). The valence state analysis of Fe/MgO catalyst suggests that the H₂S oxidation on Fe/MgO can occur by a redox couple reaction, reducing Fe³⁺ into Fe²⁺ by H₂S and oxidizing Fe²⁺ to Fe³⁺ by O₂.     

Removal of Reactive Red 198 from aqueous solution by combined method multi-walled carbon nanotubes and zero-valent iron:Equilibrium,kinetics, and thermodynamic

Dyes often include toxic,carcinogenic compounds and are harmful to humans' health.Therefore,removal of dyes from textile industry wastewater is essential.The present study aimed to evaluate the efficiency of the combination of zero valent iron(ZVI) powder and multi-walled carbon nanotubes(MWCNTs) in the removal of Reactive Red 198(RR198) dye from aqueous solution.This applied research was performed in a batch system in the laboratory scale.This study investigated the effect of various factors influencing dye removal,including contact time,p H,adsorbent dose,iron powder dose,initial dye concentration,and temperature.The equilibrium adsorption data were analyzed using three common adsorption models:Langmuir,Freundlich and Temkin.Besides,kinetic and thermodynamic parameters were used to establish the adsorption mechanism.The results showed,in pH =3,contact time = 100 min,ZVI dose = 5000 mg·L~(-1),and MWCNTs dose = 600 mg·L~(-1)in 100 mg·L~(-1)dye concentration,the adsorption efficiency increased to 99.16%.Also,adsorption kinetics was best described by the pseudo-second-order model.Equilibrium data fitted well with the Freundlich isotherm(R2= 0.99).The negative values of ΔG0and the positive value of ΔH0(91.76) indicate that the RR198 adsorption process is spontaneous and endothermic.According to the results,the combination of MWCNTs and ZVI was highly efficient in the removal of azo dyes.     

Effect of operating conditions on iron corrosion rates in zero-valent iron systems for arsenic removal

Owing to newly established water quality standards, the use of the zero-valent iron (ZVI) method for arsenic removal is gaining attention. The spontaneous chemical oxidation of ZVI by dissolved oxygen, a complex process involving a variety of metastable ferrous–ferric intermediate species, was studied in short-term batch experiments using two different commercially available ZVI materials. Differences in corrosion rates may be attributed to the different specific reactivity of these materials. The effects of pH, ZVI loading, initial conductivity and dissolved oxygen concentration on both Fe(II) and Fe(III) kinetic profiles were investigated. ZVI corrosion rates in the presence of As(III) and As(V) were also studied. Depending on the pH, the concentrations of Fe(II) and Fe(III) are significantly influenced by the presence of As(III) and As(V). Our results may be important from a technological point of view, since it is well known that iron corrosion rates govern the generation of sites for arsenic removal.     

石英砂表面负载铁氧化物的方法和特性

以石英砂(0.5mm)为载体,建立流化床-Fenton系统,在pH值为3.5、Fe²⁺/H₂O₂摩尔比为2:1和进水量为试验装置设计进水量的1/3～1/2条件下,连续加入Fenton试剂,使得铁氧化物在载体表面结晶。这是因为凹凸不平的石英砂和均匀的流化状态有利于铁氧化物的覆膜,同时具有高效传质的流化床进一步强化覆膜过程。通过XRD分析可知,铁氧化物的主要成分是FeOOH、Fe₂O₃、FeO和Fe₂(SO₄)₃。同时将此系统用于处理有机硅废水和合成制药废水,在优化操作条件下,COD和TOC的去除率可达80%和85%,总铁(Fe³⁺)的消减量达26%。     

Kinetics and mass transfer effects in the oxidation of ferrous sulfate over doped active carbon catalysts

Ferric sulfate is used in water purification. The oxidation of ferrous sulfate, FeSO₄, to ferric sulfate in acidic aqueous solutions of H₂SO₄ over finely dispersed active carbon particles was studied in a vigorously stirred batch reactor. Molecular oxygen was used as the oxidation agent and two kinds of catalysts were utilized: active carbon, doped active carbon. Both active carbon and doped active carbon catalysts enhanced the oxidation rate considerably.

Systematic kinetic experiments were carried out at the temperature and pressure ranges of 60–100°C and 4–10 bar, respectively. The results revealed that both non-catalytic and catalytic oxidation of Fe²⁺ take place simultaneously. The experimental data were fitted to rate equations, which were based on a plausible reaction mechanism: adsorption of dissolved oxygen on active carbon, electron transfer from Fe²⁺ ions to adsorbed oxygen and formation of surface hydroxyls. A comparison of the Fe²⁺ concentrations predicted by the kinetic model with the experimentally observed concentrations indicated that the mechanistic rate equations were able to describe the intrinsic oxidation kinetics of Fe²⁺ over pure active carbon and doped active carbon catalysts.