黏土矿物界面吸附Fe(Ⅱ)耦合对邻硝基苯酚还原转化的增强机理研究

系统考查了Fe(Ⅱ)分别与高岭石、蒙脱石结合的界面结合系统对邻硝基苯酚(简称2-NP)的还原转化作用。研究表明,矿物表面结合态Fe(Ⅱ)能够有效提高2-NP的还原转化速率,2-NP的还原反应符合伪一级反应动力学方程,而且速率常数(k)随溶液p H值、亚铁离子初始浓度以及反应温度的升高而显著增大。当温度25℃,p H值6. 7,Fe(Ⅱ)和2-NP初始浓度分别为3. 0 mmol/L、0. 022 mmol/L,以及黏土的投加量为4. 0 g/L时,Fe(Ⅱ)/高岭石系统对2-NP的还原转化率在4. 0 h内可达到100%。同样,p H值从6. 0升高至7. 3时,Fe(Ⅱ)/蒙脱石系统对2-NP的还原转化也显著增强;但在较低p H值和较低初始Fe(Ⅱ)浓度时,蒙脱石对Fe(Ⅱ)的还原催化性能不如高岭石,可归因于蒙脱石具有较高的离子交换性能。因此,Fe(Ⅱ)在上述两种矿物上吸附形态的差异是导致该系统对2-NP还原转化出现不同效应的根本原因。     

不同层间堆垛密度的HDTMA^＋柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附实验研究

本文以阳离子表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵,HDTMAB)为柱撑剂,在不同浓度条件下(0.5～2.5CEC)制备了层间季铵盐离子呈单层平卧、双层平卧和倾斜双层排列的HDTMA 柱撑蒙脱石,并研究了具有不同层间结构的HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附能力以及溶液pH值、温度、对硝基苯酚初始浓度等因素对HDTMA 柱撑蒙脱石吸附性能的影响。实验结果表明,HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附能力随着介质溶液pH值的升高而升高,这主要受对硝基苯酚在不同pH条件下的离子化程度影响;HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附能力随着介质溶液温度的升高而降低,说明吸附反应是一个放热过程。同时,从单层平卧→双层平卧→倾斜双层,HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附能力明显提高。钠基蒙脱石和低堆垛密度(单层平卧、双层平卧)的HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附等温线呈S型,而高堆垛密度(倾斜双层)的HDTMA 柱撑蒙脱石对对硝基苯酚的吸附等温线呈Linear型,表明前者以表面吸附为主,后者以分配作用为主。     

Fe(Ⅱ)/阳离子掺杂针铁矿矿物系统对2-NP的还原转化性能研究

制备了不同阳离子掺杂改性的针铁矿,并采用XRD、红外、热重差热分析以及TEM等手段对其进行了表征,结果显示,掺入Mn~(2+)、Cr~(3+)、Al~(3+)后并未明显改变α-FeOOH的晶体结构类型,说明部分阳离子掺杂进入α-FeOOH晶格,从而分别形成因Fe~(3+)被Mn~(2+)、Cr~(3+)、Al~(3+)部分取代的固溶体;红外分析也得到类似结果;热重和差热分析以及TEM观察结果均表明几种金属阳离子没有形成氧化物相,可以确定这些离子已经进入针铁矿的晶格;紫外-可见漫反射光谱分析发现Mn~(2+)、Cr~(3+)掺杂者的能带隙较之纯相针铁矿的稍小,依次为2.18 e V和2.24 e V;而Al~(3+)掺杂者的能带隙与纯相针铁矿相比有所提高,增加至2.34 e V。此外还考查了不同阳离子掺杂及纯相针铁矿与Fe(Ⅱ)构成的复合系统对邻硝基苯酚(2-NP)的还原效果,研究表明,在溶液pH=6和25℃等的条件下,上述还原转化反应符合准一级动力学方程。其中,Fe(Ⅱ)/Al~(3+)掺杂针铁矿复合系统对2-NP的降解效果最好,在120 min时就达到了100%去除率,在一定浓度范围内,随着2-NP浓度的升高,2-NP的还原速率降低。而且,Fe(Ⅱ)/Al~(3+)-针铁矿复合系统速率常数(k)随着溶液的pH值增大而升高。     

Fe(Ⅱ)/针铁矿复合系统对水中橙黄G的吸附-还原脱色研究

系统研究了Fe(Ⅱ)/针铁矿复合系统对偶氮染料橙黄G(简称OG)的吸附-还原脱色机理,重点考察了反应条件p H值、Fe(Ⅱ)与OG摩尔比对OG还原脱色效果的影响。研究结果表明,矿物表面结合态Fe(Ⅱ)能够有效提高还原脱色反应速率;OG脱色反应非常符合准一级反应动力学方程,速率常数(k)随p H值的升高、亚铁离子吸附量的增加而显著增大;当OG初始浓度为50 mg/L、Fe(Ⅱ)与OG的摩尔比为27.0时,Fe(Ⅱ)/针铁矿复合系统对OG的去除脱色率在弱碱性条件下1 h内可达到100%。该系统对OG去除脱色的高效性是界面吸附与还原协同作用的结果。该研究可为有效应用Fe(Ⅱ)/针铁矿复合系统在缺氧环境中的污染修复提供理论指导。     

聚羟基铝柱撑蒙脱石吸附重金属离子实验研究

利用keggin离子对蒙脱石进行柱撑制得聚羟基铝柱撑蒙脱石，研究柱撑蒙脱石对Cu^2＋，Cd^2＋，Cr^3＋3种重金属离子的吸附。结果表明：未经焙烧的柱撑蒙脱石对Cu^2＋，Cr^3＋离子的吸附性要比原矿好，而经400℃下焙烧的柱撑蒙脱石对Cd^2＋则有更好的吸附性。用腐殖酸对柱撑蒙脱石改性能提高柱撑蒙脱石对3种重金属离子的吸附性能，柱撑蒙脱石对3种重金属离子的吸附量都随pH值的升高而增加。另外还对柱撑蒙脱石对3种重金属离子的吸附动力学进行了研究．发现其动力学吸附过程可用Elovicb方程和一级动力学方程进行较好的拟合。     

柱撑粘土吸附去除水中重金属离子的实验研究

运用十二烷基磺酸钠和聚羟基硅铝对蒙脱石进行改性后的柱撑蒙脱石,分别研究了溶液的pH值,初始浓度和反应时间对Cu2 ,Cr3 和Cd2 三种重金属离子的吸附性能、平衡模型和动力学过程。结果表明:十二烷基磺酸钠柱撑蒙脱石对三种重金属离子都具有很强的吸附能力,聚羟基硅铝柱撑粘土次之;柱撑后的蒙脱石对单组分的重金属离子的吸附平衡方程符合Langmuir模型;吸附行为的动力学符合假一级动力学方程。柱撑粘土吸附去除水中重金属离子的实验研究@刘云$华南理工大学环境科学与工程学院!广州,510640 @吴平霄$华南理工大学环境科学与工程学院!广州,5…     

无机—有机柱撑蒙脱石对苯酚的吸附

分别用无机－有机改性柱撑蒙脱石对苯酚进行吸附试验,研究它们吸附苯酚的适宜条件圾吸附等温线（２５℃）,结果表明,用表面活性剂改性的柱撑蒙脱石,能大幅度提高对苯酚的吸附能力,柱撑蒙脱石对苯酚的吸附能力主要取决于改性粘土吸附剂的微孔结构和表面组分,而不仅仅依赖于表面积,经５００℃高温灼烧后柱撑蒙脱石柱结构及层间距（１．８３ｎｍ）稳定,因而柱撑蒙脱石可再生循环使用,是一种潜在的吸附环境污染物的物质。     

TiO2-蒙脱石光催化降解苯酚的实验研究

本文采用TiCl4在HCl中水解制备二氧化钛柱撑蒙脱石(TiO2-PILM)纳米材料，通过X射线衍射和BET N2比表面积分析对其进行表征，并研究其对苯酚在紫外光下的催化降解曲线，考察了苯酚的初始浓度、TiO2-PILM投放量、苯酚溶液pH值对光催化降解效果的影响。结果表明，制备的结构稳定的TiO2-PILM具有2．26nm大晶面间距和285．7m^2／g大比表面积。TiO2-PILM对苯酚有一定的光催化降解性，其过程是先吸附后降解。随苯酚初始浓度、TiO2-PILM投入量和苯酚溶液pH值的升高，TiO2-PILM对苯酚降解速率增大。在苯酚初始浓度为5mg／L、投样量为1g／L、pH为10时，TiO2-PILM对苯酚有较好的降解效果。     

邻硝基对甲基苯酚和邻氨基对甲基苯酚对1,2,4-TCB厌氧生物降解影响研究

南京某化工厂生产邻硝基对甲基苯酚和邻氨基对甲基苯酚,场地调查和室内微宇宙实验研究发现该场地发生了1,2, 4-三氯苯(1,2,4-TCB)污染,且场地内天然发生着1,2,4-TCB的厌氧还原脱氯反应。为探究该场地地下水中邻硝基对甲基苯酚和邻氨基对甲基苯酚对1,2,4-TCB厌氧脱氯过程的影响,开展了3组微宇宙实验:(1)底物仅为1,2,4-TCB, (2)底物为1,2,4-TCB和邻氨基对甲基苯酚,(3)底物为1,2,4-TCB和邻硝基对甲基苯酚。对比了3种不同底物条件下1,2,4-TCB的降解过程、降解速率及微生物群落结构。实验结果表明:(1) 邻硝基对甲基苯酚在厌氧条件下还原生成邻氨基对甲基苯酚, 同时抑制1,2,4-三氯苯厌氧生物降解;最终1,2,4-TCB降解产物只有1,4-DCB。(2)邻氨基对甲基苯酚不会阻碍1,2,4-TCB的降解,但会降低降解速率。(3) Azospira和Pseudomonas与邻硝基对甲基苯酚还原反应有关,尤其是Pseudomonas极有可能是场地邻硝基对甲基苯酚还原的功能菌。     

TDTMA+-柱撑蒙脱石吸附硝基苯的实验研究

以阳离子表面活性剂(十四烷基三甲基溴化铵,TDTMBA)为柱撑剂,在不同浓度条件下(0.2 CEC～2.5 CEC)制备了一系列柱撑蒙脱石,并通过XRD对有机蒙脱石进行表征,研究季铵盐离子在层间的排列结构.同时针对TDTMA -柱撑蒙脱石对硝基苯的吸附进行研究.实验结果表明,吸附去除率受硝基苯的初始浓度、反应时间等因素的影响,而与pH值没有太大的关系.经过柱撑改性后,粘土对硝基苯的吸附能力较原土有了明显的提高.随着层间柱撑浓度的增大,柱撑蒙脱石对硝基苯的吸附量也增大.另外钙基蒙脱石和平卧双层,倾斜单层以及倾斜双层的结构的TDTMA -柱撑蒙脱石对硝基苯的吸附等温线符Freundlich和Langmuir等温方程,假三层结构的TDTMA -柱撑蒙脱石对硝基苯的吸附等温线符合Linear等温方程,这表明前者是以表面吸附为主,后者是以分配作用为主.     

二氧化钛柱撑蒙脱石对铅、铬和铜离子的吸附性能研究

以钛酸丁酯为前驱体,钠基蒙脱石为载体,应用溶胶-凝胶法制备了二氧化钛(TiO2)柱撑蒙脱石纳米复合材料(TiO2-MMT)。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X-射线能量散色谱和透射电子显微镜等分析手段对样品进行了表征。结果表明,样品晶相主要由锐钛矿型TiO2和蒙脱石组成;TiO2-MMT呈层片状结构,TiO2柱撑到蒙脱石(MMT)层间,且MMT的(001)晶面间距明显增大;钛与蒙脱石比例、柱撑温度、柱化剂陈化时间、烘干温度、煅烧温度仅对蒙脱石(001)面的晶面间距有影响,且随着钛与蒙脱石比值的增大、柱化温度的升高,陈化时间的延长,晶面间距也逐渐增大。应用静止浸渍法测试了TiO2-MMT对铅、铬和铜离子的吸附性能。结果表明,TiO2-MMT对铅离子的吸附率达到99.8%,吸附固化效果优于钠基蒙脱石。     

镍铝基柱撑蒙脱石的制备及孔道结构研究

以钠基蒙脱石为原料,采用共聚法合成镍铝柱化剂,利用离子交换法制备镍铝基柱撑蒙脱石。通过研究不同镍铝物质的量比例和不同NaOH的量对柱撑蒙脱石制备的影响,并对其孔道结构进行探讨。XRD结果表明,当镍铝物质的量比为1∶6、加入75mlNaOH时,可得到(001)面网层间距达1.8940nm的镍铝基柱撑蒙脱石。FT-IR显示,镍铝基聚合羟基阳离子进入蒙脱石层间,柱撑蒙脱石的基本结构并未发生改变。对柱撑前后蒙脱石的比表面积和孔径结构进行分析,发现镍铝基柱撑蒙脱石比表面积为169.68m2/g,平均孔径为4.120nm,说明镍铝基柱撑蒙脱石具有较大的比表面积,较小且均匀的孔径分布,是一种合适的催化和吸附材料。     

有机-无机柱撑蒙脱石的制备与脱硫性能

用钠化改性的蒙脱石为基质,采用超声波法合成了具有一定比表面积的十六烷基三甲基氯化铵(HDTMA-Cl)-锌铝柱撑蒙脱石。以有机-无机复合柱撑蒙脱石为负载基质,制备以锌、铜、锰复合氧化物为活性组分的脱硫剂,采用X射线粉末衍射(XRD)和比表面积测定(BET)对其进行表征。以天然气中的硫化物(H2S、CS2、COS等)为脱除对象,对制备的脱硫剂进行脱硫实验,根据出口硫化物质量含量探讨了在不同的复合柱撑蒙脱石负载基质用量、温度、压强及空气流速条件下,使用所制备脱硫剂对脱硫实验效果的影响。对脱硫效果进行对比,认为复合柱撑蒙脱石负载基质的用量占脱硫剂的30%时脱硫效果好。脱硫最佳工艺条件为:脱硫温度为250℃,压强为1.0 MPa,空速为1000 h-1。     

Fe-Al复合柱撑剂制备及对丁基黄药的吸附行为

由于蒙脱石独特的层状结构和离子交换能力,使其在污水治理领域具有良好的应用前景。本文使用共聚法制备Fe-Al复合柱撑蒙脱石（Fe-Al-MT）,采用XRD、比表面积孔径分析仪和SEM等进行表征分析,并探究了Fe-Al-MT对选矿废水中丁基黄药的吸附效果。试验结果表明,当Fe-Al复合柱撑蒙脱石中n(Fe³⁺)/n(Al³⁺)=1﹕5时,Fe-Al-MT的层间距达到1.913nm,比表面积为226.65m²/g,柱撑效果最佳。在Fe-Al-MT用量为6g/L,温度为40℃,p H=5的条件下,Fe-Al-MT对丁基黄药的去除率最高达到84.16%。根据Fe-Al-MT对丁基黄药的吸附作用研究表明该反应更符合Langmuir等温线模型,表明吸附过程属于单分子吸附。吸附动力学分析表明该吸附过程主要以化学吸附为主,符合二级动力学。     

Fe-SDS-柱撑蒙脱石制备与吸附镉的实验研究

以天然的钙基蒙脱石为基质,在超声波处理的条件下制备了新型的十二烷基硫酸钠(SDS)-铁复合柱撑蒙脱石,并采用X射线粉末衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和热重(TGA)对其进行表征.研究了镉在复合柱撑蒙脱石上的吸附特性,从动力学角度探讨了吸附机理.结果表明,吸附过程符合准二级动力学方程,化学吸附控制了吸附过程的速度,且平衡吸附量qe与平衡浓度ρe之间的关系符合Langmuir等温方程.     

Fe(Ⅱ)/铁氧化物表面结合铁系统还原有机污染物的研究进展

在土壤和沉积物的自然厌氧环境中,铁氧化物可被铁还原茵等微生物异化还原产生Fe(Ⅱ),形成的Fe(Ⅱ)/铁氧化物表面结合铁系统具有还原活性,可使有机污染物还原转化.综述了含卤和含硝基有机污染物的非生物还原转化过程和表面结合铁系统与有机污染物之间的界面反应机理,进而揭示了污染物在环境中的赋存状态和迁移转化规律;重点分析了影响该还原过程的因素,如铁氧化物类型、pH值、Fe(Ⅱ)与铁氧化物接触时间,以及过渡金属、腐殖酸等竞争因子对反应过程的影响.强化自然界中天然的Fe(Ⅱ)/铁氧化物表面结合铁系统在有机污染治理中的作用,在受污染环境修复领域具有广阔的应用前景.     

柱撑蛭石吸附去除废水中重金属离子的实验研究

分别利用有机柱化剂十二烷基磺酸钠(SDS)和无机柱化剂聚羟基铝(HA)对蛭石进行柱撑制得十二烷基磺酸钠柱撑蛭石(SDS-V erm icu lite)和聚羟基铝柱撑蛭石(HA-V erm icu lite),并通过XRD、红外光谱、ZETA电位等表征手段对柱撑蛭石进行表征,同时针对柱撑蛭石对Cu2 ,Cd2 ,C r3 3种重金属离子的吸附进行研究,结果表明:吸附去除率受反应时间、重金属离子的初始浓度、pH值等因素的影响,经柱撑后的蛭石对重金属离子吸附的吸附性能比蛭石原矿要强。柱撑蛭石吸附3种重金属离子的动力学吸附过程可用E lov icb方程和双常数方程进行较好的拟合。     

微生物降解蒙脱石层间吸附有机质的实验研究

近年来,国内外学者意识到,有机质在蒙脱石结构层间的吸附是有机质保存的重要机理之一,然而,目前关于微生物能否降解蒙脱石层间吸附有机质以及降解的程度等尚没有任何实验数据的支撑。本文试图通过人工合成含有层间吸附有机质的蒙脱石,利用海洋和湖泊沉积物中常见的降解有机质的微生物对其进行降解实验,据此探讨有机质的蒙脱石层间吸附在沉积物埋藏过程中对有机质保存的贡献。有机质选择半胱氨酸和甲苯,前者是生物生长所需的一种重要氨基酸,后者大量存在于土壤和沉积物中,多种细菌可以在有碳氢化合物的环境下将其降解。实验菌种选择恶臭假单胞杆菌(Pseudomonas putida)和腐败希瓦氏菌(Shewanella putrefaciens CN32)2种细菌,它们均为海洋和湖泊沉积物中的主导微生物,前者有较强的有机质降解能力,后者为铁的还原菌,厌氧代谢过程中能将蒙脱石结构中的Fe(III)还原为Fe(II)。通过上述不同菌种对蒙脱石层间吸附不同性质有机质的降解实验,结果显示,微生物对蒙脱石层间吸附的有机质的降解方式主要有分泌有机酸直接降解和破坏层间结构释放有机物从而进行降解。代表菌种假单胞菌和希瓦氏菌对半胱氨酸绿脱石及甲苯绿脱石的作用表明,微生物通过分泌有机酸的形式对蒙脱石层间吸附的有机质降解作用很有限,该结构在恒定的有氧和无氧条件下对保存有机质有利;希瓦氏菌在严格无氧条件下通过还原Fe(III)进行代谢,实验表明,无氧条件下,希瓦氏菌可以一定程度破坏矿物结构,释放并消耗有机物,因此,铁还原微生物对蒙脱石层间吸附有机质的保存有一定的影响,但由于微生物对矿物晶体结构的破坏能力有限,故其对层间吸附有机质降解的能力也有限;不同有机物对生物降解过程也有影响,这些影响取决于有机质的特性及有机质与细菌之间的相互作用。绿脱石层间吸附的半胱氨酸对生物生长有利,从而可能促进生物还原Fe(III)作用。相反,甲苯却很明显的抑制了Fe(III)的还原。由此可见,有机质的蒙脱石层间吸附是有机质保存的重要方式之一。     

还原态蒙脱石有氧条件产生羟自由基降解有机污染物

近期见有含二价铁矿物可活化分子氧产生羟自由基而氧化污染物的报道。本文选用土壤/沉积物中的常见组分蒙脱石(含铁约2%),研究了还原态蒙脱石在不同条件下活化分子氧降解苯酚的效果。结果表明,20g/L还原态蒙脱石(还原程度为30%)在pH=6和有氧条件下,可通过产生羟自由基使11μM苯酚的降解率在6h内持续增加至59.1%。苯酚降解率对应的最佳pH为5,当pH>6时降解率则随着p H的升高而急剧降低;苯酚降解效果还随还原态蒙脱石剂量(0~40g/L)增加而提高;苯酚初始浓度为11μM降解率最高,增加或者降低初始浓度均使降解率降低。还原态蒙脱石铁含量低,活化分子氧时其八面体边缘配位和结构内部二价铁共同起作用,而受八面体层Al、Mg等惰性组分阻碍,其结构二价铁难以向边缘位置传递电子,这与前期报道的还原态绿脱石(含铁约20%)不同。     

Fe(Ⅱ)/铁氧化物表面结合铁系统还原有机污染物的研究进展

在土壤和沉积物的自然厌氧环境中,铁氧化物可被铁还原菌等微生物异化还原产生Fe(Ⅱ),形成的Fe(Ⅱ)/铁氧化物表面结合铁系统具有还原活性,可使有机污染物还原转化。综述了含卤和含硝基有机污染物的非生物还原转化过程和表面结合铁系统与有机污染物之间的界面反应机理,进而揭示了污染物在环境中的赋存状态和迁移转化规律;重点分析了影响该还原过程的因素,如铁氧化物类型、pH值、Fe(Ⅱ)与铁氧化物接触时间,以及过渡金属、腐殖酸等竞争因子对反应过程的影响。强化自然界中天然的Fe(Ⅱ)/铁氧化物表面结合铁系统在有机污染治理中的作用,在受污染环境修复领域具有广阔的应用前景。 [HT5H]关 键 词:[HT5K]