黄原胶改性微米铁修复地下水中Cr(Ⅵ)污染的试验

为了解决微米铁的重力沉降问题,提高微米铁修复地下水Cr（Ⅵ）污染的原位修复效果,本文利用黄原胶对微米铁进行改性,并通过沉降实验探究改性微米铁浆液的稳定性,同时选择Cr（Ⅵ）作为目标污染物,探究黄原胶改性微米铁去除地下水Cr（Ⅵ）污染的降解能力。实验结果显示：当黄原胶的投加质量浓度分别为0.0、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、6.0 g/L时,改性微米铁浆液的悬浮稳定性逐渐得到加强,在5 h沉降实验结束时,对应的相对分光光度值分别为0.05、0.25、0.46、0.57、0.65、0.73和0.87;黄原胶具有抑制微米铁吸附Cr（Ⅵ）的能力,其可促进Cr（Ⅵ）的还原,提高Cr（Ⅵ）的去除率;随着黄原胶投加质量浓度的增加,对应的Cr（Ⅵ）去除率分别为33.4%、41.2%、47.4%、51.1%、53.0%、63.9%和64.1%;6.0 g/L黄原胶改性的微米铁浆液具有最佳的悬浮稳定性,黄原胶的投加提高了微米铁的反应活性,但当黄原胶投加质量浓度超过3.0 g/L时,其对Cr（Ⅵ）的去除率没有显著提高;黄原胶投加质量浓度越大,黄原胶的缓冲作用就越明显。     

硫化纳米零价铁去除水中Cr(Ⅵ)的过程与机制

以连二亚硫酸钠为硫源,七水合硫酸亚铁为铁源,利用一步硫化法制备硫化纳米零价铁(S-nZVI),并用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等,研究S-nZVI表面形貌及元素化学形态等关键特性;以Cr(Ⅵ)为目标污染物,考察溶液初始pH值、材料投加量和Cr(Ⅵ)的初始浓度对去除效果的影响,分析S-nZVI去除Cr(Ⅵ)的机理。表征结果表明,S-nZVI是Fe(0)和FeS共存的材料,且以Fe(0)为主,其饱和磁场强度为83.5 emu/g。溶液初始pH值、材料投加量能影响S-nZVI对Cr(Ⅵ)的去除。当投加量为0.5 g/L、pH值为2、Cr(Ⅵ)初始浓度为20 mg/L时,在5 min内可以达到反应平衡,去除率可达98%。S-nZVI对Cr(Ⅵ)的去除符合准二级动力学方程,去除机理包括吸附、还原与共沉淀等作用。     

纳米铁对地下水中As(III)的吸附动力学

实验室合成制得的纳米铁BET比表面积为49.16 m2/g, 直径范围为20~40 nm.通过批实验考察纳米铁对As(Ⅲ)吸附动力学情况.结果表明, 在20℃、pH为7时, 纳米铁能够快速地去除As(Ⅲ), 在60 min内, 0.1 g纳米铁对起始浓度为910 μg/L溶液As(Ⅲ)去除率大于99%.反应遵循准一级反应动力学方程, 标准化后的As(Ⅲ)速率常数k_SA为2.6 mL/(m2·min).纳米铁对As(Ⅲ)的吸附等温曲线能够很好地满足Langmuir和Freundlich方程, 相关系数R2＞0.95, 由Langmuir模型获得单层纳米铁的最大吸附量为76.3 mg/g.0.1 mol/L NaOH对吸附在纳米零价铁(NZVI)的As(Ⅲ)解吸率为21%.在竞争阴离子中, SiO₃2-和H₂PO₄-对As(Ⅲ)的去除有明显阻碍作用, 而其他离子基本上没有影响.纳米铁对As(Ⅲ)的去除机理主要是吸附和共沉淀.      

青海海晏海北化工厂地下水Cr(Ⅵ)污染机理及治理方案

为研究青海省海晏县海北化工厂地下水Cr(Ⅵ)污染治理方案,在深入分析青海省海北化工厂一带环境水文地质条件、历年地下水及地表水环境Cr(Ⅵ)监测资料、地下水Cr(Ⅵ)点状污染源现状规模、污染羽空间展布特征以及地下水污染途径等的基础上,分析了海北化工厂地下水Cr(Ⅵ)污染地下水污染机理。基于此,从保护水环境的角度,经多方案比选,推荐可渗透反应墙(PRB)技术为修复治理海北化工厂Cr(Ⅵ)污染地下水的最佳方案。     

黄钾铁矾类矿物沉淀去除Cr(Ⅵ)的初步研究

为探讨黄钾铁矾类矿物沉淀对Cr(Ⅵ)的去除效果,利用黄钾铁矾类矿物沉淀对模拟含Cr(Ⅵ)废水进行了初步实验处理,结果表明,黄钾铁矾类矿物沉淀对含Cr(Ⅵ)废水有较好的去除效果,去除率都在70%以上,最高可达85%。黄钾铁矾与黄铵铁矾沉淀对Cr(Ⅵ)的去除率差别不大;溶液酸碱度对去除率有明显影响,在pH值为2.5~3.2时,时间相同,较高的pH值比低pH值的去除率高。黄钾铁矾类矿物的沉淀过程可用来处理矿山及其他工业废水,去除S、Fe和Cr(Ⅵ)等有毒有害元素。     

Cr(Ⅵ)抗性菌株的筛选及其Cr(Ⅵ)去除特性研究

采用微生物分离纯化方法,从制革厂含铬污泥中筛选分离Cr (Ⅵ)抗性菌株,并研究菌株对Cr(Ⅵ)的去除能力.共分离得到对50 mg/L Cr(Ⅵ)去除率大于50%的菌株20株,16S rRNA基因测序结果表明这些细菌主要属于Acinetobacter、 Microbacterium、Leucobacter、Ochrobactrum和Brachymonas属.对其中7株细菌,考察了菌株生长期、pH值和Cr(Ⅵ)浓度对菌株去除Cr(Ⅵ)效果的影响,结果表明,细胞在有较高代谢活性的条件下具较高的Cr(Ⅵ)去除能力;pH值对菌株去除Cr(Ⅵ)的能力具有显著影响,在50 mg/L Cr(Ⅵ)、pH值为7～8的条件下,Microbacterium属16号和21号菌株在36 h时对Cr (Ⅵ)的去除率达80%～95%;高浓度的Cr(Ⅵ)抑制菌株对Cr(Ⅵ)的去除能力,其中21号菌株在110 mg/L的Cr(Ⅵ)浓度下去除效果最佳,Cr(Ⅵ)去除率达80%.     

铁氧化物改性坡缕石粘土对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以铁氧化物对坡缕石粘土进行包覆改性,通过静态吸附实验研究了改性坡缕石吸附Cr(Ⅵ)的特性,探讨了吸附的动力学特征、吸附平衡、热力学参数和吸附机理。结果显示,改性坡缕石对Cr(Ⅵ)的吸附随溶液初始pH值的升高显著减弱,在初始pH值为4.0时,吸附90 min可达平衡,吸附过程能较好地符合pseudo-second-order动力学方程,速率常数k₂随温度的升高增大,表观活化能为18.90 kJ/mol;吸附平衡能较好地符合Langmuir方程,吸附过程吸热,ΔH为28.29 kJ/mol,ΔG为-25～-20 kJ/mol,是物理吸附和化学吸附并存的过程。     

某Cr(Ⅵ)污染场地修复的PRB反应材料及结构设计研究

渗透反应格栅(permeable reactive barrier,PRB)在国外被广泛应用于场地尺度的地下水污染修复,因其无须外源动力、不占地面空间、运行成本低等优势在国内受到广泛关注。不同场地水文地质条件、污染物类型、污染羽分布具有差异性,前期场地调查、反应材料的筛选、反应墙尺寸结构的设计对于PRB的有效运行至关重要。本文以PRB修复河南某Cr(Ⅵ)污染场地为例,详细阐述场地调查、材料筛选、材料反应参数确定、PRB结构优化等方面的研究过程及成果,可为后续PRB修复技术的应用提供参考。研究结果表明:PRB修复技术适用于该场地,铸铁与活性炭混合材料为最佳修复材料;反应门长40 m(反应材料厚2 m,上下游分别为2 m厚砾石层),东西两侧隔水墙长为60 m的U型漏斗-门系统型PRB,可有效捕获并修复污染羽,工程成本远低于连续反应墙式PRB,为该场地修复最优PRB结构类型。     

锌类质同像置换对Fe(Ⅱ)与磁铁矿共存体系去除Cr(Ⅵ)活性的制约

游离态Fe(Ⅱ)与磁铁矿的相互作用对环境污染物具有较强的还原活性。在自然界中,磁铁矿结构中的Fe2+和Fe3+常被过渡金属类质同像置换,显著改变磁铁矿的结构特征,物理化学性质和表面反应性。本研究考察了锌类质同像置换对磁铁矿与Fe(Ⅱ)共存体系去除Cr(Ⅵ)活性的制约及其机制。系列锌置换磁铁矿(Fe3-xZnxO4,x=0,0.25,0.49,0.74和0.99)用共沉淀法制备,并用XRD、TG、比表面积、酸碱滴定等方法进行系统的结构和物理化学性质表征。研究结果表明:系列锌置换磁铁矿样品具有尖晶石结构,Zn置换没有明显改变磁铁矿的晶体结构。比表面积和表面位密度随Zn置换量的提高而逐渐增大。在中性条件下,Cr(Ⅵ)快速吸附到磁铁矿表面,然后逐渐被磁铁矿及其表面吸附态Fe(Ⅱ)还原,最终固定在磁铁矿表面。随着Zn置换量的增加,磁铁矿与Fe(Ⅱ)共存体系对Cr(Ⅵ)的去除效率呈现先降低,后提高的变化趋势,这主要归因于共存体系对Cr(Ⅵ)还原能力的降低和吸附能力的提高。     

焦作地区浅层地下水铬(Ⅵ)污染机理及迁移预测

通过对焦作地区浅层地下水中铬(Ⅵ)污染物分布特征进行调查,分析了研究区浅层地下水中铬(Ⅵ)的污染机理,并运用Visual MODFLOW建立地下水流模型及溶质运移模型,模拟预测了浅层地下水中铬(Ⅵ)的迁移规律。结果表明：研究区浅层地下水铬(Ⅵ)污染严重,污染源是位于老君庙西南方向的焦作某电厂堆灰场,主要原因是露天堆放的粉煤灰中的铬(Ⅵ)污染物在长期淋滤作用下下渗污染含水层。气候条件、包气带岩性、地下水化学环境以及人为因素等也间接使浅层地下水铬(Ⅵ)浓度升高;模拟结果显示在未来的五年时间内,受地形和地下水动力场的影响,浅层地下水中铬(Ⅵ)的迁移方向与地下径流方向一致,沿大沙河水流方向上扩散速度更快,污染区域面积逐渐增大。     

土壤中添加生物炭对Cr(Ⅵ)的迁移锁定作用研究

生物炭应用在土壤中具有CO₂减排、改善土壤性质等作用,研究表明生物炭土壤有助于农作物产量和质量的提高,同时对污染物有较好的吸附效果,能控制其迁移,但对于近年关注的土壤中Cr(Ⅵ)和生物炭的作用研究却很少。通过土柱淋滤实验,研究土壤中添加生物炭后对Cr(Ⅵ)的迁移影响,特别是对其进行模拟酸雨淋滤实验,进一步研究了生物炭土壤对Cr(Ⅵ)的锁定效果。结果表明：仅施加1%的生物炭,就能够大幅度提高土壤系统固定Cr(Ⅵ)的能力,小粒径生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附固定能力更加明显,在一定条件下是大粒径的固定吸附量的3倍,在酸雨淋滤作用下也不易解吸,说明生物炭的添加能有效抑制Cr(Ⅵ)在土壤中的迁移,起到原位锁定的作用,这对农田土壤开发治理提供了重要手段和依据。     

纳米铁去除饮用水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)

在好氧水体中,As(Ⅲ)比As(Ⅴ)更易迁移,而且在水处理过程中去除效率更低。在实验室合成制得BET比表面积为49.16 m2/g,直径范围为20~40 nm的纳米铁。通过批试验考察纳米铁对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)去除能力及其反应动力学情况。结果表明,在pH为7,温度20℃时纳米铁能够快速地去除As(Ⅲ)和As(Ⅴ),在60 m in内,0.25 g纳米铁对起始浓度为968.6μg/L As(Ⅲ)和828.9μg/L As(Ⅴ)的去除率大于99.5%。反应遵循准一级反应动力学方程,标准化后的As(Ⅲ)和As(Ⅴ)比表面积速率常数kSA分别为1.30 mL/(m2.m in)和1.64 mL/(m2.m in)。由实验结果可知,具有高反应活性的纳米铁是用于含砷饮用水处理非常有效的吸附材料。     

天然含铅黄铁矿试样处理含Cr(Ⅵ)废水的机理研究

天然黄铁矿对Cr (Ⅵ)具有较强的处理能力。本研究选取湖北十堰某天然含铅黄铁矿试样处理含Cr (Ⅵ)的废水,利用X射线衍射、X射线荧光光谱对样品进行结构与成分分析,考察了去除Cr(Ⅵ)反应的影响因素。结果表明,天然含铅黄铁矿样品对Cr (Ⅵ)具有较好的去除能力,其对浓度为50mg/L的含Cr(Ⅵ)废水去除率达95%~99%。并系统研究了黄铁矿颗粒粒度、反应时长、pH值对处理含Cr(Ⅵ)废水性能的影响,发现Cr(Ⅵ)主要吸附在黄铁矿颗粒表面形成絮状物质,对反应后产物的SEM和XRD分析结果表明,反应形成的絮状沉淀物为含铬、铅元素的针状铬铅矿,这对生成次生矿物沉淀从而除铬的新方法具有进一步的研究意义。     

胶束增溶分光光度法测定环境水样中Cr(Ⅵ)

采用溴化十六烷基三甲铵为表面活性剂,与水杨基萤光酮形成胶束,提高水杨基萤光酮与Cr(Ⅵ)形成的有色配合物在水溶液中的溶解度。用二乙三氨五乙酸掩蔽Fe3 、Cr3 等干扰离子,无需分离直接测量水样中的Cr(Ⅵ)。测试结果表明,本方法标准偏差为0.246(n=10),相对标准偏差为2.56%;标准加入回收率为93.00%~110.00%,能满足环境水样中Cr(Ⅵ)的检测要求。     

水热炭吸附Cr(Ⅵ)热-动力学行为及水热裂解时间的影响

以花生壳为原材料,通过水热炭化法在200℃下以不同的水热裂解时间(1 h、5 h、10 h)制备出水热炭,开展去除水中Cr(Ⅵ)的实验研究。通过水热炭样品红外光谱FTIR表征、元素含量分析、扫描电镜SEM表征等对比分析,表明水热炭化法可以制备出多孔的碳材料,且随着水热裂解时间的增加,水热炭的产率逐渐降低、芳香性逐渐增强、极性官能团逐渐减少,这些性质的改变会影响其吸附能力。通过批实验进行水热炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附研究,结果表明准二级动力学模型适用于该吸附过程,热力学Freundlich模型可以更好地描述吸附等温线。由热力学参数计算可知,水热炭吸附Cr(Ⅵ)属于优惠吸附(容易进行)和自发性、物理吸附,且为吸热过程。实验结果表明随着花生壳水热裂解时间的增加,水热炭吸附Cr(Ⅵ)的能力逐渐增强。因此,水热炭可以作为经济型吸附剂应用于水污染修复,相关成果对于综合利用农业废弃物具有重要实践价值。     

纳米镍/铁去除氯代烃影响因素的探讨

氯代烃是地下水中最常检出的有机污染物之一,传统的处理方法去除率很低。近年来随着铁还原技术的发展,纳米铁和纳米双金属也成为一个活跃的研究领域。利用批实验的研究方法以四氯乙烯(PCE)和四氯化碳(CT)为目标污染物,研究纳米镍/铁在去除PCE过程中的影响因素。实验结果表明,在碱性条件下,纳米Ni/Fe对PCE脱氯速率比在酸性和中性条件下脱氯速率更快;纳米Ni/Fe对初始浓度为6·51mg/L的PCE溶液脱氯速率是对初始浓度为20·56mg/L的PCE溶液脱氯速率的1·8倍;对于氯代程度相同的CT和PCE,对CT的脱氯速率明显快于对PCE。     

粘土对地下水中U(Ⅵ)的吸附作用及其污染控制研究

进行了U(Ⅵ)在粘土上吸附的批实验,其中,粘土样采自我国南方某大型铀尾矿库库底.实验结果表明,U(Ⅵ)在粘土上的吸附与浸泡液的pH值呈强烈的非线性关系,在pH值近中性时,U(Ⅵ)在粘土上的吸附达到了一个最大值,而在偏酸性或偏碱性条件下,U(Ⅵ)在粘土上的吸附迅速减少;运用表面络合理论建立了U(Ⅵ)在粘土上吸附的表面络合模型(DLM),该模型很好地拟合了实验数据.模型检验表明,它可以精确预测U(Ⅵ)在不同热力学条件下的吸附行为;此外,模拟结果表明,U(Ⅵ)的粘土上吸附在酸性条件下受固液比(M/V)影响明显,而在碱性条件下主要受浸泡液中HCO3-和CO2-3的控制.     

纳米锌去除水体中As(Ⅲ)吸附动力学和影响因素

As(Ⅲ)毒性高,易迁移,且是厌氧条件下地下水中主要存在形式。纳米铁颗粒在含砷水体处理中受到广泛关注,而锌具有比铁更低的氧化还原电位且更易保存,被认为是用于氯代有机化合物还原的最佳金属,但有关纳米锌用于水体中砷的研究很少。本文研究了纳米锌吸附As(Ⅲ)的反应动力学性质和吸附As(Ⅲ)的主要影响因素。通过应用准一级动力学、准二级动力学和粒内扩散三种模型对吸附过程进行模拟,结果显示纳米锌吸附As(Ⅲ)的过程更符合二级反应动力学模型,速率常数k₂为0.18 g/(mg·min),吸附量为0.47 mg/g,且去除机理以化学吸附为主。批实验结果表明,纳米锌对As(Ⅲ)吸附最佳条件为:振荡时间120 min,纳米锌投加量2.5 g/L,pH值2~7。在最佳实验条件下,纳米锌对起始浓度为0.565 mg/L As(Ⅲ)和0.568 mg/L As(Ⅴ)进行吸附试验,As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的去除率均能达到99.5%以上,表明纳米锌对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)都有很好的去除效果,可作为处理水体中砷的吸附材料之一。以纳米锌作为吸附材料与传统方法相比,并不需要将As(Ⅲ)预氧化成As(Ⅴ),在实际应用中可简化水处理程序,节约处理成本。     

乳化植物油强化土著微生物修复中高浓度Cr(Ⅵ)污染地下水

以天然细砂为微生物来源,模拟研究了乳化植物油强化原位生物修复中高浓度Cr（Ⅵ）污染地下水的可行性,考察了修复效果及修复过程中地下水质变化及产物的稳定性。结果表明,反应77 d后,Cr（Ⅵ）质量浓度分别从20.0、30.0、50.0、80.0、110.0 mg/L降低到0.0、5.8、19.0、43.6、65.8 mg/L,去除率分别为100.0%、80.7%、61.9%、45.5%、40.2%。反应后介质中Cr形态分析表明,其主要以能在自然条件下稳定存在的铁锰结合态和有机结合态形式存在。此外,随反应进行,实验体系逐渐呈弱酸性环境,pH为5.80~6.70。当Cr被完全还原后,体系会发生异化铁还原,Fe（Ⅱ）质量浓度逐渐升高,最高可达117.0 mg/L,最终形成二价铁矿物。综上所述,天然细砂介质中的土著微生物能够利用乳化植物油强化并还原地下水中的中、高浓度Cr（Ⅵ）,且产物能够在自然状态下稳定存在,修复过程对地下环境的影响较小。     

不同晶型羟基氧化铁(FeOOH)的形成及其在吸附去除Cr(Ⅵ)上的作用

羟基氧化铁(FeOOH)广泛存在于土壤、水体沉积物和矿山废水等环境介质中,通常以针铁矿、四方纤铁矿和纤铁矿等多种同质多像体形式存在.羟基氧化铁因具有稳定的化学性质、较高的比表面积和细微的颗粒结构,在重金属治理中被日益重视.由于矿物的环境功能与所形成矿物的性质如矿相、颗粒形貌及大小和结构界面特性密切相关,而矿物的这些性质又与其合成方法、条件密不可分,故本文介绍了羟基氧化铁的种类、结构组成、矿相稳定性及转化,重点对羟基氧化铁形成、制备方法或途径(水解沉淀、化学氧化、生物氧化与生物矿化和凝胶网格法等)及反应物和反应条件(铁盐种类、沉淀剂、pH值、温度、阴阳离子调节剂和表面活性剂等)对矿物产物性质的影响进行了综述,同时,对不同晶型羟基氧化铁在吸附去除重金属Cr(Ⅵ)上的作用的相关研究进行了概述.