β-FeOOH的水热法合成及其去除Cr(Ⅵ)实验研究

采用水热法成功合成四方纤铁矿(β-FeOOH),并结合XRD、SEM、zeta电位分析等对合成物进行系列表征。重点考察Cr(Ⅵ)初始浓度、pH值以及不同光照条件等因素下,β-FeOOH对Cr(Ⅵ)去除效果的影响。实验结果表明:合成得到的β-FeOOH为纺锤形晶体,长径200nm~250nm,端面直径30nm~50nm。Cr(Ⅵ)初始浓度、pH值以及光照条件对β-FeOOH去除Cr(Ⅵ)均存在重要影响。随着Cr(Ⅵ)初始浓度的升高,β-FeOOH吸附Cr(Ⅵ)量呈先递增后降低的趋势,当Cr(Ⅵ)初始浓度为50.07 mg/L时,β-FeOOH吸附Cr(Ⅵ)量达到最大值12.05mg/g,且吸附特征符合Langmuir方程吸附模型,饱和吸附量为16.35mg/g;β-FeOOH宜在弱酸性环境下去除Cr(Ⅵ),随着污染液pH的升高,β-FeOOH对Cr(Ⅵ)去除率呈现先增加后减小的趋势,在pH为6.24时去除率达到最大,为96.67%;光照条件会影响β-FeOOH对Cr(Ⅵ)的去除,β-FeOOH对Cr(Ⅵ)的去除效率呈现出黑暗环境自然环境紫外光照射。     

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。     

凹凸棒石-双交联水凝胶微球钝化修复镉污染土壤研究

为研究凹凸棒石-双交联水凝胶微球(SA/PVA/ATP)对镉污染土壤钝化修复的效果,将SA/PVA/ATP添加到镉浓度为3.72 mg/kg的土壤中进行淹水培育,采用模拟酸雨、二乙烯三胺五乙酸(DTPA)和三乙醇胺(TEA)混合提取剂(DTPA提取剂)提取土壤有效态镉;采用欧共体标准局顺序提取方法(BCR)提取土壤中不同形态镉;讨论了SA/PVA/ATP添加量、土壤有效态镉和各形态镉的相关性;计算了钝化容量、修复效率和重金属风险评价指数,探究了SA/PVA/ATP对土壤镉的钝化机理。结果显示,随着SA/PVA/ATP的增加,DTPA提取剂和酸雨提取的有效态镉含量分别从1.72 mg/kg和0.024 mg/kg下降到0.66 mg/kg和0.004 4 mg/kg;土壤中的弱酸可提取态镉和可还原态镉含量分别从1.40 mg/kg和0.81 mg/kg下降到1.01 mg/kg和0.41 mg/kg,而可氧化态镉和残渣态镉含量分别从0.86 mg/kg和0.63 mg/kg增加到0.95 mg/kg和1.27 mg/kg。材料添加量与土壤中有效态镉、弱酸提取态镉和可还原态镉含量呈极显著负...     

膨润土负载纳米铁镍同步修复地下水中三氯乙烯和六价铬复合污染

纳米零价铁原位注射修复地下水污染是近年发展的新技术,以往研究多侧重于单一目标污染物的去除效果及作用机理,但是地下水多种污染物共存问题不容忽视。本文针对典型污染物三氯乙烯TCE和六价铬Cr(Ⅵ),运用合成的活性高、稳定性强的膨润土负载纳米铁镍(B-Fe/Ni)开展修复实验,研究B-Fe/Ni对TCE和Cr(Ⅵ)共存复合污染的修复效果及其作用机制。通过一步法合成B-Fe/Ni,对TCE和不同浓度Cr(Ⅵ)混合污染的去除进行试验研究,对反应前后的样品B-Fe/Ni进行表征,并跟踪反应过程中TCE和Cr(Ⅵ)的浓度变化。结果表明:B-Fe/Ni同步去除水中TCE和Cr(Ⅵ)快速高效,50 mg/L Cr(Ⅵ)在2 h内能被B-Fe/Ni (1 g/L)完全去除而不受共存TCE(0. 1 mmol/L)的影响,然而TCE降解速率会随共存Cr(Ⅵ)的浓度(0、10、30、50 mg/L)增大而降低。经透射电镜-电子能谱及X射线光电子能谱表征验证,这是由于B-Fe/Ni与Cr(Ⅵ)快速反应,生成部分Fe-Cr共沉淀会覆盖B-Fe/Ni表面的活性位点,抑制了TCE的降解,但通过分析TCE降解产物可知,B-Fe/Ni同样能对TCE完全脱氯。因此,B-Fe/Ni适用于地下水复合污染修复,实际应用时需考虑多种污染物共存的相互影响,选择适宜试剂用量和注射方式,这对纳米零价铁修复技术的发展具有重要理论意义和应用参考价值。     

出芽短梗霉吸附水体中共存r(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)重金属离子研究

利用出芽短梗霉进行吸附水体中Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)共存离子实验, Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)毒性浓度均为300 mg/L时,菌种生长良好.吸附性能实验结果表明:出芽短梗霉吸附水中Cr(Ⅵ)的最佳条件是pH值为3.0、时间为2 h、温度为30℃,吸附量为8.575 mg/g;吸附Cd(Ⅱ)的最佳条件是pH为5.0、时间为30 min、温度为30℃,吸附量为15.49 mg/g.     

济南市某废弃化工厂区域土壤地球化学特征研究

随着我国城市产业布局升级,高污染、高能耗的化工企业被关停或搬离,研究这些企业遗留地块土壤的地球化学特征对污染场地风险管控具有重要的现实意义。本文在济南市某废弃化工厂原厂区采集了100件土壤样品,测试SiO_2、Al_2O_3、CaO、Fe_2O_3、K_2O、MgO、Na_2O、As、Ba、Br、Ce、Cl、Co、Cu、Ga、Hf、La、Mn、Nb、Nd、Ni、P、Pb、Rb、S、Sc、Sr、Th、Ti、V、Y、Zn、Zr、Cr、Cr(Ⅵ)、铬形态、pH值、有机质等42项指标,研究厂区土壤中元素的地球化学特征。结果表明:研究区土壤中的总铬量在1025~2450 mg/kg,Cr(Ⅵ)含量在557.0~996.5 mg/kg,Cr(Ⅵ)含量占总铬量的46.77%。在0~80 cm深度内,总铬、Cr(Ⅵ)含量随深度的变化并不明显。随着深度增加,离子交换态铬占总铬的比例有逐渐降低的趋势,而残渣态铬占总铬的比例增大。土壤的总铬含量与pH值呈线性负相关,相关系数为-0.8470,而Cr(Ⅵ)与有机质、pH值相关性均不显著。聚类分析发现Cr元素的来源单独成为一类,主要为化工厂长期堆放大量铬渣引起的人为污染所致,其他组分与全国土壤、黄淮海平原土壤则有着相似的自然源。     

化学还原-稳定化联合修复铬污染场地土壤的效果研究

六价铬是国际公认的47种最危险废物之一,研究铬污染土壤的修复效果对污染场地风险管控具有重要的现实意义。本文以济南市某典型铬污染场地土壤作为研究对象,提出了"化学还原+固化稳定"的修复治理思路,针对修复剂类型、投加比、反应时间、还原效率、修复成本和环境效应等因素,确定了该修复工艺的最佳条件,并对污染土壤的修复效果进行评价。结果表明土壤中Cr(Ⅵ)的最佳修复条件为:以氯化亚铁作为化学还原剂,其投加比为5倍的理论投料比,还原时间为2天;以钙镁磷肥作为稳定剂,其投加比为10%(换算成钙镁磷肥与总铬的质量比为72∶1)。采用以上条件修复铬污染土壤,总铬的生物可利用系数由0.4398降低至0.0017,修复后的土壤Cr(Ⅵ)含量介于0.315～0.501mg/kg,Cr(Ⅵ)被还原率大于99.5%。该结果可为土壤修复和决策提供依据。     

Mg/Al型双金属氧化物对六价铬的吸附作用

研究了水溶液中六价铬Cr(Ⅵ)在Mg/Al型双金属氧化物(Mg/Al-LDOs)上的吸附情况.双金属氧化物(LDOs)能通过吸附环境中的阴离子和水分子来恢复重建水滑石结构.实验表明,Mg/Al-LDOs对Cr(Ⅵ)有很强的吸附能力,其吸附能力和吸附速度都远大于未焙烧的Mg/Al型水滑石,后者的吸附机制主要是离子-离子交换.吸附动力学研究表明,Mg/Al-LDOs对Cr(Ⅵ)的吸附主要发生在0～3h,吸附等温线符合Langmuir和Freundlich方程.Mg/Al-LDOs对Cr(Ⅵ)的平均吸附量大约为64.2mg/g,略低于根据Langmuir方程算出的理论吸附量(74.83mg/g),远小于水滑石的最大阴离子交换容量(301.6mg/g),这主要是环境中的CO2-3离子的竞争吸附引起的.     

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。     

微波碱消解-电感耦合等离子体发射光谱法测定煤灰中的六价铬

定量分析煤灰中Cr(Ⅵ)含量对于控制煤炭燃烧过程中产生的高毒性Cr(Ⅵ)的排放具有重要意义。现有的Cr(Ⅵ)定量分析方法主要是针对水、土壤、固体废弃物中的高浓度Cr(Ⅵ),前处理方法耗时长,检出限较高,不能有效测定煤灰中的低浓度Cr(Ⅵ)含量,因此有必要建立便捷、有效的煤灰中Cr(Ⅵ)高灵敏度检测方法。本文采用碱性提取剂,使用微波消解仪对煤灰进行前处理,对样品量、微波消解时间、微波消解温度等微波消解条件进行了优化,通过共沉淀法分离消解液中的Cr(Ⅲ)与Cr(Ⅵ),应用电感耦合等离子体发射光谱法测定Cr(Ⅵ)含量。结果表明,当样品量为0.2 g,微波消解温度为90℃,消解时间为60 min时能够保证煤灰中Cr(Ⅵ)的完全提取及准确测定。方法检出限为0.00033μg/m L,测定下限为0.00134μg/m L,实际样品的加标回收率平均值为87.2%。传统的二苯卡巴肼-紫外分光光度法的检出限为0.001μg/m L。与传统方法相比,本方法检出限降低,提高了检测灵敏度。     

湖南株洲地区Cd、Pb污染土壤的修复实验

以海泡石、膨润土和生石灰为修复材料,对湖南株洲地区重金属元素Cd、Pb污染农田土壤进行了室内修复实验。盆栽小白菜的正交实验结果表明,对于Cd含量为1.23 mg/kg、Pb含量为136.7 mg/kg的土壤,当每10 kg土壤添加膨润土60 g、海泡石20 g、石灰6 g时,种植的小白菜中Cd含量为0.154 mg/kg,Pb含量为0.141mg/kg。与未修复土壤的实验结果对比,小白菜中Cd含量降低61%,Pb含量降低46%。     

小秦岭金矿区土壤重金属生物有效性与影响因素

土壤中重金属生物有效性与影响因素分析是土壤重金属风险管控的关键问题。通过实地调查、现场采样、实验测试、综合分析等方法,分析了研究区100km2内Hg、Pb、Cd、Cr、As、Cu、Zn七种重金属元素的有效态含量特征,研究了这些重金属有效态含量之间、有效态含量与全量、有效态与土壤pH、有机质含量、粒度等基本理化参数之间的相关性,分析了重金属污染来源。结果表明,土壤中Hg、Pb、Cd、Cr、As、Cu、Zn七种重金属有效态的平均含量分别为2.29mg/kg、594mg/kg、2.52mg/kg、6.30mg/kg、2.16mg/kg、48.14mg/kg、50.21mg/kg,其变异系数大小为:HgPbCuZnCdAsCr。Hg的变异系数最大,是由于金矿选矿活动采用混汞法提金排放的尾矿堆(库)分布不均。Hg、Pb、Cd、Cu、Zn有效态量与全量之间均存在显著的相关性;土壤有机质与重金属有效态之间存在显著的相关性;土壤pH与有效态重金属之间存在显著的负相关性;土壤粒度对重金属有效态的累积影响不明显。     

西藏自治区隆子县土壤硒地球化学特征及影响因素

硒是人体必需的微量元素之一,土壤中的硒含量与人体健康关系密切。调查土壤硒含量分布特征、圈定富硒土壤资源分布区、查明土壤硒含量影响因素,对于推动富硒土地资源开发利用、发展富硒农牧产业、预防地方疾病等均具有重要意义,也可为土壤硒背景值研究提供参比资料。土壤硒是当前热点研究领域,国内外对土壤硒研究已有很多,然而西藏地区有关土壤硒方面研究资料非常有限。本文选择西藏自治区隆子县重点耕地区为研究对象,系统采集表层土壤、垂向剖面、岩石样等样品,采用原子荧光光谱法(AFS)、容量法(VOC)、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)等方法测定土壤中的硒、有效硒、有机质、全磷等含量指标,利用统计方法对研究区土壤硒、有效硒等地球化学含量特征及影响因素进行初步探讨。结果表明：(1)研究区表层土壤硒含量范围为0.14～1.51mg/kg,中位数为0.44mg/kg,是西藏土壤硒平均值(0.15mg/kg)的2.9倍和中国表层土壤Se平均值(0.26mg/kg)的1.5倍,表明研究区表层土壤中全硒含量较高;研究区表层土壤中有效硒含量范围为0.8～26.8μg/kg,中位数为9.2μg/kg,土壤有效硒占全硒...     

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%.     

出芽短梗霉吸附水体中共存Cr（Ⅵ）、Cd（Ⅱ）重金属离子研究

利用出芽短梗霉进行吸附水体中Cr（Ⅵ）、Cd（Ⅱ）共存离子实验, Cr（Ⅵ）、Cd（Ⅱ）毒性浓度均为300 mg/L时,菌种生长良好。吸附性能实验结果表明：出芽短梗霉吸附水中Cr（Ⅵ）的最佳条件是pH值为3.0、时间为2 h、温度为30℃,吸附量为8.575 mg/g;吸附Cd（Ⅱ）的最佳条件是pH为5.0、时间为30 min、温度为30℃,吸附量为15.49 mg/g。     

铬污染地下水的PRB反应介质筛选及修复试验

通过实验研究筛选出一种经济可行的用于修复Cr(Ⅵ)污染地下水的PRB反应介质。实验以Cr(Ⅵ)污染地下水为研究对象,选用MB、Fe0、粉煤灰和活性炭4种材料进行PRB介质筛选的静态实验,选取处理效果好且经济的MB作为PRB反应介质进行动态修复实验。结果表明:以MB作为PRB反应介质可以使Cr(Ⅵ)的质量浓度从0.50 mg/L降低到0.05 mg/L以下,达到地下水水质Ⅲ类标准;且MB具有吸附量大、固液分离容易、无解吸、无二次污染等优点。以MB作为PRB反应介质修复Cr(Ⅵ)污染的地下水是可行的。     

羟基氧化铁改性硅藻土对六价铬的吸附性能

利用羟基氧化铁对硅藻土进行改性制备复合吸附剂,然后用一次平衡法研究了复合吸附剂对水体中铬酸根的吸附性能。实验结果表明:pH值为1.0,废水中Cr(VI)质量浓度不大于100 mg/L,吸附剂用量为0.5 g,吸附平衡时间为30min左右时,对六价铬的去除率达85%。动力学研究结果表明,Cr(Ⅵ)在复合吸附剂上的吸附动力学可以利用拟二级动力学方程较好的描述。吸附平衡研究结果表明,Cr(Ⅵ)在复合吸附剂上的吸附既可以利用Langmuir模型又可以利用Freundlich模型加以描述,这可能是由于复合吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附既有单层吸附又有多层吸附。     

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。     

溶解氧对零价铁去除水中六价铬的影响

六价铬Cr(Ⅵ)有巨毒性,对人类及生态环境有极大危害,运用纳米零价铁(nZVI)去除水中六价铬是一种快速高效的环境修复手段。前人的研究更多报道了pH值、温度、初始浓度等因素的影响,溶解氧(DO)的存在对于nZVI去除水体中Cr(Ⅵ)的作用却少有研究。在对比普通铁粉和纳米铁对六价铬去除的基础上,着重探讨了溶解氧(DO)对水中六价铬去除效果的影响及作用机制。批实验短期结果表明:由于纳米铁有较大的比表面积和更高的反应活性,导致nZVI的除Cr(Ⅵ)效率明显高于普通铁粉;溶解氧的存在促进了nZVI对Cr(Ⅵ)的去除,这是因为氧化作用产生较多的Fe2+,有利于Cr(Ⅵ)的去除,随着nZVI进一步氧化,产生的针铁矿、磁铁矿等铁氧化物能够进一步吸附Cr(Ⅵ),使得在有氧环境下Cr(Ⅵ)的去除效果好于无氧环境。     

FeSO4对铬污染土的稳定特性及风险评价试验研究

采用硫酸亚铁（FeSO4）对铬污染土进行稳定化处理。选用浸出试验、Cr(VI)残留值试验和形态提取试验,研究了粒径和有机质对铬污染土稳定特性的影响规律。试验结果表明,粒径和有机质对铬污染土稳定特性有较大影响。粒径的减小可显著降低稳定土中Cr(VI)和总Cr的浸出浓度及稳定土中Cr(VI)的含量;当污染土粒径小于2 mm时,Fe(II)/Cr(VI)摩尔比为3,稳定土中Cr(VI)和总Cr的浸出浓度分别为4.68、8.9 mg/L,均低于我国《危险废弃物鉴别标准 浸出毒性鉴别》（GB/T5085.3－2007）的限值。有机质添加量的增加可明显降低稳定土中Cr(VI)和总Cr的浸出浓度及Cr(VI)的含量。当Fe(II)/Cr(VI)摩尔比为3时,有机质的添加量为5%,稳定土中Cr(VI)的含量为28.3 mg/kg,低于我国《土壤环境质量标准》（GB15618－2008）中工业和商业用地限值（30 mg/kg）;当有机质的添加量为10%时,稳定土中Cr(VI)的含量为4.8 mg/kg,低于居住用地限值（5 mg/kg）。形态提取试验结果表明：粒径的减小可降低弱酸提取态的铬含量,增加可还原态的铬含量,而对可氧化态和残渣态的铬含量影响不大;有机质可促使弱酸提取态、可还原态的铬转化为可氧化态的铬,而残渣态的铬变化不大。稳定土中铬从活性态向较稳定态转化,是铬稳定土稳定特性和环境风险变化的根本原因。