白腐菌联合纳米零价铁强化去除水中Cd(Ⅱ)

采用白腐菌和纳米零价铁(nZVI)联合体系强化去除水中Cd(Ⅱ),并考察pH值、Cd(Ⅱ)初始浓度、温度、nZVI投加量对Cd(Ⅱ)去除的影响,分析n ZVI对白腐菌胞内外富集镉的影响特性,同时结合扫描电镜、红外光谱、X射线光电子能谱、三维荧光光谱等手段分析联合体系对Cd(Ⅱ)的强化去除机制.结果表明,在pH=6,Cd(Ⅱ)初始浓度为50mg/L,温度为30℃,nZVI投加量为0.1g/L的条件下反应180min后,Cd(Ⅱ)的去除率可达到99.5%以上.联合体系对Cd(Ⅱ)的去除过程符合准二级动力学,主要去除机制为白腐菌对Cd(Ⅱ)的胞外络合吸附,添加n ZVI能促进白腐菌对Cd(Ⅱ)的胞外吸附,FTIR和XPS分析表明,羟基、羧基和氨基参与了Cd(Ⅱ)的吸附,白腐菌胞外聚合物(EPS)能与铁发生内层配位形成P-O-Fe键,加速富含羟基官能团的纤铁矿、磁铁矿等铁矿物形成,从而促进对溶液中Cd(Ⅱ)的吸附去除.

氨基改性生物炭负载纳米零价铁去除水中Cr(Ⅵ)

以聚乙烯亚胺(PEI)为功能单体,玉米秸秆生物炭为载体,制备了氨基改性生物炭负载型纳米零价铁(nZVI@PEI-HBC),并利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对材料进行了表征,分析了溶液pH、温度、材料投加量等因素对其去除Cr(Ⅵ)的影响及其去除机理.结果表明:在投加量为0.5 g·L-1,温度为20℃,pH值为5,Cr(Ⅵ)初始浓度为20 mg·L-1条件下,各材料对Cr(Ⅵ)的去除率大小为nZVI@PEI-HBC>nZVI>PEI-HBC>HBC.SEM显示nZVI颗粒较均匀地分散在生物炭表面,FTIR分析表明PEI改性后材料表面增加了氨基等重金属配位基团,这可能是nZVI@PEI-HBC去除Cr(Ⅵ)效果更好的原因.影响因素研究表明,材料具有较好稳定性,老化28 d后其Cr(Ⅵ)去除性能变化不大;酸性环境、升温、增大材料投加量均有利于nZVI@PEI-HBC对Cr(Ⅵ)的去除.机理研究发现,水中溶解氧加速了nZVI的腐蚀和Fe(Ⅱ)的释放,促进Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),然后通过共沉淀作用和氨基等基团的吸附作用被去除.

嗜水气单胞菌强化老化纳米零价铁去除水中Cr(Ⅵ)

基于老化对纳米零价铁(NZⅥ)去除水中Cr(Ⅵ)的不利影响,本研究考察了接种嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)强化老化NZⅥ对水中Cr(Ⅵ)的去除,并分析了溶解氧、温度、pH、Cr(Ⅵ)初始浓度对其去除Cr(Ⅵ)的影响,同时利用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等分析了反应前后材料的形貌特征及Cr的价态变化.结果表明,接种嗜水气单胞菌能显著提高无氧条件下老化NZⅥ对Cr(Ⅵ)的去除效果,且在酸性条件和30~40℃条件下去除效果较好,可能是因为该条件下更有利于老化NZⅥ的腐蚀和微生物的生长,此外,Cr(Ⅵ)去除效率随Cr(Ⅵ)初始浓度升高而降低.在pH=6,温度为30℃,老化nZⅥ投加量为0.1 g·L^(-1),Cr(Ⅵ)初始浓度为50 mg·L^(-1)的条件下反应24 h后,Cr(Ⅵ)的去除率可达到100%.XPS分析表明,反应后NZⅥ表面沉积的Cr主要以Cr(III)的形式存在,可能为Cr(OH)3沉淀或FexCr1-x(OH)3共沉淀物.动力学研究发现,Cr(Ⅵ)去除过程符合准二级动力学,去除机制为Cr(Ⅵ)的吸附、还原与共沉淀,其中以还原作用为主.