海藻酸钠基凝胶吸附材料对Cr(VI)吸附性能研究

海藻酸钠(SA)是一种天然生物质材料,其来源广、价格低,聚乙烯亚胺是一种含有氨基(-NH_(2))的水溶性高分子聚合物,螯合重金属离子能力强,众多研究者将二者结合其制备成吸附剂去除水溶液中的金属离子。本研究以海藻酸钠为基体,加入碳酸钙和聚乙烯亚胺,以戊二醛为交联剂,经冷冻干燥后形成吸附较好的海藻酸钠-聚乙烯亚胺吸附材料。采用吸附实验研究了材料对水中Cr(VI)的吸附性能,并研究初始浓度、溶液pH、吸附时间、吸附剂用量等对吸附效果的影响。实验结果表明:在Cr(VI)溶液初始浓度为15 mg/L、吸附剂用量0.4 g、吸附时间200 min,吸附温度为313 K时,Cr(VI)去除率达90%以上。

电纺丝制备磁性单晶BiFeO_(3)纳米纤维并用于Cr(VI)的可见光催化还原

本工作提出一种将溶胶凝胶与静电纺丝结合的分步快速烧结技术,成功制备了单晶BiFeO_(3)纳米纤维。通过热重差热分析(TG-DTG)、XRD、SEM、TEM、EDS、紫外可见漫反射光谱和氮气吸附脱附曲线等测试对所制备材料的结构和形貌进行表征。同时,考察了BiFeO_(3)纳米纤维在可见光下对水中Cr(VI)的光催化还原性能。结果显示,相比于传统方式制备的纳米颗粒,该材料因更大的比表面积而具有更高的光催化活性。空穴消耗剂酒石酸的加入能够促进该材料对Cr(VI)的光催化还原反应,使还原效率提高87%。总之,本文制备的BiFeO_(3)材料能在可见光下响应,并在常温下具有弱磁性,能通过磁场力回收,在环境净化领域具有广阔的应用前景。

微纳米黄铁矿对水中Cr(VI)的还原固定研究

通过机械活化的方法对天然黄铁矿进行处理,利用X射线衍射仪(XRD)、高分辨率透射电子显微镜(TEM)对其进行表征,采用批实验的方法探究不同投加量、不同温度和不同pH的条件下,黄铁矿微粒对水中Cr(VI)的还原固定效果。结果表明,经过机械活化之后天然黄铁矿粒径在100 nm左右,达到微纳米级别;黄铁矿微粒对水中Cr(VI)的去除率随着投加量的增加不断增大,1.0 g的黄铁矿微粒可以完全去除浓度为10 mg·L^(-1)的Cr(VI)溶液;随着温度的升高,黄铁矿微粒对水中Cr(VI)的去除率升高,温度为45℃、反应时间为2 h,去除率可以达到97.8%;溶液初始pH值在2~7内,黄铁矿微粒对Cr(VI)的去除率随着pH值的升高逐渐降低,pH为2时去除率最高,为95%;通过尝试动力学拟合,黄铁矿微粒去除水中Cr(VI)的过程符合准二级动力学。

铁改性污泥生物炭对水中Cr(VI)的吸附性能研究

通过剩余污泥热解、活化、铁改性,制备了铁改性污泥生物炭(Fe-S@HKBC),采用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、比表面及孔隙度分析仪(BET)等对其进行了表征分析;考察了生物炭用量、Cr(VI)初始浓度、溶液pH、共存离子(Na^(+)、Ca^(2+))等对Fe-S@HKBC吸附去除水中Cr(VI)的影响,并探讨了吸附机理.结果表明,Fe-S@HKBC的比表面积为283.96 m^(2)/g,其表面富含Fe-O、C-O、-C=O、-OH等官能团.在生物炭用量为4 g/L,Cr(VI)初始浓度为10~300 mg/L时,Fe-S@HKBC对Cr(VI)的吸附量可达47.69 mg/g,去除率高达99.82%,均明显高于BC.Langmuir吸附等温线和伪二级动力学模型均能够较好描述吸附过程.Fe-S@HKBC吸附Cr(VI)的主要作用机制包括氢键、络合、还原和静电引力作用.研究结果为Cr(VI)的有效去除和污泥的处置提供了理论依据.

微塑料对重金属Cr(Ⅵ)和Pb(Ⅱ)的吸附特征研究

通过氧化-紫外老化的实验室模拟老化法对原始微塑料进行老化,研究原始和老化聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)和聚乳酸(PLA)微塑料在水溶液中对Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)的吸附特征。SEM、BET、XRD、XPS和FTIR结果表明,氧化-紫外老化法增加微塑料表面粗糙度、孔隙体积和含氧官能团。动力学和等温线吸附实验结果表明,原始微塑料和老化微塑料对Cr(Ⅵ)和Pb(Ⅱ)的吸附分别以单层的物理吸附和多层的化学吸附为主。微塑料对重金属Cr(Ⅵ)和Pb(Ⅱ)的吸附能力和吸附特点与微塑料种类有关。可生物降解微塑料PLA对Cr(Ⅵ)和Pb(Ⅱ)均表现出较强的吸附能力。

改性生物炭对废水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

针对目前水体中重金属污染的热点研究,利用商用花生壳生物炭(BC1)优异的比表面积、丰富的凹陷和孔道结构,制备一种改性生物炭(H_(2)O_(2)-Fe(Ⅱ)-BC1)。以废水中Cr(Ⅵ)为处理目标物,研究H_(2)O_(2)-Fe(Ⅱ)-BC1对废水中Cr(Ⅵ)吸附性能的影响。利用XRD,FESEM,FTIR表征吸附剂结构,利用动力学和吸附等温线拟合分析改性生物炭的吸附机理。此外,研究了吸附温度、Cr(Ⅵ)的初始质量浓度、H_(2)O_(2)-Fe(Ⅱ)-BC1投加量和pH对吸附性能的影响。实验结果表明,改性生物炭显著增强了对废水中Cr(Ⅵ)的吸附性能且吸附过程以物理吸附为主导。

伊利石/海藻酸钠复合材料吸附水中Cr(VI)

以海藻酸钠(SA)为原料,添加伊利石(IL)制备了伊利石/海藻酸钠(IL/SA)凝胶球复合材料.研究了凝胶球对水中Cr(VI)的吸附能力,探讨了溶液pH、Cr(VI)初始质量浓度对Cr(VI)吸附性能的影响.结果表明,IL/SA凝胶球对Cr(VI)的最佳吸附条件是溶液pH为2,Cr(VI)初始质量浓度为300mg/L,吸附时间为4h.在热力学方面,吸附数据结果表明更符合Langmuir吸附等温模型,Cr(VI)在凝胶球上的吸附是单分子层的;在动力学方面,吸附数据结果更符合准二级动力学模型.

榛子壳活性炭对Cr(VI)重金属废水的吸附研究

以榛子壳为原料,磷酸为活化剂,通过700℃高温炭化150 min制备活性炭,评价榛子壳活性炭对Cr(VI)重金属模拟废水的吸附性能,分别考察活性炭添加量、接触时间、溶液初始pH值、Cr(VI)初始浓度对Cr(VI)吸附能力的影响,通过傅里叶变换红外光谱对活性炭表面的官能团进行表征,利用扫描电镜对吸附前后活性炭的表面形貌进行观察。结果表明,Cr(VI)的最佳吸附条件为活性炭用量0.4 g(100 mL体系),接触时间240 min,溶液初始pH值=3.0,Cr(VI)初始质量浓度50 mg·L^(-1),吸附率高达98.67%。红外光谱分析显示活性炭表面存在大量以—OH、—C=O、—C=C基团为主的官能团,对活性炭的吸附性能具有至关重要的作用。吸附前后活性炭微粒的扫描电镜显示,吸附后的活性炭颗粒由于表面附着有大量Cr(VI),较吸附前的活性炭颗粒明显变长,说明榛子壳活性炭的吸附能力较强。本研究表明,利用磷酸为活化剂,经高温活化制备的活性炭具有良好的Cr(VI)吸附性能,为进一步开发农林果壳废弃物的高附加值环保吸附剂材料提供了实验依据。

Fe/活性炭材料对电镀废水中Cr(VI)的去除研究

为了深度去除电镀废水中的Cr(Ⅵ),利用FeSO_(4)·7H_(2)O和Fe_(2)(SO_(4))_(3)制备Fe_(3)O_(4)颗粒对活性炭进行磁改性处理,制备了磁性复合材料Fe_(3)O_(4)@AS。用多种表征方法研究活性炭磁性改性前后结构和官能团的变化;探讨了pH、吸附剂投加量等对Fe_(3)O_(4)@AS吸附Cr(Ⅵ)效果的影响及吸附机理。

电纺BiOCl@UiO-66-NH_(2)@TSPAN纳米纤维可见光催化还原Cr(Ⅵ)

为改善UiO-66-NH_(2)的光催化活性,以热氧化稳定处理的电纺聚丙烯腈(TSPAN)纳米纤维为载体,通过溶剂热法原位负载UiO-66-NH_(2)和Bi OCl晶体,设计构筑了柔性BiOCl@UiO-66-NH_(2)@TSPAN复合纳米纤维,并考察了其可见光催化还原Cr(VI)的性能.结果表明,UiO-66-NH_(2)和BiOCl可先后均匀负载于TSPAN纤维表面,且由于BiOCl的引入,形成了BiOCl/UiO-66-NH_(2)异质结构,提高了材料的可见光响应性,降低了光生电子空穴对的复合率,对Cr(VI)表现出增强的可见光驱动光催化还原活性,在120min内还原率达到100%,5次循环后,保持良好的稳定性,对Cr(VI)的光催化还原效率仍在90%以上.此外,该复合材料具有柔韧性,可以快速方便地从反应溶液中分离.

改性纳米零价铁对Cd(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)的吸附性能与机制研究

针对镉[Cd(Ⅱ)]、铬[Cr(Ⅵ)]和铅[Pb(Ⅱ)]的重金属复合废水处理问题,以生物炭(BC)和膨润土(BE)改性纳米零价铁(nZVI),得到BC-BE-nZVI复合材料,通过吸附实验探究了该材料对重金属的吸附特性,并利用吸附动力学方程、等温吸附方程拟合、XRD和XPS分析,揭示了BC-BE-nZVI对单一和复合重金属体系的吸附机制。结果表明,BC-BE-nZVI对重金属的去除作用最强,Cd(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)去除率分别可达96.43%,97.70%和95.69%,并且能够适应pH范围较广的重金属废水;准二级动力学方程和Langmuir等温吸附方程更适合描述BC-BE-nZVI的吸附过程;复合重金属体系下,BC-BE-nZVI的吸附过程更适用于Freundlich等温吸附方程,且竞争吸附能力Cd(Ⅱ)>Cr(Ⅵ);单一重金属体系下,Cd(Ⅱ)去除机制主要包括吸附沉淀,Cr(Ⅵ)的去除主要为还原和吸附,Pb(Ⅱ)主要为吸附沉淀;而复合重金属体系下吸附机理主要为沉淀和络合作用。

竹皮活性炭对工业废水中高浓度Cr(Ⅵ)的吸附

以竹皮废料为原料,采用水蒸气活化法制备活性炭,用于吸附水中的高浓度Cr(Ⅵ)离子并探究其吸附性能及吸附机理。通过BET、SEM、FTIR、pH及等电点测定对其微观物理形貌和表面化学性质进行了表征。结果表明,制得的活性炭比表面积高达1 068 cm^(2)·g^(-1),总孔容达0.55 cm^(3)·g^(-1)、微孔比例达72.7%、平均孔径为1.01 nm,主要含有羟基、羰基等含氧官能团。单因素吸附实验发现,对于质量浓度为150 mg·L^(-1)的Cr(Ⅵ)在活性炭用量1.2 g·L^(-1)、pH为2时吸附效果最佳,吸附去除率达99.7%,残留质量浓度符合国家标准。推测吸附机理为活性炭表面官能团质子化、活性炭与铬离子之间静电吸引、Cr(Ⅵ)表面还原、Cr(Ⅲ)的吸附或释放。

La-TiO_(2)/高岭土对Cr(VI)的吸附-光催化协同净化性能

为改善TiO_(2)光催化材料对废水中重金属Cr(VI)的净化性能,以高岭土、硝酸镧和钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了La-TiO_(2)/高岭土复合材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜/X射线能谱(SEM/EDS)和紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱等手段表征了样品,研究了不同改性方法制得样品对Cr(VI)的吸附和可见光催化还原净化性能的影响。结果表明,La掺杂细化了TiO_(2)晶粒,稳定了TiO_(2)锐钛矿相结构,拓展其吸收光谱阈值,从而增强其光催化还原Cr(VI)的性能;高岭土复合改善了TiO_(2)的分散性,赋予样品大的比表面积,有利于对Cr(VI)的吸附,吸附过程符合Langmuir模型。掺杂和复合的耦合作用提高了TiO_(2)对Cr(VI)的吸附-可见光催化还原去除效率。La-TiO_(2)/高岭土在可见光辐照下6 h内对Cr(VI)的吸附-光催化净化效率最高达到96.5%,其光催化还原反应的表观一级动力学常数是纯TiO_(2)的2.6倍。

载铁生物炭复合材料吸附固定Cr(VI)的性能研究

针对化工行业产生的含铬废水导致的坏境污染问题,分别以葡萄籽和小麦秸秆为原料制备了载铁生物炭复合材料用于废水中Cr(VI)的去除,探究了不同吸附材料、载铁生物炭投加量、Cr(VI)初始浓度、共存离子、pH值等对Cr(VI)的去除影响。结果表明载铁葡萄籽生物炭复合材料(nZVI@GSB)具有最强的Cr(VI)去除能力。在最佳反应条件下(1 g/L投加量、1 mg/L Cr(VI)浓度、pH=3),nZVI@GSB对Cr(VI)的最大吸附率为93.8%。以上结果表明载铁葡萄籽生物炭复合材料是一种有前景的Cr(VI)吸附固定材料。

ZnO/C复合光催化剂处理含Cr(VI)废水的试验研究

采用葡萄糖(glucose)还原水热法制备了ZnO/C复合光催化剂,并对其光催化还原含Cr(VI)废水的过程进行了研究。ZnO复合样品具有更窄的禁带宽度和更多的氧空位,从而进一步增加了可见光的利用效率和光吸收反应活性。ZnO/C光催化还原含铬废水的最佳条件为:ZnO/glucose摩尔比15/1,废水pH值4.0和催化剂用量0.2g/L。在上述工艺下,300W氙灯光照反应3h后,废水中的Cr(VI)还原率在80%以上。在此基础上,同样对还原过程中废水的电化学反应特性进行了研究。

浮选药剂油酸对施氏矿物转化及重金属Cr迁移的影响

采用快速化学法合成施氏矿物(Sch)和含Cr施氏矿物(Cr-Sch),并通过批量实验法,系统研究油酸浓度和pH值对Sch转化进程及转化过程中Cr的迁移.研究表明,油酸钠能够显著抑制Sch的溶解—转化进程,油酸根与Sch溶解所释放的Fe离子结合为络合物或沉淀附着于Sch表面,抑制转化的进行;Cr(VI)的掺杂能够增强Sch的稳定性,从而进一步抑制Sch的转化速率.实验体系pH值升高有利于Sch向针铁矿的转化.此外,Sch中Cr的释放规律与Sch的溶解转化速率密切相关.在低pH值条件下,Cr持续向环境中释放;高的pH值条件下,环境中Cr的释放量极大降低,Sch中的Cr进入到次生针铁矿中.

镁铝双金属氧化物吸附Cr(Ⅵ)和废吸附剂对有机染料去除性能的研究

吸附法是一种去除水体中Cr(Ⅵ)的有效方法,但对废吸附剂的处置仍是一个非常棘手的问题。本研究通过简单水热-煅烧法制备了镁铝双金属氧化物吸附材料(MgAlO),研究了该材料对水体中Cr(Ⅵ)的吸附效果并评估了含Cr(Ⅵ)废吸附剂(Cr-MgAlO)对有机染料的去除性能。吸附实验结果表明,当材料投加量为1.0 g/L、初始pH=5.5时,MgAlO对Cr(Ⅵ)的最大吸附量达到95.2 mg/g。拟合结果表明,MgAlO对Cr(Ⅵ)的吸附行为符合假二级吸附动力学模型,说明吸附过程以化学吸附为主。材料的表征结果表明,吸附结束后MgAlO恢复了水滑石结构且层间存在CrO_(4)^(2-),高温能够加快MgAlO恢复水滑石结构。此外,含Cr(Ⅵ)的废吸附剂(Cr-MgAlO)对甲基橙(MO)的去除率达到75.6%,循环使用5次后去除率未见明显下降。本研究合成的MgAlO在处理Cr(Ⅵ)废水方面有潜在应用前景,为含Cr(Ⅵ)废吸附剂的处置和资源化利用提供了新思路。

富含氧空位S型MIL-101(Fe)/BiOCl异质结增强光催化去除Cr(Ⅵ)

Cr(Ⅵ)污染物有毒有害且不可生物降解,会对环境造成严重破坏。光催化技术可实现Cr(Ⅵ)的有效去除,在解决环境污染问题方面具有良好前景。因此,本文通过在富含氧空位(OV)的BiOCl微球表面原位生长MIL-101(Fe)晶体,构建了一种新型富氧缺陷MOF基S型异质结催化剂-MIL1--101(Fe)/BiOCl。这种催化剂在高浓度Cr(Ⅵ)的光催化还原中表现出优异活性,60 min内对Cr(Ⅵ)溶液(10 mg·L^(-1),100 mL)的光还原效率达到88.5%,其光催化效率分别是BiOCl和MIL-101(Fe)的4.4和9.0倍。而且,MIL-101(Fe)/BiOCl还表现出良好的抗环境干扰性、稳定性和可重复使用性,显示出令人印象深刻的实际应用前景。实验结果表明,富含氧空位的S型MIL-101(Fe)/BiOCl异质结构暴露了大量活性位点,促进了界面电荷分离,提高了光生载流子的氧化还原能力,从而增强了光催化性能。另外,经过活性自由基检测发现,e^(-)和·O_(2)^(-)是光催化反应过程中的主要活性物种。这些研究结果将为开发用于环境治理的缺陷半导体/MOF S型光催化剂开辟新的途径。

Shewanella oneidensis MR-1对地下水低渗透区中Cr(Ⅵ)和硝酸盐的协同异化还原

Cr(Ⅵ)和硝酸盐是地下水中常见的复合污染物,且有可能通过迁移扩散至低渗透区而导致其修复问题被忽视.利用Shewanella oneidensis MR-1作为功能微生物,分别研究了摇瓶和非均质模拟装置中两种污染物的协同异化还原过程.结果表明:摇瓶实验中,Cr (Ⅵ)的去除主要依赖于初始菌浓度,而受硝酸盐浓度、电子供体乳酸盐浓度的影响较小.反之,硝酸盐的还原则明显受到Cr (Ⅵ)的抑制,当Cr(Ⅵ)浓度在0到0.02mmol/L时,其一级动力学还原速率从0.635h^(-1)降至0.164h^(-1).同时,乳酸盐氧化也明显受到Cr(Ⅵ)的抑制,表明Shewanella oneidensis MR-1的代谢过程可能受到了Cr(Ⅵ)的毒性干扰.在非均相装置实验中,Cr(Ⅵ)进水浓度小于等于5mg/L(约0.1mmol/L)时,15d基本可以完全去除,对应硝酸盐去除60%左右;当Cr(Ⅵ)浓度增至10mg/L (约0.2mmol/L)时,Cr(Ⅵ)和硝酸盐的去除率分别降至40%和50%左右.装置内截留的Cr(Ⅵ)还原产物以Cr(OH)_3为主,硝酸盐的还原产物以氨为主.

针铁矿硫化过程对Cr(Ⅵ)还原的影响与机理

Cr(Ⅵ)在自然界中的迁移转化与铁(氢)氧化物的吸附、氧化还原过程有着紧密的联系。选取针铁矿作为研究对象,探究其硫化过程对Cr(Ⅵ)还原的影响与机理。结果表明:针铁矿/Na2S/Cr(Ⅵ)体系还原Cr(Ⅵ)的作用机理为体系中的S(-Ⅱ)提供电子并促进电子转移,将针铁矿结构中的Fe(Ⅲ)还原为Fe(Ⅱ)吸附态;Fe(Ⅱ)和S(-Ⅱ)均作为还原剂,将Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ),最终形成Cr(Ⅲ)-Fe(Ⅲ)氢氧化物共沉淀物被吸附在矿物的表面;Cr(Ⅵ)的去除效果随着Na2S投加量的增加而增加,在p H值为6时Cr(Ⅵ)的去除效果最好;NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)、PO_(4)^(3-)、CO_(3)^(2-)对Cr(Ⅵ)的去除率均有不同程度的抑制作用,其中PO43-对Cr(Ⅵ)的去除影响相对最大。