某铬渣堆污染地下水六价铬污染特征与迁移转化规律研究

我国铬渣堆历史存量较大,渣堆渗滤液中的六价铬[Cr(Ⅵ)]毒性大、迁移性强。为探究污染源特征、场地水文地质条件和水文地球化学过程综合作用下Cr(Ⅵ)在地下水中的迁移转化规律,文章以某铬污染场地为例,通过水样采集与分析,利用克里格插值、因子分析、水化学计算、Piper三线图和离子比等方法查明地下水中Cr(Ⅵ)的空间分布与水化学特征,识别水体中Cr(Ⅵ)的主要赋存形式,并探讨影响Cr(Ⅵ)在地下水中迁移转化的主控因素。结果表明:(1)场地40 m以浅的2个含水层均受到了Cr(Ⅵ)污染,污染范围和程度差异显著。(2)Cr(Ⅵ)在地下水中主要以和Cr_(2)O_(2)-7 HCO_(3)^(-) SO_(4)^(2-)2种形式存在,浓度极低,高浓度Cr(Ⅵ)水点的阴离子以和为主,阳离子以Na^(+)和Ca^(2+)为主。(3)降水淋滤SO_(4)^(2-) HCO_(3)^(-)和渗漏导致含有大量Na+、和Cr(Ⅵ)的渗滤液进入地下水,使地下水pH值升高;高浓度的和弱氧化环境下铁氧化物的溶解可以促进Cr(Ⅵ)在地下水中的迁移;锰氧化物和有机质通过氧化还原反应改变地下水中Cr(Ⅵ)浓度;浅层地下水的蒸发浓缩作用加剧Cr(Ⅵ)在地下水中的富集。研究成果可为铬渣类污染场地的风险管控与后期修复提供有力支撑。

菱铁矿对六价铬阴离子吸附-还原耦合固定的去除机理研究

为了揭示菱铁矿对水中六价铬Cr(Ⅵ)阴离子的吸附-还原耦合固定去除特性,采用合成菱铁矿矿物材料开展铬的吸附等温线和动力学特征探究,着重考察溶液pH对铬去除效率的影响,并对铬反应前后菱铁矿样品进行表征与分析。结果表明:采用Langmuir等温吸附模型,能更好地描述合成菱铁矿对Cr(Ⅵ)的去除,而铬去除动力学则更符合伪二级吸附动力学模型。Cr(Ⅵ)可被菱铁矿表面Fe(Ⅱ)快速还原转化为Cr(Ⅲ)离子,但由于pH升高,Cr(Ⅵ)的氧化性能有所降低,因而导致铬的去除率明显下降。菱铁矿表面形成了Fe(Ⅲ)-Cr(Ⅲ)氢氧化物共沉淀,从而实现菱铁矿对六价铬离子的有效去除。

改性钨酸铋纳米材料用于六价铬与环丙沙星光催化共降解研究

抗生素与重金属离子常在废水中共存,提高了废水处理难度,因此亟需高效的处理方法实现二者的共降解.在此,通过一种简单的溶剂热法合成了具有氧空位和3D中空结构钨酸铋光催化材料,实现了六价铬和环丙沙星的高效光催化共降解,光催化反应40 min后可将二者降解99%.实验及表征结果表明,氧空位的引入促进了光生载流子的分离与迁移,使得更多的电子和空穴参与氧化还原反应,进而显著提高了光催化共降解效率.同时,结合降解转化产物检测结果,分析了降解机理与路径.本工作为抗生素/重金属共存废水的处理提出了一种可行的高效方法.

外场快速修复用六价铬转化膜的性能

外场装备损伤部位快速修复可维持装备服役期间的功能性及寿命。文章对比分析了AA7B04铝合金表面损伤部位及六价铬转化膜再修复样品的表面微观组织、化学成分、电化学性能、酸性盐雾性能。研究结果表明,自主研发六价铬溶液可有效修复划痕样品。划痕修复部位形成一层致密薄膜,且主要成分包括Cr、F、O、K等元素;对比分析拉曼光谱结果,划痕修复部位存在显著的六价铬CrO_(4)^(2-)(847 cm^(-1));电化学阻抗谱结果证明再修复样品在10-2Hz处阻抗膜值为5.09×10^(5)Ω⋅cm^(-2),比划痕样品提高了5倍;电动位极化曲线显示再修复样品自腐蚀电流密度为10^(-5.5)A·cm^(-2),与划痕样品相比下降了1个数量级;此外,再修复样品耐酸性盐雾周期超过336 h,样品表面无腐蚀点,表面盐雾评级达到10级,失重法表征的腐蚀速度比划痕样品下降1个数量级。

碳改性纳米零价铁对水中六价铬的强化吸附还原研究

纳米零价铁材料因其还原性强的特点而多用于水中Cr(Ⅵ)污染治理。以葡萄糖和氯化铁为原料,通过碳化煅烧还原,制备碳改性纳米零价铁复合材料(nZVI@GC)。材料形貌及结构性质的分析显示,nZVI@GC上纳米零价铁为体心立方的α-Fe^(0),且颗粒分散均匀,平均粒径为32 nm。批处理试验显示,24 h内nZVI@GC对水体中Cr(Ⅵ)的吸附还原质量比为178.6 mg/g,是纳米零价铁(nZVI)的5.7倍,且吸附还原反应符合准二级动力学模型(R^(2)=0.9993)。其中,在pH值为2~3,Cr(Ⅵ)的初始质量浓度为50 mg/L,纳米零价铁的投加质量浓度为0.5 g/L的条件下,nZVI@GC可在30 min内完全吸附还原水中的Cr(Ⅵ)。在干燥空气中无保护存放nZVI@GC时,复合材料上的碳可以有效抑制氧气对纳米零价铁的侵蚀。与新制备材料相比,30 d后nZVI@GC对水中Cr(Ⅵ)的吸附还原率仅下降3.4%。nZVI@GC为材料高效、经济地吸附还原水中Cr(Ⅵ)提供了一种选择。

碱消解火焰原子吸收分光光度法测定固体废物中六价铬的不确定度评定

通过对碱消解火焰原子吸收分光光度法测定固体废物中六价铬检测过程进行研究,依据《测量不确定度评定和表示》(JJF 1059.1—2012),全面分析了检测过程中不确定度的来源并进行量化,建立了碱消解火焰原子吸收分光光度法测定固体废物中六价铬测定不确定度的评定方法,为评价固体废弃物样品中六价铬分析结果不确定度计算提供了参考,为监测机构评价检测结果有效性、检测结果与规范限值的符合性和使用监测数据提供了技术支持。

生物炭负载纳米零价铁对地下水中六价铬的修复效果和影响因素研究

纳米零价铁(nZVI)存在易团聚、钝化和迁移性差等问题,影响对六价铬[Cr(Ⅵ)]污染地下水的原位修复效果。为了开发一种低成本、绿色的nZVI改性材料,以球磨生物炭(BC)为载体负载nZVI,构建了nZVI@BC反应体系,再利用羧甲基纤维素(CMC)稳定nZVI@BC,合成了一种新型高效、抗钝化纳米级别的修复材料CMC-nZVI@BC。对改性前后的nZVI进行表征分析,探究了材料添加量、Cr(Ⅵ)初始质量浓度、初始pH值、温度及地下水化学组分对CMC-nZVI@BC去除Cr(Ⅵ)的影响,并阐明去除Cr(Ⅵ)的机理。得出如下结论:(1)铁碳质量比为2∶1时的nZVI@BC对Cr(Ⅵ)的去除效果最好,3 h内0.6 g/L CMC-nZVI@BC对50 mg/L Cr(Ⅵ)的去除率达99.9%,表现出较高的去除Cr(Ⅵ)的速率和能力;(2)去除Cr(Ⅵ)的主要机制是通过还原和沉淀反应;(3)在pH值2~10范围内,pH值对去除Cr(Ⅵ)有显著影响,温度影响较小;(4)SO_(2-)_(4)的存在促进了Cr(Ⅵ)的去除,而HCO^(-)_(3)、 NO^(-)_(3)、Ca^(2+)、Mg^(2+)和腐殖酸对Cr(Ⅵ)的去除均有不同程度的抑制作用。这些结果表明,CMC-nZVI@BC可以作为有效去除Cr(Ⅵ)的原位修复药剂,为nZVI在地下水原位修复的应用提供了依据。

六价铬对牛蛙心脏、骨骼肌和坐骨神经干生理功能的影响

【目的】从电生理学角度研究六价铬对牛蛙心脏、腓肠肌和坐骨神经干动作电位的影响,探讨六价铬的毒性作用机制。【方法】将不同浓度重铬酸钾溶液通过腹腔注射和离体心脏灌流法处理牛蛙心脏,测定六价铬对在体和离体心脏心率和收缩力的影响。用重铬酸钾溶液浸润好的纱布包裹腓肠肌,测定腓肠肌收缩力变化。采用细胞外电极引导法,测定六价铬对坐骨神经干动作电位传导速度的影响。【结果】结果显示:重铬酸钾对心率和收缩力具有抑制作用,机制分别与六价铬抑制T型钙通道活性和L型钙通道活性有关;然而1 mg/L铬对在体蛙心作用15 min至30 min后,心率增加,可能是“毒物兴奋效应”所致;0.001 mg/L至10 mg/L六价铬对腓肠肌收缩力具有浓度依赖性增强作用,表现为正性变力效应,可能是“毒物兴奋效应”的结果;100 mg/L六价铬抑制了腓肠肌收缩力,表现为负性变力效应,机制与六价铬对兰尼碱受体(Ryanodine receptor,RyR)的抑制作用有关;六价铬以质量浓度和时间依赖性降低了神经干动作电位传导速度,机制与六价铬对电压门控Na+通道产生的失活作用有关。【结论】六价铬对心肌、骨骼肌和神经均具有毒性作用,结果可为六价铬的毒性作用研究提供一定的电生理实验依据。

鞣酸纳米铁去除六价铬的反应动力学研究

通过添加不同剂量的鞣酸来制备鞣酸与铁离子摩尔比例分别为0.012 5、0.025 0、0.050 0、0.100 0、0.200 0的鞣酸纳米铁(TA-nZVI),通过TEM、UV-Vis、XRD、GT方法来分析不同比例TA-nZVI的形貌、粒径、成分、热稳定性。TA-nZVI是一种特殊的团簇结构,粒径主要分布在40~70nm之间,比表面积可高达180.1 m^(2)·g^(-1),具有极高的反应活性,对Cr(Ⅵ)去除率在30 min内均可达到100%。TA-nZVI还原去除Cr(Ⅵ)的实验结果表明:不同鞣酸与铁离子摩尔比例条件下制备的纳米铁与Cr(Ⅵ)的反应均符合一级动力学,相同条件下,TA-nZVI的表观速率常数可达到Bare-nZVI的1 119倍,表面积归一化速率常数可达到Bare-nZVI的70.64倍。因此,TA-nZVI对Cr(Ⅵ)的高效去除不仅与其具有的巨大比表面积有关,而且也与其单位体积表面积内的Fe0的活性有关。

冰模板制备分级孔生物炭去除废水中的六价铬

以冷冻新鲜豆腐渣中水凝结成大量微-纳米结构的冰簇或者雪晶为模板,制备了纳米片状的互连分级多孔生物炭(NHB)。通过XRD、BET、TEM、FTIR等对NHB材料进行表征分析,并依据吸附动力学模型研究了NHB材料对六价铬的去除动力学过程。结果表明:在pH=2环境当中Cr(Ⅵ)浓度为100 mg/g时,改性后的互连分级多孔生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附效果(170.3 mg/g)是直接碳化面普通块状生物炭(TB)的7.8倍(21.6 mg/g)。该多孔生物炭材料的互连分级多孔纳米片状结构可以为废水中的六价铬重金属提供更多的活性位点以及可利用的离子迁移通道。

还原菌Staphylococcus sp.修复六价铬污染土壤的中试研究

为探索微生物修复的工程化应用前景,开展六价铬污染土壤的微生物还原修复中试研究。通过采集废弃电镀厂场地污染土壤,筛选出1株具有六价铬还原作用的功能菌Staphylococcus sp.。Staphylococcus sp.对六价铬的耐受质量浓度高于200 mg/L,最适pH值为7,适宜温度为25~35℃。研究发现,当土壤六价铬初始质量比为98.00 mg/kg、水土比(mL∶g)为2∶1、添加肉膏蛋白胨(Luria-Bertani,LB)培养基的条件下,Staphylococcus sp.能在21 d内将六价铬全部还原。在污染土壤的微生物治理中试研究中,污染土壤的用量为200 kg,水土比(mL∶g)为2∶1,且周期性地添加LB培养基。土壤中六价铬初始质量比为65.42 mg/kg,Staphylococcus sp.在6 d内对六价铬的还原率达到92.59%,后续24 d土壤中六价铬质量比在2.97~10.85 mg/kg呈现波动状态。结果表明,污染场地筛选出的土著功能菌Staphylococcus sp.具有潜在的工程应用价值。中试研究确定的相关参数能为后期工程化应用提供技术支撑。

基于地下水安全的六价铬土壤环境基准值推导案例

重金属污染物六价铬[Cr(Ⅵ)]毒性较大,迁移性强,对地下水安全带来很大威胁,现行相关土壤标准多忽视了地下水安全,亟需制定基于地下水安全的Cr(Ⅵ)土壤环境基准值为污染场地监管提供支撑。调研借鉴国外制定基于地下水安全的污染物环境基准值的方法,以浙江黏壤土、江苏壤质砂土和吉林壤质黏土为研究对象,进行室内静态吸附试验,获得3种土壤的Cr(Ⅵ)分配系数。土壤参数及含水层相关参数通过查阅调研国内文献获得,采用美国环境保护署在土壤筛选指南中提出的土壤筛选值(soil screening level,SSL)方法,基于《地下水质量标准》(GBT 14848-2017)反推得到基于地下水安全的土壤环境基准值。研究结果表明:基于地下水安全的Cr(Ⅵ)土壤环境基准值分别为0.944,0.690,0.514 mg/kg,研究结果与国外以保护地下水安全为目的的基准值较为接近,但各研究地区土壤性质的差异使得基准值有所差别。因此各地监管机构在完善土壤环境质量评价体系时应当构建各地土壤及含水层参数数据库,为本地区土壤污染治理提供参考。研究结果可为我国各地区推导基于地下水安全的重金属土壤环境基准值提供科学依据。

原子吸收光谱法和分光光度法测定土壤六价铬对比研究

土壤六价铬监测在耕地保护中具有重要意义,不同原理测定方法结果的一致性是准确测定土壤中六价铬及研制土壤六价铬标准物质的技术基础,目前国内测定土壤六价铬的唯一标准是HJ 1082—2019《土壤和沉积物六价铬的测定碱溶液提取-火焰原子吸收分光光度法》,但土壤中六价铬的测定存在较为严重的基体效应。为建立准确测定土壤中六价铬的方法,采用氢氧化钠-碳酸钠碱溶液、磷酸盐缓冲溶液-氯化镁体系提取土壤六价铬,用原子吸收光谱法(AAS)和分光光度法(UV-Vis)测定,研究了基体效应对两种方法测定结果的影响。AAS测定土壤六价铬,基体干扰较为严重,制作标准曲线需要进行基体匹配,在线性范围0~2 mg/L线性良好,检出限0.42 mg/kg,方法精密度为2.1%;UV-Vis测定土壤六价铬几乎不受基体效应影响,以水为溶剂制备标准曲线,在线性范围0~0.2 mg/L线性良好,检出限0.12 mg/kg,方法精密度为3.4%。对分别来自安阳、安顺、兰州的低、中、高3种含量的实际样品测定,两种方法平行测定6次,经t检验两种方法无显著性差异,一致性较好,邀请国内十家高水平实验室进行协作定值实验,两种方法测定结果与其他实验室测定结果一致。通过基体匹配、稀释待测液和添加高锰酸钾等方法可显著减小基体效应、颜色及有机质对两种方法测定土壤六价铬的影响,两种方法均具有良好的精密度和正确度,适用于土壤六价铬的测定。

雷公藤甲素调控NLRP3/GSDMD/IL-1β途径改善六价铬对足细胞损伤的机制研究

目的:通过构建小鼠足细胞损伤模型,探讨雷公藤甲素(TP)通过调控NLRP3/GSDMD/IL-1β通路对足细胞的保护作用。方法:培养小鼠足细胞MPC5,通过构建Cr(Ⅵ)足细胞损伤模型,分为正常组(Control组)、Cr(Ⅵ)组、Cr(Ⅵ)+TP组(TP组)。通过CCK-8法分别检测30~150μmol/L Cr(Ⅵ)作用于足细胞后对足细胞生存活力的影响和2~10 ng/ml TP作用于Cr(Ⅵ)染毒后的足细胞,以确定Cr(Ⅵ)和TP干预的最佳浓度和时间,Western blot法检测NLRP3、Caspase-1、GSDMD、IL-1β和IL-18焦亡相关蛋白的表达情况,细胞免疫荧光法检测足细胞WT-1蛋白表达情况。结果:CCK法结果表示,选取Cr(Ⅵ)浓度为150μmol/L,1 h干预细胞,TP浓度为2 ng/ml,24 h干预细胞。Western blot结果表明发现,与Control组相比,Cr(Ⅵ)组中NLRP3、Caspase-1、GSDMD、IL-1β和IL-18表达升高(P<0.05,P<0.01),TP组中NLRP3、Caspase-1、GSDMD、IL-1β和IL-18表达降低(P<0.05)。细胞免疫荧光结果显示,与Control组相比,Cr(Ⅵ)组中WT-1的阳性表达显著降低,经TP干预后表达升高。结论:TP能够改善Cr(Ⅵ)对足细胞的损伤作用并通过抑制NLRP3/GSDMD/IL-1β信号通路来实现的。

基于弱相互作用力的共混型吸附剂去除六价铬离子

本研究采用聚乙二醇(PEG)与单宁酸(TA)的氢键和范德华力等弱相互作用力制备了一种新型混凝剂。在Fe2+的辅助下,Cr(Ⅵ)可在中性条件下形成沉淀。Cr(Ⅵ)质量浓度在2 h内可由100 mg/L降至<0.1 mg/L。且Fe2+的用量缩减为目前工业技术的1/3。去除过程涉及氧化还原-螯合、电荷相互作用和物理包裹等多种相互作用。由于反应条件温和、去除效率高,有望成为一种具有较大应用前景的新型除铬技术。

磁性铁-黑茶渣基活性炭的制备及对六价铬废水的吸附探究

以黑茶渣为原料,ZnCl_(2)溶液为活化剂制备出黑茶渣基活性炭,后用化学共沉淀法赋予活性炭磁性物质,制得磁性铁-黑茶渣基活性炭。探究黑茶渣活性炭和铁盐的不同配比、搅拌速度、陈化温度、陈化时间等单因素对其碘吸附性能的影响,得出最佳制备条件:配比为4∶1,搅拌速度为700 rpm,陈化温度为60?C,陈化时间为80 min。通过改变p H、转速和投加量,探究3种活性炭对六价铬废水的吸附效果。

连续流动分析仪测定水中六价铬的方法探究

为探究连续流动分析仪测定水质中六价铬方法的可行性,采用荷兰Skalar SAN++型连续流动分析仪,测量方法检出限、精密度、加标回收实验、准确度,同时与国标方法GB 7467—87《水质六价铬的测定二苯碳酰二肼分光光度法》进行比对分析。结果表明六价铬的线性关系(r=0.9994,n=8),加标回收样品回收率范围为96.8%~102.0%,标准样品的相对标准偏差RSD≤1%,检出限为0.7ug/L,测定下限2.4ug/L,各项指标均满足实验要求。该方法操作简单,提高了工作效率,适用于地表水、地下水、污水中六价铬的测定。

草酸与铬酸根形成配位络合物强化可见光还原六价铬的机理研究

草酸是自然水体中广泛存在的一种小分子羧酸,主要来源于植物的根系分泌和有机质分解,对自然水体中Cr(Ⅵ)的还原有重要的影响。本研究通过等温滴定量热法(ITC)、电喷雾分辨质谱(ESI-HRMS)分析发现,当pH≤4,草酸根和铬酸根分别以HC2O_4^(-)和HCrO_(4)^(-)的形式存时,可以通过脱水缩合的方式形成具有可见光活性的草酸-铬酸配位络合物(HC_(2)CrO_(7)^(-))。在可光的照射下,HC_(2)CrO_(7)^(-)络合物草酸氧原子上的电子可以通过HOMO-LUMO跃迁的形式向铬酸转移,实现Cr(Ⅵ)的还原。借助电喷雾高分辨质谱检测了Cr(Ⅵ)还原过程中的中间产物,确Cr(Ⅵ)最终还原产物为低毒的Cr(Ⅲ)-草酸络合物([Cr^(3+)-(C_(2)O_4^(2-))_3]^(3-))。根据检测到的反产物,绘制了草酸可见光还原Cr(Ⅵ)的反应路径。本研究将为利用草酸高效光还原Cr(Ⅵ)术提供理论依据。

废弃香蕉皮粉末对六价铬的吸附特性与机理研究

研究了废弃香蕉皮粉末对六价铬〔Cr(Ⅵ)〕的吸附特性与机理。重点考察各种影响因素,利用等温线、动力学和热力学方程定量分析了吸附过程,并采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段探讨了吸附机理。结果表明:香蕉皮粉末是一种优良的吸附剂,对Cr(Ⅵ)的吸附性能远高于其他生物质。香蕉皮粉末对Cr(Ⅵ)吸附的最佳pH值为2,吸附24 h时达到平衡,Cr(Ⅵ)初始浓度和温度越高,吸附效果就越好。3次吸附-解吸循环后,香蕉皮粉末对Cr(Ⅵ)的吸附容量仍达到初始吸附容量的93.7%。Langmuir和Freundlich方程均能用于描述香蕉皮粉末对Cr(Ⅵ)的吸附过程,表明存在单分子层和多分子层吸附,且为有利吸附。在298、308和318 K条件下,香蕉皮粉末对Cr(Ⅵ)的最大吸附量分别为149.25、161.29和169.49 mg·g^(-1)。准二级动力学模型更适用于拟合香蕉皮粉末对Cr(Ⅵ)的吸附过程,表明化学吸附占主导,发生电子转移。热力学参数表明,香蕉皮粉末对Cr(Ⅵ)的吸附是自发吸热熵增的反应。SEM结果显示,香蕉皮粉末呈片状结构,直径几十到数百微米,表面有褶皱和孔隙,提供了多个活性位点。SEM、FTIR和XPS分析结果表明,香蕉皮粉末对Cr(Ⅵ)的吸附机理包括静电吸引、氧化还原、表面螯合和离子交换。

原位吸附技术修复六价铬污染土壤

常见六价铬Cr(Ⅵ)污染场地修复技术如客土法、还原法、固化法、生物法等存在成本高、效率低及Cr(Ⅵ)被二次氧化等缺点。理想修复技术应能快速、低成本地将铬元素(Cr)从土壤中彻底去除。本文将聚吡咯(PPy)通过原位聚合的方式负载在凹凸棒土(ATP)表面,制备了以PPy为“壳”和以ATP为“核”的ATP/PPy复合材料,ATP/PPy对Cr(Ⅵ)的最大吸附容量为185.19mg/g,吸附机理包括静电引力、螯合、还原与离子交换等。将ATP/PPy嵌入土壤中,利用Cr(Ⅵ)在土壤中的纵向迁移及横向浓度差渗透,可实现对土壤中Cr(Ⅵ)的原位吸附。实验考察了模拟降雨量、土壤pH、土壤容重、土壤有机质含量等因素对土壤中Cr(Ⅵ)去除效率的影响。结果表明,当供试土壤中Cr(Ⅵ)浓度为30mg/kg,模拟降雨量为6mL/天,土壤有机质含量为7.6g/kg,土壤容重为1.22g/cm^(3),土壤p H为5.86时,第35天时土壤滤液中Cr(Ⅵ)去除率为58.51%,土壤中Cr(Ⅵ)含量降低至2.97mg/kg,低于《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB36600—2018)中的建设用地第二类用地筛选值5.7mg/kg。该技术具有操作简单、经济环保、效率高、去除彻底等优势,可为污染场地的高效低成本治理提供新思路及技术支撑。