K_(2)FeO_(4)-FeCl_(3)联合强化剩余污泥厌氧消化产酸

通过碱性高铁酸钾(K_(2)FeO_(4))-FeCl_(3)预处理联合厌氧消化对剩余污泥进行减量化处理,探讨不同形态的铁源及不同铁浓度对以有机酸回收为目标的污泥减量化过程的影响,并寻找最适铁投加量.结果表明在预处理过程中碱性K_(2)FeO_(4)对污泥聚集体结构破坏起着重要作用.与空白相比,挥发性悬浮物固体(VSS)下降了26.79%,中值粒径(Dx(50))下降了90%,污泥沉降比(SV_(30))下降了33%,污泥沉降性能变好,减量效果明显.FeCl_(3)在预处理过程仅具有絮凝作用.在厌氧消化过程,经碱K_(2)FeO_(4)预处理后的污泥产酸量高于空白组.适量铁离子的增加可加速有机酸的产生速率.最适铁投加量20mg Fe/g VSS的K_(2)FeO_(4)及21mg Fe/g VSS的FeCl_(3)(即TFe投加量为41mg Fe/g VSS)的产酸效果最好,在消化第3d挥发性有机酸达到峰值(436.1mg COD/g VSS),是空白组峰值的4.45倍.当经过15d消化后,PO_(4)^(3-)-P去除率达69.8%,是仅投加K_(2)FeO_(4)预处理的2.03倍.此外,适量铁的投加还有利于产酸菌(Actinobacteria门和Chloroflexi门)富集,促进了厌氧消化产酸速率提升,而铁投加量高于48mg Fe/g VSS反而会抑制厌氧环境中产酸菌的活性.

微波碳化-K_(2)FeO_(4)活化制备生物炭及其对Cr^(6+)吸附性能

作者以柚子皮为原料,采用微波碳化-K_(2)FeO_(4)活化制备了磁性生物炭,对比了不同微波功率、不同炭化时间对磁性生物炭性能的影响。采用SEM、BET、XRD、XPS和FTIR对磁性生物炭进行表征,考察其对Cr^(6+)的吸附性能和机理。结果表明,与单纯微波碳化相比,微波碳化-K_(2)FeO_(4)活化增加了生物炭表面的含氧官能团,比表面积从3.08 m;/g提高到49.33 m;/g,且生成磁性γ-Fe_(2)O_(3)。磁性生物炭对水溶液中Cr^(6+)的吸附动力学和等温线分别符合准二级动力学方程和Langmuir吸附等温模型。在45 ℃的条件下,磁性生物炭对Cr^(6+)的最大吸附量为122.1 mg/g。

K_(2)FeO_(4)-PAC联用混凝处理低浓度含氟有机废水的研究

以太阳能光伏企业生产废水一级钙盐沉淀后出水为研究对象,配制模拟水样,F-质量浓度为30 mg/L,异丙醇质量浓度为94.36 mg/L(TOC值56.56 mg/L),采用高铁酸钾(K_(2)FeO_(4))-聚合氯化铝(PAC)联用混凝沉淀法对水样进行处理.分别考察了单独使用K_(2)FeO_(4)及与PAC联合使用时药剂投加量等因素对F-和有机物去除效果的影响.结果 表明,K_(2)FeO_(4)和PAC具有协同絮凝作用,且K_(2)FeO_(4)能改善絮体结构,二者联用时可有效提高污染物去除率,其中pH是较为关键的影响因素.最优实验条件下,F-和TOC去除率分别为71.13%和5.25%.同时发现,K_(2)FeO_(4)对异丙醇的矿化程度不高,使得TOC下降幅度不大.

FeO_(2)与FeO_(2)He晶格热导率与声速特征的第一性原理研究

高温高压实验研究发现了一种新型铁氧化物FeO_(2),其可以稳定地存在于地球内部。理论研究表明,FeO_(2)可以与He在高温高压下发生反应,形成FeO_(2)He,借此解释了地球内部He的赋存机制。采用第一性原理方法,对比研究了FeO_(2)和FeO_(2)He两种矿物在下地幔条件下的晶格热导率和声速特征。计算结果表明,FeO_(2)He的晶格热导率比FeO_(2)的晶格热导率高很多,并且其随压力的变化也比FeO_(2)大。两种矿物的晶格热导率与温度的变化关系都接近T−1,与传统半导体的结论一致。分析表明,两种矿物的群速度差异较小,对晶格热导率的影响有限;两种矿物的非谐散射率有较大的差异,是导致两者晶格热导率差异的主要原因。FeO_(2)He的剪切和压缩波波速都比FeO_(2)大一些,但两者的波速都比下地幔主要矿物钙钛矿的波速小,符合D″层超低声速的特征。

Mn_(2)FeO_(4)@GS对水中四环素的吸附行为

为降低四环素(TCs)处理成本,实现“以废治污”的绿色发展目标,以农业废弃物皂荚(GS)为原料,NaHCO3为活化剂,铁和锰为负载金属,通过水热合成法改性制备磁性复合吸附剂(Mn_(2)FeO_(4)@GS)。采用SEM、FTIR、XRD、BET等表征方法对Mn_(2)FeO_(4)@GS的微观结构进行表征,并考察了不同单因素实验条件下,Mn_(2)FeO_(4)@GS对TCs的吸附行为。结果表明,Mn_(2)FeO_(4)@GS对TCs去除率达到91.70%,与未改性GS相比,提高了65.73%,有效弥补了GS吸附能力的不足。吸附过程符合准2级动力学模型和Freundlich等温模型,吸附过程是以化学吸附为主的多层吸附。

高压下Py-FeO_(2)、Py-FeOOH和ε-FeOOH晶体结构与弹性特征的第一性原理研究

Py-FeO_(2)、Py-FeOOH和ε-FeOOH是地幔及核幔边界的重要成分,其在高温高压下的物性演化特征对了解地幔物质组成和结构及动力学过程有重要意义,为此利用第一性原理方法计算了0~350 GPa条件下Py-FeO_(2)和Py-FeOOH以及0~170 GPa条件下ε-FeOOH的晶体结构与弹性性质。Py-FeO_(2)和Py-FeOOH的晶格常数随压强的增加呈逐渐减小趋势,而ε-FeOOH的晶格常数随压强增加而减小,其中c轴更容易被压缩。Py-FeO_(2)、Py-FeOOH和ε-FeOOH的晶胞密度随压强增加而增大,按照密度由大到小依次为Py-FeO_(2)、Py-FeOOH、ε-FeOOH。3相的体积模量随压强的增加线性增加,Py-FeO_(2)和Py-FeOOH的剪切模量随压强的增加线性增加。对比体积模量可知,Py-FeO_(2)的体积模量最高,Py-FeOOH和ε-FeOOH的体积模量在高压下几乎一致;而Py-FeO_(2)的剪切模量最大,ε-FeOOH的剪切模量最小。Py-FeO_(2)、Py-FeOOH和ε-FeOOH的压缩波速随压强的增加而增加,Py-FeO_(2)的剪切波速随压强的增加而增加。Py-FeOOH的剪切波速在0~2000 km深度范围内随深度增加而减小,在2000~6000 km深度范围内变化较小(在5.8~6.0 km/s之间);ε-FeOOH的剪切波速在33 GPa(约900 km深度)发生突变。3相中ε-FeOOH的波速最低,而Py-FeO_(2)的波速最高。综合计算结果表明,Py-FeO_(2)和Py-FeOOH具有高密度、低波速的特点,与地幔超低速区的性质一致。Py-FeO_(2)和Py-FeOOH在形成之后可能富集下沉到核幔边界,成为超低速区的来源。ε-FeOOH在超过33 GPa压强条件下发生的氢键对称化给ε-FeOOH的结构带来显著变化,同时氢键对称化会影响原子间相互作用,进而影响ε-FeOOH的弹性性质以及地震波速。

K_(2)FeO_(4)强化采煤污染土壤吸附固定Pb2+的实验研究

利用pb^(2+)含量为8.02 mg/kg的土壤作为实验原土,以50~400 mg/L Pb(NO_(3))_(2)分别对原土和投加K2FeO4的土壤进行吸附实验,考察了不同条件下两种土壤对pb^(2+)的吸附影响规律,并进行了动力学分析.在此基础上利用模拟酸性雨水,采用静态溶浸实验和连续浸提实验,从浸出浓度和土壤对pb^(2+)吸附态的影响两方面综合考查K_(2)FeO_(4)对土壤强化吸附固定pb^(2+)的效果.结果表明,实验土壤对于初始浓度为350 mg/L的pb^(2+)仍具有良好的吸附作用,当Fe^(6+)/pb^(2+)质量比为5、吸附时间为8h时吸附量高达486 mg/kg;而加入K_(2)FeO_(4)后使土壤对pb^(2+)的吸附等温线由Langmuir变为Freundlich,且整个反应过程符合准二级动力学模型,吸附趋于稳定形态,pb^(2+)的浸出大幅度降低,强化吸附固定效果显著.此外,吸附过程对pH和温度不敏感,这对于pb^(2+)污染土壤的原位修复具有重要的实际应用价值.

K_(2)FeO_(4)氧化页岩气压裂返排液动力学及机理研究

对K_(2)FeO_(4)氧化页岩气压裂返排液降解有机物动力学、机理及特征污染物邻苯二甲酸二丁酯(DBP)降解机理进行实验分析。通过单因素实验探究确定动力学,采用GC-MS分析有机物变化及降解机理。实验结果表明:K_(2)FeO_(4)氧化页岩气压裂返排液有机物降解符合两阶段反应动力学,最佳反应条件为K_(2)FeO_(4)浓度1500 mg/L,初始pH=9.0,温度为25℃。通过GC-MS分析K_(2)FeO_(4)氧化DBP降解过程中间产物,并提出了降解DBP的可能途径。

GO@K_(2)FeO_(4)复合材料处理环丙沙星废水性能研究

鉴于氧化石墨烯(GO)比表面积大和吸附性强、高铁酸钾(K_(2)FeO_(4))氧化性强但容易分解的性质,探究了以GO包覆K_(2)FeO_(4)制备复合材料GO@K_(2)FeO_(4),以环丙沙星(CIP)为代表污染物,分析了K_(2)FeO_(4)@GO处理抗生素废水的处理效果。扫描电子显微镜对GO@K_(2)FeO_(4)表征得出:GO能很好地包覆K_(2)FeO_(4)。处理CIP废水的最佳条件为:GO与K_(2)FeO_(4)的混合配比、溶液pH值和GO@K_(2)FeO_(4)的添加量分别为5.0%、5.0和0.3g/L废水。在此优化条件下,CIP的去除率可达到90.1%,比单独使用K_(2)FeO_(4)处理时的去除率提高了19.9%。综合可知:GO@K_(2)FeO_(4)具有更好的稳定性和去除CIP的功能,对抗生素废水的处理具有很好的前景。

K_(2)FeO_(4)-PAC-PAM处理地下水中高浓度硫酸盐的实验研究

以SO_(4)^(2-)的去除率作为考察指标,在高浓度SO_(4)^(2-)模拟地下水中以不同方式投加高铁酸钾(K_(2)FeO_(4))、聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM),考察不同药剂对SO_(4)^(2-)的去除效果,并对其去除机理进行了分析.研究结果显示,对于SO_(4)^(2-)浓度为1 000 mg/L的原水,加入K_(2)FeO_(4)比单独使用PAC和PAM处理时去除效果显著提高;K_(2)FeO_(4)-PAC-PAM复合药剂对SO_(4)^(2-)的去除率可达46.69%;并且发现K_(2)FeO_(4)和PAC-PAM的投加顺序也会对SO_(4)^(2-)的去除率产生不同程度的影响.在K_(2)FeO_(4)-PAC-PAM复合药剂体系中,K_(2)FeO_(4)起到显著的絮凝协同作用,从而使高浓度硫酸盐通过强化絮凝作用被去除.

高铁酸钾/高锰酸钾改性生物炭对Cd^(2+)的吸附研究

为增强生物炭对Cd的吸附性能,以600℃制备的酒糟生物炭(BC)为原料,采用K_(2)FeO_(4)和KMnO_(4)氧化活化的方式制备改性生物炭,分别标记为BCFE和BCMN,采用全自动比表面积和孔隙度分析仪(BET)、电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)对改性前后酒糟生物炭的性质进行分析,并探究改性生物炭对Cd^(2+)的吸附效果。结果表明,添加K_(2)FeO_(4)和KMnO_(4)可有效地将Fe和Mn负载到生物炭上,分别在生物炭表面生成铁氧化物与锰氧化物。BCFE的总官能团含量分别是BC和BCMN的1.8倍和1.5倍,BCFE的含氧官能团与芳香性结构更为丰富。K_(2)FeO_(4)和KMnO_(4)改性显著提高了生物炭的比表面积,3种材料比表面积表现为:BCFE(2302.0 m^(2)·g-1)>BCMN(521.3 m^(2)·g-1)>BC(245.9 m^(2)·g-1)(P<0.05),BCFE的比表面积分别是BC和BCMN的9.4倍和4.4倍。吸附试验结果显示,当达到吸附平衡时,3种材料对Cd^(2+)的吸附量大小表现为BCFE(7.46 mg·g-1)>BCMN(5.61 m^(2)·g-1)>BC(1.46 m^(2)·g-1)(P<0.05)。3种生物炭对Cd^(2+)的吸附动力学模型均符合准二级动力学模型,吸附速率由快至慢排序为:BCFE>BCMN>BC;吸附等温模型均符合Langmuir模型,吸附过程为单分子层吸附,最大吸附量(Qm)表现为:BCFE>BCMN>BC。因此,K_(2)FeO_(4)和KMnO_(4)改性处理显著改善了生物炭的结构,提高了对Cd的吸附能力,且K_(2)FeO_(4)改性效果明显优于KMnO_(4)。可见,经K_(2)FeO_(4)改性的生物炭具有较好的吸附潜力,可作为Cd废水处理的有效材料。

原水预处理中高铁酸钾及其改良技术应用研究进展

近年来高铁酸钾(K_(2)FeO_(4))作为一种绿色水处理剂在原水预处理中发挥着重要作用。K_(2)FeO_(4)可以有效地去除水中各种有机及无机污染物,并且不会产生二次污染,污染物的去除效果与药剂投加量、pH、反应时间等因素有关。K_(2)FeO_(4)具有选择性氧化以及不稳定等不足,因此,发展了K_(2)FeO_(4)的强化技术与联用技术。结合近几年国内外的研究现状,分析了K_(2)FeO_(4)联用技术与强化技术的优势与局限性,其中Fe(Ⅲ)与K_(2)FeO_(4)作用明显,有效提高污染物去除率的同时减少了水处理过程中K_(2)FeO_(4)的用量,大幅降低了处理成本,应用前景广阔。

高铁酸钾/氢氧化钾改性竹基生物炭制备及吸附性能研究

为制备具有磁分离和优异吸附性能的竹基生物炭,以废弃竹料为原料,采用高铁酸钾(K_(2)FeO_(4))和氢氧化钾(KOH)作为活化剂制备改性生物炭。实验中利用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)对改性生物炭的结构进行分析,同时探究了改性生物炭在不同条件时的吸附性能。结果表明:改性生物炭中的磁性物质是氧化铁和单质铁,吸附试验的动力学分析显示改性生物炭对亚甲基蓝(MB)和盐酸四环素(THC)的吸附过程可用准二级动力学描述,对甲基橙(MO)的吸附可用颗粒内扩散动力学描述。当竹粉用量为3 g、K_(2)FeO_(4)和KOH的用量各为2 g时在700℃下煅烧2 h得到的改性生物炭具有最优的吸附性能。在吸附剂用量为0.4 g·L^(-1)、MB质量浓度为300 mg·L^(-1)时,振荡吸附1 h,改性生物炭对MB的吸附量为288.1 mg·g^(-1)。

高铁酸钾改性生物炭的制备及其对水体中Cd(Ⅱ)的吸附特性

随着工业化的发展,金属铬Cd(Ⅱ)的过量排放将对人类和环境造成巨大的危害。以花生壳为原料制备生物炭,并用高铁酸钾(K_(2)FeO_(4))对其进行改性,制备了磁性吸附剂(Fe-BC)用于吸附并降低水体中的Cd(II)。实验探究了吸附时间、溶液pH、Cd(II)质量浓度和生物炭添加量对吸附效果的影响。研究发现,当溶液pH为6、吸附饱和时间为2 h、饱和Cd(II)质量浓度为300 mg·L^(−1)、吸附剂添加量为4.0 g·L^(−1)时,Cd(II)最大吸附量可达到153.28 mg·g^(−1)。较高的pH值会导致Cd(II)以沉淀的形式析出。同时,多种表征手段表明,改性剂K_(2)FeO_(4)改善了生物炭表面的孔径结构,增加了生物炭表面C=C、C=O和−OH官能团的数量,FTIR还证明了吸附过程中官能团与Cd(II)发生络合作用,从而有效提高吸附效率。Fe-BC在第4次脱附-吸附实验中对Cd(II)的吸附量达79.38 mg·g^(−1),该生物炭具有良好的重复利用性能。为了进一步研究该生物炭的吸附性能,对该吸附过程进行了吸附动力学和吸附等温线的研究,结果表明Fe-BC生物炭对Cd(II)的吸附属于单层表面的吸附,以化学吸附为主、物理吸附为辅。综上所述,Fe-BC生物炭材料制备简单、经济环保,具有吸附速率快、吸附容量大、吸附效率高、化学稳定性好的优点,能够有效降低水体中Cd(II)含量,降低其生态风险,为废弃生物质资源化以及水体污染治理提供了参考。

H_(2)O_(2)、Na_(2)FeO_(4)去除土壤中总石油烃的反应动力学

利用H_(2)O_(2)、Na_(2)FeO_(4)2种氧化剂对土壤中TPH进行去除实验,根据反应条件和反应速率的关系建立反应动力学模型,并对反应过程中反应速率变化、半衰期、TPH去除率等因素进行讨论和对比,寻找其反应规律。结果表明:H_(2)O_(2)去除TPH过程符合一级反应动力学模型。Na_(2)FeO_(4)去除TPH过程符合二级反应动力学模型,H_(2)O_(2)浓度增大导致反应动力学常数增加,Na_(2)FeO_(4)浓度增大导致反应动力学常数减小。采用0.078,0.156,0.234 mol/L 3种浓度H_(2)O_(2)溶液与TPH的初始反应速率分别为0.61×10^(-3),1.38×10^(-3),2.09×10^(-3) mol/(L·min),浓度为0.070,0.140,0.210 mol/L的Na_(2)FeO_(4)溶液与TPH的初始反应速率分别为13.30×10^(-3),20.47×10^(-3),12.86×10^(-3) mol/(L·min)。2种氧化剂与TPH的反应速率大小为:Na_(2)FeO_(4)>H_(2)O_(2)。H_(2)O_(2)、NaFeO_(4)与TPH反应半衰期分别为40.40~66.50,4.10~7.14 min。H_(2)O_(2)的半衰期约为Na_(2)FeO_(4)的10倍。2种氧化剂对土壤中TPH去除率均可达到60%以上,但利用率较低。总结了2种氧化剂在去除TPH过程中反应速率、半衰期和去除率的特点,最终筛选并优化反应条件,为黄土高原土壤修复提供参考。

高铁酸钾氧化自絮凝处理实际化学镀镍废槽液

化学镀镍工艺广泛应用于工业生产领域,并产生大量废水。此类废水一般由预处理工艺废水、镀件清洗水、废镀液及其他废水组成,成分复杂,具有微生物毒性,如直接排放会对自然环境造成严重污染。采用高铁酸钾(K_(2)FeO_(4))对含高浓度Ni和COD的化学镀镍废槽液进行处理,探讨K_(2)FeO_(4)浓度、废水初始pH对废水处理效果的影响。结果表明,K_(2)FeO_(4)最适浓度为5 mmol/L,最佳废水初始pH为3,对络合态Ni的破络效率最高可达99%,COD去除率最高达80%。超高效液相色谱-质谱(UPLC-MS)表征结果显示,废水中的Ni主要以苹果酸-Ni形态存在。K_(2)FeO_(4)处理化学镀镍废槽液的机理可能为:K_(2)FeO_(4)先与废水中的还原物质反应得到还原产物Fe(Ⅲ),再与Ni-有机络合物发生置换使Ni游离,同时,Fe(Ⅲ)的絮凝作用可降低废水的COD。