零价铁和改性膨润土处置含铀废水的实验对比研究

含铀废水的处理是目前研究的热点。通过静态吸附试验,分别研究了零价铁(ZVI)和热改性膨润土(TAB)对含铀废水中U(Ⅵ)的去除效果,考察了溶液pH值、处置时间、使用量等因素对U(Ⅵ)去除率的影响。结果表明:零价铁对U(Ⅵ)的去除率高,处置时间短,当废水中铀U(Ⅵ)的浓度为30 mg/L时,ZVI的最佳使用量为3.0 g。当pH为5,处置时间10 min时,U(Ⅵ)去除率达到89.5%;延长处置时间,去除率略有增加。热改性膨润土在废水中铀的浓度为30 mg/L时的最佳使用量为0.4 g,过量使用膨润土反而不利于U(Ⅵ)的去除。当pH为4,处置时间120 min时,U(Ⅵ)去除率达到86.5%。动力学分析表明,ZVI处理含铀废水的过程符合一级反应动力学方程,而TAB处理含铀废水的过程接近二级反应动力学方程。     

腐殖酸改性针铁矿对铀U（Ⅵ）的吸附性能及机理研究

通过人工合成的方法制得腐殖酸改性针铁矿(HA-α-FeOOH),考察了吸附时间、吸附剂用量、U(Ⅵ)初始浓度和pH值等因素对吸附U(Ⅵ)过程的影响.同时,利用傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和X射线能谱(EDS)分析了其对U(Ⅵ)的吸附机理.试验结果表明,在25℃、pH为4的条件下,腐殖酸改性针铁矿作用4 h对5 mg·L-1的含铀废水的去除率几乎达到100%.Freundlich等温吸附模型、准二级动力学模型对吸附过程的拟合效果较好,主要吸附模式为多层吸附;改性针铁矿对U(Ⅵ)的吸附是自发的吸热反应.SEM-EDS和FIIR分析结果表明,改性针铁矿吸附U(Ⅵ)的机理主要表现为内层络合作用及离子交换,与U(Ⅵ)作用的基团主要是羟基、酚羟基和羧基.     

零价纳米铁吸附去除水中六价铬的研究

利用液相还原法制备的零价纳米铁(nZVI)进行了去除水中Cr(Ⅵ)的实验研究.结果表明,nZVI对Cr的去除效果明显优于还原铁粉和粉末活性碳;pH值越小、初始Cr浓度越低、nZVI放置时间越短及投加量越大均有利于水中Cr(Ⅵ)的去除,最佳去除率近100%;反应动力学拟合结果表明,nZVI去除六价铬符合准二级动力学模型;反应后nZVI颗粒的扫描电镜及电子能谱结果显示Cr占12.02%(wt),结合对反应溶液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)分析,说明吸附、还原与共沉淀可能是nZVI去除水中六价铬的主要机理.     

反硝化颗粒污泥在纳米零价铁胁迫下的性能恢复

为探明纳米零价铁(nZVI)对反硝化颗粒污泥(DGS)潜在的胁迫效应,本研究通过连续多批次实验,考察了经历n ZVI短期冲击后,DGS反硝化活性在不同C/N比条件下的恢复情况.结果表明,当nZVI投加量高于5 mg·L~(-1)时,DGS比反硝化速率(μ)会出现下降,对应的比反硝化抑制率(IR)与基质C/N比、nZVI投加量呈现正相关.当nZVI投加量达到100 mg·L~(-1)时,胞外蛋白与多糖含量均明显降低.此时,充足的外加碳源(C/N≥4)将有助于促进DGS反硝化活性的恢复和减少去除单位硝态氮所消耗的COD值.由Freundlich和Langmuir吸附等温线的拟合结果可知,基质C/N比越高,DGS对n ZVI的吸附能力就越强.在恢复期内,泥相中总铁含量(Qe)的持续削减为高C/N比条件下,DGS反硝化活性的提升创造了有利条件.当Qe降至0.4 mg·g~(-1)以下时,μ值可达到或接近对照组的水平.     

纳米零价铁铜双金属对铬污染土壤中Cr(Ⅵ)的还原动力学

采用液相还原法制备纳米零价铁铜双金属(n ZVI/Cu),通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对其进行形貌观测和表征分析,用制备的n ZVI/Cu修复Cr(Ⅵ)污染的土壤,研究了不同反应条件对修复效果的影响,探讨了还原动力学规律.结果表明,n ZVI/Cu对土壤中的Cr(Ⅵ)有很好的降解效果,反应初始p H为7,温度为30℃时,加入2 g·L~(-1)的n ZVI/Cu材料,在10 min内Cr(Ⅵ)含量为88 mg·kg~(-1)的污染土壤中的Cr(Ⅵ)去除率可以达到99%以上.改变n ZVI/Cu加入量、p H值、反应温度以及添加腐殖酸都会对Cr(Ⅵ)的去除效果产生影响.改变p H值和反应温度对去除土壤中Cr(Ⅵ)的影响都比较明显,p H值越小,反应温度越高Cr(Ⅵ)的去除效果越好,添加腐殖酸对去除土壤中的Cr(Ⅵ)有一定的影响.n ZVI/Cu降解Cr(Ⅵ)的过程符合伪一级还原动力学模型,还原速率与反应温度的关系符合阿仑尼乌斯(Arrhenius)定律,反应活化能Ea为104.26 k J·mol~(-1).     

三种微生物对铀的吸附行为研究

开展了酵母菌(真菌)、枯草芽孢杆菌(细菌)、小球藻(藻类)对水体中铀(Ⅵ)的吸附性能及机理研究.结果表明:3种微生物对铀都具有较好的吸附效果.酵母菌,小球藻,枯草芽孢杆菌对铀的最佳吸附率分别为97.19%、97.13%、98.03%;且最大吸附量分别达到341.2、356.5、512.5mgU/g(DW).3种微生物对铀的吸附过程和机理有所不同,酵母菌和小球藻符合Langmuir模型,枯草芽孢杆菌更适合Freundlich模型,吸附至12h,酵母菌表面逐渐出现铀和磷的片状结晶及含铀沉积物堆积,小球藻和枯草芽孢杆菌与铀(50mgU/L)作用后细胞出现明显变形,菌体表面未出现铀的结晶物.     

洋葱假单胞菌处理含U(Ⅵ)废水

利用土著洋葱假单胞菌进行试验,探讨了其对低浓度含铀废水处理的性能。结果表明:ρ[U(Ⅵ)]为10 mg/L,pH为6. 0,温度为30℃时,菌体对U(Ⅵ)的最大平衡吸附量可达到160. 4 mg/g。重金属离子(Cu~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)等)对U(Ⅵ)去除存在较大影响。重金属离子浓度为100 mg/L时,Cu~(2+)、Pb~(2+)对菌体去除U(Ⅵ)有明显的抑制作用,而Zn~(2+)的影响微弱。采用SEM-EDX、XRD、FTIR表征分析,阐明铀-细菌相互作用的反应机理。结果表明:U(Ⅵ)以絮状磷酸铀化合物沉积在细胞表面,羟基、羧基和磷酸盐基团促进了U(Ⅵ)的生物沉积。土著洋葱假单胞菌可以耐受U(Ⅵ)和其他重金属毒性,可与U(Ⅵ)发生矿化反应,可在低浓度含铀废水处理方面发挥重要作用。     

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nZVI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nZVI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.     

纳米零价铁及其双金属体系对菲的降解研究

以实验室合成的纳米零价铁(n ZVI)及其双金属(n ZVI/Cu和n ZVI/Ni)为反应材料,对菲(Phenanthrene)的去除进行研究.表征结果表明:纳米颗粒平均粒径均为80~100 nm,主要以α-Fe0的形式存在.批实验结果表明,5 g·L-1的n ZVI,n ZVI/Cu和n ZVI/Ni对菲溶液均有去除效果,其去除效率依次为n ZVI/Nin ZVI/Cun ZVI.溶液初始p H为7.5时,5 g·L-1的n ZVI/Ni去除88%0.5 mg·L-1的菲只需3 h,而n ZVI/Cu和n ZVI分别需要29 h和40 h.3种纳米铁对菲的去除率均随着n ZVI投加量的增加而升高,随着菲溶液初始浓度的增加而降低.反应温度的升高可提高n ZVI/Ni对菲的去除效率,高温时(≥30℃)菲的降解遵循一级反应动力学模型.p H对反应影响不大.GC-MS结果表明,n ZVI/Ni降解菲溶液主要为催化加氢反应,而n ZVI/Cu和n ZVI对菲溶液的去除主要为吸附作用.     

小麦秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附特性及动力学、热力学分析

为实现农业废料资源化,解决含铬废水的污染问题,研究了小麦秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附性能.试验考察了pH,小麦秸秆投加量,温度和初始ρ〔Cr(Ⅵ)〕对吸附活性的影响,进而确定了小麦秸秆去除Cr(Ⅵ)的最优条件.结果表明:当pH=1.0,温度为50 ℃,固液比为40 g/L时,小麦秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附效果最佳.在pH=1.0,温度为30 ℃,固液比为4 g/L的条件下,初始ρ〔Cr(Ⅵ)〕分别为50,100和150 mg/L时,吸附6 h达到平衡,饱和吸附量分别为6.281,11.942 和13.981 mg/g.吸附动力学反应符合准二级动力学方程.吸附热力学反应符合Langmuir吸附等温方程.结合FTIR谱图和SEM结果,推断小麦秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附过程以化学吸附为主.      

细菌X07吸附Cr(Ⅵ)的研究

从不同来源的样品中分离出一株吸附Cr(Ⅵ)较强的菌株X07,经鉴定为蜡状芽孢杆菌(Bacillus.cereus)。通过吸附实验探讨了X07死菌体对Cr(Ⅵ)的吸附特性,结果表明,X07死菌体吸附Cr(Ⅵ)的最适pH值为6.0;其吸附Cr(Ⅵ)是一个快速、非温度依赖过程,吸附50min达到饱和,在最初的5min内,吸附量达到最大吸附量的76.8%;菌体浓度的增加有利于对Cr(Ⅵ)的吸附:其吸附等温线符合Langmuir和Freundlich吸附模型,在试验的条件下,对Cr(Ⅵ)的饱和吸附容量为146.9mg/g干菌体。     

纳米零价铁铜双金属体系对土壤中四氯双酚A的降解

纳米零价铁及其双金属材料因比表面积大、反应活性高,已被大量应用于地下水中卤代有机污染物、无机盐和重金属的处理,而将纳米零价铁铜双金属(Cu/n ZVI)应用于四氯双酚A(TCBPA)污染土壤的修复却鲜见报道.本文以Cu/nZVI为反应材料,探究了TCBPA起始浓度,Cu/n ZVI投加量、p H、温度等因素对土壤中TCBPA降解率的影响.批实验结果表明:反应温度为25℃,经过360 min的反应后,0.30 g的Cu/n ZVI对土壤中0.8 mg·g~(-1)TCBPA的降解率可达85%以上.Cu/n ZVI对土壤中TCBPA的降解率随TCBPA初始浓度的增加而降低,随Cu/n ZVI投加量的增加而升高,随土壤初始p H的增加而降低,Cu/n ZVI对TCBPA的降解在常温条件下即可有效的进行.Cu/nZVI对TCBPA的降解遵循准一级反应动力学模型.GC-MS结果表明,Cu/n ZVI降解TCBPA是一个逐步还原脱氯的过程.     

还原氧化石墨烯支撑纳米零价铁对含Sb(Ⅲ)废水的处理

针对含重金属Sb(III)废水处理问题,采用液相还原法制备出高效的还原氧化石墨烯负载纳米零价铁(nZVI/rGO)复合吸附材料,并采用多种技术手段对所制备的nZVI/rGO复合材料进行表征.同时,复合材料中nZVI的负载量、吸附剂投加量、初始pH值以及反应温度等因素对废水中Sb(Ⅲ)吸附去除效果的影响被全面考察,并进一步对吸附过程进行吸附等温线和吸附动力学拟合.结果表明,在25℃,pH为3.0时,当nZVI负载量为70wt%,nZVI/rGO投加量为0.5g/L时,Sb(Ⅲ)的去除率最高,140min内可达99.7%.该吸附过程符合准二级动力学模型与Langmuir等温吸附模型,因此nZVI/rGO被证实是一种高效的Sb(III)吸附材料.     

壳聚糖/氧化石墨烯复合材料吸附U（Ⅵ）的特性与机理

采用溶液共混法制备了壳聚糖/氧化石墨烯(CS/GO)复合材料,探讨了GO含量、pH值、CS/GO投加量、时间以及U(Ⅵ)初始浓度等对CS/GO吸附U(Ⅵ)效果的影响.试验结果表明,GO质量分数为40%,pH值为5时吸附效果最好,吸附在5 h达到平衡.准二级动力学模型和Langmuir等温吸附方程可较好地拟合其吸附过程,30℃时饱和吸附量为227.3 mg·g-1.CS/GO对U(Ⅵ)的吸附是自发的吸热反应.SEM、FTIR和XRD分析结果表明,CS/GO表面凹凸不平,羟基和氨基是U(Ⅵ)的主要结合位点.解吸试验结果表明CS/GO具有良好的重复使用性能.     

JYZ0315菌吸附水体中Cr(Ⅵ)Cd(Ⅱ)共存重金属离子

采用JYZ0315菌种进行水体中Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)去除实验研究,结果表明:JYZ0315菌吸附水中Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)效果显著。吸附C(rⅥ)的最佳条件是:pH 3、1h、10℃,菌体的吸附容量为8.51mg/g;吸附Cd(Ⅱ)的最佳条件是:pH 5、30min、30℃,菌体的吸附容量为11.99mg/g。     

酵母融合菌对Cr的吸附性能及机理分析

研究了酵母融合菌R32对Cr的吸附性能及机理.结果表明,该菌对Cr(Ⅵ)有着很好的吸附效果,最佳吸附条件为pH≤3,投菌量为l0g/L(含水率(78±2)%),吸附温度30～35℃,Cr(Ⅵ)的初始浓度≤20mg/L.当Cr(Ⅵ)的初始浓度为10mg/L时,总铬及Cr(Ⅵ)的去除率达93.7%和96.5%,总铬的残留浓...     

霉菌吸附水体中Cr(Ⅵ)Cd(Ⅱ)离子研究

采用从活性污泥中筛选的ZYL霉菌,进行吸附水体中Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)离子研究。研究结果表明:在Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)浓度分别为300mg/L时,菌种生长良好。吸附水体中[Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)]的最佳条件是pH=5.0,时间1h,温度为10℃。吸附规律符合Langm uir等温吸附模型,由回归方程得到Cr(Ⅵ)的表观最大吸附量为14m g/g;Cd(Ⅱ)的表观最大吸附量为52m g/g,说明该霉菌可以很好的去除低温水体(地下水)中Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)离子。     

氨基修饰稻壳生物炭对水溶液中铀的吸附动力学特性

为了探究NBC（氨基修饰生物炭）对U（Ⅵ）的吸附性能,通过在BC（未修饰生物炭）上负载氨基的方法得到氨基修饰生物炭,研究BC、NBC对水溶液中U（Ⅵ）的吸附特征,分析生物炭添加量、溶液pH、溶液中阴离子、初始ρ〔U（Ⅵ）〕、吸附时间和吸附体系温度等因素对U（Ⅵ）吸附的影响,筛选最优的吸附条件,并利用SEM（扫描电镜）、FT-IR（傅里叶红外光谱）、XRD（X-射线衍射）、XPS（X-射线能谱）、BET比表面积、元素分析、零点电位（Zeta电势）测定等手段表征BC、NBC的结构特征,并进一步探讨其对U（Ⅵ）的吸附机理.结果表明:①NBC的比表面积和吸附位点显著增加,对U（Ⅵ）的吸附速率和吸附量明显增加,NBC的最大吸附量（69.63 mg/g）大于BC（53.95 mg/g）. ②NBC对U（Ⅵ）吸附的最佳条件为生物炭添加量0.4 g/L、pH 6、初始ρ〔U（Ⅵ）〕20 mg/L、吸附时间1 h、吸附体系温度328 K. ③BC、NBC对U（Ⅵ）的吸附动力学均符合伪二级动力学方程,R2均为0.999;等温吸附过程均符合Sips等温吸附模型,R2均大于0.914.研究显示,NBC的吸附能力强、环境耐受性好,具有很好的应用潜力.      

毛木耳(Auricularia polytricha)对水中铬的去除特性研究

以毛木耳子实体(Auricularia polytricha)为生物吸附材料,通过批量实验研究起始pH值、反应时间、生物量、Cr浓度等因素对毛木耳子实体吸附去除水中铬的影响及吸附特性。结果表明:铬的生物吸附过程明显受溶液pH影响,其中总Cr和Cr(Ⅵ)的最佳去除pH分别为2.0和1.0;48 h后生物吸附达到平衡,生物吸附剂的最佳浓度为4 g/L;A.polytricha对Cr的最大吸附容量为113.8 mg/g;在整个吸附过程中伴随着Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)。生物吸附剂的X射线光电能谱显示:吸附在生物吸附剂表层的Cr大都呈+3价。在等温实验中Freundlich模型能较好地模拟毛木耳子实体对Cr的等温吸附过程,同时准二级模型很好地拟合了生物吸附Cr的过程。毛木耳(A.polytricha)子实体在去除水体中的Cr方面具有很强的潜力。     

磁性核壳CoFe_2O_4@SiO_2@PIL-AO复合材料的制备及其吸附U(Ⅵ)性能研究

通过化学合成法制备了磁性核壳CoFe_2O_4@SiO_2@PIL-AO复合材料,采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)对其进行了表征,研究了溶液pH、吸附时间、U(Ⅵ)初始浓度和温度等参数对U(Ⅵ)吸附性能的影响.实验结果表明:在c0=0.2mg·L~(-1)、pH=6.00±0.05、T=298.15 K、m=0.02 g和t=8 h的条件下,CoFe_2O_4@SiO_2@PIL-AO对U(Ⅵ)的吸附作用最强,吸附率达到了97.54%;CoFe_2O_4@SiO_2@PIL-AO吸附U(Ⅵ)是一个自发进行的吸热反应,U(Ⅵ)吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Freundlich模型;CoFe_2O_4@SiO_2@PIL-AO复合材料具有良好的可循环使用性,循环使用5次后它对U(Ⅵ)的吸附容量没有明显下降,可重复使用.