K+对Fe(Ⅵ)生成的稳定促进作用和机理研究

研究了在生成高铁酸盐反应过程中K 对Fe(Ⅵ)的稳定促进作用和机理.结果表明,当反应温度大于50℃时.K 比Na 更有利于高铁酸盐的生成.K 促进高铁酸盐溶液生成的最佳反应温度为65℃.在生成高铁酸盐反应过程中,增加K 浓度能提高高铁酸盐的产率,并且随着硝酸铁投加量的增加,K 影响显著.在硝酸铁投加量为85 g/L时,采用4.4 mol/L KOH制备的Fe(Ⅵ)浓度为0.05 mol/L;加入2 mol/L K 后,Fe(Ⅵ)浓度增加到0.15 mol/L.K 对高铁酸盐溶液生成浓度的影响在硝酸铁投加量大于75 g/L,反应温度低于55℃,CIO-浓度低于1.16 mol/L时较为显著.K 在一定程度上可替代部分碱度,降低OH-用量.在反应过程中K 能包裹在FeO24-周围,减少Fe3 与FeO24- 接触,从而减缓Fe3 对FeO24-的催化分解作用;同时K 能与FeO24-生成K2 FeO4)晶体沉淀析出,降低溶液中FeO24-浓度,Fe(Ⅵ)分解速率减缓,稳定性增加,Fe(Ⅵ)生成浓度增加.     

酿酒酵母吸附Zn(Ⅱ)过程中阳离子(K+，Mg2+，Na+，Ca2+)的变化分析

研究了酿酒酵母无缓冲溶液体系吸附Zn(Ⅱ)的过程中各种阳离子的变化情况.研究结果表明,当Zn(Ⅱ)的初始浓度是0.08～0.8 mmol·L^-1,酵母浓度约1 g·L^-1,初始pH为5.65,反应38h内,酵母的Zn(Ⅱ)吸附量为74.8～654.8μmol·g^-1,去除率达到76.4%～92.8%,pH值升高0.55～1.28.吸附过程中酵母首先快速释放大量K⁺,其次是Mg²⁺和Na⁺,Ca²⁺的释放量较少,数量级一般可分别达到几百、几十和几个μmol·g^-1.以离子交换为基础计算的各阳离子释放量总和一般超过Zn(Ⅱ)的吸附量,证明酵母吸附Zn(Ⅱ)的机理之一是离子交换,但不唯一.无缓冲溶液体系酵母吸附Zn(Ⅱ)的过程中溶液pH值升高,H⁺被吸收,K⁺等阳离子释放,是生物体细胞的本质属性,与Zn(Ⅱ)是否存在无关,但是Zn(Ⅱ)可以促进阳离子的释放以及降低酵母对H+的吸收,也反映出Zn(Ⅱ)与H⁺之间可以竞争细胞表面吸附位.死酵母的吸附量低于未处理酵母,与阳离子交换能力关系不大,可能与细胞表面变形导致Zn(Ⅱ)吸附困难有关.     

模拟酸雨对不同土层酸度和K+淋失规律的影响

在江西表土施用KCl肥料后,用室内模拟酸雨的土柱实验,研究酸雨对不同土层酸度及K⁺淋失的影响.其结果表明,不同土层淋出液pH值的变化先下降后上升,但起始pH值存在明显差异,pH2.5酸雨在A层和AB层淋溶的中后期又下降;淋出液电导变化有一个峰值,其出现在淋溶的起始阶段,表明土壤中养分迅速向下迁移.K+的淋失与降雨的酸度有关,pH2.5酸雨会加速K⁺在土体内向下迁移,在A层土壤中K⁺的释放可分为2个阶段:快速释放过程和中速释放过程;至于pH4.5酸雨淋溶下,K⁺淋失分为快速释放过程和慢速释放过程.     

酿酒酵母对Ag+的吸附特性研究

为了深入探讨酿酒酵母吸附贵金属离子Ag⁺的特性,研究了吸附时间、离子浓度、初始pH值、温度对废弃酿酒酵母吸附Ag⁺的影响,并分析了动力学、热力学以及等温吸附特性.结果表明,酵母吸附Ag⁺的过程进行得很快,当Ag⁺初始浓度为1 mmol·L^-1、细胞浓度2 g·L^-1条件下,反应10 min,Ag⁺可以达到平衡吸附量的86%以上.随后在24 h内吸附量缓慢增加,去除率基本维持在51%～55%左右.酵母吸附Ag⁺的过程可以用准一级和准二级动力学方程描述,后者模拟效果更好.酵母吸附Ag⁺的等温吸附过程可以用Langmuir方程描述,但Freundlich方程拟合效果较差.当Ag⁺初始浓度为0～8 mmol·L^-1、酵母浓度2 g·L^-1条件下,酵母吸附Ag⁺的Langmuir理论饱和生物吸附容量为0.385 mmol·g^-1.在pH 2.0～7.2范围内,吸附量随着溶液初始pH值升高而升高.10～40℃范围内,温度对酵母吸附Ag⁺的影响不如pH值的影响显著,特别是在低离子浓度下尤其如此.酵母吸附Ag⁺的较适宜温度为20～30℃.热力学分析表明,酵母吸附Ag⁺具有自发性、熵增特征.     

酿酒酵母与Ag+的相互作用机制研究

为探讨酿酒酵母与Ag⁺的相互作用机制,分析了酵母吸附Ag⁺过程中细胞阳离子的释放状况,并利用红外光谱（FTIR）、带能谱仪的扫描电镜（SEM-EDX）、带能谱仪的透射电镜（TEM-EDX）等手段表征了酵母细胞在吸附Ag⁺前后表面官能团的变化以及Ag⁺在酵母细胞中的存在位置和状态.结果表明,酵母细胞吸附Ag⁺伴随着大量细胞阳离子K⁺、Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺的释放.Ag⁺的存在会抑制体系pH值增加,并促进Mg²⁺、Ca²⁺的释放.与Ag⁺的吸附类似,K⁺、Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺的释放也很快,并且符合准二级动力学方程.酵母对Ag⁺的吸附,可被认为是离子交换机制和共价结合机制共同发挥作用.FTIR证明酵母表面羧基对Ag⁺的吸附发挥重要作用.电镜分析结果表明,酵母细胞表面不仅吸附了Ag⁺,同时产生更高浓度的含Ag沉淀物,使Ag⁺从溶液中去除,这些含Ag沉淀不均匀地分布于细胞表面,含Ag沉淀的性质以及形成过程还需要借助其他分析手段进行进一步确认.     

多微孔苄基化木粉对Cu2+和Pb2+的吸附研究

以中国杉木粉为研究对象,经苄基化改性和水热处理制得多微孔苄基化木粉.同时,以多微孔苄基化木粉为吸附材料,研究了苄基化木粉的增重率、溶液的p H值、接触时间、离子初始浓度和吸附温度等因素对Cu2+和Pb2+吸附效果的影响,并采用红外光谱、扫描电镜、核磁共振等分析手段对木粉改性与水热处理前后的材料进行了结构表征.结果表明:木粉经苄基化改性及水热处理后所制得的多微孔苄基化木粉对Cu2+和Pb2+的吸附百分率比原木粉分别提高57%和209%,木粉的苄基化程度、溶液的p H值、接触时间、离子初始浓度和温度是影响Cu2+和Pb2+吸附百分率的重要因素.当溶液的p H值为5.5,Cu2+和Pb2+的浓度为30 mg·L-1,吸附温度为40℃,吸附时间为60 min,多微孔苄基化木粉质量为溶液质量的2.0%时,Cu2+去除率达94.4%,Pb2+去除率达88.7%.     

Fe和Fe2+对混合细菌产氢发酵的影响

在研究Fe粉剂量和Fe²⁺浓度对混合细菌产氢发酵的影响基础上,确定Fe和Fe²⁺促进混合细菌产氢能力的最佳阈值,并对乙醇型发酵菌群在不同Fe粉和Fe²⁺浓度下的产氢量和最大比产氢速率进行考察和对比.结果表明,Fe粉和Fe²⁺对乙醇型发酵菌群的产氢能力均有明显的促进作用.以葡萄糖为底物,投加Fe²⁺试验中,Fe²⁺浓度200mg/L获得最大产氢量143.7mL/g,较对照组提高32%;Fe²⁺浓度50mg/L获得单位VSS最大比产氢速率21.2 mL/(h·g),较对照组提高33%.投加单质Fe试验中,Fe粉剂量1000mg/L获得最大产氢量156.1mL/g,较对照组提高44%;Fe粉剂量500mg/L获得单位VSS最大比产氢速率23.5mL/(h·g),较对照组分别提高47%.单质Fe浓度高于50mg/L时,对发酵菌群产氢的促进作用要优于同浓度下的Fe²⁺.同时对混合细菌中铁的全量和形态分布进行了考察.     

Fe3+和Br-对饮用水氯消毒过程中挥发性卤代烃生成的影响

以腐殖酸模拟天然水体中的活性消毒副产物的前体物,研究了含腐殖酸水样中溴离子和三价铁离子对氯消毒反应过程中挥发性卤代烃三卤甲烷(THMs)的生成量和相对分布的影响.结果表明,水样中的溴离子浓度增加将增加溴代三卤甲烷和总三卤甲烷的生成量, 在Br^-离子浓度1.0 mg/L时,THMs的总量为不含Br^-时的2.7倍;当水样中含有溴离子时,在偏酸性条件下三价铁对三卤甲烷的生成有一定的抑制作用,在偏碱性条件下三价铁离子提高了溴离子与腐殖酸的反应活性,从而提高了三卤甲烷的生成总量.Fe³⁺浓度为5 mg/L时,三溴甲烷的生成量与无Fe³⁺存在时相比,由51.7 μg/L增加到79.4 μg/L, 增加幅度达54%,THMs的总量从113.49 μg/L增加到162.09 μg/L.溴离子对饮用水的安全性具有较大的负面影响,溴离子和三价铁离子共存于偏碱性环境中时对加氯消毒后饮用水的致癌风险的影响显著增大,当Br^-含量为0.2 mg/L、Fe³⁺含量为5 mg/L时,在pH为6和8的条件下,致癌风险比饮用水中不含Br^-和Fe³⁺时分别增加2.5和5.1倍.     

Cr(Ⅵ)在Fe(Ⅲ)-柠檬酸盐体系中紫外光还原研究

研究了在紫外光照射下,Fe(Ⅲ)-柠檬酸盐溶液对Cr(Ⅵ)的光还原反应.同时,考察了溶液pH值、Fe(Ⅲ)浓度、柠檬酸盐浓度、Cr(Ⅵ)初始浓度对光还原效率的影响,并分析了光还原反应的动力学.研究结果表明,Fe(Ⅲ)-柠檬酸盐体系能光还原Cr(Ⅵ),在pH为2.0～6.0的范围内,Cr(Ⅵ)的还原率随着溶液初始pH值的降低而增大.当pH值为2.0、Fe(Ⅲ)浓度为10μmol·L-1、柠檬酸盐浓度为250μmol·L-1及Cr(Ⅵ)初始浓度为19.2μmol·L-1时,光照反应8min后Cr(Ⅵ)的最大还原率达到100%,但当pH值增加到6.0时,Cr(Ⅵ)的最大还原率下降到19%;当Cr(Ⅵ)的初始浓度在9.6～96.0μmol·L-1的范围内时,Cr(Ⅵ)光还原反应的初始速率随着Fe(Ⅲ)、柠檬酸盐(cit3)、Cr(Ⅵ)初始-浓度的增加而增加.表观动力学方程为:-dCCr(Ⅵ)/dt=0.1019[Cr(Ⅵ)]0.[Fe(Ⅲ)]0.[cit3]0..536-25     

磷钼酸铵-聚乙烯醇复合材料的制备及其对水中Cs+的吸附性能研究

利用磷钼酸铵、聚乙烯醇和正硅酸四乙酯合成一种新型复合材料（AMP-PVA）,运用扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和热重分析仪（TG-DSC）等对AMP-PVA进行结构和形貌表征.同时,探究了不同初始浓度、pH、时间等因素对AMP-PVA特异性吸附Cs⁺性能的影响,并结合等温吸附曲线、吸附动力学等对AMP-PVA的吸附机制进行探讨.结果表明,AMP-PVA可在pH=2~11范围内使用,耐酸性能良好,且在35 ℃、pH=7.7、初始Cs⁺浓度为200 mg·L^-1的条件下达到最大吸附量109.56 mg·g^-1;吸附过程以自发的、吸热的、可持续的化学吸附为主,符合Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型,并伴随着内扩散和Boyd模型的特征;AMP-PVA主要作用机制为Cs⁺与AMP中的NH₄⁺发生离子交换.     

高铁酸钾氧化降解氯酚的研究

研究了pH,投加摩尔比等反应条件对高铁酸钾氧化降解氯酚的影响,并应用HPLC手段对其降解产物进行了分析,推测了其可能的反应历程。     

Enhanced removal of Cr(VI) by biochar with Fe as electron shuttles

Biochar is extensively used as an effective soil amendment for environmental remediation. In addition to its strong contaminant sorption capability, biochar also plays an important role in chemical transformation of contaminant due to its inherent redox-active moieties. However, the transformation efficiency of inorganic contaminants is generally very limited when the direct adsorption of contaminants on biochar is inefficient. The present study demonstrates the role of Fe ion as an electron shuttle to enhance Cr(VI) reduction by biochars. Batch experiments were conducted to examine the effects of Fe(III) levels, pyrolysis temperature of biochar, initial solution pH, and biochar dosage on the efficiency of Cr(VI) removal. Results showed a significant enhancement in Cr(VI) reduction with an increase in Fe(III) concentration and a decrease of initial pH. Biochar produced at higher pyrolysis temperatures (e.g., 700°C) favored Cr(VI) removal, especially in the presence of Fe(III), while a higher biochar dosage proved unfavorable likely due to the agglomeration or precipitation of biochar. Speciation analysis of Fe and Cr elements on the surface of biochar and in the solution further confirmed the role of Fe ion as an electron shuttle between biochar and Cr(VI). The present findings provide a potential strategy for the advanced treatment of Cr(VI) at low concentrations as well as an insight into the environmental fate of Cr(VI) and other micro-pollutants in soil or aqueous compartments containing Fe and natural or engineered carbonaceous materials.     

Degradation of sulfonamides and formation of trihalomethanes by chlorination after pre-oxidation with Fe(VI)

Sulfonamides are used in human therapy, animal husbandry and agriculture but are not easily biodegradable, and are often detected in surface water. Sulfamethazine (SMZ) and sulfadiazine (SDZ) are two widely used sulfonamide antibiotics that are used heavily in agriculture. In this study, they were degraded in an aqueous system by chlorination after pre-oxidation with ferrate(VI) (Fe^VIO₄^2 ?, Fe(VI)), an environmentally friendly oxidation technique that has been shown to be effective in degrading various organics. The kinetics of the degradation were determined as a function of Fe(VI) (0–1.5 mg/L), free chlorine (0–1.8 mg/L) and temperature (15–35°C). According to the experimental results, SMZ chlorination followed second-order kinetics with increasing Fe(VI) dosage, and the effect of the initial free chlorine concentration on the reaction kinetics with pre-oxidation by Fe(VI) fitted a pseudo-first order model. The rate constants of SDZ and SMZ chlorination at different temperatures were related to the Arrhenius equation. Fe(VI) could reduce the levels of THMs formed and the toxicity of the sulfonamide degradation systems with Fe(VI) doses of 0.5–1.5 mg/L, which provides a reference for ensuring water quality in drinking water systems.     

Cr(VI)对活性污泥硝化活性的抑制及在污泥中的分布特点

重金属铬(Cr(VI))是废水中常见的、困扰很多污水生物处理系统运行效果的污染物.本文通过静态试验和静态冲击试验,研究了Cr(VI)在活性污泥系统中的分布特点和对硝化效率、活性等的影响,并进行了模型分析.结果表明,活性污泥对Cr的吸附很快,但吸附量有限,Cr(VI)投加浓度为1、5、10和30 mg · L^-1的溶液中,Cr的12 h-吸附量分别为0.79、1.98、3.19和5.78 mg · g^-1.Cr(VI)投加到活性污泥混合液中后形态分为溶解态、可洗脱和不可洗脱态,可洗脱的Cr能够向不可洗脱态转变.Cr(VI)对活性污泥硝化活性的抑制程度随着Cr(VI)浓度的增大而提高.静态试验中,1、3、5、10和30 mg · L^-1 Cr(VI)对氨氮平均降解速率的抑制率分别为5.25%、9.80%、10.41%、17.54%和21.38%.Cr(VI)对微生物的抑制作用大小是:氨氧化菌 >亚硝酸盐氧化菌 >异养菌.模型分析发现,Cr(VI)对氨氧化菌和异养菌比耗氧速率的抑制符合Haldane动力学模型,属于非竞争性抑制.冲击试验表明Cr对硝化等的抑制主要是不可洗脱的Cr造成的,抑制效果的出现具有滞后性.     

Fe(VI)/Fenton联合体系氧化降解菲的路径及机理

Fe（VI）/Fenton联合体系降解多环芳烃的效果良好,但其机理及降解路径仍需进一步被探究.采用荧光及GC-MS技术,考察弱酸条件下Fe（VI）降解菲的效果,并对比中性及碱性条件研究其氧化机理,进而分析Fe（VI）/Fenton联合体系对菲的作用机理及菲的降解路径.结果表明,弱酸条件下Fe（VI）氧化菲时,·OH参与反应较少,起氧化作用的可能为中间高价态铁.在该条件下,Fe（VI）对菲的降解效果稍差于中性及碱性,但此时Fe（VI）的高氧化性能可提高菲的矿化效果.联合氧化体系中,菲逐步被氧化、羟基化、脱碳、加氢而最终转化为CO₂和H₂O,主要的中间产物为邻苯二甲酸酯衍生物和9-芴甲醛衍生物.联合氧化体系可合理利用Fe（VI）氧化过程中产生的Fe（II）,并发挥高价态铁与·OH在氧化性能上的优势,实现对菲及产物的降解与矿化.     

焙烧温度对铁覆膜砂IOCS吸附Cr(VI)的影响

采用序批试验研究了焙烧温度对铁覆膜砂(Iron Oxide Coated Sand,IOGS)吸附6价铬Cr(VI)的吸附平衡和吸附速率的影响.结果表明,铬在IOCS上的吸附平衡符合Langmuir吸附模型.低温制备IOCS具有较高吸附容量且对pH不敏感.110℃制备IOGS在pH 7的最大吸附容量(0.181 mg·g-1)远高于660℃制备10CS(0.023 m8·8-1).吸附过程符合准二级动力学模型.吸附速率随焙烧温度提高而下降.     

铜绿假单胞菌负载Fe(III)对水中六价铬的生物吸附性能研究

采用原位沉积技术将Fe（Ⅲ）负载于铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa,简称Pa）表面制备了Fe（Ⅲ）与细菌的复合体（Fe-Pa）,研究了Fe-Pa对水溶液中Cr（VI）的吸附特性,探讨了最佳合成条件、Fe-Pa投加量、溶液pH值、时间和Cr（VI）初始浓度等因素对Cr（VI）吸附效果的影响,同时利用SEM、FT-IR、XPS和Zeta电位对Fe-Pa进行表征分析.吸附实验结果显示,Fe（Ⅲ）浓度为600 mg·L^-1、细菌投加量为0.5 g·L^-1制备的Fe-Pa效果最佳;Fe-Pa去除Cr（VI）适宜于酸性条件进行;Fe-Pa对Cr（VI）的吸附速率较快,60 min内可达到吸附平衡,为自发的吸热吸附,且符合准二级动力学和Langmuir等温模型.表征结果表明,Fe（Ⅲ）成功地负载到铜绿假单胞菌上,为吸附Cr（VI）提供更多的活性位点,主要机制为静电吸附作用、络合作用和还原作用.经过4次吸附/再生后,Fe-Pa对Cr（VI）的吸附能力仍在72%以上,表明Fe-Pa具有较好的重复使用性.     

灭活与非灭活条件下植物乳杆菌去除U(VI)的机理

在不同时间,pH值和生物量浓度条件下,进行了灭活与非灭活植物乳杆菌去除水中铀的对比试验,探讨了二者去除水中铀的机理,通过SEM-EDS、FTIR、XPS及XRD分析了铀与菌体表面的微观作用机理以及菌体表面沉积物的特征.结果表明：植物乳杆菌经灭活后,其吸附铀的能力得到显著的提高,当U（VI）初始浓度为10mg/L、pH值为6.0、37℃条件下,120min内灭活菌体对U（VI）的去除率为94.7%,而活菌体的去除率为88.9%.灭活菌体具有更高的铀吸附容量,在生物量浓度为0.06~0.24mg/L,pH值（3.0~7.0）条件下,灭活菌体与活菌体的U（VI）累积容量比W均大于1.SEM-EDS、FTIR分析结果表明,活细胞和灭活细胞都可通过细胞表面的羟基、酰基及羧基等官能团吸附、配位络合U（VI）.XRD分析表明,活菌体可生物磷酸矿化水中的U（VI）.活菌体的XRD谱图在2θ（18.023,25.492,27.343,40.813°处）有4个明显的磷酸铀酰晶体峰,而灭活菌体的XRD谱图显示为非晶态.XPS结果表明,活菌体可生物还原U（VI）.活菌体能谱图中U4f7/2和U4f5/2轨道出现了结合能为380.20eV和390.65eV的U（VI）分裂峰,而灭活菌体的能谱图中没有出现U（IV）的分裂峰.     

基于PMS的Cr(VI)-染料复合废水协同处理效果及机理

通过投加过一硫酸盐（PMS）探讨其协同处理偶氮染料金橙Ⅱ（AO7）及Cr（VI）的可行性、影响因素及机理.结果表明,体系可以在有效去除AO7的同时降低Cr（VI）浓度,120min时降解率分别达到97.9%及22.1%;随着初始pH值降低AO7降解及Cr（VI）去除效率逐渐升高;AO7的降解主要是由于Cl^-与PMS反应产生的氧化性物质HClO以及PMS投加创造的酸性条件使得Cr（VI）具有强氧化性的共同作用,其中起主导作用的是HClO;Cr（VI）的转化是由于自身与AO7发生氧化还原反应导致.本研究可以为复合污染废水的处理提供理论依据.     

双子型复配增强两性膨润土吸附Cr(VI)的效应

在两性修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱（BS）修饰膨润土的基础上,采用双子型阳离子修饰剂乙撑基双十四烷基二甲基氯化铵（EB）对其进行复配修饰,以批处理法研究了不同修饰比例、温度、pH值和离子强度条件下,BS+EB复配修饰膨润土对Cr（VI）的吸附规律和热力学特征,并通过吸附Cr（VI）前后BS+EB复配修饰膨润土的红外光谱和表面电荷探讨了其吸附机制.结果表明,与BS两性修饰膨润土比较,EB复配修饰显著增强了其对Cr（VI）的吸附能力,吸附量增加了2.02~27.25倍,30℃时吸附量呈现BS+150EB（BS和150%比例的EB复配修饰膨润土） > BS+100EB > BS+50EB > BS+25EB > BS > CK（膨润土）的趋势,对Cr（VI）的吸附量随EB修饰比例增加而上升.CK、BS修饰膨润土对Cr（VI）呈现自发、熵增和焓增的特征,而BS+EB复配修饰膨润土对Cr（VI）吸附量随着温度的升高而降低,呈现出增温负效应.随着pH值的升高、离子强度增加,各供试土样对Cr（VI）的吸附量逐渐降低.红外光谱和土壤表面电荷结果证实电荷引力是BS+EB复配修饰土吸附Cr（VI）的主要机制.