纳米零价铁修复Cr(Ⅵ)污染土壤的研究进展

随着铬盐生产、金属加工、电镀、皮革等工业活动以及污水灌溉和施用污泥等农业活动的进行,六价铬(Cr(Ⅵ))不断进入土壤中,严重污染土壤环境。纳米零价铁由于其比表面积大、反应活性高及还原能力强等优点,已日渐用于Cr(Ⅵ)污染土壤的修复中。本文概述了纳米零价铁修复Cr(Ⅵ)污染土壤的最新研究进展,总结了主要修复机理及影响因素,最后指出了纳米零价铁修复Cr(Ⅵ)污染土壤的发展前景及研究方向。     

麦冬处理水中Cr（Ⅵ）的研究

[目的]探索麦冬对废水中重金属的净化效果。[方法]采用水培法,研究麦冬对废水中Cr（Ⅵ）的吸附能力。[结果]低浓度Cr（Ⅵ）能增强麦冬光合作用,促进其生长;在培养液pH值为4时,麦冬对水中Cr（Ⅵ）的去除率在第7天达到最大值;被麦冬吸附的Cr（Ⅵ）主要富集在麦冬根系。[结论]麦冬在地表水污染治理中具有广泛的应用前景。     

纳米级零价铁去除水中硝酸盐的应用

介绍了纳米级零价铁去除硝酸盐的反应原理和影响因素,归纳了纳米铁在去除硝酸盐的应用中存在的问题,并给出了相关的建议。     

零价铁去除水中三氯乙烯试验研究

以Fe0为反应介质,以三氯乙烯(TCE)为目标污染物,采用批试验方法,研究了投加量、粒径及酸洗预处理对Fe0去除水中三氯乙稀的影响.结果表明:在试验范围内,Fe0投加量越大,Fe0对TCE的去除效果越好,反应速率越快;减小Fe0粒径,有利于Fe0对TCE的还原脱氯;酸洗预处理可以明显提高Fe0对TCE的去除效果.     

零价铁修复铬污染水体的实验室研究

以废铁屑为原料，在实验室条件下研究了铬的去除效率和速率，同时研究了铁的投加量、溶液初始酸度、铬起始浓度、小分子阴离子(硫酸根、磷酸根、硝酸根、草酸根、柠檬酸根)等因素的影响，并对反应前后水溶液pH和氧化还原电位的变化作了对比研究。结果表明，铁能很快去除水体中的铬，且铬的去除速率随溶液的pH降低而增快；除柠檬酸根外，其他阴离子的存在均不同程度地促进了铬的去除速率和效率。反应前后，水体pH值升高，氧化还原电位降低。初步探讨了零价铁除铬和小分子阴离子对铬去除影响的机理。     

零价铁降解水中的阿特拉津

本文应用零价铁(Fe0)技术,以阿特拉津为目标污染物,考察了零价铁的效应,研究了不同零价铁投加量、不同溶液初始pH值等因素对阿特拉津降解效果的影响。结果表明,零价金属铁脱氯降解阿特拉津,随着金属铁质量的增加,阿特拉津的降解率也会增加;溶液初始pH值2～11时,阿特拉津降解率随其低pH值的增加而减小,可以促进零价金属铁的腐蚀,有利于阿特拉津降解。     

季也蒙毕赤酵母菌还原Cr（Ⅵ）的特性研究

从喂食聚乙烯塑料印度谷螟(Plodia interpunctella (Hübener))幼虫的肠道液中分离筛选出1株能还原Cr(Ⅵ)的酵母菌ZJH-1,通过形态特征和分子生物学鉴定该菌株为季也蒙毕赤酵母菌(Pichia guilliermondii)。该菌株对Cr(Ⅵ)的最小抑菌浓度(MIC)为17mmol/L,在含有50mg/L Cr(Ⅵ)的条件下,对其他重金属的MIC分别为Cu(Ⅱ)13 mmol/L、Pb(Ⅱ)6 mmol/L、Ag(Ⅰ)4 mmol/L、Mn(Ⅱ)16 mmol/L、Ni(Ⅱ)3mmol/L、Co(Ⅱ)3mmol/L、Cd(Ⅱ)0.9mmol/L和Hg(Ⅱ)0.2mmol/L。以Cr(Ⅵ)还原率为指标,考察了温度、pH、接种量、供电子体以及不同重金属离子对Cr(Ⅵ)还原率的影响,结果表明:在酵母浸出粉胨葡萄糖液体培养基(YPD)中,菌株ZJH-1还原Cr(Ⅵ)的较优pH和温度分别为9.0和40℃;在最适条件下,接种量为8%时,Cr(Ⅵ)的还原效果最佳;当葡萄糖作为供电子体时,48h内Cr(Ⅵ)的还原率为100%;菌株在含有不同重金属离子的培养液中,除Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Co(Ⅱ)外,菌株ZJH-1还原Cr(Ⅵ)的能力和生长能力均受到抑制,抑制顺序为Mn(Ⅱ)Hg(Ⅱ)Ag(Ⅰ)Ni(Ⅱ)Cd(Ⅱ)。对菌株ZJH-1还原Cr(Ⅵ)能力的初步研究结果表明,菌株ZJH-1在Cr(Ⅵ)污染修复中具有良好的应用潜力。     

改性花生壳吸附废水中Cr（Ⅵ）条件的优选试验

[目的]研究改性花生壳对废水中Cr（Ⅵ）的吸附性能。[方法]用磷酸溶液对花生壳进行改性处理,制备不同浓度的Cr（Ⅵ）溶液,采用单因素试验研究Cr（Ⅵ）初始浓度、改性花生壳投加量、pH值、反应时间对吸附率的影响,并通过正交试验优化改性花生壳对废水中Cr（Ⅵ）的吸附条件。[结果]极差分析可知,在影响吸附效果的因素中,pH值的影响最大,投加量和反应时间次之,Cr（Ⅵ）初始浓度的影响最小。最佳吸附条件为：pH值为2.0,Cr（Ⅵ）浓度为40mg/L,花生壳粉末投加量为30g/L,反应时间为100min,对Cr（Ⅵ）的吸附率可达96.81%。改性花生壳对含Cr（Ⅵ）废水的吸附性能明显高于未改性花生壳。[结论]该研究为花生壳的综合利用和含Cr（Ⅵ）废水的处理研究提供有价值的参考。     

动态条件下壳聚糖稳定纳米铁去除水体中Cr（Ⅵ）的研究

以重金属Cr(Ⅵ)为目标污染物,在两种实验条件下(实验柱Ⅰ为模拟污染水样,实验柱Ⅱ为实际污染水样)考察了壳聚糖稳定纳米铁对Cr(Ⅵ)的去除能力。实验柱Ⅰ和实验柱Ⅱ分别在第160PV和127PV时发生了击穿效应。与实验柱Ⅰ相比,实验柱Ⅱ中壳聚糖稳定纳米铁对Cr(Ⅵ)的去除能力降低了25%。SEM表征显示,实验柱Ⅱ中壳聚糖稳定纳米铁的表面形成了许多葡萄状晶体,它们的存在导致实验柱Ⅱ中纳米铁的去除能力明显低于实验柱Ⅰ。XPS表征显示,由于Ca和Mg的氢氧化物替代了部分铁氢氧化物,导致实验柱Ⅱ中壳聚糖稳定纳米铁表面Fe原子的相对含量低于实验柱I。Cr元素高分辨率XPS能谱分析显示,在实验柱Ⅰ的条件下Cr(Ⅵ)被还原得更充分,而且在两种实验条件下都有部分Cr(Ⅵ)被吸附在纳米铁表面最终没有被零价铁所还原。     

零价铁处理4-氯硝基苯影响因素的研究

[目的]去除废水中有机污染物4-氯硝基苯（4-ClNB）。[方法]采用零价铁还原技术,研究初始pH值、4-ClNB初始浓度和Fe0投加量3个因素对Fe0还原4-ClNB的影响。[结果]pH值对Fe0还原4-ClNB影响较大,初始pH值为3和5时,4-ClNB还原率达100%;pH值为7时,4-ClNB还原率达90%左右,而pH值为9和12时,4-ClNB还原率为80.7%和33.3%。4-ClNB还原转化速率随4-ClNB初始浓度的增加而减小。试验范围内,Fe0投加量越大,4-ClNB的去除率越高。[结论]零价铁还原技术可以有效去除废水中的4-ClNB。     

硫掺杂零价铁去除Cr(Ⅵ)的机理及环境影响因素

为提高对六价铬[Cr_2O_7~(2-),Cr(Ⅵ)]的去除能力,采用硫代硫酸钠对零价铁(ZVI)进行改性。采用吸附实验研究所制备的硫化零价铁(S-ZVI)在不同环境条件下对溶液中Cr(Ⅵ)的去除能力,结合对材料的表征分析,探讨了S-ZVI去除Cr(Ⅵ)的机理。结果表明:硫掺杂后形成FeSx并覆盖在ZVI表层,所得S-ZVI的表面积约为ZVI的2倍。硫化改性有效地提高了材料对水体中Cr(Ⅵ)的吸附和还原能力。在pH为3时的吸附数据更符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型,其中S-ZVI对Cr(Ⅵ)的去除量约为ZVI的3倍。反应后材料的解吸实验和XPS分析显示Cr(Ⅵ)大部分被还原为Cr(Ⅲ),并进一步被吸附沉淀。硫化改性提高了ZVI的导电能力,从而提高了ZVI在Cr(Ⅵ)还原过程中的电子传递速率。低pH值和高温更有利于两种吸附剂对Cr(Ⅵ)的去除,而腐植酸(HA)抑制Cr(Ⅵ)的去除。因此,S-ZVI对Cr(Ⅵ)的去除包括还原、吸附和共沉淀机制,S-ZVI较好的性能可能与其良好的电化学特性和较大的表面积有关。     

Cr（Ⅵ）和Cr（Ⅲ）在改性秸秆吸附剂上的同步快速解吸方法及应用

新型低成本吸附剂(改性玉米秸秆)去除重金属阴离子Cr(Ⅵ)的机理复杂,涉及吸附和还原转化两部分。本文通过建立铬在改性玉米秸秆上的解吸方法,将吸附的Cr(Ⅵ)与Cr(Ⅲ)同时转移至液相进行定量分析,从而应用于Cr(Ⅵ)去除过程中吸附与形态变化机理的定量描述。通过考察不同解吸液(HCl、H_3PO_4、NaCl)以及解吸液浓度、解吸时间、解吸温度等因素对总铬解吸效果的影响,确定了对Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)均具有良好解吸效果的解吸方法,即:采用2mol·L~(-1)H_3PO_4为解吸液,在解吸液体积20mL、25℃条件下,振荡10min,总铬回收率达95%。并以此为基础,通过系列Cr(Ⅵ)吸附-解吸实验,对吸附平衡后固-液两相中铬的形态分布进行定量分析并探讨Cr(Ⅵ)的吸附和形态变化机理。结果表明,改性秸秆吸附Cr(Ⅵ)符合Langmuir等温方程,最大吸附去除容量达35.9mg·g~(-1);吸附过程中Cr(Ⅲ)生成量随Cr(Ⅵ)吸附去除量的增加而增加,两者呈正相关(R~2=0.986);当达到饱和吸附后Cr(Ⅲ)的生成量趋于稳定,约3.7mg·g~(-1)。     

活性炭负载纳米零价铁去除溴酸盐的研究

实验采用液相还原法制备活性炭负载纳米零价铁材料(nZVI/AC),并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等对其结构进行表征.考察了不同反应条件下nZVI/AC对BrO3-的去除效率,并研究其去除机理.结果表明nZVI/AC具有很高的表面反应活性,且nZVI和活性炭(AC)之间存在协同作用. BrO3-的去除效率随 pH 值的减小而增大, 共存离子NO3-和SO42-对其去除率影响不大但降低了去除速率.机理分析表明BrO3-被nZVI/AC吸附而使局部BrO3-浓度升高,并被nZVI迅速还原为无毒的Br-.     

纳米零价铁在环境修复中的应用

主要对纳米零价铁在环境修复中的应用进行论述。     

零价铁去除三氯乙烯研究

[目的]研究零价铁（Fe0）对三氯乙烯（TCE）的去除作用。[方法]通过分批试验,利用廉价铁粉对水中TCE进行还原脱氯,研究了Fe0的纯度、粒径、投加量、酸洗预处理及不同的pH值条件对TCE去除的影响。[结果]Fe0的纯度越高,粒径越小,TCE的去除效果越好;在试验范围内,Fe0的投加量越大,TCE的去除效率越高;酸洗预处理可以明显提高Fe0对TCE的去除率;在试验范围内,不同pH值下Fe0去除TCE的效率为：pH值6〉pH值7〉pH值8,说明偏酸性的条件有利于Fe0对TCE的去除。[结论]研究的结果将为地下水TCE污染的场地修复技术提供理论基础。     

离子印迹纳米TiO2对Cr（Ⅵ）的吸附特性研究

[目的]研究离子印迹纳米TiO_2对Cr(Ⅵ)的吸附特性。[方法]采用表面离子印迹技术,在醋酸溶液中以重铬酸钾为模板,以壳聚糖为单体,以KH-560为交联剂,在纳米TiO_2表面接枝制备Cr(Ⅵ)印迹聚合物,并通过扫描电镜、静态吸附平衡试验研究聚合物的结构、形貌特征及吸附特性。[结果]铬离子印迹纳米TiO_2对0.30mg/mL的铬溶液在pH2.0、振荡30min、吸附剂用量0.30g时有较好的吸附效果,吸附率可达96.2%。用13mL1.0mol/L的HCl溶液洗脱40min即可将其脱附90%以上。在此优化条件下,印迹和非印迹物的饱和吸附容量分别为47.7和23.5mg/g,印迹物的特异性吸附量为6.92mg/g,最大富集倍数为100倍。样品加标回收率为95.7%~105.2%,RSD为1.90%~5.05%。[结论]Cr(Ⅵ)印迹聚合物具有良好的吸附性能,特异性吸附显著。     

辣木籽对水中Cr（Ⅵ）的吸附机理及吸附动力学研究

本文研究了辣木籽对Cr(Ⅵ)液的吸附机理及吸附动力学。结果表明：辣木籽吸附Cr(Ⅵ)是一个以化学吸附为主的单分子层吸附过程,Langmuir等温线方程对室温下辣木籽吸附Cr(Ⅵ)拟合线性关系良好,相关系数R2=0.9958。FTIR的结果表明位于2914 cm-1、2854 cm-1的-CH2-官能团和1754 cm-1处的C=O官能团是辣木籽吸附Cr(Ⅵ)的主要活性基团,这些活性基团与Cr(Ⅵ)发生络合反应而将其去除。二级动力学方程对室温下辣木籽吸附Cr(Ⅵ)拟合结果最好,相关系数R2为0.9901;内扩散方程也能较好地描述吸附过程,相关系数R2为0.9417,说明吸附过程中内扩散是主要控制步骤。     

紫外可见分光光度法同时测定水中铬（Ⅵ）和锰（Ⅶ）的含量

[目的]同时测定水中铬（Ⅵ）和锰（Ⅶ）的含量。[方法]在波长为440和545 nm下,以硫酸作为参比测定水的吸光度,根据吸光度的加和性,用紫外可见分光光度法同时测定水中铬（Ⅵ）和锰（Ⅶ）的含量。[结果]在440和545 nm适宜波长下测定铬（Ⅵ）和锰（Ⅶ）的吸光度,对数据进行回归处理,得线性回归方程和相关系数,表明线性关系均良好。[结论]此方法反应灵敏,操作简单,适合天然水或工业废水中铬（Ⅵ）和锰（Ⅶ）含量的同时测定。     

改性小麦秸秆生物炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能

以小麦秸秆为原料,通过高温热解和硝酸改性得到小麦秸秆生物炭吸附材料,将其应用于水中重金属六价铬[Cr(Ⅵ)]的处理,研究改性时间、溶液初始pH值、投加量对吸附效果的影响,并采用Freundlich和Langmuir等温吸附方程对等温吸附过程进行拟合。扫描电子显微镜(scanning electron microscope,简称SEM)表征结果表明,采用硝酸改性后的小麦秸秆生物炭内部结构舒展,孔隙丰富,具有更大的吸附空间,更有利于材料对Cr(Ⅵ)的吸附作用。批量处理吸附试验结果表明,对于50 mL浓度为100 mg/L的含Cr(Ⅵ)废水,改性小麦秸秆生物炭的最佳吸附条件为pH值3、吸附剂用量0.6 g、吸附时间12 h。等温吸附试验结果表明,吸附过程更符合Freundlich模式,最大吸附量可达到41.938 mg/g。     

纳米零价铁颗粒用于地下水原位修复的研究进展

纳米零价铁(n ZVI)颗粒是指粒径在1~100 nm之间的铁颗粒,其比表面积大、反应活性高,可以降解各种卤代有机物和重金属离子。n ZVI悬浊液可以直接注入到污染区的含水层,形成高效的原位反应区,灵活、经济地原位修复受污染地下水。n ZVI原位修复地下水技术在国外已得到工程应用,其中n ZVI自身特性、场地环境因素对其效能的影响、n ZVI的稳定、分散与迁移及科学有效的检测评价手段是今后该领域的研究方向。