赤铁矿对Cr(Ⅲ)的吸附动力学研究

采用吸附动力学方法,探讨了赤铁矿(a-Fe_2O_3)对重金属Cr(Ⅲ)的吸附动力学特征.研究结果表明,赤铁矿对Cr(Ⅲ)的吸附动力学特征可以采用松弛动力学方程很好地加以描述,吸附反应表现为初始快反应和随后的慢反应两个阶段,控速步骤是Cr(Ⅲ)在赤铁矿表面水膜和毛细孔的扩散作用.

Abstract：

Characteristics of the adsorption dynamics of Cr(Ⅲ) ion on hematite (a-Fe_2O_3) surface were stud-ied by the adsorption dynamics method.The results showed that the adsorption dynamics of Cr(Ⅲ) adsorp-tion on the hematite surface could well be described by a relaxation dynamic equation.The adsorption reac-tion could be divided into two processes, a fast reaction stage and a slow reaction stage, and the process of Cr(Ⅲ) diffusion on hematite surface water velum and capillary was shown to be the control step.     

化肥对土壤中Cr(Ⅲ)吸附行为的影响

通过等温吸附实验,研究了Ca（NO3）2、NH4Cl、NH4NO3、CO（NH2）2、KH2PO4和KCl6种化肥对土壤中Cr（Ⅲ）吸附行为的影响。结果表明．6种化肥对土壤中Cr（Ⅲ）的吸附都有不同程度的抑制作用。在Cr（Ⅲ）的初始浓度相同时．添加化肥使土壤中Cr（Ⅲ）的吸附率、分配系数都有所下降。其中,KCl的影响最为明显,当初始浓度为1850mg·L^-1时,吸附率和分配系数分别下降17．3％和35．2％。由Langmuir方程得出的饱和吸附量b可以认为,6种化肥对土壤吸附Cr（Ⅲ）的抑制作用为：KCl〉KH2PO4〉NH4Cl〉CO（NH2）2〉NH4NO3〉Ca（NO3）2;由DeBoer-Zwikker方程推算出土壤中Cr（Ⅲ）的吸附势岛为：KCl〉KH2PO4〉NH4Cl〉CO（NH2）2〉NH4NO3〉Ca（NO3）2〉对照（CK）。由于不同化肥对土壤中Cr（Ⅲ）吸附行为的影响不同,因此在含铬较高的土壤上种植时应合理选择施用化肥,以避免土壤中铬的迁移转化,降低其生物有效性。     

几种土壤铁锰结核对Cr(Ⅲ)的氧化动力学特性

以几种土壤铁锰结核为试验材料 ,采用流动法 ,用权函数方程、抛物线方程、Elvoich方程及一级方程模型对锰矿物氧化Cr(Ⅲ )的动力学过程进行了研究 ,结果表明上述方程拟合的相关系数均达到显著水平 (P <0 .0 5 ) ,并且以权函数方程和抛物线方程拟合所得的标准差较小 ,由该氧化反应先吸附再氧化的反应机理、拟合方程的特性 ,表明氧化锰氧化Cr(Ⅲ )的反应过程受Cr(Ⅲ )和Mn2 + 的扩散、氧化锰表面覆盖度等因素影响。拟合权函数的k和A值表明其反应先快后慢 ,且锰矿物类型不同 ,初始反应速率有差异 ;随着温度的升高 ,Cr(Ⅲ )的氧化速率增加。     

Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的同时测定和选择性测定

对Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的同时测定方法和选择性测定方法进行综述,分析不同测定方法的优缺点,对于Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的研究有重要意义。     

黄土性土壤对Cr(Ⅲ)的吸附特性及转化率研究

采用室内试验方法研究了黄土性土壤不同土层对Cr(Ⅲ)的吸附特性及Cr(Ⅲ)转化为Cr(Ⅵ)的趋势。结果表明,黄土性土壤对Cr(Ⅲ)的吸附平衡时间为30min,其对Cr(Ⅲ)的吸附能力很强,在研究浓度范围1.0～500.0mg·L-1内,不同土层的吸附率都在89.7%以上;黄土性土壤不同土层对Cr(Ⅲ)的吸附能力略有不同,其中粘化层的吸附量最高,其次为钙积层;从黄土性土壤各土层等温吸附规律看,经统计拟合结果符合Freundlich模型;黄土对Cr(Ⅲ)净化的主要作用为沉淀作用,吸附作用次之。黄土性土壤中Cr(Ⅲ)被吸附或发生沉淀的pH范围为5.68-8.73;随着黄土性土壤中Cr(Ⅲ)浓度的增加,pH的下降,土壤平衡液中Cr(Ⅵ)的浓度有增加的趋势,但其转化率很低,一般小于1.9%。     

芒果皮对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附研究

以芒果皮为原料,研究了芒果皮对Cr(Ⅵ)的吸附特性,探讨了芒果皮的投加量、溶液p H对Cr(Ⅵ)去除率的影响。结果表明,在吸附剂投加量4 g/L、p H 3.3的条件下,芒果皮对50、100和150 mg/L Cr(Ⅵ)溶液去除效果均为最佳;芒果皮对Cr(Ⅵ)吸附符合Henry吸附等温式,准二级动力学方程能很好地对芒果皮吸附Cr(Ⅵ)的试验数据进行拟合。     

粉末活性炭对Cr(VI)的吸附去除研究

采用粉末活性炭作为吸附剂,通过摇瓶法研究了其对Cr(VI)的吸附去除.考察了NaCl、腐殖酸(HA)和十 六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对粉末活性炭吸附Cr(VI)的影响,并用Freundlich和Langmuir等温模型对实验数据 进行拟合.结果表明pH 值对粉末活性炭吸附Cr(VI)的影响较大;CTAB和HA能够提高粉末活性炭吸附Cr(VI) 的能力;NaCl的加入降低了粉末活性炭对Cr(VI)的吸附量,说明Cl- 与Cr(VI)发生了竞争吸附.     

BS-12+DTAB复配修饰膨润土吸附Cr(Ⅵ)和Cd2+的研究

为了探究和比较两性+阳离子复配修饰膨润土对不同类型重金属离子[Cr(Ⅵ)和Cd~(2+)]的吸附效应及影响机制,采用阳离子型表面修饰剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB或DT)复配修饰两性表面修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12或BS)修饰膨润土,批处理法研究各复配修饰土样对Cr(Ⅵ)和Cd~(2+)的等温吸附的异同,并对比温度、pH值和离子强度对吸附的影响。结果表明:各复配修饰膨润土对Cr(Ⅵ)和Cd~(2+)的吸附等温线均符合Langmuir模型。供试土样对Cr(Ⅵ)的平衡吸附量呈现BS+150DT(150%CEC的DTAB复配修饰膨润土)BS+100DTBS+50DTBS+25DTBSCK(膨润土)的趋势,且最大吸附量(qm)为205.67 mmol·kg-1(BS+150DT)。土样对Cd~(2+)的平衡吸附量表现为BSCKBS+25DTBS+50DTBS+100DTBS+150DT,其qm值为232.38 mmol·kg-1(100BS)。10~40℃范围内,CK、BS修饰土对Cr(Ⅵ)吸附量为增温正效应,而BS+DT复配修饰土对Cr(Ⅵ)吸附呈现自发、焓减和熵增的特征;各供试土样对Cd~(2+)的吸附均表现为自发、焓增和熵增的特征。随着pH值的升高,各修饰土样对Cr(Ⅵ)的吸附量均逐渐降低,而对Cd~(2+)的吸附量逐渐增加。离子强度增加不利于供试土样对Cr(Ⅵ)和Cd~(2+)的吸附。BS+DT复配修饰膨润土表面的电荷类型、电荷数量是决定Cr(Ⅵ)和Cd~(2+)吸附差异的主要因素。     

土壤中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)生态毒性的差异性研究

土壤铬(Cr)的毒性与其价态密切相关,为了比较不同价态Cr对多种生物指标和生态系统的毒性差异,并为Cr污染土壤的生态风险评价提供依据。本文通过文献搜集的基于中国土壤的Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)生态毒理学数据,分别建立了Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)对各生物指标的半数有效浓度(EC_(50))和10%有效浓度(EC_(10))与土壤性质关系的预测模型,在模型种间外推和归一化处理后,利用BurrⅢ构建了中性土壤情景下Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的物种敏感性分布(SSD)曲线,并根据潜在影响比例(PAF)的公式反推出在不同PAF下Cr(Ⅵ)与Cr(Ⅲ)在生态系统水平上的毒性差异。结果表明:小白菜根伸长和土壤脱氢酶活性分别是对土壤Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)污染最敏感的生物指标;在物种水平上,两种价态Cr的毒性差异因生物指标的变化而不同;在生态系统水平上,两种价态Cr的毒性差异随PAF而发生变化,在较大的PAF范围内(基于EC_(50)和EC_(10)数据的PAF分别在84.4%和87.3%以下)和通常的保护水平(PAF为5%)下,Cr(Ⅵ)的生态毒性显著高于Cr(Ⅲ)。本研究表明Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的生态毒性存在着显著差异,根据Cr的价态组成从生态系统毒性水平上进行研究,能够综合反映土壤Cr污染的生态风险并为土壤修复管理等提供参考。     

土壤、矿物对Cr(Ⅵ)吸附机制的研究

本文研究了土壤、矿物对Cr(Ⅵ)的吸附机制,结果表明:土壤中铝对Cr(Ⅵ)的吸附起着主要作用,土壤、矿物对Cr(Ⅵ)的吸附机制和磷酸根相似,以专性吸附为主,吸附过程中伴随着羟基的释放,溶液中磷酸根、氟离子和硫酸根等阴离子的存在,强烈抑制了土壤、矿物对Cr(Ⅵ)的吸附,而C1~-和NO_3~-的影响较小。     

锰氧化物对As(Ⅲ)的吸附和氧化研究

以土壤中常见的锰氧化物(水钠锰矿,δ-MnO2)为材料,通过批试验研究了其对溶液中As(Ⅲ)的吸附和氧化机制。研究结果表明:大部分加入的As(Ⅲ)(1.0mg/L)在反应的数分钟内就可被锰氧化物氧化,氧化产物As(Ⅴ)的释放速度相当快,但还原产物Mn(Ⅱ)的释放速度则相对较慢;在反应的90min内,当初始质量浓度为0.5、1.0、5.0、10.0和15.0mg/L时,As(Ⅲ)去除率可分别达到93.59%、92.56%、92.31%、89.15%和87.17%。pH对锰氧化物氧化As(Ⅲ)的影响较为显著,升高pH有利于锰氧化物对还原产物Mn(Ⅱ)的吸附,但不利于As(Ⅲ)的氧化和对氧化产物As(Ⅴ)的吸附。     

米糠对水中Cr(Ⅵ)的吸附机理

利用米糠吸附水中Cr(Ⅵ),分别对总Cr、Cr(Ⅵ)浓度和pH进行了定量测定,探讨了米糠对Cr(Ⅵ)吸附机理.结果表明,Cr(Ⅵ)是以HCrO4-形态通过静电吸引作用被吸附,在吸附过程中同时存在氧化还原和离子交换的作用机理.另外,分析了米糠经化学修饰前后的吸附效果和红外光谱,发现经化学修饰后的米糠对Cr(Ⅵ)吸附能力下降,且米糠中的胺基和羧基在吸附过程中起重要作用.     

纳米Fe2O3光催化还原Cr(Ⅵ)的研究

用纳米Fe2O3悬浮体系成功地进行了光催化还原Cr(Ⅵ)，提出了光催化还原Cr(Ⅵ)的最佳条件，确立了在溶液中H2SO4浓度为0．5mol/dm^3，在质量浓度为80mg/dm^3的50cm^3Cr(Ⅵ)溶液中，催化剂用量为0.2g，光照时间5h，Cr(Ⅵ)的光还原率达87％以上。同时，还探讨了无机离子对光催化还原Cr(Ⅵ)的影响。试验结果表明：纳米Fe2O3光催化还原Cr(Ⅵ)是可行的，符合一级反应速率方程：InC=-0．3623t 3．908。     

活性污泥在处理垃圾渗滤液Cr(Ⅵ)中的应用

以活性污泥为材料吸附处理垃圾渗滤液中的Cr(Ⅵ),研究溶液pH值、活性污泥投加量、吸附时间、温度和转速等因素对吸附效果的影响.结果表明,选取pH值为7、活性污泥投加量为15g、吸附平衡时间为20 min、吸附温度为25℃、转速为100 r·min-1具有最佳的吸附效果,在此条件下,Cr(Ⅵ)的吸附率可达65%.     

盐酸改性稻草秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附研究

[目的]探索稻草秸秆作为重金属废水吸附材料的可行性。[方法]以盐酸为改性剂对稻草秸秆进行改性,以去除率、吸附量和吸附后剩余Cr(Ⅵ)的浓度作为吸附效果评价标准,运用静态吸附法优化试验条件,并在最优试验条件下考察盐酸改性和未改稻草秸秆对含Cr(Ⅵ)废水的吸附效果。[结果]最优试验条件为:25℃、转速150 r/min、处理20.0 ml含Cr(Ⅵ)废水,盐酸改性稻草秸秆投加量为0.080 0 g、吸附体系pH 4.0、吸附接触时间为120.0 min、最佳浓度为20 mg/L。盐酸改性的稻草秸秆和未改性的稻草秸秆对废水中Cr(Ⅵ)的去除率分别为97.65%、64.67%,吸附量分别为4.88 mg/g、3.24 mg/g,处理后废水中剩余Cr(Ⅵ)的浓度分别为0.47 mg/L、7.06 mg/L,其中盐酸改性的稻草秸秆吸附后废水中Cr(Ⅵ)的浓度低于《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)中规定的0.50 mg/L。[结论]盐酸改性稻草秸秆是吸附含Cr(Ⅵ)废水的优良生物吸附剂,具有广泛的应用前景。     

TiO2光催化氧化机动车排放污染物的影响因素

研究了NO2的自光解、光强、污染物起始质量浓度和反应环境温、湿度等因素对TiO2的光催化氧化效果,结果表明,NO2的自光解伴随着TiO2光催化氧化而同时发生,其转化率明显小于TiO2光催化氧化率。在同等条件下TiO2光催化氧化率随光强的增强而增加,随污染物起始质量浓度的增大而减小。环境温、湿度对TiO2光催化氧化影响较为复杂,在一定条件下,温度具有最佳使用范围,而湿度环境既可促进TiO2光催化氧化率,同时也可抑制其转化率。     

紫外光照和Fe(Ⅲ)存在下苯酚氧化与Cr(Ⅵ)还原的协同作用

研究了紫外光照下Fe(Ⅲ)为光催化剂促进苯酚(C6H5OH)与Cr(Ⅵ)氧化还原反应作用机制及其影响因素。结果表明:200μmol·L-1Fe(Ⅲ)存在下初始浓度为200μmol·L-1苯酚的氧化速率和初始浓度为200μmol·L-1Cr(Ⅵ)的还原速率均得到明显提高,平均速率分别为3.4和4.0μmol·L-1·min-1,均比无Fe(Ⅲ)时的速率提高了1倍;降低溶液pH值有利于反应速率的增加,但温度的变化对反应速率影响不显著。增加初始Fe(Ⅲ)和苯酚浓度,同样能有效提高Cr(Ⅵ)的还原速率。Cr(Ⅵ)还原和苯酚的氧化均符合一级反应动力学规律。     

氧化淀粉对水溶液中Cd~(2+)的吸附研究

[目的]探讨氧化淀粉对水溶液中Cd2+的吸附效果。[方法]采用30%过氧化氢氧化可溶性淀粉制得氧化淀粉,研究氧化淀粉对水中Cd2+的吸附行为以及影响吸附效果的重要因素,并测定了氧化淀粉对Cd2+的吸附等温线。[结果]氧化淀粉对水中Cd2+的吸附效果受吸附温度、pH、吸收剂用量和吸附时间的影响,其中pH影响最大;最佳吸附条件为pH 5、吸附温度30℃、吸附时间4 h和吸收剂用量3 g,Cd2+去除率达到82.15%。在该试验条件下,氧化淀粉对Cd2+的吸附模式符合Longmuir等温方程。[结论]采用30%过氧化氢制备得到的氧化淀粉对水中的Cd2+具有很好的吸附效果。     

核桃壳生物炭对水体中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

以农业废弃物核桃壳为原料制备生物炭,运用红外光谱分析发现其含有丰富的羟基、烷基、芳香基等官能团。将其应用于水体中Cr(Ⅵ)吸附研究,结果表明,核桃壳生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附去除效果受热解制备温度、溶液pH值、生物炭投加量、Cr(Ⅵ)初始浓度和吸附时间影响显著,但吸附时溶液温度对其吸附效果影响较小。在25℃、pH值4.0、核桃壳生物炭投加量1.0 g/L、Cr(Ⅵ)初始浓度为40 mg/L时,约210 min后能达到吸附平衡,其去除率可达95.77%。动力学研究发现,核桃壳生物炭吸附Cr(Ⅵ)符合准二级动力学模型,吸附初期属于液膜扩散过程,之后属于颗粒内扩散过程。热力学研究表明,核桃壳生物炭吸附Cr(Ⅵ)为吸热的自发过程,符合Langmuir的单分子层吸附模型。