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纳米铁去除饮用水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ) 总被引：3，自引：1，他引：2
在好氧水体中,As(Ⅲ)比As(Ⅴ)更易迁移,而且在水处理过程中去除效率更低。在实验室合成制得BET比表面积为49.16 m2/g,直径范围为20~40 nm的纳米铁。通过批试验考察纳米铁对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)去除能力及其反应动力学情况。结果表明,在pH为7,温度20℃时纳米铁能够快速地去除As(Ⅲ)和As(Ⅴ),在60 m in内,0.25 g纳米铁对起始浓度为968.6μg/L As(Ⅲ)和828.9μg/L As(Ⅴ)的去除率大于99.5%。反应遵循准一级反应动力学方程,标准化后的As(Ⅲ)和As(Ⅴ)比表面积速率常数kSA分别为1.30 mL/(m2.m in)和1.64 mL/(m2.m in)。由实验结果可知,具有高反应活性的纳米铁是用于含砷饮用水处理非常有效的吸附材料。 相似文献
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As(Ⅲ)毒性高,易迁移,且是厌氧条件下地下水中主要存在形式。纳米铁颗粒在含砷水体处理中受到广泛关注,而锌具有比铁更低的氧化还原电位且更易保存,被认为是用于氯代有机化合物还原的最佳金属,但有关纳米锌用于水体中砷的研究很少。本文研究了纳米锌吸附As(Ⅲ)的反应动力学性质和吸附As(Ⅲ)的主要影响因素。通过应用准一级动力学、准二级动力学和粒内扩散三种模型对吸附过程进行模拟,结果显示纳米锌吸附As(Ⅲ)的过程更符合二级反应动力学模型,速率常数k2为0.18 g/(mg·min),吸附量为0.47 mg/g,且去除机理以化学吸附为主。批实验结果表明,纳米锌对As(Ⅲ)吸附最佳条件为:振荡时间120 min,纳米锌投加量2.5 g/L,pH值2~7。在最佳实验条件下,纳米锌对起始浓度为0.565 mg/L As(Ⅲ)和0.568 mg/L As(Ⅴ)进行吸附试验,As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的去除率均能达到99.5%以上,表明纳米锌对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)都有很好的去除效果,可作为处理水体中砷的吸附材料之一。以纳米锌作为吸附材料与传统方法相比,并不需要将As(Ⅲ)预氧化成As(Ⅴ),在实际应用中可简化水处理程序,节约处理成本。 相似文献
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纳米铁还原脱氮动力学及其影响因素 总被引：3，自引：1，他引：2
饮用水中硝酸盐(NO3-)对人体健康有危害。为了去除水溶液中NO3-,在实验室制得纳米铁颗粒。它的粒径为20～40 nm,比表面积(BET)为49.16 m2/g。本研究通过批实验考察了纳米铁对NO3-还原脱氮动力学性质和影响NO3-脱氮快慢的主要因素,如反应pH、纳米铁投加量和NO3-起始浓度。实验结果表明,pH越低越有利于NO 3-还原。在一定范围内,NO 3-还原速率随纳米铁投加量增加而增大,而随NO 3-起始浓度升高而降低,反应遵循准一级反应动力学方程,表面吸附和氧化还原反应是纳米铁对NO3-脱氮的主要去除机理。纳米铁对NO3-还原过程中可能反应的途径进行了讨论,NO3-还原产物取决于反应条件。在本研究条件下,纳米铁对NO3-脱氮的最终产物主要为NH4+-N而不是N2,必须进行更多的研究来解决这一问题。 相似文献
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凹凸棒石铁/铝氢氧化物纳米复合材料对磷的吸附动力学研究 总被引：1，自引：0，他引：1
用铁/铝盐水解法制备了凹凸棒石/铝氢氧化物(PNCMⅠ)、凹凸棒石/铁氢氧化物(PNCMⅡ)和凹凸棒石/铁铝氢氧化物(PNCMⅢ)3种凹凸棒石纳米复合材料。对比了这3种纳米复合材料对水中磷的吸附净化能力,并利用吸附动力学实验探讨了3种材料对磷的吸附机理。结果发现:负载了铝/铁氢氧化物后凹凸棒石的晶体结构没有改变;温度对于3种吸附剂吸附磷的动力学参数影响不显著;3种吸附剂对磷的实际吸附量、理论吸附量和初始吸附速率均随着磷的初始浓度增大而增大。PNCMⅠ对磷的理论吸附量为18.18 mg/g,较其他2种吸附剂大。当磷的初始浓度从5 mg/L增加到50 mg/L,PNCM I对磷的初始吸附速率从0.125 mg/(g·min)增加到1.425 mg/(g·min)。3种凹凸棒石黏土纳米复合材料对磷的吸附符合准二级动力学方程,表明其吸附均为化学吸附。 相似文献
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选择来源广泛的石英砂作为负载体,以Fe Cl3为原料,用加热蒸发法合成制备简便且易于过滤的新型材料——涂铁石英砂(IOCS)。合成的IOCS表面的铁氧化物以赤铁矿为主,含铁量为11.73%,比表面积较改性前提高12.2倍。IOCS对As(V)的吸附动力学实验和等温吸附实验结果显示其吸附As(V)平衡时间为80 min,对As(V)的最大吸附量为1.22 mg/g。吸附符合Lagergren准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型,是表面吸附和共沉淀并存的过程。当初始As(V)浓度分别为0.1 mg/L、1 mg/L、5 mg/L,IOCS投加量与溶液中As(V)质量比分别为20000∶1和10000∶1时,在p H=6和p H=8.5两种条件下,IOCS对As(V)的平均去除率分别为86.10%和80.39%。 相似文献
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高砷地下水在我国广泛分布,开发绿色高效的除砷材料对于促进地区发展和保障居民饮用水安全具有重要意义.采用共沉淀法结合NaOH水热处理技术制备了二氧化锰改性粉煤灰吸附材料MFA150,并研究其对地下水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附特性.结果表明,NaOH水热处理破坏了原始粉煤灰的玻璃体结构,且在这一过程中生成沸石相,粉煤灰比表面积由1.30 m2/g增加至40.26 m2/g.在负载MnO2后,MFA150比表面积达到148.82 m2/g.此外,吸附材料表面-OH的含量显著增加,为As(Ⅲ)和As(Ⅴ)提供了更多的吸附活性位点.MFA150对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附过程符合Elovich模型和Freundlich模型.在中性条件下MFA150对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的吸附量分别达到2.55 mg/g和9.71 mg/g,酸性条件更有利于吸附.溶液中共存的HCO3-和PO43-会抑制As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附,... 相似文献
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氧化锰、氧化铁、氧化铝对砷(Ⅲ)的吸附行为研究 总被引：6，自引：0，他引：6
合成了氧化锰、氧化铁、氧化铝三种矿物,以氧化铁、氧化锰为吸附剂研究了pH值、离子强度和时间等因素对吸附As(Ⅲ)的影响,并讨论了氧化锰、氧化铁、氧化铝三种矿物对As(Ⅲ)的饱和吸附容量及等温吸附实验。pH值对氧化锰吸附As(Ⅲ)几乎不影响,对氧化铁吸附As(Ⅲ)在很大的范围内(pH为3.5~8.5)影响不大,离子强度对二者吸附As(Ⅲ)的影响不大,吸附反应在0.5 h左右达到吸附平衡。在优化吸附条件下氧化锰、氧化铁、氧化铝对As(Ⅲ)的饱和吸附容量分别为48.38 mg/g、23.70 mg/g、3.52mg/g,三种合成矿物对As(Ⅲ)的饱和吸附容量:氧化锰氧化铁氧化铝。对实验数据进行Freundlich和Langmuir拟合,相关系数R均在0.98以上,吸附动力学符合Lagergren二级速率方程。 相似文献
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通过两种还原型微生物铁还原菌JF-5和硫酸盐还原菌SRB对模拟酸矿废水中Fe~(3+)和SO~(2-)_4的还原作用合成纳米FeS,并将该生物纳米FeS包覆在灰岩表面,以提高灰岩可渗透反应墙(PRBs)对酸矿废水中砷的去除能力。通过批吸附实验研究As(Ⅴ)的静态吸附机理,柱实验研究As(Ⅴ)在包覆灰岩柱中的动态吸附和迁移,结果表明,包覆层生物FeS粒径为纳米级,并呈现一定晶形,能有效提高灰岩表面的比表面积和对As(Ⅴ)的吸附能力,红外光谱分析表明化学吸附为主要吸附机制;生物纳米FeS包覆灰岩静态吸附实验最大吸附量为187.46μg/g,达到纯灰岩吸附量(6.64μg/g)的30倍;JF-5和SRB形成的生物包覆吸附性质优于SRB和Fe(Ⅱ),二者对As(Ⅴ)的吸附能力都远大于纯灰岩对As(Ⅴ)的滞留能力。 相似文献
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该研究通过批次和动态实验，考查含锰褐铁矿和合成针铁矿对Ce(Ⅲ)的氧化和固定作用，并在此基础上探讨共存铁和锰氧化物氧化和固定Ce的机制及地质意义。批次实验结果显示，含锰褐铁矿对Ce的氧化和固定有重要促进作用，在初始Ce浓度为6000μg/L，含锰褐铁矿添加量为1 g/L时，可在48 h实现对Ce的完全固定；初始Ce(Ⅲ)浓度在300～4500μg/L时，含锰褐铁矿对Ce(Ⅲ)氧化和沉淀的促进作用与Mn含量正相关，而合成针铁矿相对于无矿体系体现出抑制效应。动态实验结果显示，对高锰褐铁矿固定的Ce，其分布不受锰氧化物的制约，与铁氧化物的分布一致。对结果的分析表明Ce氧化和沉淀的过程为：吸附—氧化—CeO2沉淀生成—CeO2自催化氧化Ce(Ⅲ)；锰和铁氧化物共存时，对Ce氧化和固定的贡献分别是：前者促进Ce氧化，后者通过静电吸附作用促进CeO2的固定。研究对于解释“锰氧化物氧化Ce(Ⅲ)的能力强于铁氧化物，但二者共存时铁氧化物更易于固定Ce”这一地质现象有一定启示意义。 相似文献
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纳米二氧化钛(nTiO2)被广泛应用于去除水体中的重金属。磷酸盐作为水体中普遍存在的无机阴离子,能够对重金属离子在nTiO2上的吸附特征产生影响。本文聚焦磷酸盐存在条件下nTiO2胶体颗粒对典型重金属离子(Zn2+和Cd2+)的吸附行为,以电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定吸附平衡后水相中重金属离子的浓度。通过批量吸附实验考察不同水化学条件下(离子强度和共存阴离子),磷酸盐对nTiO2胶体颗粒吸附水体中Zn2+和Cd2+特征的影响规律。采用经典吸附等温线模型对实验数据进行拟合,并结合纳米颗粒的Zeta电位和粒径变化等表征手段揭示了相关吸附机制。研究发现：(1)磷酸盐的存在能有效地增强重金属在nTiO2上的吸附,Zn2+和Cd2+的最大吸附量分别由121.1mg/g和84.7mg/g增加至588.3mg/g和434.8mg/g,增加了3... 相似文献
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北方典型内陆盆地高砷地下水的水化学特征及处理技术 总被引：1，自引：0，他引：1
我国高砷地下水分布广泛,是受砷污染最严重的地区之一,严重危害居民身体健康,开发经济、高效、环境友好的高砷地下水修复治理技术极具必要性。以大同盆地、呼包平原、河套平原和银川平原为代表性研究区域,归纳总结了北方干旱、半干旱地区典型高砷地下水区水化学特征。通常情况下,高砷地下水的pH值较高,共存阴离子(HCO-3、SO2-4和Cl-)浓度较大,溶解性有机碳含量较高,并且As(Ⅲ)为主要砷形态。开展了针对北方典型高砷地下水特定水化学环境特点(如pH值、共存阴阳离子以及溶解性有机物等)的改性天然菱铁矿除砷性能研究。结果表明,改性天然菱铁矿对溶液pH值具有良好的缓冲能力,其除砷性能基本不受pH值、共存阴离子、Ca/Mg阳离子及以腐殖酸为代表的溶解性有机物等典型高砷地下水水化学特征因素的影响,表明吸附剂对砷具有良好的吸附选择性。另外,改性天然菱铁矿对As(Ⅲ)的去除效果优于对As(V)的去除效果,因此,利用改性天然菱铁矿作为反应介质材料,将其应用于处理主要以As(Ⅲ)形式存在的高砷地下水具备良好的发展前景。 相似文献
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阴离子捕获剂及其在污染防治与环境修复领域中的应用 总被引：2，自引：0，他引：2
综述了阴离子捕获剂的结构、性能、制备与表征方法、吸附专属性及其在环境修复方面的应用。阴离子捕获剂是一种具有层状结构的阴离子粘土，由于其特殊的结构和性能，可通过层间阴离子交换、层状结构重建等机制来吸附环境中的阴离子，从而清除环境中的污染物。大量研究表明。阴离子捕获剂对环境中以络阴离子形式存在的重金属污染物有很强的吸附能力，并能有效吸附水体中的N、P、As、Se和放射性元素。此外，阴离子捕获剂还能吸附有机污染物，如农药、酚类化合物、洗涤剂和腐殖质等。从环境中除去不同类型的有毒有害组分。需使用不同类型的阴离子捕获剂。其吸附能力主要由捕获剂本身的特点和外部理化条件所决定。阴离子捕获剂的研究已成为当前环境保护工程和技术研究的一个新热点。 相似文献
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膨润土负载纳米铁去除地下水中六价铬研究 总被引：4，自引：1，他引：3
随着人民生活水平的提高和城市化进程的加快,有机污染物及重金属高强度场地污染对人类健康、生态环境及社会安全构成了严重威胁。地下水中的重金属Cr(Ⅵ)污染逐渐受到重视,纳米零价铁可以有效地将六价铬还原成三价铬,使其沉淀固定下来,从而将污染源区的污染物消减固定,防止其向周围扩散。然而由于纳米铁颗粒微小,易被氧化,极易团聚,自身活性受到限制,因此,纳米铁的分散性、稳定性、良好活性研究至关重要。采用低成本环境友好型粘土矿膨润土作为负载材料制备膨润土负载纳米铁（B-NZVI）,批实验和柱实验研究B NZVI去除模拟地下水中Cr(Ⅵ)。结果表明：(1)自制的膨润土负载纳米铁个体呈球形,呈分散状负载于膨润土;(2)相同铁含量的B-NZVI处理Cr(Ⅵ)的效率远大于纳米铁,还原反应符合伪一级反应动力学模型,表观速率常数K随着B NZVI初始浓度的减小而减小;(3)B NZVI在石英砂柱中基本无迁移,适用于点源污染,Cr(Ⅵ)穿透曲线为B-NZVI的实际应用提供了理论和实验基础。 相似文献
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为揭示深部煤层超临界CO2（ScCO2）吸附特征及其控制机理,以沁水盆地南部余吾矿、寺河矿、成庄矿的3号煤为研究对象,通过自制等温吸附仪进行了不同温度（45℃,62.5℃,80℃）、最高压力达到CO2超临界压力以上时的等温吸附实验。研究结果表明:高温高压条件下ScCO2吸附曲线不同于常温常压下CO2吸附曲线,随压力升高ScCO2过剩吸附量和绝对吸附量分别呈4段式和3段式变化,ScCO2达到过剩吸附量峰值出现的压力点具有随温度升高向高压增高的特征;ScCO2过剩吸附量远低于绝对吸附量,无法采用Langmuir吸附模型进行解释;温度对ScCO2吸附抑制明显,水分对ScCO2吸附没有起到抑制作用,灰分含量较高对ScCO2吸附量有明显抑制作用,煤中高镜质组含量和高Rmax对ScCO2吸附具有较明显的促进作用;超临界状态下煤对ScCO2的吸附量大小由微孔和过渡孔所控制,且与微孔比表面积大小有关,高变质煤对ScCO2的吸附能力降低可能是因微孔中矿物充填所致。 相似文献
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通过有机地化分析、全岩X衍射矿物分析、甲烷等温吸附及低压氮气吸附实验,本文对桂中坳陷环江凹陷上古生界页岩样品的孔隙结构及分形特征进行了研究.结果表明:研究区页岩总有机碳含量(TOC)平均为2.40%,热成熟度(Ro)平均为2.65%,处于过成熟演化阶段.页岩主要的矿物组成为石英和黏土.页岩的比表面积平均为5.86 m2/g,孔容平均为0.014 9 mL/g,平均孔径为11.2 nm.页岩中发育大量的中孔,主要呈两端开口的圆筒形孔或四边开放的平行板状孔.页岩中TOC含量和石英含量越多,微-中孔越发育、比表面积和孔容越大,而平均孔径则变小.通过Frenkel-Halsey-Hill (FHH)模型和氮气吸附实验数据计算得到孔隙表面分形维数D1(平均为2.428 4)和孔隙结构分形维数D2(平均为2.622 2),对应的相对压力(P/P0)分别是0~ 0.45和0.45 ~ 0.99.分形维数D1、D2随着比表面积、孔容的增加而增加,而平均孔径随着前者的增加而减小.分形维数D1、D2、TOC含量、石英含量和甲烷吸附量之间呈现较好的正相关性,但随着黏土矿物含量的增多而减小.分形维数D1与Langmuir压力存在弱负相关性,分形维数D2随Langmuir压力增大有变大的趋势.桂中坳陷西北部页岩分形维数越大,孔隙结构越复杂,其对天然气的吸附和存储能力越强. 相似文献
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Jing Liu Xi Huang Juan Liu Weiqing Wang Wei Zhang Faqin Dong 《Environmental Earth Sciences》2014,72(6):2081-2090
Bone char has been used as a low-cost adsorbent for the removal of As(V) from waste water. The batch experiments show that the Langmuir isotherm describes well the adsorption behavior. The adsorption process follows a pseudo-second-order kinetic model. The column experiments were conducted at pH = 4 and 10 mg/L an initial concentration of As(V). The breakthrough curves were investigated for various conditions, such as different flow rates, column bed heights, adsorption cycles, coexisting cations and anions such as Mn2+, Al3+, PO4 3?, SO4 2? and SiO3 2?. The convection–diffusion equation was used to model the experimental transport data of As(V) for these conditions. It has been found that the coexisting cations can enhance As(V) immobilization and increase retardation factor (R f), and coexisting anions significantly decrease the diffusion coefficient (D L) of As(V). The secondary adsorption phenomena were observed in the breakthrough curves of column studies of As(V) with cations, especially Mn2+. The regeneration experiments using distilled water and 0.1 mol/L NaOH solution were done to evaluate the desorption degree. The total desorbed amounts from whole column for three experiments decreased from 8.98 to 7.67 mg and the desorption degrees increased from 0.51 to 0.71 unexpectedly, which indicates that the regeneration operation is feasible. Finally, the chemical analysis of column effluents and infrared spectroscopic analysis of absorbent both revealed that the ligand exchange and electrostatic interaction are the main removal mechanisms. 相似文献
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为了解高压条件下二氧化碳（CO2）对页岩微观孔隙结构改造及吸附行为,以四川盆地焦页6井页岩为研究对象,通过低温N2吸附和重量法等温吸附实验,研究了不同温压条件下CO2处理前后的页岩微观结构特征及CO2在页岩中的吸附行为.研究表明随处理温度升高,CO2作用后的页岩比表面积呈下降趋势,平均孔径和孔体积呈上升趋势,微孔、中孔比例减少,宏孔比例增大.CO2会改变页岩孔隙结构,改变程度与温度呈正相关关系.研究同时表明页岩对CO2的过剩吸附量随压力增大而增加直至达到最大值,后随压力增大而减小;绝对吸附量随压力增大而增加,在40 MPa之后,吸附量趋于稳定.页岩对CO2的吸附行为与温度压力有关,在高压条件下,Langmuir模型依然能较好地拟合CO2在页岩中的吸附. 相似文献