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改性海藻酸钠凝胶材料的制备及其除铬性能

环境工程技术学报 2023年第6期13卷 2135-2142页

作者：张羽嘉王兴润王雷刘海颜湘华南京工业大学环境科学与工程学院中国环境科学研究院

针对海藻酸钠凝胶(SA)材料在处理含铬废水时存在处理效果不理想、利用率低等问题,以海藻酸钠为原料,采用凝胶包埋法负载Ba^(2+)制备凝胶球SA-Ba,并添加聚乙二醇进行共价混和改性,得到聚乙二醇改性海藻酸钡凝胶材料(PEG-SA-Ba)。利用所... 详细信息

针对海藻酸钠凝胶(SA)材料在处理含铬废水时存在处理效果不理想、利用率低等问题,以海藻酸钠为原料,采用凝胶包埋法负载Ba^(2+)制备凝胶球SA-Ba,并添加聚乙二醇进行共价混和改性,得到聚乙二醇改性海藻酸钡凝胶材料(PEG-SA-Ba)。利用所制材料进行除铬试验,与传统的海藻酸钙(SA-Ca)凝胶球对比,考察3种凝胶球材料除铬效果以及pH、初始Cr(Ⅵ)浓度、PEG-SA-Ba投加量等参数对PEG-SA-Ba材料除铬效果的影响,并通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)对样品进行表征。结果表明:海藻酸钠与Ba^(2+)交联后得到的SA-Ba大大提高了SA的除铬效果,其除铬量是SA-Ca的800倍以上,经过共价改性后的PEG-SA-Ba为Cr(Ⅵ)的吸附提供了更多活性位点,除铬容量较未改性时提高了4.38 mg/g。随着pH的增加,PEG-SA-Ba对Cr(Ⅵ)的去除率也不断增大,p H为6时的除铬容量较pH为2时提高了16.24 mg/g,当pH超过8时,凝胶球结构不稳定易造成离子泄漏,导致在凝胶球之外有沉淀物生成。PEG-SA-Ba除铬容量随着Cr(Ⅵ)浓度增加而增加,随投加量增加而下降。SEM和FTIR表征分析验证了Ba^(2+)负载成功且聚乙二醇与海藻酸钠交联效果良好。PEG-SA-Ba凝胶球材料在制备成本和方式上均具有明显优势,材料成本分别比SA和SA-Ba节约了99%和24%。

关键词：海藻酸钠凝胶球 Cr(Ⅵ) 地下水吸附

生物炭负载硫化改性纳米零价铁去除水中的Cr(Ⅵ)

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环境工程技术学报 2023年第2期13卷 663-668页

作者：潘虹王兴润王雷张羽嘉颜湘华南京工业大学环境科学与工程学院中国环境科学研究院

为研发治理地下水Cr(Ⅵ)污染的可行除铬材料,以碳热法制得生物炭负载纳米零价铁(BC-nZVI),并通过对BC-nZVI硫化改性制备得到改性材料(M-BC-nZVI),采用除铬容量、铬铁比(Cr/Fe)、反应活性分析M-BC-nZVI的除铬优势,通过模拟柱试验建立失... 详细信息

为研发治理地下水Cr(Ⅵ)污染的可行除铬材料,以碳热法制得生物炭负载纳米零价铁(BC-nZVI),并通过对BC-nZVI硫化改性制备得到改性材料(M-BC-nZVI),采用除铬容量、铬铁比(Cr/Fe)、反应活性分析M-BC-nZVI的除铬优势,通过模拟柱试验建立失效速率模型,从而推算M-BC-nZVI完全失效的除铬容量,最后与相关文献数据进行对比,分析M-BC-nZVI除Cr(Ⅵ)的应用可行性。结果表明:M-BC-nZVI材料的除铬容量、Cr/Fe、拟一级反应速率常数(k_(obs))分别是BC-nZVI的1.86倍、1.95倍和3.00倍,因此相对于BC-nZVI来说M-BC-nZVI更具除铬优势;各模拟柱在运行过程中无明显堵塞情况,且随着进水浓度的升高,M-BC-nZVI的失效速率常数变大。当失效除铬速率为初始除铬速率的1.0%、进水Cr(Ⅵ)浓度为5 mg/L时,除铬容量最高,可以达到12.70 mg/g;对比M-BC-nZVI与其他文献报道的铁基材料及铁基改性材料的Cr/Fe可知,M-BC-nZVI的Cr/Fe为其他文献的1.06~42.06倍,故从材料的除铬性能来看,M-BC-nZVI应用于可渗透反应墙处理地下水Cr(Ⅵ)污染可行。

关键词：生物炭纳米零价铁硫化改性六价铬模拟柱

含砷废渣高温烧结过程砷的矿物相结构变化与环境释放行为

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环境科学 2012年第12期33卷 4412-4416页

作者：王兴润农泽喜王琪中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

研究了含砷废渣高温烧结过程引起的砷挥发和砷发生的矿物相结构变化,并分析了烧结体的砷浸出释放行为.在10MPa下加压成型制样,进空气流量为2 000 mL·min-1,烧结温度1 000～1 350℃,烧结时间60 min.结果表明,烧结温度对砷挥发的影响很小... 详细信息

研究了含砷废渣高温烧结过程引起的砷挥发和砷发生的矿物相结构变化,并分析了烧结体的砷浸出释放行为.在10MPa下加压成型制样,进空气流量为2 000 mL·min-1,烧结温度1 000～1 350℃,烧结时间60 min.结果表明,烧结温度对砷挥发的影响很小,As的固定率保持在90%以上,但对砷浸出毒性的影响明显.烧结温度低于1 000℃时,FeAsS被氧化生成钙砷、铝砷和铁砷,以Ca3(AsO4)2矿物相为主,导致砷的浸出释放水平提高;烧结温度达到1 200℃,Ca3(AsO4)2被玻璃熔融态所包围,并被转换为硅钙砷酸盐化学键接,导致砷的浸出水平显著降低.从烧结体的环境安全性考虑,最佳烧结温度为1 200℃.

关键词：含砷废渣烧结浸出毒性矿物相微观结构

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氯盐对汞化合物污染土壤热脱附过程的影响

环境科学研究 2015年第3期28卷 425-430页

作者：赵涛王兴润杨晓进颜湘华北京化工大学化学工程学院北京100029 中国环境科学研究院固体废物污染控制技术研究所北京100012

对Hg Cl2、Hg S、Hg(NO3)2·H2O、Hg O、Hg SO45种试剂分别添加Mg Cl2、Ca Cl2和Na Cl 3种氯盐,采用热重分析法进行热挥发性对比研究,以期选择对汞化合物热脱附有促进作用的氯盐,并将其添加到内蒙古2块不同污染场地的汞污染土壤样品(A... 详细信息

对Hg Cl2、Hg S、Hg(NO3)2·H2O、Hg O、Hg SO45种试剂分别添加Mg Cl2、Ca Cl2和Na Cl 3种氯盐,采用热重分析法进行热挥发性对比研究,以期选择对汞化合物热脱附有促进作用的氯盐,并将其添加到内蒙古2块不同污染场地的汞污染土壤样品(A、B)中,进行低温热脱附修复研究.结果表明:5种汞化合物试剂热脱附温度由低到高依次为Hg Cl2

关键词：氯盐热重分析低温热脱附汞污染土壤汞化合物

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铬污染建筑废物不同清洗剂的作用效果比较

化工学报 2012年第10期63卷 3255-3261页

作者：王兴润张艳霞王琪舒俭民中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012 西北农林科技大学理学院陕西杨凌712100

以海北化工厂的铬污染建筑废物为研究对象,采用改良的BCR顺序提取法研究了不同洗涤药剂对水洗一次后的建筑废物样品总Cr和Cr6+的清洗效果,分析了6种洗涤药剂对各形态铬的去除效果,并最终筛选出最佳的清洗剂。结果表明:柠檬酸和高浓度盐... 详细信息

以海北化工厂的铬污染建筑废物为研究对象,采用改良的BCR顺序提取法研究了不同洗涤药剂对水洗一次后的建筑废物样品总Cr和Cr6+的清洗效果,分析了6种洗涤药剂对各形态铬的去除效果,并最终筛选出最佳的清洗剂。结果表明:柠檬酸和高浓度盐酸对总Cr和Cr6+去除率最高,总铬达到90%以上,Cr6+达到99%以上;高浓度柠檬酸、高浓度盐酸和高浓度醋酸降低了建筑废物的pH值,在酸性条件下Cr6+被有机酸自发地还原成Cr3+,导致Cr6+具有很好的去除效果;6种洗涤剂均对酸可提取态铬有很好的去除;由于络合作用,柠檬酸对可氧化态存在的Cr3+的去除效果很好。综上,柠檬酸是较合适的建筑废物二次洗涤药剂。

关键词：铬污染建筑废物洗涤剂柠檬酸连续提取法

Cr(Ⅵ)污染地下水修复的PRB填料实验研究

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环境科学 2013年第7期34卷 2711-2717页

作者：朱文会董良飞王兴润翟亚丽常州大学环境与安全工程学院常州213164 中国环境科学研究院北京100012 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

Fe0与Cr(Ⅵ)发生表层反应使Fe0-渗透反应墙(PRB)利用率极低且易板结、堵塞.针对Fe0利用率低,易板结、堵塞问题,研究了不同高分子材料包裹铁粉对受污染地下水中Cr(Ⅵ)的去除影响;实验结果表明,海藻酸钠(SA)作为包裹材料效果最好.FEI电镜... 详细信息

Fe0与Cr(Ⅵ)发生表层反应使Fe0-渗透反应墙(PRB)利用率极低且易板结、堵塞.针对Fe0利用率低,易板结、堵塞问题,研究了不同高分子材料包裹铁粉对受污染地下水中Cr(Ⅵ)的去除影响;实验结果表明,海藻酸钠(SA)作为包裹材料效果最好.FEI电镜扫描及EDX能谱分析结果表明,SA跟2价金属阳离子Ca2+交联形成孔隙结构,不仅为零价铁的附着提供了大量的吸附点位,还可使Cr(Ⅵ)进入到内部与铁粉反应.考察了SA包裹零价铸铁粉(SAC)和包裹还原铁粉(SAR)对Cr(Ⅵ)的去除影响;实验结果表明,SAC除铬性能是SAR的2倍.SAC填料工艺参数优化后,符合一级反应动力学;采用SAC填料进行动态实验,反应完全后铬/铁比高达32.25 mg.g-1,且填料仍然保持较高的渗透系数(2.38 cm.s-1);对SAC填料进行成本分析发现,SAC填料具有明显的价格优势,相比零价铸铁粉混砂填料节约成本76.56%.采用SAC填料治理Cr(Ⅵ)污染地下水是可行的.

关键词： Cr(Ⅵ) 地下水渗透反应墙零价铁海藻酸钠包裹材料

铬污染对土壤细菌群落结构及其构建机制的影响

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环境科学 2021年第3期42卷 1197-1204页

作者：于皓安益君金德才靳拓王兴润辽宁工程技术大学环境科学与工程学院阜新123000 中国科学院生态环境研究中心北京100085 农业农村部农业生态与资源保护总站北京100125 中国环境科学研究院北京100012

随着工业的快速发展铬(Cr)已经成为我国主要的土壤重金属污染物之一,严重地影响了土壤生态环境以及居民的身体健康.本研究以河北省某制革工厂污泥堆周边污染土壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对不同污染程度土壤样品中... 详细信息

随着工业的快速发展铬(Cr)已经成为我国主要的土壤重金属污染物之一,严重地影响了土壤生态环境以及居民的身体健康.本研究以河北省某制革工厂污泥堆周边污染土壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对不同污染程度土壤样品中的细菌群落结构及其群落构建机制进行分析.结果表明,铬污染显著地影响了土壤理化性质以及微生物群落.不同铬污染程度的土壤样品中,细菌群落结构与组成差异显著.高浓度的铬污染能降低土壤细菌群落的α多样性.铬污染土壤样品中的细菌共分为55个门,其中变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和厚壁菌门(Firmicutes)为优势菌门(相对丰度> 5%).铬污染土壤中,细菌群落在构建过程中以决定性过程为主,随机性比例随着铬含量的升高而降低,并且均为同质性选择过程.土壤中总铬含量、含水率、pH、有机质与细菌群落显著(P <0.05)相关,是影响细菌群落结构的主要驱动因子.

关键词：铬污染细菌群落高通量测序群落结构群落构建

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硫化铁铜双金属复合材料的制备及除铬机制

环境科学 2021年第5期42卷 2370-2377页

作者：屈敏王源陈辉霞王兴润徐红彬中国科学院绿色过程与工程重点实验室(中国科学院过程工程研究所) 北京100190 湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室中国科学院过程工程研究所北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049 中国科学院绿色过程制造创新研究院北京100190 中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012

以零价铁为原料,利用液相置换法制备铁铜双金属(Fe-Cu),对其硫化改性后,得到一种除铬效率更高的硫化铁铜双金属铁基复合材料(S-Fe-Cu).探讨了Cu/Fe质量比、S/Fe摩尔比、p H值和氯离子对S-Fe-Cu去除水体中Cr(Ⅵ)效果的影响.采用扫描电子... 详细信息

以零价铁为原料,利用液相置换法制备铁铜双金属(Fe-Cu),对其硫化改性后,得到一种除铬效率更高的硫化铁铜双金属铁基复合材料(S-Fe-Cu).探讨了Cu/Fe质量比、S/Fe摩尔比、p H值和氯离子对S-Fe-Cu去除水体中Cr(Ⅵ)效果的影响.采用扫描电子显微镜与能谱分析仪(SEM-EDX)、比表面积分析仪(BET)和X射线电子能谱(XPS)等表征手段分析了S-Fe-Cu的表面结构及元素组成,并研究了其除铬机制.结果表明,S-Fe-Cu表面成功负载上了Fe Sx,理论最佳S/Fe摩尔比为0.056,理论最佳Cu/Fe质量比为0.025.与Fe-Cu相比,S-Fe-Cu的比表面积增大了2.1倍,pH为5时除铬效率提高了6.1倍;p H值增大,S-Fe-Cu除铬效果下降,但其碱性条件下的除铬效果仍是Fe-Cu的两倍.氯离子能够促进材料在反应过程中Fe(Ⅱ)的释放,分析认为氯离子能够渗透表面钝化层,使钝化层产生缺陷,从而促进零价铁的直接氧化,提高S-Fe-Cu除铬性能.XPS与EDX表面元素分析表明,材料除铬机制主要包含还原、吸附或共沉淀.

关键词：硫化铁铜双金属铁基材料六价铬除铬机制

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污水污泥动态间壁热干燥特性及工艺

化工学报 2007年第9期58卷 2211-2215页

作者：王兴润金宜英杜欣聂永丰清华大学环境科学与工程系北京100084

建立了序批式动态污泥间壁热干燥实验平台,并借此研究了干燥温度对干燥效率、干污泥热值、干污泥有机物含量(VS)、干燥冷凝水有机物含量(TOC)的影响;研究了水分蒸发速率与含水率的关系。结果表明:干燥温度低于160℃,水分蒸发速率较慢,... 详细信息

建立了序批式动态污泥间壁热干燥实验平台,并借此研究了干燥温度对干燥效率、干污泥热值、干污泥有机物含量(VS)、干燥冷凝水有机物含量(TOC)的影响;研究了水分蒸发速率与含水率的关系。结果表明:干燥温度低于160℃,水分蒸发速率较慢,干燥效率较低;干燥温度高于180℃,污泥絮体和微生物细胞发生破坏,水分存在形态发生改变,干燥效率提高较大,干污泥热值降低以及干燥冷凝水TOC浓度增加。干燥冷凝水属高浓度有机废水,须处理达标后才能排放。

关键词：间壁热干燥干燥冷凝水热值