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人工合成水铁矿对含磷废水的吸附性能

环境科学 2016年第9期37卷 3498-3507页

作者：崔蒙蒙王殿升黄天寅刘锋苏州科技大学环境科学与工程学院苏州215009 苏州哈德逊水技术有限公司苏州215009

采用人工合成水铁矿Ferror Mox(FM)作为处理含磷废水的吸附剂.利用SEM、EDS、XRD、FTIR和Raman等分析手段确定FM为无定形状态的2 L水铁矿,主要由Fe、O、Ca、Si等元素组成.通过实验考察该材料作为除磷吸附剂的效果,研究了不同因素对FM除... 详细信息

采用人工合成水铁矿Ferror Mox(FM)作为处理含磷废水的吸附剂.利用SEM、EDS、XRD、FTIR和Raman等分析手段确定FM为无定形状态的2 L水铁矿,主要由Fe、O、Ca、Si等元素组成.通过实验考察该材料作为除磷吸附剂的效果,研究了不同因素对FM除磷效率的影响,并对其吸附除磷的机制进行了分析.结果表明,在吸附时间60 min、磷酸盐溶液初始p H为2、相对投加量为7 g·L^(-1)、反应温度为25℃、初始含磷浓度为10 mg·L^(-1)、溶液体积为50 m L的条件下,磷酸盐的去除率达到99.14%;在不同温度下的吸附等温式均满足Langmuir等温吸附模型,相关系数达到0.95以上;由热力学参数可知,FM吸附磷酸盐的反应属于自发(式)的吸热反应;FM去除磷酸盐的反应用准一级动力学模型和准二级动力学模型均可以描述;通过再生实验可知,用0.1 mol·L^(-1)的氢氧化钠溶液可以使99%左右吸附在FM上的磷酸盐解吸下来.因此,FM适合作为处理含磷废水的吸附材料.

关键词：水铁矿形态表征等温吸附热力学动力学解吸

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水铁矿吸附磷酸根的影响因素

环境工程学报 2017年第4期11卷 2285-2290页

作者：崔蒙蒙刘锋黄天寅王殿升苏州科技大学环境科学与工程学院苏州215009 哈德逊(苏州)水技术有限公司苏州215009

为了修复水体富营养化,选取了人工合成的水铁矿作为除磷吸附剂。通过批量实验研究了震荡速度、吸附时间、吸附剂投加量、溶液初始p H、含磷初始浓度、反应温度和共存离子等因素对吸附作用的影响。结果表明:水铁矿的吸附具有快速吸附,缓... 详细信息

为了修复水体富营养化,选取了人工合成的水铁矿作为除磷吸附剂。通过批量实验研究了震荡速度、吸附时间、吸附剂投加量、溶液初始p H、含磷初始浓度、反应温度和共存离子等因素对吸附作用的影响。结果表明:水铁矿的吸附具有快速吸附,缓慢平衡的特点;随着投加量的增加,溶液中磷酸根的去除率逐渐增加;溶液初始p H在酸性条件下,溶液中磷酸根的去除率最好;在室温25℃下,水铁矿对不同浓度的磷酸根溶液均具有很好的吸附效果;溶液共存离子的存在对磷酸根去除率有一定影响,HCO_3^-的影响最大。

关键词：水铁矿含磷废水吸附影响因素

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水铁矿对土壤溶解性有机质的吸附固持作用

农业环境科学学报 2024年第3期43卷 627-635页

作者：麦富生李晓雯吕睿沈倩杨健赵好轩 VAHATALO Anssi V. 肖宜华青岛理工大学环境与市政工程学院山东青岛266000

基于水解法将氯化铁和氢氧化钠合成了一种水铁矿,通过不同浓度水铁矿与土壤溶解性有机质(DOM)的混合避光培养实验,研究了水铁矿对土壤DOM的吸附固持作用。结果表明:在水铁矿浓度为10~30 g·L^(-1)范围内,水铁矿对土壤DOM的吸附能力与其... 详细信息

基于水解法将氯化铁和氢氧化钠合成了一种水铁矿,通过不同浓度水铁矿与土壤溶解性有机质(DOM)的混合避光培养实验,研究了水铁矿对土壤DOM的吸附固持作用。结果表明:在水铁矿浓度为10~30 g·L^(-1)范围内,水铁矿对土壤DOM的吸附能力与其浓度呈正相关。随着培养时间的延长,DOM的光谱斜率(S_(275-295))显著降低,表明水铁矿优先吸附土壤DOM中的大分子芳香族化合物。三维荧光光谱耦合平行因子模型(EEM-PARAFAC)分析表明,土壤DOM包含类腐殖质组分(C1)(Ex/Em=240/410)、类色氨酸组分(C2)[Ex/Em=290(240)/350]及类酪氨酸组分(C3)(Ex/Em=270/300)3种荧光组分。3种组分荧光强度均随着培养时间延长呈现明显降低趋势,且类腐殖质组分的下降最为明显。被水铁矿吸附后,土壤DOM的腐殖化指数(HIX)显著降低且生物源指数(BIX)明显升高,表明随着吸附作用的进行,土壤DOM的腐殖质组分相对占比下降,而自生源组分相对占比上升。研究表明,水铁矿对土壤DOM有显著的吸附固持作用,且对大分子腐殖质物质吸附作用强于对小分子类蛋白组分,水铁矿对土壤DOM分子的固持作用能够提高土壤有机质的生物可利用度,改善土壤环境。

关键词：水铁矿溶解性有机质土壤紫外-可见吸收光谱平行因子分析

水铁矿-人工合成类腐植酸复合材料的土壤重金属钝化效果及机制

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农业环境科学学报 2023年第8期42卷 1710-1720页

作者：孙煜璨方明智张冰刘翼飞杨婷陈坦中央民族大学生命与环境科学学院北京100081 生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心北京100012 中央民族大学北京市食品环境与健康工程技术研究中心北京100081

水铁矿-天然腐植酸复合材料(FH-NHA)已广泛应用于土壤重金属污染修复,但来源不同的天然腐植酸活性位点存在较大差异,导致钝化效果不可控,限制其实际应用。本文以优化的非生物腐殖化工艺合成了结构性质可控的人工合成类腐植酸(SHLA),并... 详细信息

水铁矿-天然腐植酸复合材料(FH-NHA)已广泛应用于土壤重金属污染修复,但来源不同的天然腐植酸活性位点存在较大差异,导致钝化效果不可控,限制其实际应用。本文以优化的非生物腐殖化工艺合成了结构性质可控的人工合成类腐植酸(SHLA),并进一步制备了水铁矿-人工合成类腐植酸复合材料(FH-SHLA)。基于土壤模拟实验,结合土壤二乙三胺五乙酸(DTPA)提取态和改进的BCR提取态重金属含量的变化,解析了FH-SHLA施用后的重金属钝化效果和对土壤理化性质的影响,结合扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱和X射线光电子能谱等手段揭示了其重金属钝化机制。结果表明:FH-SHLA会显著改变土壤理化性质,土壤pH、阳离子交换容量、电导率和有机碳含量等均有不同程度的提高;施加FH-SHLA培养30 d后,土壤中DTPA提取态Pb、Cd和Zn含量分别降低了65.98%、29.68%和60.89%,降低效果均优于FH和FH-NHA;FH-SHLA显著促进了土壤Pb、Cd和Zn由有效态(酸溶态+可还原态)向稳定态(可氧化态+残渣态)转变,钝化效果优于FH和FH-NHA;结合强度系数和钝化效率明显提高,迁移系数和生态风险指数明显降低,FH-SHLA有效降低了重金属污染土壤生态风险。FH-SHLA的土壤重金属钝化机制包括表面络合、沉淀作用和阳离子-π作用。水铁矿-人工合成类腐植酸复合材料在重金属污染土壤修复领域具有很好的应用潜力。

关键词：人工合成类腐植酸水铁矿重金属钝化机制

水铁矿及其腐殖酸复合体对Sb(Ⅴ)的吸附行为研究

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环境科学学报 2019年第12期39卷 4015-4021页

作者：申思月黄阳王维清丁威李杨龙智贤西南科技大学环境与资源学院绵阳621010 固体废物处理与资源化教育部重点实验室绵阳621010 四川省非金属矿粉体改性与高质化利用技术工程实验室绵阳621010

在实验室条件下制备了水铁矿和水铁矿与腐殖酸复合物,通过X射线衍射、傅里叶红外光谱、Zeta电位及比表面积的测定对其基本性质进行了表征,并采用静态批处理吸附试验研究了水铁矿及其腐殖酸复合物对Sb(Ⅴ)的吸附行为特征,探讨了吸附时间... 详细信息

在实验室条件下制备了水铁矿和水铁矿与腐殖酸复合物,通过X射线衍射、傅里叶红外光谱、Zeta电位及比表面积的测定对其基本性质进行了表征,并采用静态批处理吸附试验研究了水铁矿及其腐殖酸复合物对Sb(Ⅴ)的吸附行为特征,探讨了吸附时间、初始pH值、初始浓度、不同干扰离子(PO4^3-、CO3^2-、NO3^-和Cl^-)对水铁矿及其复合物吸附Sb(Ⅴ)的影响.结果表明:腐殖酸与水铁矿结合后未改变水铁矿的晶型结构,但降低了水铁矿的零电点与比表面积.水铁矿及其复合物对Sb(Ⅴ)的吸附过程符合Langmuir和伪二级动力学模型,腐殖酸的加入抑制了水铁矿对Sb(Ⅴ)的吸附.随着pH的上升,水铁矿与复合物的去质子化能力增强,对Sb(Ⅴ)的吸附量减小;溶液中共存离子PO4^3-、CO3^2-对水铁矿及其腐殖酸复合物吸附Sb(Ⅴ)有较强的抑制作用.

关键词：水铁矿腐殖酸锑吸附

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水铁矿对磷的吸附及胶体态磷迁移能力预测

中国生态农业学报（中英文） 2021年第1期29卷 85-93页

作者：马杰马玉玲钱晓燕王智巧陈雅丽翁莉萍李永涛农业农村部环境保护科研监测所/农产品质量安全环境因子控制重点实验室天津300191 天津大学地球系统科学学院天津300072 华南农业大学资源环境学院广州510642

土壤中流失的磷进入水体容易引起富营养化污染。目前对于铁矿物胶体结合态磷在土壤孔隙介质中的稳定性和迁移能力的认识还存在不足。本研究采用吸附试验,考察水铁矿对磷的吸附特征以及pH、离子强度和胡敏酸对磷在液相、水铁矿胶体和水... 详细信息

土壤中流失的磷进入水体容易引起富营养化污染。目前对于铁矿物胶体结合态磷在土壤孔隙介质中的稳定性和迁移能力的认识还存在不足。本研究采用吸附试验,考察水铁矿对磷的吸附特征以及pH、离子强度和胡敏酸对磷在液相、水铁矿胶体和水铁矿固体上分布的影响;通过DLVO理论,预测水铁矿胶体结合态磷的稳定性和迁移能力。结果表明,假二级动力学模型(R2=0.964)更适合用于描述磷在水铁矿上的吸附过程,磷在水铁矿上的吸附受液膜扩散、内部扩散和化学吸附等过程控制。Freundlich模型(R2=0.970)对等温吸附的拟合效果好,说明水铁矿对磷的吸附为多层吸附过程。从Langmuir模型参数可知,水铁矿对磷的最大理论吸附量为22.55 mg·g–1。水铁矿对磷的吸附能力随pH的升高而降低,随离子强度的升高而升高。然而,低离子强度和高pH有利于反应体系中水铁矿胶体的释放。无论胡敏酸是否存在,在碱性且离子强度不高(1~10 mmol·L–1)的条件下,有约5%~20%的磷会与水铁矿胶体结合,且这些磷-水铁矿胶体之间的静电斥力较大。根据DLVO理论计算可知,这些带负电荷的胶体之间稳定性较好,在土壤中有一定迁移能力。在实际农业活动中,磷肥的过量施用可能会使大量的磷酸根离子吸附在铁矿物上,促进土壤孔隙水中形成稳定的、带负电的铁矿物胶体,这种磷-铁矿物复合胶体的迁移很可能成为磷迁移的另一种形式。本研究结果可为胶体促进下磷淋失风险评估提供理论和数据支撑。

关键词：土壤磷水铁矿吸附胶体态磷 DLVO

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水铁矿对玉米生长及其抗氧化系统的影响

南京农业大学学报 2018年第5期41卷 860-866页

作者：古芸郑赛曲峰龙王韬略余光辉冉炜沈其荣南京农业大学资源与环境科学学院/江苏省固体有机废弃物资源化利用高技术研究重点实验室江苏南京210095

[目的]本文旨在研究一种纳米铁氧化物(水铁矿)对玉米相关生理生化指标和抗氧化系统的影响,为水铁矿作为新型铁肥促进玉米生长提供理论依据。[方法]以去离子水(CK1)为对照,用不同质量浓度(10、20、50、100、200和500 mg·L-1)水铁矿溶液... 详细信息

[目的]本文旨在研究一种纳米铁氧化物(水铁矿)对玉米相关生理生化指标和抗氧化系统的影响,为水铁矿作为新型铁肥促进玉米生长提供理论依据。[方法]以去离子水(CK1)为对照,用不同质量浓度(10、20、50、100、200和500 mg·L-1)水铁矿溶液进行浸种试验。以不含铁的1/2 Hoagland营养液(CK2)和含EDTA-Fe的1/2 Hoagland营养液(CK3)为2组对照,分别以不含铁的1/2 Hoagland营养液配制不同质量浓度(10、20、50、100、200和500 mg·L-1)的水铁矿溶液进行玉米幼苗培养试验,测定其相关生理生化指标并观察其细胞显微结构。[结果]玉米种子萌发试验结果表明:水铁矿质量浓度为20 mg·L-1时,玉米种子的萌发指数、活力指数和平均根长分别比CK1增加了38.33%、61.99%和53.91%,平均发芽时间缩短56.63%。玉米幼苗培养试验结果表明:水铁矿质量浓度为20 mg·L-1时地上部鲜质量、株高和叶绿素含量分别比CK2显著增加了15.38%、10.03%和24.85%,水铁矿质量浓度高于50 mg·L-1时不利于玉米生长。水铁矿溶液质量浓度低于20 mg·L-1时玉米叶片中过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性逐渐升高,高于此浓度时POD和CAT活性逐渐降低。地上部铁含量检测和透射电镜观察结果显示:水铁矿质量浓度为10 mg·L-1时,水铁矿颗粒能够进入到玉米根细胞内,且地上部铁含量比CK2显著提高了75%,但水铁矿质量浓度大于20 mg·L-1时会造成根细胞质壁分离。[结论]低质量浓度(10~20 mg·L-1)水铁矿可替代EDTA-Fe,有助于玉米种子萌发和植株生长,而高质量浓度(≥50 mg·L-1)水铁矿不利于玉米生长。

关键词：水铁矿玉米生理生化抗氧化系统质壁分离

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水铁矿对小麦和水稻种子萌发的影响

江苏农业学报 2020年第4期36卷 814-820页

作者：陈雅玲杜亚楠梅怡然张奇冉炜张振华沈其荣南京农业大学资源与环境科学学院/江苏省固体有机废弃物资源化利用高技术研究重点实验室江苏南京210095 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所江苏南京210014

为比较水铁矿(HF)、螯合铁(CI)和硫酸亚铁(FS)3种铁素对小麦和水稻2种作物种子萌发的影响,利用小麦和水稻发芽试验,通过测定不同铁质量浓度(0 mg/L、10 mg/L、50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L)下小麦和水稻种子的发芽率、发芽指数、活力指... 详细信息

为比较水铁矿(HF)、螯合铁(CI)和硫酸亚铁(FS)3种铁素对小麦和水稻2种作物种子萌发的影响,利用小麦和水稻发芽试验,通过测定不同铁质量浓度(0 mg/L、10 mg/L、50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L)下小麦和水稻种子的发芽率、发芽指数、活力指数、芽长和根长,比较HF、CI和FS对小麦和水稻种子发芽的影响。结果表明:与无添加铁的对照相比,低质量浓度(10 mg/L)HF处理显著提高了小麦种子的发芽率13.81%、活力指数20.07%、发芽指数17.12%、芽长6.47%和根长32.92%;高质量浓度(200 mg/L)的CI和FS处理降低了小麦种子的发芽指数和活力指数,抑制了芽和根的伸长量。3种铁素在低(10 mg/L)、中(50 mg/L)质量浓度时均显著地提高了水稻种子的发芽指数和活力指数,但对水稻发芽率无显著作用;高质量浓度FS处理对水稻种子发芽指数、根长和芽长产生抑制作用。其中,50 mg/L HF处理的水稻种子发芽指数和活力指数相比于对照分别提高了12.89%和103.24%,促进作用最为明显;200 mg/L FS处理的水稻种子发芽率、发芽指数和活力指数相比于对照分别降低了12.66%、62.5%和4.96%,抑制作用最为明显。可见,低质量浓度铁素浸种对小麦和水稻的种子萌发起到显著的促进作用,高质量浓度铁素浸种则有抑制作用,HF对小麦和水稻种子萌发的促进作用优于CI和FS。

关键词：小麦水稻水铁矿螯合铁硫酸亚铁种子萌发

还原态蒙脱石结构Fe(Ⅱ)催化水铁矿转化特性及影响因素

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土壤学报 2023年第2期60卷 469-478页

作者：廖文娟彭薇吴聪宁雅琪王帅崔浩杰湖南农业大学资源环境学院长沙410128

还原条件下土壤中Fe(Ⅱ)催化水铁矿转化在调控营养元素和污染物的生物地球化学过程中具有重要作用。然而,作为土壤中Fe(Ⅱ)存在的主要形态之一,蒙脱石结构中Fe(Ⅱ)催化水铁矿转化的特性及其影响因素目前尚不清楚。以化学还原的蒙脱石为... 详细信息

还原条件下土壤中Fe(Ⅱ)催化水铁矿转化在调控营养元素和污染物的生物地球化学过程中具有重要作用。然而,作为土壤中Fe(Ⅱ)存在的主要形态之一,蒙脱石结构中Fe(Ⅱ)催化水铁矿转化的特性及其影响因素目前尚不清楚。以化学还原的蒙脱石为研究对象,探究还原态蒙脱石(rSWy-2)结构中Fe(Ⅱ)催化水铁矿转化的特性及其影响因素。结果表明,贫铁的蒙脱石结构中Fe(Ⅱ)可催化水铁矿向纤铁矿转化,反应96 h后水铁矿转化量达到83.3%。X射线衍射(XRD)、高分辨透射(HRTEM)、球差电镜(STEM)和表面吸附态Fe(Ⅱ)含量分析表明,rSWy-2结构Fe(Ⅱ)催化水铁矿转化主要经历矿物间固相吸附、电子传递和水铁矿转化三个阶段,形成的纤铁矿呈板状纳米片,尺寸大小为100~200 nm。溶液中Na^(+)和Cl^(-)离子对rSWy-2催化水铁矿转化影响较弱,而Ca^(2+)、SO_(4)^(2-)、有机质和As(Ⅲ)均对水铁矿转化具有明显的抑制作用。

关键词：蒙脱石水铁矿结构Fe(Ⅱ) 电子传递矿物转化