纳米FeS制备及其处理酸性含铬废水实验研究

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针对酸性含铬废水毒性大、难处理等问题,基于超声波化学沉淀法和硫酸盐还原菌(Sulfate Reducing Bacteria,SRB)生物法,分别制备纳米FeS,开展其处理酸性含铬废水的实验研究。(1)利用单因素实验法研究超声波沉淀法制备纳米FeS的最优反应条件中,对比分析以混合滴加流速、超声波处理时间、超声波处理频率、铁源、Fe/S摩尔比、pH值和温度作为不同反应条件时制备的纳米FeS对Cr(Ⅵ)的去除效果。研究表明,影响较大的反应条件是混合滴加流速、Fe/S摩尔比和温度。以上述三个反应条件为影响因素开展响应面实验。研究表明,超声波沉淀法制备纳米FeS的最优反应条件为:混合滴加流速为0.50 mL/s,Fe/S摩尔比为3.5,温度为12℃。(2)利用单因素实验法研究SRB生物法制备纳米FeS的最优反应条件,对比分析以N/C摩尔比、温度、Fe源的投加量、pH值、氮源种类、S/Fe摩尔比作为不同反应条件时纳米FeS的生成量和对Cr(Ⅵ)的去除效果。研究表明,影响较大的反应条件是N/C摩尔比,Fe源投加量,pH值。以上述三个反应条件为影响因素开展响应面实验,SRB生物法制备纳米FeS的最优反应条件为:N/C摩尔比为1.9,Fe源投加量为6.30 g/L,pH值为7.50。(3)X-射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、透射电子显微镜(Transmission electron microscope,TEM)、扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)表明,超声法和生物法制备的纳米FeS均呈针状和须状,且其对Cr(Ⅵ)和总铬的去除过程都符合一级反应动力学模型。通过BET-N2分析表明,超声波法和生物法制备的纳米FeS的吸附过程都是Ⅲ型吸附等温线,并较好的符合Freundlich模型,两者的比表面积、平均孔径体积分别为4.1445m2/g和4.1692m2/g、0.016883cm3/g和0.014134cm3/g。(4)通过分别制备两种纳米FeS及其固定化颗粒的1#、2#、3#、4#动态柱实验模型,研究纳米FeS在不同反应状态下处理酸性含Cr(Ⅵ)废水的效果。结果表明,四个动态柱出水pH值均为中性,1#、2#柱对Cr(Ⅵ)和总铬的平均去除率分别为99.67%、97.74%和94.93%、92.34%,均高于3#、4#柱对Cr(Ⅵ)和总铬的平均去除率81.29%、74.09%和45.76%、34.58%,且1#、2#柱出水中COD和TFe平均释放量分别为18.44mg/L、31.44mg/L和1.22mg/L和1.28mg/L,均低于3#、4#柱出水中COD和TFe平均释放量994.19mg/L、1069.19mg/L和3.25mg/L、4.15mg/L,但1#、2#柱出水中平均浊度分别为26.96 NTU、25.96 NTU,均高于3#、4#柱出水中平均浊度0.68 NTU、0.76 NTU。综上,超声波沉淀法制备的纳米FeS对Cr(Ⅵ)的去除效果优于其固定化颗粒和生物纳米FeS对Cr(Ⅵ)的去除效果。该论文有图46幅,表19个,参考文献107篇。
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