绿锈去除水中四价硒Se(IV)的基础研究

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在无氧、有氧情况下,运用GR(Cl-)材料处理实验室含硒废水,综合考察了多种因素对去除含硒废水的影响,包括GR(Cl-)的投加量、溶液的初始p H值、溶解氧、共存阴阳离子等。运用SEM、XRD、XPS等分析手段进行表征,并对相关反应机理进行了初步的分析探讨,得出如下结论:1)GR(Cl-)与Se(IV)反应时间短,效率高。完全去除浓度均为15mg/L的Se(IV),无氧情况下,GR(Cl-)的投加浓度为98 mg/L;有氧情况下,GR(Cl-)的投加浓度为140 mg/L。2)溶解氧对GR(Cl-)去除Se(IV)起抑制作用,因为氧气加速了GR(Cl-)的氧化,改变了其表面积构成分。3)在无氧和有氧情况下,碱性条件下均有利于GR(Cl-)对Se(IV)的去除,但是高p H值下(大于10)会降低去除效果。4)当溶液中存在阳离子时,不同的阳离子对GR(Cl-)去除水Se(IV)效果不尽相同。Ca2+、Mg2+在无氧和有氧情况下对其去除效果影响均不大。SEM、XRD表征结果表明Ca2+、Mg2+对GR(Cl-)的结构影响较小;Al3+在无氧下对去除过程起抑制作用,有氧下起促进作用。抑制作用主要是因为Al3+的引入降低了体系的p H,破坏了GR(Cl-)的结构。同时形成的沉淀也易覆盖在GR(Cl-)表面,影响其吸附和还原性能。促进作用主要是因为形成的Al(OH)3絮状物,对Se(IV)有絮凝去除的作用;Cu2+对无氧下去除过程起抑制作用,有氧下起促进作用。因为无氧下Cu2+易被GR(Cl-)还原性为Cu、Cu O、Cu2O,另外Cu2+水解生成的氢氧化铜沉淀易覆盖在GR(Cl-)表面,影响其吸附和还原性能。有氧下,Cu2+只被还原为Cu、Cu O、Cu2O,而没有氢氧化铜沉淀生成。在此过程中有可能Cu和Fe形成了原电池有利于反应进行,且少量的铜氧化物也不会大面积的覆盖在材料表面。5)当溶液中存在阴离子时,不同的阴离子对GR(Cl-)去除水Se(IV)效果不尽相同。NO3-在无氧下对转化去除过程有促进作用。因为有NO3-存在时材料的颗粒变小,表面积增大,有利于吸附反应,NO3-更有利于GR(Cl-)的转化。NO3-在有氧情况下对转化去除过程有轻微的抑制作用。说明在有氧情况下NO3-改变了GR(Cl-)结构不利于反应的进行;PO43-有氧条件下与无氧条件转化去除过程有抑制作用。因为两种情况下主要都是PO43-与Fe2+、Fe3+形成的沉淀物并覆盖在材料的表面;无氧下少量的Si O32-对反应有促进作用,虽然它会产物的晶型特征变差,但是材料的形貌特征变化不大。该情况下体系的p H升高显著(大于11),在高p H值下反应效果较差。有氧条件下整体来说Si O32-对反应有抑制作用,此时Si O32-引起体系p H的变化对反应有重要的影响。6)动力学模型拟合表明无论是有氧条件还是无氧条件下GR(Cl-)与Se(IV)的反应更接近伪二级动力学模型。通过对GR(Cl-)与Se(IV)反应进行了三种吸附模型的拟合,发现GR(Cl-)对Se(IV)去除存在复杂的吸附形式,其反应是一个复杂的过程。通过对反应产物的表征和反应过程中p H值和ORP随时间的变化的分析,表明GR(Cl-)与Se(IV)的反应过程中包括吸附作用和还原作用,且是多因素协同作用。
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