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工业生产中产生的Cr(Ⅵ)废水、废渣由于人类的随意排放、堆放使水体和土壤中Cr(Ⅵ)含量超标,破坏自然环境,进而影响人类身体健康。因此,解决水体和土壤Cr(Ⅵ)污染势在必行。兼具还原性与吸附性的海绵铁和生物铁泥材料在一些水处理行业研究成果丰硕,生物铁泥是在普通活性污泥中加入海绵铁,在生物和铁的共同作用下,可以强化吸附、凝聚、生物降解及沉降作用,但在治理Cr(Ⅵ)污染还鲜有报道。本论文针对海绵铁和生物铁泥去除水体和土壤中的Cr(Ⅵ),研究了影响因素,应用响应面法探讨了Cr(Ⅵ)最佳去除条件,探讨了海绵铁和生物铁泥去除Cr(Ⅵ)的动力学,考察了海绵铁在土柱淋滤实验中的效果及Cr(Ⅵ)在海绵铁上的还原机理。通过实验,结果如下:(1)单因素实验得出,针对水中的Cr(Ⅵ),在不同的控制条件下,海绵铁呈现出较高的去除率。海绵铁和生物铁泥在Cr(Ⅵ)溶液中,更适宜在p H=2的条件下去除Cr(Ⅵ);海绵铁投加量5 g/l时达到最高去除效果,而生物铁泥的最佳投加量为2 g/l,小于海绵铁;海绵铁在反应30 min后达到平衡而生物铁泥只需15 min。(2)通过海绵铁去除水中六价铬的响应面实验得出,在实验操作条件下,优化条件分别为在p H=2.01,海绵铁投加量为2.93 g,初始浓度为51.65 mg/l时Cr(Ⅵ)吸附率为100%,按照最佳吸附条件进行验证,重复三次,Cr(Ⅵ)去除率为99.3%。通过生物铁泥去除水中Cr(Ⅵ)的响应面实验得出,在实验操作条件下,优化条件分别为p H=1.73,生物铁泥投加量为8.53 g,初始浓度为32.67 mg/l时Cr(Ⅵ)去除为100%,按照最佳吸附条件进行验证,重复三次,Cr(Ⅵ)去除率为99.0%。(3)通过海绵铁去除水中Cr(Ⅵ)的动力学研究得出,吸附过程更符合拟二级动力学。通过吸附等温线研究,发现海绵铁对水中Cr(Ⅵ)的吸附更符合Freundlich等温吸附模且n>1。通过对热力学研究,说明海绵铁对Cr(Ⅵ)的吸附是一个吸热反应,△G<0,说明反应时自发的。通过生物铁泥去除水中Cr(Ⅵ)的动力学研究得出,吸附过程更符合拟二级动力学。通过吸附等温线研究,发现生物铁泥去除水中Cr(Ⅵ)吸附更符合Langmuir等温吸附模型,吸附量达到3.66 mg/g。通过对热力学研究,说明海绵铁对Cr(Ⅵ)的吸附是一个吸热反应,△G<0,说明反应时自发的。(4)单因素实验得出,针对土壤中的Cr(Ⅵ),在不同的控制条件下,海绵铁呈现出较高的去除率。海绵铁和生物铁泥在Cr(Ⅵ)土壤中,更适宜在p H=2的条件下去除Cr(Ⅵ);海绵铁和生物铁泥投加量均为3 g/20 g时达到最高去除效果;海绵铁和生物铁泥的最佳反应时间为10 min后达到平衡,虽然影响因素水平相同,但在相同影响因素下,海绵铁体现处理较高的去除效果。而且,与去除水溶液中Cr(Ⅵ)不同的是,土壤需要有一定的含水量才可以有较好的去除效果,无论是海绵铁还是生物铁泥,当土壤含水量为12 ml以上时,才可以有较为理想的去除效果。(5)通过海绵铁去除水中六价铬的响应面实验得出,在实验操作条件下,优化条件分别为在在p H为1.14下,初始Cr(Ⅵ)污染土壤含量为28.29 mg/kg,海绵铁投加量为4.06 g时去除效果最好,可达100%,进过验证实验得出此时去除效果可达98.9%。通过生物铁泥去除水中六价铬的响应面实验得出,在实验操作条件下,优化条件分别为:p H为1.56下,初始Cr(Ⅵ)污染土壤含量为20.89 mg/kg,海绵铁投加量为3.89 g时去除效果最好,可达100%,进过验证实验得出此时去除效果可达98.0%。(6)通过海绵铁去除水中六价铬的动力学研究得出,吸附过程更符合拟二级动力学。通过吸附等温线研究,发现海绵铁对水中Cr(Ⅵ)的吸附更符合Langmuir。通过对热力学研究,海绵铁在283.15 K和293.15 K温度下,海绵铁对Cr(Ⅵ)吸附过程的吉布斯自由能ΔG>0,在303.15 K的温度下,海绵铁对Cr(Ⅵ)吸附过程的吉布斯自由能ΔG<0。通过生物铁泥去除水中Cr(Ⅵ)的动力学研究得出,吸附过程更符合拟二级动力学。通过吸附等温线研究,发现生物铁泥去除水中Cr(Ⅵ)吸附更符合Langmuir等温吸附模型。通过对热力学研究,在283.15 K和293.15 K温度下,海绵铁对Cr(Ⅵ)吸附过程的吉布斯自由能ΔG>0,在303.15 K的温度下,海绵铁对Cr(Ⅵ)吸附过程的吉布斯自由能ΔG<0。(7)再根据之前数据可知,针对海绵铁,海绵铁无论在水中还是在土壤中都适合在p H=2的酸性条件下进行反应,在最佳反应条件下,海绵铁对水中Cr(Ⅵ)的去除量高于土壤中的Cr(Ⅵ),而且在土壤中反应,需要一定的含水量才能进行,实验中所需含水量≥12 ml。针对生物铁泥,同样无论在水中还是土壤中都更适合在酸性条件下才能达到最佳的去除率,生物铁泥对土壤中对Cr(Ⅵ)的去除量略高于对水中的;同样在土壤中反应,需要一定的含水量才能进行,实验中所需含水量≥12 ml。(8)根据对Cr(VI)还原性能实验,分析出了可能得Cr(VI)还原反应过程:Cr(VI)先通过吸附作用吸附到了海绵铁表面,部分Cr(VI)被海绵铁中所含Fe0提供电子还原为Cr(III)。生成的Cr(III)一部分继续被海绵铁吸附于表面,而剩余部分则游离在溶液中。(9)土柱淋滤实验表明:使用p H=2的淋滤液时,投加量为15%的海绵铁投加量的土柱对Cr(Ⅵ)处理效果最好。淋洗液用量越多,淋洗效果越好,800ml时淋洗效果最好。