活性炭负载型TiO_2光催化降解采油废水的研究

采用溶胶-凝胶法制备了活性炭负载型的TiO2复合光催化剂,通过SEM和XRD对其进行表征,并利用采油废水的COD去除率来考察自制TiO2/AC复合催化剂对采油废水的处理效果。结果表明:活性炭表面负载了均匀的纯锐钛矿型TiO2薄膜,其晶粒尺寸为24.0 nm;TiO2/AC复合催化剂对采油废水中大多数有机物有不同程度的光催化降解;处理后采油废水COD去除率可达65.3%。     

强化混凝消除微污染水中有机氯的研究

以聚合氯化铝和聚合硫酸铁为絮凝剂,采用强化混凝的处理方法,对微污染水中有机氯(OCPS)的消除进行了研究,考察了混凝剂投加量、pH值、原水浊度、温度和凹凸棒土助凝剂等因素对OCPS消除效果的影响.结果表明,pH值在5~6,PAC投加量为14mg/L时,OCPS及浊度的去除率分别达到57.03%~74.83%和98.18%;OCPS和浊度的去除率随原水浊度的增加而增加;低温有利于OCPS去除;活性炭和改性凹凸棒土作为助凝剂对OCPs的去处率有不同程度地提高,分别投加5mg/L改性凹凸棒土和活性炭,OCPS去除率分别达到47.4%~78.2%和22.8%~79.5%,低投加量下改性凹凸棒优于活性炭;混凝对DDT去除好于HCHs;PFS去除OCPS的效果好于PAC.     

SDS/凹凸棒土对水中碱性嫩黄的吸附及性能

凹凸棒土是一种吸附性能良好的天然无机矿物材料,表面带负电,因而对于水中带正电的阳离子染料碱性嫩黄有一定吸附效果,去除率为59.3%。用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)对其进行改性后,由于将凹凸棒土的表面电性变得更负,吸附效率将会提高。此外,由扫描电镜看出凹凸棒土为纤维状,且晶束间多呈平行紧密聚集,而经SDS改性后的凹凸棒土,晶束在三维空间呈松散交错的排列,更为分散和疏松多孔。由红外吸收光谱看出SDS的特征峰出现在SDS/凹凸棒土中,说明SDS对凹凸棒土起到了良好的改性作用。激光粒度仪测定结果表明SDS/凹凸棒土的中位径d(0.5)由改性前的4.223μm减小到3.758μm,比表面积因而更大,这些变化均会导致改性后的SDS/凹凸棒土有更强的吸附能力。当投加量为0.45 g/L时,吸附30 min后对废水中碱性嫩黄可达吸附平衡,去除率达到80.2%,吸附容量为296.3 mg/g,是活性炭吸附容量129.6 mg/g的2倍多。吸附后的材料经过加热解析再生,吸附性能接近凹凸棒原土,可以再次利用。     

改性凹凸棒土及粉末活性炭助凝聚硅硫酸铝消除微污染水中有机氯

以硅酸钠和硫酸铝为原料制备了聚硅硫酸铝絮凝剂(PASS),采用强化混凝的处理方法,对微污染水中有机氯(OCPs)的消除进行了研究.同时,考察了混凝剂投加量、pH值、原水浊度、粉末活性炭和改性凹凸棒土助凝剂等因素对OCPs消除效果的影响.结果表明:PASS投加量为5 mg·L-1时,OCPs的去除率可以达到57%~87%,浊度去除率可以达到99.1%,其效果好于聚合氯化铝(PAC);PASS混凝处理OCPs的最佳pH值范围是6~7;OCPs的去除与浊度的去除具有显著相关性,原水浊度的大小会影响OCPs的去除,低浊条件下OCPs和浊度的去除率明显低于中浊和高浊条件;粉末活性炭和改性凹凸棒土作为助凝剂与PASS复配均可显著提高OCPs的去除率,分别达到78%~100%和72%~95%.相较而言,凹凸棒土储量丰富,廉价易得,因此,以改性凹凸棒土替代粉末活性炭更有优势.     

酸改性粘土矿物处理含磷废水的研究

文章用盐酸对膨润土、高岭土、凹凸棒土及沸石进行了改性研究,对含磷废水的吸附处理结果表明,改性后的实验样品对磷的净化能力明显增强,去除率分别增加膨润土27.45%、沸石19.11%、高岭土39.7%、凹凸棒土11.3%,最大去除率可达到膨润土45.59%、沸石32.84%、高岭土77.45%、凹凸棒土30.9%。膨润土、沸石、高岭土的改性随着酸用量的增加对磷的吸附效果随之增加,凹凸棒土最佳酸用量为3%(体积分数)。处理模拟的废水的结果表明,在改性后的高岭土投加量为0.5 g/25 mL废水时,对磷的去除率达到95.9%,吸附后水中的磷浓度为0.49 mg/L,处理后水中的磷浓度达到废水排放一级标准的要求。四种粘土样品改性前后对磷的吸附特征可以用Langmuir方程和Freundlich方程描述。     

改性凹凸棒土去除废水磷酸根的研究

以热液型凹凸棒土为原料,分别采用煅烧、酸洗、碱洗和盐改性的方法对其进行改性,同时考察了改性凹凸棒土对含磷酸根离子的去除效果。实验研究了煅烧温度,碱、酸的浓度对磷酸根离子去除率的影响。改性凹凸棒土的除磷酸根实验表明：经煅烧改性凹凸棒土对溶液中磷酸根离子的去除率明显增加,可达到88.7%;碱改性凹凸棒土去磷率也增加,而经酸改性凹凸棒土对溶液中磷酸根的吸附能力不明显。     

改性凹凸棒土对土壤中Cd2+吸附解吸及钝化效果影响

以凹凸棒土为原材料进行了热改性、酸改性、壳聚糖负载改性,并采用SEM、FT-IR、XRD表征其结构变化。通过改性凹凸棒土对土壤Cd~(2+)吸附解吸及土柱淋溶实验表明:凹凸棒土及改性凹凸棒土均能有效提高土壤对Cd~(2+)的吸附容量,减少Cd~(2+)的纵向迁移,降低淋溶风险。改性凹凸棒土主要是通过降低土壤中Cd的交换态和碳酸结合态含量增加土壤中Cd的铁锰氧化结合态及有机态含量,达到钝化土壤中Cd效果,综合处理效果优劣顺序为热改性凹凸棒土>酸改性凹凸棒>凹凸棒土>壳聚糖改性凹凸棒土>空白。     

TiO_2/ACFs催化剂光催化降解染料废水活性研究

以活性炭纤维为载体,采用溶胶-凝胶法制备得到了活性炭纤维负载二氧化钛光催化剂(TiO2/ACFs),并且以亚甲基蓝为模型化合物模拟研究了活性炭纤维负载二氧化钛光催化剂(TiO2/ACFs)对染料废水的光催化活性。通过扫描电镜(SEM)、XRD等表征方法对活性炭纤维负载二氧化钛光催化剂(TiO2/ACFs)的结构进行了研究。SEM表征显示,大部分二氧化钛以膜的形式均匀地包裹在活性炭纤维丝上,二氧化钛膜层的厚度大约为330 nm,还有一部分TiO2是以颗粒的形式负载在活性炭纤维上。FT-IR分析可知,ACF与TiO2之间有Ti—O—C键生成,说明TiO2与ACF结合牢固,TiO2不易脱落。通过对亚甲基蓝降解可知当煅烧温度为500℃时,TiO2/ACF的光催化性能最好,通过对比发现500℃煅烧制备的催化剂也具有最好的循环使用性能,经过4次循环后该催化剂对亚甲基蓝的去除率仍达到90.2%。     

改性凹凸棒土对染料废水脱色初步实验

以凹凸棒土为原料,通过复配造粒、热处理的方法对凹凸棒土进行改性,并用改性后的凹凸棒土对染料废水进行处理。考察了pH值、凹凸棒土用量及吸附时间等因素的影响,探索了最佳工艺条件。结果表明,改性后的凹凸棒土吸附性能有了明显改善,对染料废水进行处理,脱色率可达99%以上,处理废水量与吸附剂比为670颐1,且其原料价廉易得、工艺简单、成本低,是一种较好的脱色吸附剂。     

铁改性热处理凹凸棒颗粒对水体磷的去除效果

传统粉末态除磷材料颗粒过细,从而导致其难与水分离,这极大限制了其在实际工程中的应用。以热处理颗粒态凹凸棒黏土为载体（1~2 mm）,采用氯化铁（FeCl₃）活性负载的方法制备颗粒态吸附磷材料,并详细研究了吸附材料除磷的最佳改性条件、反应时间、影响因素及其效率。结果表明:2 mol/L氯化铁溶液改性的凹凸棒达到最佳改性条件,且磷的吸附能较好地被朗格缪尔方程模拟,其最大吸附量为4.27 mg/g,是原状黏土固磷容量的2倍左右。铁改性凹凸棒土除磷效率受pH值的影响较大,当水体pH值从4提高到11,去除率下降了10%左右。吸附动力学表明,铁改性凹凸棒土对磷的吸附符合拟二级动力学方程,24 h内可以去除84.46%的磷。0.2 mol/L的盐酸对铁改性凹凸棒的再生效果最优,再生后吸附剂对磷的吸附效率下降40%左右。以上研究结果表明,铁改性凹凸棒土可以作为低浓度水体磷去除材料,具有较大的应用前景。     

等离子体协同改性凹凸棒石催化脱除NOx的研究

采用等离子体协同改性凹凸棒石催化脱除NOx,研究了等离子体反应器输入电压和凹凸棒石煅烧温度对NO和NOx脱除率的影响规律.结果表明,当反应器输入电压30kV时,NO和NOx脱除率随等离子体输入电压增加而增大.凹凸棒石煅烧温度对催化活性也具有显著影响,当煅烧温度600℃时,部分凹凸棒石被烧结熔融, NO和NOx脱除率都不高;当煅烧温度为400~600℃时,凹凸棒石活性较高, NO和NOx脱除率可达最大值.本实验条件下最佳工艺参数为等离子体输入电压>30kV, 凹凸棒石煅烧温度为400~600℃,NOx最大脱除率可达89.6%.     

几种天然多孔矿物对钾肥的吸附及缓释效果

以KCl为钾源、斜发沸石、膨润土和凹凸棒石粘土3种天然多孔矿物为缓释载体,进行矿物对钾肥的吸附性能和缓释效果研究。探讨了吸附时间、K+初始浓度与吸附量的关系,确定出K+吸附量最大时的K+初始浓度。用pH=5的HCl溶液和(Ca2++Mg2+)浓度为1.6、3.2、6.4、12.8、19.2、25.6 mmol/L的混合溶液对各矿物缓释肥进行解吸。结果表明:各矿物对K+的吸附在30 min内达到平衡。斜发沸石、膨润土和凹凸棒石粘土对K+的饱和吸附量分别为44.53 mg/g、21.38 mg/g和13.97 mg/g。斜发沸石和膨润土对K+的吸附曲线符合Langmuir吸附等温式,凹凸棒石粘土对K+的吸附曲线总体符合Freundlich等温式。pH=5的HCl溶液对K+的解吸量最小,随解吸溶液中(Ca2++Mg2+)浓度增加,解吸量增大,解吸速率远小于吸附速率。斜发沸石的固钾能力最强,凹凸棒石粘土次之,膨润土相对最弱。     

Remediation of copper polluted red soils with clay materials

Attapulgite and montmorillonite were utilized to remediate heavy metal polluted red soils in Guixi City, Jiangxi Province, China. The e ects of clay minerals on availability, chemical distribution, and biotoxicity of Cu and Zn were evaluated. The results provided a reference for the rational application of clay materials to remediate heavy metal contaminated soils. From the sorption experiment, the maximum adsorbed Cu2+ by attapulgite and montmorillonite was 1501 and 3741 mg/kg, respectively. After polluted red soil was amended with attapulgite or montmorillonite and cultured at 30 and 60 days, soil pH increased significantly compared to the control. An 8% increase in the amount of montmorillonite in soil and 30 days incubation decreased acid exchangeable Cu by 24.7% compared to the control red soil. Acid exchangeable Cu decreased with increasing amounts of attapulgite and montmorillonite, with best remediation e ect reached at a dose of 8%. Results also showed that the Cu poisoning e ect on earthworms was reduced with the addition of attapulgite and montmorillonite. Montmorillonite showed the best e ect, with the addition of a 2% dose the mortality of earthworms decreased from 60% to zero compared to the control. Our results indicated that the bioavailability of Cu in soils was reduced more e ectively with the application of montmorillonite than attapulgite.     

有机改性凹凸棒石对养猪废水中有机物的吸附研究

研究表征了十二烷基二甲基甜菜碱和十六烷基三甲基溴化铵改性凹凸棒石的结构,探讨了改性凹凸棒石对猪粪废水中的有机污染物的吸附性能及机理,并考察了改性剂修饰比例、废水p H、吸附剂的投加量对吸附过程的影响.结果表明,两种改性剂成功结合到了凹凸棒石表面,有机改性凹凸棒石的晶体结构未发生改变,但对有机污染物的吸附能力显著高于原土.两性和阳离子改性凹凸棒石吸附有机污染物的最佳参数为:修饰比例为100%,吸附剂浓度为16 g·L~(-1),p H=4(阳离子改性为6),对猪粪废水中COD的去除率分别达到88%和92%,吸附量分别达到79 mg·g~(-1)和82 mg·g~(-1).吸附过程均符合二级动力学模型(R20.998),两性和阳离子改性凹凸棒石对有机物的吸附分别符合Freundlich和Langmuir等温式.有机改性凹凸棒石的疏水性增强,提高了对有机污染物的吸附能力,其沉降性能良好,这使其作为一种吸附剂用于实际养猪废水的处理成为可能.     

凹凸棒石及其改性材料对土壤镉生物有效性的影响与机制

采用室内盆栽实验和吸附平衡实验,研究了凹凸棒石及其改性材料对土壤镉移动性和生菜吸收镉的影响,并通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)以及X射线光电子能谱(XPS)探讨了其机制.结果表明,凹凸棒石及其改性材料均可显著降低生菜体内的Cd含量,改性材料作用优于未改性材料,分别使生菜地上部分Cd含量最大降低41.0%和56.5%.凹凸棒石及其改性材料在投加量为1%时均可显著降低土壤CaCl_2提取态Cd含量,最大降低幅度分别为34.2%和34.3%.凹凸棒石改性后对镉的饱和吸附容量明显提高.凹凸棒石主要是通过表面的硅羟基与Cd~(2+)发生配位反应形成络合物来固定土壤镉,而改性凹凸棒石材料能够通过其表面的硅羟基和羧基与Cd~(2+)发生配位反应形成络合物,从而降低Cd~(2+)在土壤中的移动性,进而达到钝化修复Cd污染土壤的效果.因此凹凸棒石及其改性材料均可被用于镉污染农田土壤修复,但机制不同.     

三氯乙烯和镉复合污染地下水的凹凸棒土吸附性能研究

研究了凹凸棒土对人工模拟地下水中TCE和Cd2+两者复合污染的吸附行为。分别探讨了pH值、凹土投加量和振荡吸附时间对添加了重金属Cd2+前后凹土吸附TCE效果的影响;通过凹土对TCE的吸附等温线,讨论其吸附的内在机理。结果表明:pH值的改变对TCE吸附率的影响不大;凹土对TCE的吸附3d后达到平衡,吸附率达到71.34%;当凹土加入量为0.03g时,吸附率可达51.08%;TCE在凹土上的吸附符合Freundlich等温式。TCE和Cd2+经复合之后,TCE的吸附效果有所下降;吸附过程仍符合Freundlich等温式。     

铜胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性与凹凸棒黏土的缓解作用

为探究黄芪幼苗对铜离子（Cu²⁺）胁迫的耐性机理以及凹凸棒黏土对Cu²⁺污染的缓解作用,研究了不同浓度CuSO₄（2~20mmol/L）胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性与凹凸棒黏土的缓解作用.结果表明,2mmol/L CuSO₄胁迫使得根系Cu²⁺含量、H₂O₂（过氧化氢）含量、MDA（丙二醛）含量分别较对照显著上升1.82倍、1.04倍、2.14倍.CuSO₄胁迫浓度达8mmol/L时,根系SOD（超氧化物歧化酶）活性、根尖膜损伤程度和叶片Cu²⁺含量分别较对照显著上升1.13倍、1.12倍和2.62倍;同时,叶片PS Ⅱ（光系统II）实际光化学效率[Y（II）]、光化学淬灭系数（qP）、PSⅡ电子传递速率（ETR）和叶绿素含量较对照分别显著降低22.88%、24.44%、21.49%和28.31%,而NPQ和qN（非光化学荧光猝灭系数）则较对照分别显著上升2.35倍和1.58倍.根系POD（过氧化物酶）和CAT（过氧化氢酶）活性、可溶性糖和可溶性蛋白含量在8mmol/L CuSO₄处理下达到最高值后呈下降趋势.CuSO₄浓度为15~20mmol/L时,根系APX活性和叶片光适应下PS II潜在最大光化学效率（F_v'/F_m'）,以及幼苗全株鲜重、全株干重、地下部鲜重、地下部干重较对照显著下降.在非CuSO₄胁迫条件下,基质中凹凸棒黏土的存在使得幼苗根系MDA含量较对照显著降低15.93%,但未对其它所测生理学指标产生显著影响;在20mmol/L CuSO₄胁迫条件下,基质中凹凸棒黏土的存在使得幼苗根系和叶片中Cu²⁺含量分别显著下降30.78%和23.12%;同时显著缓解了20mmol/L CuSO₄胁迫对根系活性氧水平、抗氧化酶活性、膜脂质过氧化程度、根尖膜损伤程度、可溶性蛋白和可溶性糖含量,叶片PS II光化学活性和叶绿素含量的不良影响,以及对幼苗生长的抑制作用.研究结果表明,培养基质中凹凸棒黏土的存在能够显著降低幼苗组织中Cu²⁺的生物有效性,继而缓解CuSO₄胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性作用.     

改性凹凸棒土覆盖抑制底泥磷释放的影响和效果

采用等温吸附实验和动力学实验,考察了改性凹土对磷酸盐的吸附特性.研究了无覆盖层、沙土覆盖和改性凹土覆盖对底泥总磷释放的抑制效果,并分析了不同覆盖层厚度、温度和粒径等因素对改性凹土抑制底泥总磷释放的影响.研究结果表明：Freundlich方程式能较好地描述改性凹土对磷酸盐的等温吸附行为,可决系数R2在0.98以上;改性凹...