酒糟生物炭负载铝对饮用水中氟的去除

以酒糟生物碳为原料,采用负载Al(OH)_3改性制得生物吸附剂(CDGB)。通过静态吸附实验研究吸附剂用量、初始浓度、吸附时间、pH值和共存离子对CDGB吸附氟能力的影响。结果表明:CDGB具有非常宽的最适pH值范围,在pH值为5.0~9.0范围内CDGB均能有效地去除饮用水中的氟离子;并且在氟初始浓度为10 mg·L~(-1),吸附时间40 min,CDGB的添加量为2 g·L~(-1)时氟的去除率可达90%以上,且吸附后水中氟离子含量低于1 mg·L~(-1),符合国家饮用水标准;溶液中常见的共存离子(硝酸根、氯离子和硫酸根)对吸附剂吸附没有显著影响;CDGB对氟离子吸附过程符合Langmuir吸附等温线模型和伪二级吸附动力学模型,理论饱和吸附容量为18.05 mg·g~(-1)。     

钛(Ⅳ)和铝(Ⅲ)改性沸石去除水溶液中过量氟离子

制备了负载铝沸石(Al-Z)和负载钛沸石(Ti-Z)复合材料并测试了2种吸附材料对氟离子的吸附性能。未改性的人造沸石对氟离子几乎没有吸附作用,室温下2 g·L~(-1)的Al-Z和4 g·L~(-1)的Ti-Z的最大吸附量分别为32.94 mg·g~(-1)和15.03 mg·g~(-1)。在偏酸性和中性条件下有利于Al-Z对氟离子的吸附;Ti-Z对氟离子的吸附效果在酸性条件下较好;Zeta电位结果表明Al-Z对氟离子的吸附较Ti-Z有更广泛的pH适应能力;Al-Z和Ti-Z受CO2-3和PO3-4共存离子的影响对氟离子的去除率下降,且Ti-Z受影响程度更大,这是因为CO2-3和PO3-4的存在会改变溶液的pH值,使溶液呈碱性,从而影响吸附剂对氟离子的吸附效果;准二级动力学模型和Freundlich等温线方程符合描述这两种改性沸石对氟离子的吸附行为。与Ti-Z相比,Al-Z在吸附剂用量、氟离子吸附量、对pH与共存阴离子的适应性方面表现更好,是一种非常具有应用前景的氟离子吸附剂。     

酸碱改性活性炭吸附微污染水源水中的Ni~(2+)

通过HNO_3-KOH对活性炭进行改性,采用扫面电镜(SEM)、比表面积分析(BET)、红外光谱分析(FT-IR)和Boehm滴定法对改性前后的活性炭进行表征,研究了改性前后的活性炭在不同条件下对微污染水源水中Ni~(2+)的吸附能力和动力学。结果表明:改性活性炭表面含氧酸性官能团数量增加,比表面积和总孔容均略有降低,孔径变化不明显。在Ni~(2+)浓度为0.4 mg·L~(-1),改性活性炭投加量5.0 g·L~(-1),温度30℃时,反应1 h去除率可达95.55%,剩余Ni~(2+)浓度为0.017 8 mg·L~(-1),达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中的要求。相同条件下,改性前活性炭对Ni~(2+)的去除率仅为74.45%,剩余Ni~(2+)浓度达不到标准要求。活性炭对Ni~(2+)的等温吸附更符合Langmuir方程,吸附动力学数据符合准二级动力学方程。     

改性高炉渣对甲基橙的吸附

以盐酸和十六烷基三甲基溴化铵对包钢高炉渣进行表面改性,通过XRD、SEM和N_2吸附-脱附测试研究其微观结构和孔径分布,并以阴离子型染料甲基橙溶液为模拟染料废水研究其吸附性能,进而探索最佳改性制备条件。研究结果表明:有机改性高炉渣主要化学成分为SiO_2,表面有明显的孔道结构,比表面积高达394.5 m~2·g~(-1),平均孔径为12.4 nm;有机改性高炉渣对甲基橙溶液均具有较强的吸附性能,最佳改性条件为加入改性剂盐酸浓度为3 mol·L~(-1)、十六烷基三甲基溴化铵的最终投加浓度为8 g·L~(-1)、水热温度160℃和16 h,此时所制备的有机改性高炉渣吸附性能最强,吸附率为98.06%,最大吸附量达357.14 mg·g~(-1)。等温吸附实验表明,有机改性高炉渣对甲基橙溶液的吸附属于多分子层吸附。     

改性玉米秸秆炭和花生壳炭对溶液中Cd~(2+)的吸附

对玉米秸秆和花生壳炭化制备的生物炭,运用高锰酸钾进行改性,研究其对Cd~(2+)的吸附效果。通过批次吸附实验,考察了两种改性生物炭对Cd~(2+)吸附的初始浓度、pH值、接触时间等因素的影响。结果表明,在pH为6.0,Cd~(2+)浓度为100 mg·L~(-1),温度为20℃,吸附时间为12 h,吸附剂投加量为1.0 g·L~(-1)条件下,改性玉米秸秆炭和花生壳炭对Cd~(2+)的去除率分别为67.03%和46.10%,与未改性的生物炭相比,吸附率分别提高了3.8倍和6.2倍。改性玉米秸秆炭和花生壳炭对溶液中Cd~(2+)的吸附均符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型,最大吸附量分别为68.97和55.55 mg·g-1。两种改性生物炭的吸附行为均符合准二级吸附动力学模型,说明其吸附以化学吸附为主。改性玉米秸秆炭和花生壳炭吸附Cd~(2+)后,可用NaOH溶液进行解吸,解吸4次后,对Cd~(2+)仍有较好的吸附效果,吸附量分别为31.40和24.10 mg·g~(-1)。这说明,高锰酸钾改性玉米秸秆炭和花生壳炭是一种吸附性能高且能够重复利用的去除溶液中Cd~(2+)的吸附材料。     

松果活性炭对有机染料的吸附

以松果为原料,利用ZnCl2活化法和FeCl3改性剂进行活性炭的制备和改性,测定了松果活性炭的比表面积,并研究其对甲基橙染料的吸附性能。结果表明:改性后的松果活性炭比表面积达到681 m2·g~(-1),并以中孔为主,有利于大分子有机染料的吸附;当松果活性炭的投加量为0.3 g·L~(-1)、吸附30 min、甲基橙初始浓度100 mg·L~(-1)、pH=7以及25℃温度条件下,吸附效果最佳,甲基橙去除率高达99.41%;Langmuir模型比Freundlich模型能更好地描述甲基橙染料的吸附行为,说明吸附以表面单层覆盖为主;吸附动力学符合Lagergren准二级动力学方程,R2大于0.999。可为松果的开发利用和制备低成本、高吸附性的吸附剂提供参考。     

FeCl_3改性柚子皮吸附去除水中的砷

以生物质废弃物柚子皮为主要原料,通过在柚子皮粉中加入FeCl_3进行改性,将该改性产物用于吸附去除水中的砷。该改性柚子皮的制备条件为柚子皮粉:FeCl_3质量比为50∶1,常温下加水混合均匀,在(85±2)℃条件下烘24 h后粉碎。当水中砷离子浓度为1.5~30 mg·L~(-1),pH值为2~9,吸附剂投加量为10 g·L~(-1),吸附反应温度为20℃的条件下,吸附反应30 min后达到平衡,去除率最高达到96.19%,单位吸附量q最大值为1.86 mg·g~(-1)。该吸附反应符合Freundlich等温方程,该去除机制可能以金属沉淀、静电吸附、絮凝作用和共沉淀作用为主。研究表明该改性吸附材料可自动调节废水pH值,操作简单,无二次污染,考虑用作中等浓度含砷废水的预处理,有利于生物质废弃物的资源化利用。     

二乙烯三胺改性花生壳纤维素对水中刚果红的吸附

采用环氧氯丙烷和二乙烯三胺对花生壳中纤维素进行改性,制备了二乙烯三胺花生壳纤维素(DMPSC),运用红外光谱(FTIR)进行表征,并探究了DMPSC对刚果红的吸附性能和机理。结果表明,DMPSC的吸附率明显高于其他吸附剂。在原始p H,吸附剂用量为1 g·L~(-1),吸附时间为180 min,温度为8、30和50℃时,100 mg·L~(-1)的刚果红溶液吸附量分别达到83.24、99.04和99.78 mg·g-1。吸附过程符合Langmuir等温线模型,在8℃时饱和吸附量(qm)为111.86 mg·g-1。准二级动力学方程能更好地描述吸附动力学过程,表观活化能Ea为56.88 k J·mol-1,升高温度有利于DMPSC对刚果红的吸附,该过程属于化学吸附。     

挤压法制备Fe-Al-Ce复合氧化物颗粒除氟性能及地下水处理应用

利用粘结挤压法将Fe-Al-Ce复合氧化物粉末材料制备成颗粒材料(GFAC),进行表征、静态和动态吸附除氟性能评价和现场应用.结果显示,优选GFAC颗粒直径为1.6 mm,具有较高的压缩破坏强度33.80 N和除氟性能.GFAC颗粒对氟的吸附过程符合准二级反应动力学方程,吸附速率受膜扩散和内扩散共同控制;在pH 7.0±0.2条件下,GFAC颗粒对氟的饱和吸附容量达到51.28 mg/g(25℃,Langmuir等温吸附模型).不同空间流速(SV)下动态实验出水穿透(1mg/L)时对氟的累积吸附量分别为5.69mg/g (SV=1 h-1)、5.61mg/g (SV=2h-1)、2.83 mg/g (SV=5 h-1),高于常见活性氧化铝除氟剂(AA,1.77 mg/g,SV=1 h-1)及其他报道的颗粒除氟剂.GFAC颗粒在河北现场成功用于实际高氟地下水的处理,在原水氟浓度(3.7±0.3)mg/L和pH 8.0±0.2条件下,对氟的累计吸附量为3.16 mg/g,明显高于AA(0.83mg/g),具有较好的应用前景.     

改性沸石对二级生化出水中氨氮的吸附特性

采用氯化钠联合高温对天然斜发沸石进行改性,通过批次实验探究改性沸石吸附氨氮特性。结果表明:氯化钠浓度为0.8 mol·L~(-1),焙烧温度为300℃条件下,氨氮去除效果最佳;改性沸石在氨氮初始浓度为8mg·L~(-1),投加量为10 g·L~(-1),反应时间为120 min的条件下,去除率可达71%,相比天然沸石提高23.1%。通过扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)和傅里叶光谱(FT-IR)考察改性前后沸石组成特征以及化学键的变化,可以看出,改性机制可去除孔道杂质及Na~+置换沸石中金属阳离子;氨氮吸附过程满足拟二级动力学方程(R~2=0.986),Langmuir等温线模型拟合结果 (R~2=0.998)优于Freundlich模型(R~2=0.839),且改性沸石最大吸附容量为5.94 mg·L~(-1)。热力学计算结果表明,沸石对氨氮的吸附过程是一个自发、吸热、熵增过程。上述结果表明,改性沸石能够有效地对污水厂二级生化出水中氨氮进行深度处理。     

聚乙烯醇包埋水化硅酸钙粉末制备薄片状材料用于处理含磷废水

采用聚乙烯醇(PVA)包埋固定水化硅酸钙(CSH)粉末,硝酸钠作为交联剂,制备片状除磷材料(PVA-CSH),解决粉状CSH易流失、易堵塞等实用性问题,同时尽量避免对CSH粉末吸附性能的影响。通过SEM和FTIR对材料进行表征,通过批量的静态实验研究材料对含磷废水的吸附行为,通过连续运行实验考察材料的实际应用性能。结果表明,PVA-CSH材料成多孔网状结构,包埋前后CSH基团种类不变;PVA的加入对CSH除磷的吸附速率会有一定的影响,但平衡吸附量基本不受影响,准二级动力学方程可用于描述吸附过程,吸附等温曲线符合Langmuir等温方程;连续柱实验中,同等条件下,CSH及PVA-CSH柱出水磷浓度超出0.5 mg·L~(-1)时,运行时长均为7 d左右,PVA-CSH柱出水COD浓度始终小于10 mg·L~(-1),NO_3~--N浓度始终小于2 mg·L~(-1),PVA-CSH柱出水浊度接近0 NTU显著优于CSH粉末。     

改性水葫芦粉对水体中Hg~(2+)的吸附

通过二硫化碳(CS_2)对水葫芦粉进行改性,研究吸附时间、吸附剂浓度和溶液pH对改性前后水葫芦吸附溶液二价汞(Hg~(2+))的影响,并探讨其吸附动力学、热力学行为和除汞机理。结果表明:吸附剂浓度为2 g·L~(-1),溶液pH值为6,吸附时间180 min,改性水葫芦粉对Hg~(2+)浓度为2.0 mg·L~(-1)时的去除率大于93%;改性前后水葫芦粉对Hg~(2+)的吸附过程均符合拟二级动力学方程,化学吸附在整个吸附过程中起重要作用。吸附过程能够很好地用Langmuir方程拟合,吸附自由能变(ΔG)0、吸附焓变(ΔH)0、吸附熵变(ΔS)0,表明改性水葫芦粉对Hg~(2+)的吸附过程是自发的吸热过程;动力学拟合和热力学研究表明改性水葫芦粉对Hg~(2+)的吸附既有物理吸附又有化学吸附。     

赤泥除氟剂的物相组成及其除氟性能

赤泥是一种多孔物质,其比表面积大,具有较好的吸附性能。以赤泥为原料,加入一定量的Na_2SiO_3、Ca O及碳粉等添加剂,制备成约3 mm的球形颗粒。采用差热分析与X-射线粉末衍射技术相结合对赤泥原料及赤泥除氟剂高温焙烧过程的物相变化进行研究,同时研究了吸附时间、焙烧温度、焙烧时间对赤泥除氟剂除氟性能的影响。结果表明:在高温焙烧过程中,赤泥除氟剂原料的物相变化主要发生在800℃以下的温度。赤泥除氟剂的最佳焙烧温度为700℃,最佳焙烧时间为2 h,溶液中氟离子的浓度可从19下降到0.13 mg·L~(-1),吸附容量0.94 mg·g-1,除氟率达99%。     

改性沸石对水中微量汞的吸附性能

为了更好的去除水体中微量汞,研究了采用二氧化锰和壳聚糖对天然斜发沸石进行改性,着重考察了pH、温度、离子强度、Hg~(2+)初始浓度和时间对改性前后沸石吸附Hg~(2+)的影响,并研究了其吸附机理。结果表明,改性沸石受pH、温度和离子强度影响较小,在pH、温度、离子强度和初始浓度为6、25℃、0.05 mol·L~(-1)和50μg·L~(-1)时,二氧化锰+壳聚糖改性沸石(ZCM)对Hg~(2+)的去除率高达99%,符合国家饮用水标准,并且二氧化锰+壳聚糖改性沸石(ZCM)具有更好的解吸再生性。3种沸石均较好的符合Langmuir等温吸附模型和假二级动力学模型,其中改性沸石对汞的吸附主要为离子交换和表面官能团的络合作用,二氧化锰+壳聚糖改性沸石(ZCM)和壳聚糖改性沸石(ZC)饱和吸附量由1.43 mg·g~(-1)提高到5和3.3 mg·g~(-1),吸附平衡时间由10 h减少至1和4 h,为治理汞微污染地表水提供一定的理论支持。     

铝盐复合改性凹凸棒石及其除氟性能

通过静态吸附实验,研究了Al2(SO4)3、Al Cl3、Al(NO3)33种铝盐对凹凸棒石的复合改性及其除氟效果。复合改性的最优条件为Al2(SO4)3浓度0.05 mol·L-1、浸泡时间2 h、固液比1∶3,Al Cl3浓度0.4 mol·L-1、浸泡时间5 h、固液比1∶2,Al(NO3)3浓度0.2 mol·L-1、浸泡时间6 h、固液比1∶2。复合改性的凹凸棒石吸附容量达到1.317 mg·g-1,是改性前的13.9倍,吸附容量显著提高。复合改性的凹凸棒石对水中氟的吸附动力学符合拟二级动力学模型,吸附等温线更符合Langmuir等温吸附规律。吸附最佳p H为7,改性后的凹凸棒石表面更疏松粗糙,孔穴和孔道增多增大,但晶体结构未变。     

血粉对废水中镉离子的高效去除效应

以屠宰场废弃动物血液为原料,经高温干燥、粉碎为血粉,以此血粉为吸附剂,研究血粉添加量、溶液初始浓度、吸附温度、溶液pH、吸附时间对废水中Cd2+吸附量与去除率的影响。结果表明,在25℃、pH=5时,4 g血粉对初始浓度为20mg·L~(-1)的镉离子溶液(100 m L)振荡吸附2 h后,溶液中剩余镉离子浓度为0.1 mg·L~(-1),Cd2+的去除率为99.38%,达到污水综合排放标准(GB 8978-1996)中镉排放限值0.1 mg·L~(-1);血粉对镉离子的吸附反应符合Langmuir等温吸附方程,可决系数为0.999 7,Cd2+的理论饱和吸附量为10.24 mg·g-1。为了使剩余Cd2+浓度达到更低(电镀废水排放标准),在吸附工艺上设计出2步吸附法,即第1次吸附后的混合液进行过滤,再将滤液加1 g血粉进行第2次吸附。结果表明,2步吸附法大大降低了溶液中剩余Cd2+离子浓度,即经过第1步、第2步吸附后,溶液中剩余Cd2+离子浓度降至0.006 mg·L~(-1),达到或低于电镀污染物排放标准(GB 21900-2008)对Cd2+的排放限值(0.05 mg·L~(-1))。这是常规吸附剂活性炭、石英砂、高岭土等所不能达到的技术指标,为废水去除Cd2+提供了一种可能的新技术。     

芒果核壳炭的制备及对水中Cr~(6+)的吸附

以芒果核壳为原料通过H3PO4活化制备了新型的吸附剂H3PO4-C。考察了影响该吸附剂对水体中Cr(VI)的去除效果的因素,并研究了吸附动力学特征和吸附过程控制机理。结果表明,芒果壳生物质炭对Cr(VI)具有良好的吸附能力,在25℃下,较佳的吸附条件为:当投加量为3 g·L~(-1),Cr(VI)初始浓度为50 mg·L~(-1),溶液p H值为3时,吸附5h,去除率为93.8%。准一级、准二级动力学模型用来拟合吸附过程,结果表明,准二级动力学符合该吸附过程,吸附速率常数为0.001 3 g·(mg·min)-1。用Langmuir和Freundlich模型描述吸附等温过程,结果说明,该吸附过程服从Langmuir吸附,饱和吸附量为28.571 mg·g-1,内扩散为该吸附过程的限速步骤,内扩散系数D=4.21×10-9cm2·s-1。     

FeCl_3改性柚子皮对水中Cr~(6+)的吸附

以生物质废弃物柚子皮为主要原料,通过在柚子皮粉中加入FeCl_3进行改性,将该改性产物用于吸附去除废水中的Cr~(6+)。该改性柚子皮的制备条件为柚子皮粉∶FeCl_3质量比为100∶1,常温下加水混合均匀,在(85±2)℃条件下烘24 h后粉碎。当水中Cr~(6+)离子浓度为5 mg·L~(-1),pH值为6.3,吸附剂投加量为3 g·L~(-1),吸附反应温度为10℃的条件下,吸附反应1 h后达到平衡,吸附效率为97%以上。该吸附反应符合Langmuir等温方程,反应主要机理包括物理吸附、化学吸附、络合作用、絮凝作用、共沉淀作用等。研究表明,该改性吸附材料可自动调节废水pH值,成本低廉,操作简单,效果好,无二次污染,适合处理低浓度含铬废水,有利于生物质废弃物的资源化利用。     

磁性壳聚糖改性硅藻土吸附去除水中的铅离子

采用壳聚糖与Fe_3O_4对硅藻土进行混合改性,制备出一种吸附效果好、且能从液相中磁分离的新型复合吸附剂。通过SEM、XRD、VSM和FTIR等手段对其进行表征,并探究溶液pH、吸附剂投加量以及吸附温度等条件对水溶液中Pb~(2+)吸附效果的影响。结果表明:壳聚糖和Fe_3O_4都能够负载到硅藻土上面。当溶液pH为5、吸附剂投加量为10 g·L~(-1)、初始浓度为10 mg·L~(-1)时,Pb~(2+)去除率可以达到96.4%。吸附过程较好地符合假二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型,热力学数据说明该吸附是吸热、自发的过程。     

改性松针对水中壬基酚的吸附

研究了由乙醇改性后的松针对水中壬基酚的吸附去除效果;探讨了其吸附过程的热力学和动力学行为;考察了pH、温度对吸附效果的影响。实验结果表明,改性松针对水中壬基酚具有很好的吸附能力,当壬基酚浓度为10 mg·L~(-1),溶液30 m L、吸附剂投加量为1 g、温度为25℃、pH值为7时,35 min达到吸附饱和,实验饱和吸附量为0.279 mg·g~(-1),吸附去除率为93.3%;吸附过程符合准一级动力学方程,并能够同时满足Langmuir和Freundlich吸附等温吸附模型。