ZVI与TCE反应参数优化及动力学方程的建立

以批量研究的方法,考察了ZVI纯度、ZVI粒径、ZVI投量、p H值、温度和初始TCE浓度对TCE去除的影响,建立了ZVI去除TCE的动力学方程。最佳参数为:ZVI纯度92%,ZVI粒径30目,ZVI投量30 g,p H值为6.0,温度25℃,初始TCE质量浓度50 mg/L。最佳条件下TCE去除率可达73.6%,反应符合一级动力学方程。     

零价铁去除堆浸采铀工艺废水中U(Ⅵ)的研究

研究了零价铁(Zero-valent iron,ZVI)粉和废铁屑分别去除堆浸采铀工艺废水中以铀酰离子形式(UO2+2)存在的U(Ⅵ),分析了p H值、震荡时间、反应温度、ZVI投加量、共存离子等因素对U(Ⅵ)去除效果的影响。结果表明:在p H=6,震荡时间为80 min,ZVI投加量为1.5 g,铀去除量为0.18 mg/g,ZVI对U(Ⅵ)的去除率可达到98.6%,零价铁粉比废铁屑去除效率略高,共存离子Mg2+,Mn2+,Cl-,NO-3对ZVI去除U(Ⅵ)影响不超过3%,CO2-3和Cu2+影响显著。ZVI去除溶液中U(Ⅵ)以还原沉淀和吸附作用为主,吸附-还原反应遵循一级化学反应动力学方程,探讨出零价铁去除堆浸采铀工艺废水中U(Ⅵ)的机理。     

不同介质去除地下水中的三氯乙烯

采用动态和静态试验相结合的方法,考察了零价铁(ZVI)、活性炭(GAC)、零价铁和活性炭的混合物(ZVI+GAC)对地下水中三氯乙烯(TCE)污染物的去除效果。试验结果表明,ZVI、GAC和ZVI+GAC均能有效地去除TCE,其中以质量比为1∶1的ZVI+GAC混合物在水流流速为25 mL/min时效果最佳,其对TCE的去除率超过85%。     

有机膨润土负载纳米零价铁去除废水中的四氯乙烯研究

用具有良好吸附能力的有机膨润土作载体,通过FeSO4与NaBH4反应制得有机膨润土负载纳米零价铁(NZVI/CTMA-Bent).用XRD、TEM对NZVI/CTMA-Bent进行了表征,并将NZVI/CTMA-Bent用于四氯乙烯(PCE)的去除,考察了介质pH值、PCE初始质量浓度对其去除率的影响,并与相同铁含量的纳米零价铁(NZVI)进行了比较,测定反应中Cl-浓度的变化,采用GC/MS方法对反应产物进行了分析.结果表明:以有机膨润土作载体,可有效阻止NZVI的团聚,且对介质pH值有一定的缓冲作用;NZVI/CTMA-Bent与PCE反应120 min后,去除率接近100％,既高于相同铁含量的NZVI对PCE的去除率(54.8％),也优于NZVI和有机膨润土对PCE去除率的加和(86.5％);NZVI/CTMA-Bent与PCE反应几乎完全转变成乙烯.动力学研究表明,NZVI/CTMA-Bent、NZVI对PCE的反应均符合Langmuir-Hinshelwood方程,且反应速率与其对PCE的吸附性能呈正相关.     

负载型Mn/TiO_2太阳光催化氧化三价砷的研究

通过溶胶凝胶法制备了泡沫镍负载Mn/Ti O2催化剂,并将其应用于太阳光氧化三价砷的研究,考察了Mn/Ti O2的摩尔比、Ti O2负载次数、溶液p H值及菲涅尔透镜的使用对氧化三价砷速度的影响。实验结果表明,Mn/Ti O2的最佳摩尔比为1%,4 h后三价砷完全氧化为五价砷;Ti O2最佳的负载次数为2次;当溶液p H值为9时,催化剂催化氧化三价砷的速度最快,3 h三价砷完全氧化为五价砷;菲涅尔透镜的使用,显著地缩短催化剂氧化三价砷的时间;吸附剂-催化剂联用后,溶液体积20 L、三价砷质量浓度为100μg/L时,3.5 h后能将溶液中的砷全部去除。     

有机蒙脱石负载零价纳米铁处理锑离子的研究

利用阳离子交换容量为1. 02 mmol/g的钠基蒙脱石,通过液相还原法制备了有机蒙脱石负载纳米铁(NZVI-OMt)材料。研究表明:材料对锑离子具有很好的去除效果,对于初始质量浓度为5 mg/L的锑离子溶液,反应10 min去除率即可达100%,且效果远远高于两种单一材料(纳米铁NZVI和有机蒙脱石OMt)及二者之和。通过一系列实验考察了初始质量浓度、pH值、投加量等因素对NZVI-OMt处理锑离子效果的影响。动力学研究表明,NZVI-OMt对锑离子的作用符合准一级反应动力学。对反应后的NZVI-OMt进行解析实验,表明NZVI-OMt对锑离子的去除作用包含物理吸附、化学吸附及共沉淀等复杂过程。     

新型后置反硝化处理石油烃类废水的可行性研究

在新型后置反硝化工艺中验证了石油烃类废水治理的可行性并进一步探究p H的影响。结果表明新型后置反硝化工艺能够有效处理石油含烃类废水,稳定运行期COD,氨氮和烃类物质的去除率分别为85.2%,84.1%和86.3%。p H对COD和含烃类物质去除影响较大,而对氨氮去除影响小,并且p H=8是石油含烃类物质废水治理的最佳p H值。当p H值由6升高至8时,NO-3-N出水含量由1.9 mg/L下降至0.98mg/L,而胞内聚合物聚羟基烷酸酯(PHA)的含量却由4.85 mg/g升高至5.62 mg/g,PHA含量升高利用其在好氧和缺氧期分解产能用于反硝化。而过高p H不利于新型后置反硝化工艺烃类物质去除,脱氮和胞内聚合物的合成和积累。     

纳米Ni/Fe双金属去除水溶液中直接耐酸大红4BS的研究

采用纳米Ni/Fe双金属对直接耐酸大红4BS(DFS-4BS)染料进行去除研究.考察了不同反应参数对DFS-4BS去除效果的影响.结果表明,在pH值5.0,30 ℃,DFS-4BS质量浓度100 mg/L,纳米Ni/Fe质量浓度8 g/L和反应4 h的优化条件下,DFS-4BS的去除率达89.5%. 动力学研究表明,纳米Ni/Fe对DFS-4BS的降解符合伪一级反应动力学方程,表观速率常数Kobs为6.3×10-3 min-1,半衰期为110.02 min.纳米Ni/Fe对实际废水中的DFS-4BS去除率为71.2%.     

铁碳微电解法预处理垃圾渗滤液膜滤浓缩液

对垃圾渗滤液膜滤浓缩液采用铁碳微电解法进行预处理,探讨了p H值、反应时间及气液比对COD去除效率的影响。结果表明,当p H值为3、反应时间120 min、气液比10∶1时,COD、TN的去除率分别为79.6%,56.4%;NH3-N由进水的70.9 mg/L上升为77.0 mg/L;预处理效果较好。但是由于铁碳微电解对盐度没有去除效果,影响后续反应进行。如何经济有效地降低含盐量成为今后研究重点。     

TiO2/ACF的Sol-Gel法制备及其对甲基橙的去除历程

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/ACF复合材料.采用SEM、低温液氮吸附对TiO2/ACF复合材料的结构进行表征.以甲基橙为模型物考察TiO2/ACF对液相有机污染物的去除性能.通过液相色谱-质谱联用技术(HPLC-MS)检测紫外光照射下TiO2/ACF和TiO2去除甲基橙过程中中间产物的种类与分布.结果表明:随着涂覆次数增加,复合材料比表面积下降,TiO2涂层变厚、开裂,部分TiO2脱落;煅烧温度决定TiO2晶型结构和晶粒尺寸.涂覆2次、煅烧温度450 ℃所得TiO2/ACF具有最高催化活性,100 min内对甲基橙的去除率高达100%,且循环使用5次后对甲基橙的去除率仍可达83.4%.ACF的负载减少了甲基橙去除过程中中间产物的种类和含量.在以TiO2为光催化剂时检测到3种中间产物,甲基橙主要经过中间产物的路径被降解;而在TiO2/ACF上以直接光催化降解为主,中间产物种类、数量均低于TiO2.     

钐、锆共掺杂纳米ZnO的制备及其降解染料废水研究

采用高分子网络凝胶法制备Sm-Zr共掺杂纳米ZnO光催化剂,并用XRD、TEM、XPS、UV-Vis吸收光谱对制备的纳米ZnO进行表征。以甲基橙为目标降解物研究其光催化活性,通过L9(34)正交试验对纳米ZnO的制备条件进行了优化,实验结果表明,各因素对Sm-Zr/ZnO的光催化性能的影响的显著性水平依次为:Sm-Zr掺杂量→煅烧温度→n(Sm)n(Zr)→反应溶液p H值,纳米ZnO的最佳制备条件为:Sm-Zr掺杂量为4%,煅烧温度为750℃,n(Sm)n(Zr)为2 1,反应溶液p H值为5.5。在最佳条件下制备的纳米Sm-Zr/ZnO具有最优异的光催化性能,光照1 h对甲基橙的色度去除率及COD去除率分别达到94.82%和80.89%。     

零价铁还原地下水中对氯硝基苯的研究

采用间歇试验考察零价铁去除对氯硝基苯的效果,研究初始pH值、零价铁粒径、零价铁投加量和氧对反应过程的影响.结果表明,在中性和弱酸性条件下零价铁能有效去除对氯硝基苯,反应过程符合准一级动力学,反应终产物为对氯苯胺;降低零价铁粒径和增加零价铁投加量可提高对氯硝基苯的去除率.当零价铁粒径为0.05mm、投加量为0.5 g/L、对氯硝基苯初始质量浓度为25 mg/L,反应6h后,对氯硝基苯去除率可达100％.氧对零价铁还原对氯硝基苯具有竞争性抑制作用,但零价铁能消耗水中溶解氧并维持对氯硝基苯还原反应进行,与厌氧反应过程相比,空气-水体系对氯硝基苯去除率下降19.18％.研究表明,采用零价铁还原法可有效去除地下水中的对氯硝基苯.     

硅藻土负载无定形磷酸氢锡吸附Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)研究

以天然硅藻土为载体,制备了硅藻土负载无定形磷酸氢锡复合材料。利用该材料去除废水中的Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ),研究了p H值、吸附时间、初始质量浓度对吸附性能的影响,探讨了材料的等温吸附规律,同时考察了材料在模拟海水中的吸附效果及再生能力。结果表明,硅藻土负载无定形磷酸氢锡对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附量随p H值和吸附时间增大而逐渐增大并趋于平衡。等温吸附数据用Freundlich方程拟合效果最好,25℃时的饱和吸附量分别为27.54 mg/g、19.94 mg/g和16.33 mg/g。复合材料对3种离子的吸附机理均以化学吸附为主,在吸附Pb(Ⅱ)的过程中孔内扩散为速控步骤。高盐度对材料吸附Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)有一定的不利影响,但幅度不大,可以用于去除养殖海水中的Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)。吸附了重金属离子的复合材料可以用稀HCl再生,具有重复利用的潜能。     

热脱附尾气中DDTs在模拟水泥窑中的去除效果

为了降低滴滴涕(DDTs)污染土壤热脱附修复的成本,分析了水泥窑技术去除污染土壤热脱附尾气中DDTs的可行性。主要考察了处理温度、停留时间、氧气体积分数对DDTs去除的影响。结果表明:随处理温度升高和停留时间延长,DDTs的去除率逐渐升高,当处理温度为900℃、停留时间为2 s时,其去除率为99.46%;模拟水泥窑处理后尾气中p,p'-DDT的比例降低,p,p'-DDE成为尾气中DDTs的主要成分;DDTs的降解产物有1,1-双(对氯苯)-2-氯乙烯、2,4'-二氯苯甲酮、二苯甲烷、苯甲酮和二苯甲醇,其最大质量浓度分别为0.08μg/m~3、0.24μg/m~3、1.07μg/m~3、2.56μg/m~3和0.52μg/m~3;处理过程中伴有少量的二噁英产生,但二噁英的质量浓度满足GB30485—2013《水泥窑协同处置固体废物污染物控制标准》的要求。研究表明,水泥窑工艺可以有效去除污染土壤热脱附尾气中的DDTs。     

磁场强化铁碳微电解降解甲基橙的研究

铁碳微电解技术因其操作简单、生态环保和经济高效等优势,常被用于印染废水的治理研究,但该技术存在COD去除率低和适用p H范围窄的问题。为了克服以上问题,引入磁场强化技术。通过批试验,系统考察了初始p H、初始甲基橙浓度、转速和温度等对磁场强化铁碳微电解去除甲基橙过程的影响。研究结果表明:磁场能够显著提升铁碳微电解去除甲基橙和COD的效率,且拓宽了p H的适用范围。结合SEM、XRD和电化学技术表征,阐明了磁场强化铁碳微电解去除甲基橙的机理是磁场能够加速铁碳微电解的腐蚀,产生大量二价铁,从而强化还原去除甲基橙。本研究提出了一种新的强化铁碳微电解高效去除污染物方法。     

电絮凝法处理电镀废水中重金属的研究

采用电絮凝法处理电镀废水中的重金属,考察了电极种类、溶液初始p H值、电流强度、电絮凝时间等因素对重金属离子去除效果的影响。结果表明:金属铁、铝分别作为电极,铝电极对重金属的的处理效果优于铁电极的处理效果;初始p H值在6~9时,重金属离子去除率最高,当p H值低于6或高于9时,去除率下降;随电流强度和电絮凝时间增加,金属离子的去除率增加;在初始p H=6、电流强度为30 A、电絮凝时间为2 min的条件下,电镀废水中Cu2+和Ni2+的去除率分别为98.98%和95.29%,出水重金属离子质量浓度均满足GB21900—2008《电镀污染物排放标准》的规定;以金属铝作为电极,电絮凝时间为2 min时,吨水处理电耗为6 k W·h/m~3。     

电催化氧化降解水中磺胺嘧啶的研究

为了解并优化电化学方法对水体中磺胺类药物的去除效果,以Ir O2-Ru O2/Ti为阳极,不锈钢为阴极,Na2SO4为电解质,电催化氧化降解模拟废水中的磺胺嘧啶(Sulfadiazine,SD),反应时间为240min。探讨了SD初始质量浓度、电流密度、p H值、电解质浓度及电极板间距对电催化降解SD效率的影响,并利用HPLC-MS分析降解产物。结果表明,电催化氧化可有效去除水中的SD。升高初始质量浓度、电流密度、极板间距可提高SD降解速率,初始质量浓度由15 mg/L升高到50 mg/L时,去除率降低了9.2%;电流密度从5 m A/cm2升高到15 m A/cm2,去除率增加了38.1%,电流密度大于15 m A/cm2时其对去除率的影响不明显;极板间距由2 cm增加到4 cm,去除率增加了12.2%;酸性条件降解效果最好,碱性对SD去除率略有抑制,p H值为1和13相比于p H值为7时去除率分别增加9.9%及降低4%;电解质浓度(≤0.05 mol/L)与SD降解速率呈负相关,电解质浓度大于0.05 mol/L时,对去除率影响不明显。降解主要基于·OH的氧化过程,生成4-(2-氨基嘧啶-l(2H)-基)苯胺中间产物,过程遵循一级反应动力学模型。     

改性海泡石处理水中低质量浓度NO3-的研究

实验制备酸洗及负载纳米零价铁的海泡石,进行改性海泡石吸附及还原水中低质量浓度NO~-_3的实验研究。结果表明,对于酸洗海泡石(PNS)吸附NO~-_3,吸附效果高于天然海泡石,Freundlich模型比Langmuir模型更好地拟合NO~-_3等温吸附曲线,吸附过程为物理吸附非自发过程,吸附为放热反应,温度升高不利于吸附进行;负载纳米零价铁的海泡石(PNS-nZVI)处理水中NO~-_3符合准一级反应动力学模型。在一定范围内,酸性条件下促进NO~-_3的去除,质量浓度越大去除效果越好,温度在30℃时去除率达到峰值,最佳条件下去除率可达到95.4%。PNS-nZVI还原NO~-_3是一个递进过程,初始阶段NO~-_3先转化成中间产物NO~-_2和部分NH~+_4,随着反应进行NO~-_2逐步转化成NH~+_4,NH~+_4在反应产物中所占比重最大。     

聚合氯化铝微波法修饰磁性碳纳米管对水中腐殖酸的去除

用化学共沉淀法制备磁性碳纳米管,然后以聚合氯化铝(PAC)通过微波法修饰得到磁性聚合氯化铝碳纳米管复合材料,并用以去除水中的腐殖酸(HA),对复合材料的组成与结构进行了表征,考察了不同微波制备条件下复合材料去除HA的效果,研究了吸附工艺中HA去除的影响因素,对复合材料同步去除HA和浊度的可行性进行了探讨。能谱、X-射线衍射及红外光谱分析表明,PAC和磁性物质Fe3O4、γ-Fe2O3成功负载于碳纳米管上。PAC修饰显著提高了磁性碳纳米管对HA的去除率。在微波功率600 W及微波时间6 min条件下得到的复合材料去除HA的效果最佳,去除率达99.15%。当HA初始质量浓度小于25 mg/L时,HA去除率较高,但高于25 mg/L后吸附量变化不大而去除率下降;HA去除率随材料投加量增大而增大,但大于0.5 g/L后基本不变;在酸性与中性条件下HA去除率较高,在碱性条件下急剧下降;对于初始质量浓度为20 mg/L的HA溶液,吸附前5 min的HA去除速率很快,90 min时达到吸附平衡,平衡吸附量为39.48 mg/g;温度对去除HA没有影响。控制适当的条件,可同步去除HA和浊度,去除率同步达95%以上。     

去除碱性染料吸附剂的制备及其吸附特性研究

本实验用橘皮果胶来改性纳米铁吸附碱性品红,用橘皮果胶来改性纳米铁,可以提高纳米铁对碱性品红的吸附。本文从吸附剂制备工艺的角度研究了橘皮果胶的质量浓度、改性纳米零价铁的投加量、活性剂羟甲基纤维素钠的投加量、吸附时间、温度、碱性品红的初始浓度对染料去除的效果,结果表明:在橘皮果胶质量浓度为2. 58%,将0. 02 g改性纳米零价铁和0. 1 g活性剂羟甲基纤维素钠投加到50 m L初始浓度为12 mg/L碱性品红溶液中,吸附时间60 min,吸附温度为60℃,改性纳米零价铁对碱性品红的吸附效果较好,改性纳米零价铁吸附碱性品红溶液遵循准一级反应动力学模型,平衡浓度对吸附量的影响符合Langmuir吸附模型,是以化学吸附为主。