污泥基吸附剂除磷及其吸附效能研究

试验通过制备的污泥基吸附剂A、B、C和市售果壳活性炭分别对磷酸二氢钾、三聚磷酸钠、甘油磷酸钠不同的磷溶液进行吸附除磷,研究吸附时间、吸附剂投加量、吸附溶液pH值以及磷溶液初始浓度对除磷效果的影响。试验结果表明:污泥基吸附剂对磷的去除率随吸附时间的增加而提高,在2h时基本达到吸附平衡;磷去除率随吸附剂投加量的增加而提高,但单位吸附剂的吸附量会降低;磷去除率随着磷溶液浓度的增加而降低,而吸附量随磷溶液浓度的增加而提高;随着污泥基吸附剂含铁量的增加,磷溶液解析pH值也越小;同时在对生活污水吸附除磷试验中发现,污泥基吸附剂A、B、C磷去除率均好于市售果壳活性炭,分别为73.4%、85.2%、93.6%、73.3%。     

三种吸附材料除磷效果的比较研究

以开发新型高效除磷吸附材料为目的,以活性炭、蛭石和粉煤灰为试验对象进行吸附除磷性能评价。结果显示,吸附剂的吸附容量随废水pH值变化显著,活性炭、蛭石在pH=6附近达最大值,粉煤灰在pH=11附近达最大值。当改变投加量时,活性炭和蛭石的除磷率并没有随着投加量的增加而增大,而粉煤灰的除磷率与投加量成正比。通过对三种吸附材料除磷性能的比较发现,粉煤灰吸附容量大于蛭石和活性炭,具有优异的除磷效果。     

机械活化蛇纹石吸附除磷性能及机理研究

为实现废水中磷的绿色高效去除,采用机械活化法制备活性蛇纹石吸附材料,探讨了该材料对废水中30 mg·L^-1正磷酸盐的吸附性能、 关键影响因素及吸附去除机理.结果表明,活性蛇纹石对磷的理论最大吸附量（以P计）为126.58 mg·g^-1,当初始pH为7.0、温度为20 ℃、投加量为0.5 g·L^-1、吸附时间为240 min时,材料对磷的去除率为89.73%.磷的去除率随活化时间、吸附时间和投加量的增加而增大,随pH和温度的增加而降低.利用激光粒度仪、XRD、FTIR和SEM等现代分析测试手段研究了活性蛇纹石对磷的吸附机理.结果表明,机械活化致使蛇纹石颗粒的中值粒径从41.32 μm迅速降低到12.00 μm,之后粒径不再发生明显变化,进一步的机械力作用使蛇纹石晶体结构受到破坏,导致Mg—OH 键能减弱,增强了颗粒表面的Mg吸附位点的活性,并使颗粒表面呈碱性,最终使磷能够以磷酸镁（Mg₃（PO₄）₂·22H₂O）的形式固定在材料表面.等温吸附和吸附动力学试验表明,该吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型,说明磷在活性蛇纹石表面以单分子层吸附、化学吸附为主.     

沸石负载氧化铁吸附剂吸附除磷研究

采用铁盐溶液蒸发法制备沸石负载氧化铁吸附剂,探讨其对磷的吸附性能。结果表明:随着沸石负载氧化铁吸附剂投加量的增加,单位质量吸附剂对磷的吸附量先升高后降低;磷的去除率随负载铁含量的增加而升高;p H=7时,去除率高达92.6%;吸附剂对磷的去除率受共存离子的影响较小;吸附数值可采用Freundlich等温模型拟合,相关性显著;吸附过程很好地遵循准二级动力学模型;采用Na OH为再生剂效果较好,再生率随着Na OH溶液浓度的提高而提高。     

改性芦苇生物炭对水中低浓度磷的吸附特征

为吸附处理低浓度含磷废水和实现芦苇资源化利用,将湿地植物芦苇制备成生物炭,通过负载氯化铁进行改性,探究了改性芦苇生物炭对水体中磷的吸附特征.结果表明,改性后芦苇生物炭的含铁量为11.98 mg·g~(-1),是改性前的44.7倍;改性芦苇生物炭p H_(pzc)为7.49,当溶液p H为7.0时,吸附效果最好;在磷溶液浓度为4.0 mg·L~(-1)、温度为298K时,改性芦苇生物炭平衡吸附量为0.658 mg·g~(-1),是未改性生物炭吸附量的34.6倍.研究不同温度下的吸附等温线,Langmiur方程很好地拟合不同温度的吸附等温线,该吸附是单层吸附,温度升高有利于吸附.吸附热力学研究表明,ΔG~θ0、ΔH~θ0和ΔS~θ0,说明该吸附是自发、熵增的吸热过程.假二级方程很好地拟合改性芦苇生物炭吸附磷的动力学数据,初始吸附速率随初始浓度的增大而增大,该吸附主要受颗粒内扩散控制.该研究为改性芦苇生物炭用于污水处理厂和水体深度除磷提供基础数据.     

聚合氯化铝污泥吸附除磷的改性研究

研究了聚合氯化铝污泥(PACS)的酸和热改性及吸附动力学理论模型.结果表明,在酸处理过程中,经0.075mol/L盐酸在20℃下改性12h后所得酸改性PACS对磷的去除率最高,可达97.0%;在热处理过程中,经300℃煅烧温度下改性1h后所得热改性PACS对磷的去除能最高可达97.8%;相同静态吸附条件下,两种改性后PACS比原PACS对磷的去除率分别提高了21.4%及22.2%;吸附动力学拟合数据显示,PACS及酸、热改性PACS对磷的吸附行为可以用Simple Elovich模型较好的进行描述(R2≥0.97).     

改性沸石吸附废水中磷污染物的研究

采用改性沸石吸附废水中的磷污染物,经济高效无毒害,是一种优良的废水处理方法,对于解决磷污染问题具有重大的意义。采用4A沸石和改性4A沸石对含磷浓度为50 mg·L^-1的模拟废水进行吸附实验,研究了沸石用量、含磷浓度、反应温度、吸附时间以及pH对两种沸石吸附性能的影响。结果表明,两种沸石对磷的去除率都高达90%以上,并且改性4A沸石在沸石使用量较少,含磷浓度比较低,pH值比较高的情况下对磷的吸附效果比较好。     

高效除磷渗滤床填料筛选及连续流动态运行特性

磷是造成水体富营养化的重要因素之一,深度去除污染水体中的磷,具有重要的环保意义.为此,本研究比较了多种填料包括海绵铁及其改性填料、钢渣、活性氧化铝、活性炭的吸附除磷特性及动力学,探究了除磷机理,构建了高效除磷渗滤床,考察了动态连续流运行条件下的除磷特性.结果表明酸改性海绵铁具有最高的饱和磷吸附容量,为19.45 mg·g^-1,碱改性海绵铁、活性氧化铝、钢渣、未改性海绵铁及活性炭的饱和磷吸附容量分别为10.91、8.70、7.73、3.39和1.34 mg·g^-1.在此基础上,利用高效除磷填料酸改性海绵铁和钢渣构建了除磷渗滤床,开展了连续240 d的连续流实验,在磷容积负荷为6 g·d^-1·m^-3条件下,渗滤床累积磷吸附量达到10215 mg,单位容积吸附量达到1.62 kg·m^-3.总之,利用酸改性海绵铁和钢渣构建的除磷渗滤床具有较高的除磷效率和性能,可以作为除磷单元与现有的水污染治理及净化工艺耦合,提高或拓展系统除磷功能.     

热处理对天然富钙粘土矿物除磷能力的影响

以天然富钙粘土矿物（海泡石和凹凸棒）为研究对象,采用热处理的方法对其进行活化,并利用X-射线衍射（XRD）分析了矿物结构的变化,同时研究了热处理粘土矿物的除磷能力和机制.结果表明,热处理能够显著改变海泡石和凹凸棒的矿物组成,大幅提高其对磷的吸附能力,并分别在900 ℃和800 ℃的活化条件下对磷的吸附能力达到最佳,吸附量分别可达37.7 mg·g^-1和30.9 mg·g^-1.Freundlich方程和准二级方程能较好地拟合热处理粘土对磷的吸附热力学和动力学过程.同时还发现,pH值（3~10）对热处理粘土除磷能力基本无影响.热处理富钙粘土的除磷机制主要是与溶液中的磷生成钙磷沉淀.     

改性稻壳炭对农村生活污水除磷特性研究

为研究稻壳炭不同改性工艺对农村生活污水的除磷性能影响,提高传统湿地填料对农村分散性生活污水中磷的吸附容量与稳定性,获得更高效、更持久的除磷效果,该文使用稻壳制备了稻壳基活性炭,其比表面积大、孔隙有效空间大、曲折度大、化学性质稳定;稻壳碳化后,SiO₂形成排列整齐的网状结构充当稻壳炭的骨架,稻壳中的纤维在被热解炭化后,附着在网状骨架上,这种结构可以通过改性暴露出各种不同的基团(如羟基、羧基的羰基等官能团),增强吸附能力。对稻壳炭填料进行不同浓度的HCl、Na OH、FeCl₃、AlCl₃单一改性以及组合改性,通过吸附量和除磷率的比较确定除磷性能最好的改性工艺。结果表明：稻壳炭经1.0 mol/L HCl溶液改性后对磷的去除率为83.4%,平衡吸附量为0.834 mg/g;经2.0 mol/L Na OH溶液改性后对磷的去除率为85.2%,平衡吸附量为0.852 mg/g;经0.3mol/L Fe Cl₃溶液改性后对磷的去除率为93.6%,平衡吸附量为0.936 mg/g;经0.5 mol/L AlCl...     

酸热活化、有机化、柱撑改性海泡石对土壤中钒的吸附固定

采用酸热活化、巯基有机化、羟基铁铝柱撑3种方法对天然海泡石进行改性,研究不同改性方法对海泡石结构及比表面积的影响,并将其作为吸附剂加入土壤,采用批量吸附试验考察吸附剂添加量、吸附时间、初始钒V（Ⅴ）离子浓度等因素对吸附效果的影响,探究添加改性海泡石的土壤对V（Ⅴ）的吸附效果及机理。研究结果表明:改性后海泡石比表面积增大,部分结构发生改变,吸附能力增强;添加羟基铁铝柱撑、酸热活化、巯基有机化改性海泡石的土壤对V（Ⅴ）的最大吸附量分别为2159.71,1619.57,936.57 mg/kg;吸附方式为单分子层物理吸附;解吸试验表明,添加羟基有机化改性海泡石的土壤解吸率最高,酸热活化和羟基铁铝柱撑海泡石次之。添加柱撑及酸热活化海泡石的土壤对V的吸附效果较好,用量5%时对V（Ⅴ）的固化率分别为30.24%、22.67%,但柱撑海泡石的稳定性仍有待提升。     

黏土矿物原位修复镉污染稻田及其对土壤氮磷和酶活性的影响

分别以黏土矿物坡缕石和海泡石作为钝化材料,对重金属镉污染的酸性水稻土壤进行原位钝化修复田间示范试验,考察了两种黏土矿物在不同添加剂量下对稻谷产量、糙米镉含量及土壤中有效态镉含量等变化的影响,用以表征修复效果.同时,深入研究了两种黏土矿物对土壤pH、土壤水解氮、有效磷含量及相关酶活性的影响以表征其对土壤环境质量的影响,并对各项理化指标之间的相关性进行分析.结果表明,田间示范条件下两种黏土均提高了土壤pH,降低了土壤中镉的生物有效性,明显降低了糙米中镉含量.其中,经2.00 kg·m-2坡缕石和2.25 kg·m-2海泡石处理后,糙米镉含量最大降幅分别为54.6%和73.5%,分别降低至0.32和0.18 mg·kg-1.土壤过氧化氢酶、脲酶、酸性磷酸酶及蔗糖酶的活性均得到不同程度的提高,表明经钝化修复后土壤中相关代谢反应得到恢复;两种黏土矿物对土壤中水解氮含量无明显影响,但降低了土壤有效磷含量.综合总体表现,两种黏土矿物可被推荐作为镉污染酸性稻田土壤的原位钝化修复材料.     

不同改良剂对黔西北锌冶炼区农用地土壤重金属修复效果研究

为研究不同改良剂对土壤重金属（Cd、Cu、Pb、Zn）的修复效果,以黔西北锌冶炼区农用地土壤为研究对象,分别将不同比例（1%、2%、5%）的海泡石（H）、石灰（S）和蚯蚓粪（Q）施加于锌冶炼区重金属（Cd、Cu、Pb、Zn）复合污染农用地土壤,稳定陈化75 d后,分析土壤理化性质（pH、EC、含水率）、有机质、有效态养分（N、P、K）、重金属有效态含量变化特征。结果表明,与对照相比,除低添加量的海泡石处理（H1%）略微降低土壤pH外,海泡石和石灰处理均提高了土壤pH,而添加蚯蚓粪处理则降低土壤pH。除石灰处理分别降低土壤有机质和碱解氮含量外,海泡石和蚯蚓粪均可有效提高土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量,其中蚯蚓粪和石灰处理分别对土壤碱解氮和有效磷的增加效果最为明显,分别增加了36.53%～72.34%和67.96%～144.01%。与对照相比,添加石灰明显降低了土壤中DTPA-Cd、DTPA-Pb和DTPA-Zn含量,分别降低了16.94%～29.87%、8.26%～20.46%、27.91%～51.02%。添加蚯蚓粪则总体上增加土壤中DTPA提取态重金属（Cd、Cu、Pb、Zn）含量,而海泡石添加可增加土壤中DTPA-Cd和DTPA-Cu含量,降低DTPA-Pb和DTPA-Zn含量。石灰和海泡石处理都不同程度降低土壤中TCLP提取态重金属（Cd、Cu、Pb、Zn）含量,然而,添加蚯蚓粪处理显著地增加TCLP提取态重金属（Cd、Cu、Pb、Zn）含量。综合分析表明,石灰对于复合污染土壤中Cd、Cu、Pb、Zn的固定效果最佳,其次为海泡石,而蚯蚓粪的添加对土壤重金属具有活化作用。     

海泡石在重金属废水处理中的应用

海泡石是目前比表面积最大的无机矿物材料,具有良好的吸附性。在分析了海泡石结构及改性的基础上,综述了海泡石在重金属废水处理中的应用,指出了应用中的问题并对应用前景进行展望。     

不同类型酸修饰-磁化海泡石对水体Cd(II)的吸附研究

采用无机或有机酸修饰-磁化的方法研制海泡石吸附材料H-Sep(盐酸修饰)、N-Sep(硝酸修饰)、P-Sep(磷酸修饰)和A-Sep(醋酸修饰),并借助SEM、TEM、EDS、BET、FT-IR、VSM及XPS等手段表征分析改性前后海泡石的结构特征.同时,在不同投加量、pH、温度和溶液浓度等因素条件下,考察了酸修饰-磁化海泡石对水体Cd(II)吸附效果的影响.结果表明,改性材料取得最佳吸附效果时的投加量为5g·L^-1,pH为6.5,拟合结果更符合准二级动力学方程和Langmuir等温方程.其中,P-Sep的吸附效果最好,其最大理论吸附量为52.6 mg·g^-1.VSM结果表明,H-Sep、N-Sep和A-Sep是磁化分离效果较好的材料,而P-Sep的磁化分离效果不佳.此外,Na⁺、Cl^-等阴阳离子对酸修饰-磁改性海泡石吸附性能没有太大影响,而重金属离子如Pb(II)、Zn(II)会对其吸附过程产生抑制作用.XPS吸附机理分析表明,酸修饰-磁化改性将新的功能基团引入海泡石结构,极大地提升了吸附性能.     

低积累水稻品种联合腐殖酸、海泡石保障重镉污染稻田安全生产的潜力

以某铅锌矿开采区周边重镉污染稻田(全Cd含量为2.52 mg·kg~(-1))以及Cd低积累型晚粳稻品种嘉33为对象,研究了Cd低积累水稻嘉33与改良剂腐殖酸、海泡石联合对重镉污染稻田的农产品安全输出的保障潜力.结果表明,重镉污染稻田上嘉33仍表现出良好的低镉积累特性,改良剂腐殖酸、海泡石单独或联合投加,可降低水稻各器官中Cd的积累,以及茎对根吸收的Cd和精米对茎中Cd的转运系数,且降低量随着改良剂施用量的增加而增加.当施用5.250 t·hm~(-2)的腐殖酸、或6.750 t·hm~(-2)的海泡石、或1.125 t·hm~(-2)的腐殖酸和3.375 t·hm~(-2)的海泡石搭配施用均可使嘉33精米中Cd含量低于国家的限量指标(GB 2762~(-2)012),其精米中Cd含量分别为(0.171±0.01)、(0.184±0.01)和(0.181±0.01)mg·kg~(-1).腐殖酸单施、海泡石单施以及腐殖酸与海泡石配施均能促进土壤Cd向残渣态、铁锰氧化物结合态转化,显著降低土壤中有效Cd含量,降低Cd的生物有效性,进而降低了水稻各器官中Cd含量.其中海泡石单施、腐殖酸与海泡石配施降低土壤中有效Cd含量效果优于腐殖酸单施.同时,相比于腐殖酸单施、海泡石单施,腐殖酸和海泡石搭配施用对土壤养分的影响更趋友好,除了土壤碱解氮含量无明显性变化外,对应的土壤速效磷、速效钾及有机质含量均随改良剂施用量增加而升高.综上结果,意味着在重镉污染土壤上,低Cd积累水稻品种联合腐殖酸和海泡石配施是实现重镉污染土壤安全生产的优选措施.     

钙镁磷肥对石灰、海泡石组配修复镉污染稻田土壤的影响

改良剂组配(例如羟基磷灰石和沸石)可有效降低土壤中重金属的生物有效性,抑制水稻对重金属的积累,从而提高农产品的安全水平.本文通过田间试验,研究钙镁磷肥施用对石灰、海泡石组配降低稻田土壤有效态Cd含量、水稻各部分中Cd含量的影响.结果表明,施用钙镁磷肥可显著促进石灰、海泡石组配的钝化修复效果.与石灰、海泡石组配处理相比,施用钙镁磷肥,土壤中有效态Cd含量和糙米中Cd含量显著降低,在施用2 250 kg·hm~(-2)钙镁磷肥的条件下,土壤中Cd~(2+)发生沉淀或络合反应生成难溶性磷酸镉而降低土壤酸可提取态、可还原态和可氧化态Cd的占比,土壤中有效态Cd含量显著(P0.05)降低46.97%,糙米中Cd含量降低至0.04 mg·kg~(-1),低于《食品安全国家标准》(GB 2762-2017)中糙米镉限量(0.2 mg·kg~(-1))标准,且糙米产量增加28.34%.相关性分析结果表明,水稻根、茎叶和糙米中Cd含量与土壤中有效态Cd含量,水稻糙米中Cd含量与根和茎叶中Cd含量呈极显著正相关关系(P0.01),土壤有效态Cd含量是影响水稻糙米中Cd含量的关键性因素,钙镁磷肥可提高石灰与海泡石对土壤中有效态Cd降低效果来减少水稻根和茎叶对Cd的吸收,进而降低糙米中Cd含量.上述结果表明,施用钙镁磷肥提高了石灰、海泡石组配降低糙米中Cd含量的效果,可实现Cd污染稻田水稻安全生产和增产.     

两种天然矿物改性材料对模拟废水中Cd2+的吸附特性

为了提升天然非金属矿物对Cd2+的吸附性能,采用MT（蒙脱石）和HP（海泡石）为前驱材料,依次通过酸纯化和SDS（十二烷基磺酸钠）改性后合成了有机非金属矿物材料,利用扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线荧光光谱分析（XRF）等手段对2种改性材料〔SDS-MT（十二烷基磺酸钠改性蒙脱石）和SDS-HP（十二烷基磺酸钠改性海泡石）〕吸附Cd2+的机制进行探究,并对吸附过程分别进行了动力学拟合和等温吸附方程拟合.结果表明:①SDS-MT和SDS-HP吸附模拟废水中Cd2+的效果分别比未改性的MT和HP平均提升约40%和19.5%. ②改性过程没有改变2种前驱材料的基本结构,但引起其元素质量分数、阳离子交换量和比表面积的改变. ③SDS-MT、SDS-HP对模拟废水中Cd2+的吸附量受溶液的pH影响较大,最大吸附量分别达16.54、9.24 mg/g,2种改性材料对模拟废水中Cd2+的吸附过程能较好地满足准二级动力学方程,并且其平衡传质时间较短. ④SDS-MT对模拟废水Cd2+的吸附模型较满足于Freundlich吸附等温模型,推测SDS-MT是一种有限吸附位点的吸附剂,吸附过程为单分子层吸附,而SDS-HP则较好的满足Langmuir吸附等温模型.研究显示,对2种天然非金属矿物材料的有机改性能够有效提升材料对Cd2+的吸附容量,发挥材料的实际运用价值.      

活化海泡石对苯酚的吸附研究

海泡石经酸活化,在300℃焙烧,比表面积增加,吸附效果明显增强。通过实验,研究了焙烧温度、溶液pH值以及不同活化酸对吸附效果的影响。同时研究了活化海泡石对苯酚吸附动力学特性,及其脱附再生性能。并与活性炭对苯酚的吸附效果进行了比较,虽然其吸附性能较差,但具有良好的脱附再生性能,并且再生方法简单,在含酚废水的处理方面,海泡石可以作为一种新型的廉价的吸附剂。     

海泡石颗粒的制备及其吸附油烟效能的研究

用X射线衍射分析了原海泡石矿的纯度,根据原海泡石特性提出“分散-提纯-活化-成型”的制备海泡石颗粒的工艺流程。用所制得的粒径为1.8海泡石颗粒进行油烟吸附实验,分析了海泡石吸附油烟的容量,绘出吸附穿透曲线,并提出海泡石吸附剂再生的方法,同时将海泡石与活性炭吸附油烟的效率做了对比实验。实验结果表明:海泡石成本低,油烟去除率高,是一种理想的油烟净化剂。