环境卫生与卫生工程

X33 200403264 铁和铝氧化物涂层砂的过滤与吸附性能评价/高乃云(同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室)…//环境污染与防治/浙江省环保科学设计研究院.-2004,26(1).-3-5 环图X-3 针对当前微污染水源,研究了铁和铝氧化物涂层砂滤料,对3种不同氧化物涂层砂和未涂层砂的表面特性、过滤和吸附性能进行了比较分析, 明确了适用范围。改性滤料的高温加热和碱性沉积两种制备方法中,涂铁宜选前者,涂铝宜用后     

涂敷砂吸附过滤金属轴承废水方法介绍

用Fe(OH)_3涂敷的砂与未涂敷的砂作为吸附过滤介质处理金属轴承废水进行了比较。涂有氧化物的砂在去除颗粒金属、未络合及氨络合的可溶性金属方面,其性能优于未涂敷砂。去除的金属被回收,介质的吸附能力被暴露在PH3的溶液中获得再生。比较了涂敷的砂与未涂敷砂的水头损失,但更取决于PH。氧化物涂层暴露在酸性溶液中是稳定的,有适度磨损。此方法提供了一种高标准有前途的处理金属轴承废水的方法。     

铁盐和铝盐混凝对水中天然有机物的去除特性研究

以三氯化铁和硫酸铝为研究对象,探讨了2种混凝剂对水中天然有机物的去除效果及特点.结果表明,低投量下,硫酸铝对天然有机物的去除效果要好于三氯化铁,混凝剂投量高于15mg/L时,三氯化铁的效果较好.如混凝剂投量为10mg/L时,硫酸铝和三氯化铁处理水的TOC分别为4.19mg/L和9mg/L;当混凝剂投量为20mg/L时, TOC分别降至2.44mg/L和1.69mg/L.三氯化铁混凝后水的pH值降低幅度高于硫酸铝,形成的水解产物所带正电荷密度升高,水中有机物的质子化程度高,有利于对有机物的吸附去除.通过对UV254出和SUVA的考察可知,三氯化铁对共轭结构及不饱和有机物的去除能力要高于硫酸铝.2种混凝剂对水中不同性质有机物的去除效果不同,三氯化铁对亲水性有机物去除效果较好,对小分子量有机物去除高于硫酸铝,如混凝剂投量为20mg/L时,三氯化铁和硫酸铝对相对分子质量区间小于10 000的有机物去除率分别为16.4%和6.1%,而硫酸铝对大分子量有机物去除效率较高.     

荷电超滤膜去除水中天然有机物的研究进展

较传统的超滤过程,使用荷电膜的超滤技术能实现对水中天然有机物(NOM)更高的去除率,并同时减少膜污染。文章从膜材料性质、溶液环境和NOM性质这几方面来综述荷电超滤膜去除水中天然有机物的研究进展。最后对荷电超滤膜去除NOM方面的进一步研究工作提出了建议。     

化学预氧化耦合生物锰氧化对水中有机物的去除

在饮用水处理过程中,高锰酸钾与铁锰氧化物预氧化作为化学预氧化的典型工艺,能有效去除饮用水中有机物的污染,并控制消毒副产物(DBPs)的产生.但研究发现,这两种预氧化都会生成具有遗传毒性效应的Mn2+.为解决该问题,研究构想在化学预氧化后耦合生物锰氧化技术,通过生物作用将Mn2+转化为具有较强氧化吸附能力的生物锰氧化物,从而对水质进一步净化.在以天然有机物酪氨酸(Tyr)和人工合成有机物2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸(BP-4)为基质的模拟污染源水中,试验结果验证了上述构想.高锰酸钾或铁锰氧化物预氧化能够去除Tyr,但无法去除BP-4,并会产生Mn2+;在以锰氧化细菌Pseudomonas sp.QJX-1构建的生物体系中,Pseudomonas sp.QJX-1能利用Tyr进行生长并产生锰氧化,生成的生物锰氧化物能有效去除BP-4;在最优试验条件下,特定强度的高锰酸钾预氧化耦合生物锰氧化试验中Tyr、BP-4及Mn2+去除率分别为100%、50%和98.9%.     

强化混凝去除水源水中天然有机物的研究进展

介绍了强化混凝去除水源水中天然有机物的研究现状。水源水的复杂性决定了所选用的强化混凝过程的复杂性。如何保证强化混凝去除天然有机物的处理效果,是一个系统工程,需要对混凝机理与动力学做出进一步研究,才能更好的对混凝过程进行系统的模拟和优化,从根本上解决强化混凝存在的问题。     

不同类型沸石对水中CdⅡ的吸附去除作用比较

利用天然沸石及其改性后的H型沸石、Na型沸石研究比较了对水中Cd(的吸附去除作用和效果,并比较了改性前后沸石的孔径分布。结果表明:改性H型沸石与Na型沸石对水中CdⅡ的去除效果优于天然沸石。在初始Cd(浓度50mg/L、初始pH 1~8、沸石用量30g/L,150r/min搅拌吸附35min的条件下,两种改性沸石对水中Cd(的去除率接近100%,而天然沸石仅为92%以上。改性后H型沸石的平均微孔为8.6601×10-10m,平均孔径为51.3335×10-10m;Na型沸石的平均微孔孔径为9.8433×10-10m,平均孔径为54.9011×10-10m,而天然沸石平均微孔仅为6.9181×10-10m,平均孔径仅为34.8345×10-10m。改性沸石孔径的增大,增强了对水中Cd(的吸附去除作用。     

强化混凝去除湘江原水中天然有机物的研究

文章应用强化混凝技术对湘江原水中天然有机物的去除效果进行了研究。通过选择混凝剂、增加混凝剂的用量和降低pH值等措施强化混凝处理湘江水。实验结果表明,选用聚合氯化铝(PAC)作为混凝剂,并控制PAC的投加量为3 10-4 mol.L-1,pH在5 6之间,能有效去除湘江水中的有机物。同时还初步探讨了TOC和UV-254之间的相关性,得出UV-254=0.048 5 TOC-0.073 8。     

藻类对纳滤膜去除萘普生的影响

传统的饮用水处理工艺不能有效地去除水中痕量有机物PPCPs,纳滤(NF)膜工艺对其有较好的去除效果。水中有机物(DOM)的存在对NF膜去除PPCPs有较大的影响,藻类有机物(AOM)的组成及特性不同于天然有机物,它在膜处理工艺中对膜污染有重要的影响。试验研究了2种藻类(鱼腥藻、小球藻)AOM对纳滤膜去除萘普生(NPX)的影响效果。结果显示2种藻类AOM均能促进NF膜对NPX的分离,提高NPX的去除率,但会显著降低膜通量。AOM的分子量分布和亲疏水性与其对NPX去除率的影响有关,AOM中亲水性的多糖和蛋白类有机物质是造成膜污染和影响NPX去除率的主要物质。滤饼层的形成改变了膜表面的亲疏水性能和截流分子量(MWCO),也是造成膜通量衰减和NPX去除率提高的重要原因。     

典型南方水源氨基酸浓度变化与去除

氨基酸是天然水体中含氮有机物的重要组成部分,为明晰氨基酸在水库原水中的浓度变化及去除情况,于2015年5~10月利用高效液相色谱法(HPLC)对我国南方某市3个主要水库原水中20种常见氨基酸浓度进行连续监测,分析该市水库原水中氨基酸的空间分布与变化趋势,同时研究了不同处理工艺对氨基酸的去除情况.结果表明,不同水库原水中氨基酸组成有所差异,但主要氨基酸为天冬氨酸、半胱氨酸、亮氨酸.水库C原水中各氨基酸含量没有明显季节性变化趋势,但夏季含量相对较低,秋季相对较高.此外,常规工艺与BAC-UF工艺对氨基酸的主要去除单元为混凝沉淀单元,O_3-BAC工艺对氨基酸的主要去除单元为主臭氧.常规工艺、BAC-UF工艺、O_3-BAC工艺对氨基酸总量的总去除率分别为94.42%、66.04%、49.75%.     

不同滤料滤池启动期内对铁锰离子的去除机制

采用两座小试生物滤池,考察了锰矿砂和石英砂滤料在启动期内对铁锰离子的去除特性,并结合材料表征手段解析了过滤去除机制.启动运行结果表明,在进水铁锰质量浓度为2～3 mg·L~(-1)和0. 3～0. 6 mg·L~(-1)时,石英砂滤池分别需要15 d和30 d完成铁锰的去除,而锰矿砂滤池在10 d内完成除铁过程,而出水锰质量浓度始终低于0. 1 mg·L~(-1),满足国标要求.锰矿砂表面天然铁锰氧化物的吸附催化作用是其去除效果优于石英砂的关键.一方面,当铁氧化物在石英砂滤池内形成后,其同样能继续吸附催化铁离子,两滤池对铁离子的最终转化产物为复合氧化物,2价与3价铁的比值在1∶1. 44～1∶1. 54之间.其次,在启动期内,锰矿砂滤池对锰离子的去除以吸附催化氧化完成,其产物为3价态锰,而后续在生物作用下趋于转化为4价;石英砂滤池对锰离子的去除以吸附主导,但吸附容量饱和后以生物作用为主.最终,锰离子转化产物为2价、3价和4价态的复合态氧化物.此外,锰氧化产物呈层状结构,铁氧化产物为颗粒形态,二者均能披覆在滤料表面,但后者更容易被反洗出滤层,而前者则倾向于披覆在锰矿砂表面或积累在石英砂滤层孔隙间.     

铁盐改性石英砂的制备及其吸附Cu^2＋性能研究

通过改变石英砂表面的物理化学性质,提高石英砂的吸附效率,考察其对废水中的Cu2＋去除效果。以石英砂为载体,分别用反复高温加热法和反复碱性沉积法制备三氯化铁改性砂、硝酸铁改性砂,测定了2种方法制备的铁盐改性砂的表面含铁量、铁盐的酸稳定性及比表面积,并比较了2种铁盐改性砂对Cu2＋吸附效果。结果表明,三氯化铁改性砂、硝酸铁改性砂的比表面积分别为2.468 m2/g和4.247 m2/g,比石英原砂比表面积分别提高了6.910和12.612倍;在pH=6条件下,石英砂对Cu2＋去除率为39%左右,硝酸铁改性砂对Cu2＋去除率达到84%,氯化铁改性砂达到89%以上,铁盐改性砂对Cu2＋去除能力比原砂有很大的提高;铁盐改性砂对Cu2＋的吸附有一定的容量,表面的活性中心越多,吸附能力越大。     

Adsorption of Mn2+ from aqueous solution using Fe and Mn oxide-coated sand

The adsorption of Mn²⁺ onto immobilized Mn-oxide and Fe-oxide adsorbent such as manganese oxide-coated sand1 (MOCS1), manganese oxide-coated sand2 (MOCS2), iron oxide-coated sand2 (IOCS2), and manganese and iron oxide-coated sand (MIOCS) was investigated. The effects of pH (5.5 to 8.0) and temperature (25 to 45℃) on the equilibrium capacity were examined. Equilibrium studies showed that there is a good fit with both Freundlich and Langmuir isotherm, which indicates surface heterogeneity and monolayer adsorption of the adsorbents. Kinetic data showed high correlation with the pseudo second-order model, which signifies a chemisorption-controlled mechanism. The activation energies, activation parameters (ΔG^*, ΔH^*, ΔS^*), and thermodynamic parameters (ΔG⁰, ΔH⁰, ΔS⁰) confirmed that adsorption with MIOCS was endothermic and more spontaneous at higher temperature while an opposite trend was observed for the other adsorbents. Thermodynamic studies showed that adsorption involved formation of activated complex, where MOCS1 and MIOCS follow a physical-chemical mechanism, while MOCS2 and IOCS2 follows purely chemical mechanism.     

铝盐改性石英砂制备及其吸附Zn~(2+)性能研究

以石英砂为载体,用碱性沉积法制备了铝盐改性砂,在静态试验条件下,考察了铝盐改性砂对锌的吸附性能及其影响因素.结果表明,在pH值为中性的条件下,铝盐改性砂的吸附效果优于石英原砂,石英原砂对Zn2+去除率为41%,铝盐改性砂对Zn2+去除率可达到68%;随着Zn2初始浓度的增大,铝盐改性砂对Zn2+的去除率逐渐减少;铝盐改性砂对Zn2的去除率随着pH值的升高而提高,当pH为9时,去除率接近100%.     

Highly inhibited transport of dissolved thallium(I) in manganese oxide-coated sand: Chemical condition effects and retention mechanisms

Thallium contamination in water can cause great danger to the environment. In this study, we synthesized manganese oxide-coated sand (MOCS) and investigated the transport and retention behaviors of Tl(I) in MOCS under different conditions. Characterization methods combined with a two-site nonequilibrium transport model were applied to explore the retention mechanisms. The results showed that Tl(I) mobility was strongly inhibited in MOCS media, and the retention capacity calculated from the fitted model was 510.41 mg/g under neutral conditions. The retention process included adsorption and oxidative precipitation by the manganese oxides coated on the sand surface. Cotransport with the same concentration of Mn(II) led to halving Tl(I) retention due to competition for reactive sites. Enhanced Tl(I) retention was observed under alkaline conditions, as increasing pH promoted electronegativity on the media surface. Moreover, the competitive cation Ca²⁺ significantly weakened Tl(I) retention by occupying adsorption sites. These findings provide new insights into understanding Tl(I) transport behavior in water-saturated porous media and suggest that manganese oxide-coated sand can be a cost-effective filter media for treating Tl-contaminated water.     

铸造废砂的环境毒性研究

采用毒性特性浸出程序、顶空气相色谱技术检测了5种铸造废砂中的重金属与有机污染物,采用发光细菌毒性检测技术和土壤酶活性实验研究了废砂的生物效应.结果表明,由于浇注金属与造型材料的不同,5种铸造废砂中的金属与有机污染物成分和浓度均有较大差异.其中,铸铁与铸钢废砂浸出液中的铁离子,铸铝废砂中的As离子超出了《地表水环境标准》规定的最大允许检出浓度.5种废砂中的有机污染物种类十分复杂,对发光细菌表现出不同程度的抑菌活性,发光强度的抑制率在30%～95%之间.此外,土壤酶活性实验结果表明,废砂中的金属污染物可能会抑制土壤中微生物的活性,而有机物则对土壤微生物的活性有一定的促进作用.因此,铸造废砂的随意排放将会对环境造成较严重的威胁.     

固定床生物活性炭吸附天然有机物及其模型化研究

以日本长良川原水为研究对象,提高水处理出水水质为目标,研究了生物活性炭(BAC)小柱对原水中天然有机物(NOM)的去除效果。比较了不同NOM进水浓度时BAC小柱对其的去除率,研究了小柱层内及出水中NOM的相对分子量分布随着通水时间增加的变化情况,并利用结合了理想吸附溶液理论(IAST)的平推流表面扩散模型对出水中NOM的浓度进行模拟。结果表明,BAC小柱对不同浓度原水中NOM的去除率均高于相同试验条件下的粒状活性炭(GAC)小柱;BAC小柱对相对分子量分布为1000~5200g/mol内各分子量区间的有机物均可去除;平推流表面扩散模型对试验数据拟合结果较好。     

富里酸和胡敏酸对水铁矿转化过程中铁氧化物上铜释放动力学特性的影响

在受重金属污染的土壤中,天然有机质（NOM）和重金属通常会同时参与铁氧化物的转化.但关于这一重要的环境反应过程中重金属释放动力学的研究目前还比较少.为阐明NOM对铁氧化物转化过程中Cu释放行为的影响,本研究使用两种代表性NOM：富里酸（FA）和胡敏酸（HA）,开展了二者存在下的"铁氧化物-重金属-NOM"转化研究,并对转化不同时间点的铁氧化物进行了Cu释放动力学实验.动力学实验中采用了一个流动搅拌装置模拟pH=5.5环境条件下Cu的释放过程.结果表明,Cu的释放量随着铁氧化物的转化而降低,NOM的存在增加了Cu在流动搅拌实验中的释放量.球差校正扫描透射电子显微镜（Cs-STEM）结果显示,铜可以掺入铁氧化物纳米颗粒中,可以有效固定Cu,而FA和HA处理均产生了具有疏松结构的椭球形颗粒,为Cu的吸附提供了丰富的位点.这种疏松的结构导致了更多吸附态Cu的存在,阻碍了铜的掺入,与Cu释放结果一致.因此,Cu释放能力的差异性主要是铁氧化物老化的结果,与Cu和NOM的络合关系不大.这项研究的结果将有助于更好地理解在NOM存在下铁氧化物转化过程中Cu的环境行为,同时在纳米尺度上阐明Cu和C与赤铁矿相互作用的机理.     

催化氧化除氨氮/锰技术在滤池改造中的应用研究

西安市某地下水源水厂石英砂滤池中滤料表面形成的氧化膜催化活性很低,基本不具备去除铁、锰、氨氮的能力,出水安全隐患较高,因此在中试滤柱系统中评价了石英砂滤料除铁（Fe²⁺）、锰（Mn²⁺）、氨氮（NH₄⁺-N）效能,并进行活性滤料的性能优化.在此基础上,在水厂原有石英砂滤池中进行活性滤料的原位制备.结果表明,水厂石英砂滤料基本不具备去除Fe²⁺、Mn²⁺、NH₄⁺-N能力.在中试滤柱系统中,经过3d挂膜,低浓度Fe²⁺、Mn²⁺、NH₄⁺-N的去除率均可达93%以上.在滤池中进行原位改造后,进水NH₄⁺-N浓度为（0.3±0.05） mg/L时,去除率由28%提高到90%,进水Mn²⁺浓度为（0.3±0.05） mg/L时,去除率由50%提高到80%.进一步分析滤料表征发现,改造后滤料形貌和结构均发生了改变.XRD分析结果表明,改造后滤料产生了新峰,证明了滤料具备了活性.改造后可满足案例水厂净水安全的需要,具有较高的实用价值.     

运用涂铁砂粒进行分散式饮水除砷的效果

采用铁盐处理普通河砂研制成涂铁砂粒(IOCS),通过静态和动态吸附试验观察其分散式饮水除砷效果,并选取地砷病现场进行了验证.结果表明,IOCS性质较为稳定,扫描电镜下可见铁氧化物呈片状分散的覆盖在砂粒表层;IOCS无需活化处理,其对砷的最大吸附发生在30min～60min;pH5～9时,五价砷的去除率随着pH值的升高而下降,三价砷的去除率变化不明显.IOCS对砷的吸附符合朗格缪尔(Langmuir)吸附方程;5次滤柱循环中,75g(50ml)的IOCS分别处理含砷1.0mg·L^-1的水样408～426床(三价砷),390～412床(五价砷),用0.2 mol·L^-1NaOH进行再生处理,砷回收率均在94%以上.充填IOCS 3.0kg的家庭用模拟装置处理含1.0mg·L^-1的五价砷209L和198L,三价砷196L和185L,并在现场实验期间,连续处理含砷0.202～1.733mg·L^-1的水样200L,对水质亦无不良影响.无论是经济上还是技术上,IOCS均是适合于分散式饮水除砷的一种新型除砷剂.