水解污泥对淀粉水解反应的动力学研究

考察了淀粉水溶液在兼性水解污泥中的水解吸附动力学过程。具体分析了淀粉水解过程包含的水解污泥吸附、胞外酶水解和水解产物降解3个阶段。并运用SPSS和MATLAB等数学统计软件对3个阶段的实验结果进行分析,使用多种拟合方法建立水解酸化过程中的动力学模型,通过数学模型尽可能解释和表征水解反应机理。分析结果表明：（1）水解污泥经驯化具有良好的吸附和水解性能。（2）对吸附平衡过程中的动力学方程拟合Lagergren的一级吸附速率方程和二级吸附速率方程都可以拟合淀粉吸附平衡过程,而二级吸附速率方程优于一级吸附速率方程。二级吸附速率方程可以计算出平衡吸附量,具有一定的优势。（3）对水解过程的实验数据进行多项式拟合可以得到四阶多项式方程。（4）淀粉水解产物降解反应为1级反应。反应速率常数为0．000569／min,反应动力学方程式St=826．628e^-0.000569。     

DMF在大孔吸附树脂上的吸附热力学及动力学研究

研究了大孔吸附树脂吸附N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的热力学与动力学特性.经过初步筛选,发现NKA-Ⅱ型大孔吸附树脂对DMF具有良好的吸附与再生性能.在温度为298、和318K条件下分别测定了吸附平衡数据并应用Freundlich和Langmiur等温吸附方程进行拟合,结308果表明,DMF在NKA-Ⅱ型大孔吸附树脂上的吸附平衡符合Freundlich等温吸附方程.在此基础上,通过热力学分析发现ΔH>0、ΔG<0、ΔS>0,表明DMF在大孔吸附树脂上的吸附属于可自发进行的物理吸附,吸附过程吸热,但吸附热较小,温度对吸附过程的影响较小.吸附动力学研究中分别采用一级速率方程、准二级速率方程和二级速率方程对吸附过程进行模拟,结果表明,准二级动力学方程的计算值与实验值吻合良好,适合描述NKA-Ⅱ型大孔吸附树脂对DMF的吸附过程.     

碳酸盐岩处理AMD生成的污泥去除Sb(V)性能研究

以碳酸盐岩处理酸性矿山废水产生的污泥为吸附剂,研究吸附时间、初始浓度、pH、离子强度对水中Sb(V)吸附性能的影响。结果表明,在pH=6.0条件下,Sb(V)在AMD污泥上的吸附平衡时间为22 h,准一级、准二级动力学方程对其均有较好拟合性;Langmuir和Freundlich吸附等温模型均适合对吸附过程进行拟合,Langmuir模型能更好地反映吸附特性,其最大吸附量为8.39 mg/g。在强酸环境下,AMD污泥对Sb(V)的吸附量明显增大。离子强度对Sb(V)在AMD上的吸附影响较小。实验过程中会溶解出一部分重金属,但仍符合排放要求。AMD污泥对Sb(V)表现出明显的吸附效应,在工程意义上实现了废物二次利用。     

改性沸石/羟基氧化铁复合材料对亚甲基蓝的吸附性能

以改性沸石/羟基氧化铁复合材料作为吸附剂,通过静态吸附实验,研究了不同因素影响下复合材料对废水中亚甲基蓝的吸附性能.研究结果表明:改性沸石/羟基氧化铁复合材料对亚甲基蓝有很好的去除效果,当废水pH值为13.0,吸附平衡时间为20min时,向电解质(NaNO3)浓度为0.01mol/L的含亚甲基蓝50mg/L的废水中投加5g/L改性沸石/羟基氧化铁复合材料,亚甲基蓝去除率达到94.65％.Langmuir型方程比Freundlich型方程对等温吸附实验数据拟合效果更好,D-R方程分析表明,该吸附以物理吸附为主.分别用拟一级、拟二级动力学方程和颗粒内扩散模型对吸附动力学过程进行拟合.结果表明,拟二级动力学方程对实验数据拟合效果较好,扩散过程以膜扩散为主.     

间歇式生物反应器中PHACs的吸附降解性及动力学特性

利用间歇反应器考察了非那西丁(PNT)、吉非罗齐(GFZ)、咖啡因(CAF)、双氯芬酸(DCF)和胆固醇(CH)5种医药类污染物分别在厌氧、缺氧及好氧条件下的吸附与降解特性,并通过动力学拟合深入考察目标物的降解速率及所符合的反应级数.研究表明,PNT在4 h内就能得到100%的降解,GFZ与CH能通过吸附与降解得到部分或全部去除.好氧条件下目标物的泥水分配系数kp值与降解速率均高于缺氧与厌氧条件,好氧条件下CAF的去除率达到99%以上.5种目标物除PNT外都有不同程度的吸附,目标物的污泥吸附能力为CHDCFGFZCAF;动力学拟合结果表明,生物降解动力学一级反应速率PNTCAF,二级反应速率CHGFZ;DCF几乎不能被生物降解,但符合二级吸附动力学模型,其平衡吸附量最高可达总投加量的71%.     

改性颗粒活性炭对水中溴酸根的吸附特性研究

采用阳离子表面活性剂氯化十六烷基吡啶(CPC)改性颗粒活性炭以提高活性炭对溴酸根的吸附能力.通过小试研究了改性颗粒活性炭(GAC-CPC)对溴酸根的吸附特性,考察了BrO-3初始浓度、pH、共存阴离子等因素对吸附过程的影响.结果表明,CPC改性能显著提高GAC对BrO-3的吸附能力,吸附量随着初始浓度升高而增大;在碱性条件下GAC-CPC对BrO-3的吸附量减小;共存阴离子与BrO-3在GAC-CPC上存在竞争吸附,其影响顺序为:NO-3SO2-4PO3-4CO2-3.用准一级、准二级和颗粒内扩散动力学模型拟合GAC-CPC吸附BrO-3的动力学过程,结果表明,准二级动力学能更好的描述吸附过程,且孔扩散可能是改性GAC吸附BrO-3初始阶段的主要速率控制因素.用Langmuir和Freundlich等温吸附模型拟合不同温度下BrO-3的吸附平衡过程,结果表明,Langmuir等温吸附模型能很好的描述吸附平衡过程,GAC-CPC吸附BrO-3的过程是自发且放热的,温度升高不利于吸附.     

胞外聚合物对活性污泥吸附去除全氟辛烷磺酸（PFOS）的影响

采用活性污泥和去除胞外聚合物(EPS)污泥作为吸附剂,探讨污泥吸附PFOS的机制和EPS在吸附过程中的作用.结果表明,活性污泥和去除EPS污泥吸附PFOS均符合准二级动力学方程,平衡吸附量(q_e)分别为0.46 mg·g~(-1)和0.38 mg·g~(-1),化学吸附占主要作用.吸附等温线可以用Freundlich、Langmuir及Temkin方程拟合.Ca~(2+)和Cu~(2+)通过离子架桥作用促进PFOS在污泥上的吸附.活性污泥吸附去除PFOS的效果明显优于去除EPS后的污泥.傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电发射光谱(XPS)分析吸附前后的污泥官能团变化,发现去除了EPS的污泥中羟基、羧基和氨基活性基团减少,而这些基团是PFOS吸附过程中参与反应的主要成分.由此可见污泥EPS中蛋白质含有的羧基和氨基活性基团为PFOS提供了吸附反应位点,EPS在吸附过程中起到至关重要的作用.     

碳基吸附剂对典型有机防晒剂二苯甲酮-3的吸附性能及热力学研究

针对环境水体中药物及个人护理用品(PPCPs)的污染问题,选择在环境水体中存在的有机紫外防晒剂二苯甲酮-3(BP-3)作为典型污染物,以颗粒活性炭(GAC)、粉末活性炭(PAC)和碳纳米管(CNT)作为吸附剂,考察吸附剂对BP-3的吸附性能、吸附特性和吸附热力学.结果表明:吸附性碳材料对BP-3具有良好的吸附性能,3种碳材料的最大吸附容量排列为:PACGACCNT,其中,PAC的单层最大吸附容量为450.36mg·g-1.Freundlich、Redlich-Peterson和Temkin吸附等温线方程能够较好地拟合吸附数据,Langmuir吸附等温线方程对PAC的吸附拟合效果较好,而对粒径较大的吸附剂(GAC、CNT)的拟合效果不理想.PAC、GAC的吸附过程可以采用一级动力学或者二级动力学模型拟合,而CNT适合采用一级动力学模型来描述.吸附热力学分析表明,PAC、GAC和CNT对BP-3的吸附过程都是自发进行的,其中,PAC和GAC的吸附过程是吸热的,升高温度有利于吸附反应的进行;而CNT的吸附过程是放热的.     

炉渣对废水中Zn(Ⅱ)的吸附机理研究

以昆明危险废物处理处置中心高温焚烧车间的焚烧炉渣为吸附剂,对废水中Zn(Ⅱ)进行吸附处理。采用扫描电镜(SEM)和X荧光能谱仪(EDXRF)对其进行表征。研究表明:炉渣能有效吸附去除废水中的Zn(Ⅱ),反应150min后达到吸附平衡,最大吸附率为99.99%;炉渣对废水中Zn(Ⅱ)的吸附为多层物理吸附,吸附过程包括表面扩散、颗粒内部扩散和吸附平衡3个阶段,吸附动力学符合准二级动力学吸附。     

CoZn-ZIF/MgAl-LDHs制备及其对碘吸附性能的研究

通过在双金属氢氧化物MgAl-LDHs表面定向固定纳米尺度的CoZn-ZIF,并原位生长形成CoZn-ZIF/MgAl-LDHs复合材料.利用扫描电子显微镜(SEM),傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR),X射线衍射(XRD)和热重差热综合热分析仪(TGA/DSC)分析手段对材料进行表征,考察CoZn-ZIF/MgAl-LDHs复合材料对正己烷中碘分子的吸附行为,讨论了吸附时间和吸附温度对吸附性能的影响.此外,还对吸附过程的吸附动力学和热力学进行详细的研究,考察准一级和准二级动力学模型,Langmuir和Freundlich等温吸附模型探究该材料的吸附机理.实验结果表明,CoZn-ZIF/MgAl-LDHs对碘的吸附行为符合准二级动力学模型,吸附平衡时间为225 min.通过Langmuir等温方程得到最大平衡吸附量为344.3322 mg·g~(-1),碘的吸附过程更好地拟合Freundlich等温方程,说明反应是多分子层吸附过程,同时,由热力学数据得知该吸附是以物理吸附为主的放热过程,降低温度对吸附过程更有利.     

苯酚的褐煤吸附过程及影响因素分析

以污染物苯酚为研究对象,褐煤作为吸附剂,通过批量实验研究了褐煤对废水中苯酚的吸附特性,考察了褐煤粒径、褐煤投加量、反应温度、反应p H、反应时间对吸附作用的影响,并对吸附过程进行了分析。采用Lagergren动力学方程和拟二级吸附动力学方程分析苯酚吸附过程,结果表明,褐煤对苯酚的吸附动力学曲线更符合拟二级吸附动力学方程,反应初始速率随着苯酚初始浓度的升高而增大,但随着煤粉粒径的增大而减小。颗粒内扩散模型对苯酚的吸附动力学曲线分析结果表明:苯酚在褐煤上的吸附首先经历了速率较快的膜扩散控制阶段,进而经历了吸附较缓慢的颗粒内扩散控制阶段,最后到达吸附平衡,褐煤对苯酚的吸附过程主要受到颗粒内扩散控制。     

黄棕壤不同粒级组分对镉的吸附动力学与热力学研究

采用一次平衡法研究了黄棕壤不同粒级组分(粘粒≤2 μm、粉粒2～20 μm、细砂粒20～200 μm、粗砂粒200～2000 μm)对镉的吸附动力学与热力学,并采用拉格朗日假一级动力学方程、假二级动力学方程、颗粒内扩散模型对试验数据进行拟合.结果表明,2种温度下各粒级组分对镉的吸附均可分为快反应和慢反应2个阶段,0～15 min内为快反应阶段,吸附量达到饱和吸附量的95%以上,此后为慢反应阶段;随着温度由25℃升高到45℃,各组分对镉的饱和吸附量增加了4.86%～25.3%;各组分对镉的吸附动力学符合拉格朗日假二级动力学方程,吸附过程以化学吸附为主;二级动力学吸附速率常数表明,随着各组分粒级增大,吸附速率降低;在试验温度范围内随着温度升高,吸附速率加快;吸附过程的限速步骤为颗粒间扩散;各粒级组分对镉的吸附为吸热反应,反应能自发进行.     

厌氧颗粒污泥对Cu~(2+)的吸附性能研究

以厌氧颗粒污泥为生物吸附剂,研究了Cu2+吸附过程的动力学和热力学、污泥投加量和pH值对吸附效果的影响。结果表明:厌氧颗粒污泥对Cu2+的吸附过程为吸热、熵增的自发过程,可用伪二级反应动力学模型和Langmuir、Freundlich等温方程进行拟合;溶液温度为35℃、pH值为5时吸附效果最好。     

湿式氧化处理剩余污泥反应动力学研究

针对剩余污泥湿式氧化处理过程。以污泥中挥发分的去除为目标污染物，进行了化工废水剩余污泥．炼油废水剩余污泥湿式氧化过程动力学研究，并对湿式氧化两阶段一级动力学模型和广义动力学模型的动力学进行求解。两阶段一级动力学模型说明化工污泥．炼油污泥湿式氧化过程均属于快速反应期接慢速反应期。但不同污泥其活化能和指前因子相差较大：而用广义动力学模型可以建立通用的剩余污泥湿式氧化反应速率方程，该模型应用于城市废水剩余污泥湿式氧化过程，计算值与试验值有很好的相关性（P^2≥0．98）。     

阿维菌素发酵废菌丝体对Cu~(2+)吸附机制的研究

文章对阿维菌素发酵的废菌丝体对Cu2+进行吸附的机制进行了研究。结果表明,吸附过程可分为快速吸附和缓慢吸附至平衡两个阶段,第一阶段为被动吸附,5min接近平衡,第二阶段菌丝单位吸附量增加缓慢,反应时间相对较长。吸附过程能很好的用准二级动力学方程描述,相关系数达0.9998。采用Langmuir方程与Freudlich方程对数据拟合,Langmuir方程比Freudlich方程更好的描述对Cu2+吸附平衡行为,表现为单分子层吸附。在pH5.0下的相关系数为0.9771,得到的最大吸附量可达28.82mg/g。通过对吸附前后的红外光谱研究表明,本吸附质含有羟基(-OH)、氨基(-NH)2、酰胺基(-CONH)2、亚甲基(-CH2-)等基团。羟基、氨基、亚甲基吸收峰发生较大变化,推测其与金属离子发生了反应,酰胺基峰形变化较小,参与反应的基团较少。     

潮汐河网可降解有机物降解系数研究

潮汐河网具有其独特的水物理及水化学特性。本文采用珠江三角洲河网区域20个水样的BOD降解实验数据,并用BOD反应一级动力学方程进行数据拟合,结果表明,潮汐河网水体BOD降解过程的延滞期消失,远离污染源河段河水的BOD降解过程两阶段区分不明显,降解过程符合BOD反应一级动力学方程。此外,潮汐河网河水的降解系数随时间的变化过程是随机的。      

改性底泥吸附模拟废水中Mn~(2+)影响因素的研究

制备高温焙烧改性底泥作为吸附剂,采用静态吸附试验来研究其吸附废水中重金属Mn~(2+)的效果。分别对高温焙烧改性底泥吸附重金属Mn~(2+)的影响因素(Mn~(2+)的质量浓度、吸附时间、p H、吸附剂的投加量)及吸附动力学进行研究。结果表明:改性底泥吸附Mn~(2+)的浓度为10 mg/L、平衡时间为130 min、p H为中性偏酸(范围4~7)、投加量为30 g/L时效果最佳,并对数据进行拟合且符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程,但拟合效果更好地符合Freundlich吸附等温方程。在高温焙烧改性底泥对Mn~(2+)的吸附阶段用伪一级吸附动力学方程和伪二级吸附动力学方程进行拟合,其结果表明吸附过程更好地遵循伪二级吸附动力学方程,表明以化学吸附为主,对Mn~(2+)的平衡吸附量为11.560 7 mg/g。     

PACT工艺系统中的吸附和生物降解性能研究

通过对比研究生物活性炭法(PACT)中各作用相对实际废水和模拟废水中污染物的吸附和生物降解性能,以及活性炭用量和污泥量对PACT降解污染物动力学的影响,探讨了PACT系统对废水处理的特征和作用机理. 结果表明:PACT工艺对污染物的去除效果要优于纯活性炭吸附和活性污泥法,且对污染物具有更好的持续去除效果. 活性炭用量越大,PACT工艺的处理效果越好,最佳污泥量〔以ρ(MLSS)计〕在1 500 mg/L以上. 动力学曲线拟合结果表明,伪二级动力学方程可以精确拟合PACT工艺降解有机物的过程,表明PACT工艺中吸附过程并非系统的控制步骤,生物降解性能至关重要. PACT系统污泥中活性炭的扫描电镜照片证明了活性炭作为微生物载体进行生物作用的事实,固定化载体作用是PACT系统主要的强化作用机理.      

δ-MnO_2对Cr(Ⅲ)氧化动力学特征

采用分步离心法研究了δ-MnO2对Cr(Ⅲ)的氧化动力学.结果表明,δ-MnO2对Cr(Ⅲ)的氧化反应可以用一级动力学方程分段拟合.氧化反应是由2个速率不同的一级反应组成,Cr(Ⅲ)溶液在高浓度(400μmol/L)条件下,也可以用扩散方程和Elovich方程分段拟合.温度升高显著增加快反应阶段速率常数.随着反应的进行,MnO2表面吸附的Cr(Ⅵ)/Mn(Ⅱ)逐渐减小并远小于理论值(0.667),MnO2表面吸附的Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)和Mn(Ⅱ)只占总量的0.1%～3%.溶液中的Cr(Ⅵ)/Mn(Ⅱ)逐渐减小并接近理论值.所以Mn(Ⅱ)向溶液中的扩散滞后于Cr(Ⅵ).Cr(Ⅲ)的氧化反应的速率控制步骤,在低浓度条件下是Cr(Ⅲ)的扩散和吸附,在高浓度条件下是Mn(Ⅱ)向溶液中的扩散.     

干硝化好氧颗粒污泥对Pb2+的吸附特性与机理

硝化好氧颗粒污泥具有孔隙率高、比表面积大、沉淀性能好等特征,为考察其在重金属废水处理中的应用效果,以干硝化好氧颗粒污泥为吸附剂,研究其对水溶液中Pb2+的吸附特性及影响因素. 结果表明,Langmuir等温吸附方程可以很好地拟合干硝化好氧颗粒污泥对Pb2+的吸附过程,说明Pb2+在干硝化好氧颗粒上的吸附属于单分子层吸附,25 ℃下的饱和吸附容量为79.58 mg/g,R2为0.990 1. 吸附动力学分析结果表明,该动态吸附平衡过程遵循伪二级动力学方程,废水初始ρ(Pb2+)分别为20、40、60 mg/L时,R2分别为1.000 0、1.000 0、0.999 9,同时颗粒内扩散方程RC(关联系数,分别为30.706%、28.019%、24.188%)均低于50%,表明颗粒内扩散是控制Pb2+吸附速率的关键步骤. 红外扫描分析(FTIR)结果表明,吸附过程中Pb2+主要与干硝化好氧颗粒污泥表面的O—H、N—H、CO、CC、C—OH、C—O—C等基团发生了作用. 吸附前、后的pH_ZCP(零点电荷)由2.5升至3.1,说明Pb2+在干硝化好氧颗粒污泥上的吸附属于专性吸附,即发生了紧密层吸附. 研究显示,干硝化好氧颗粒污泥对Pb2+具有较好的吸附效果,吸附机制主要包括无机微沉淀、表面络合、内层络合反应和离子交换等.