硫酸盐还原颗粒污泥对溶液中Cr(Ⅵ)去除特性及总Cr平衡吸附研究

利用小型EGSB反应器培养的硫酸盐还原颗粒污泥进行Cr(Ⅵ)去除实验,考察硫酸盐还原颗粒污泥对Cr(Ⅵ)的去除特性及对总Cr的平衡吸附并进行吸附等温式拟合.结果表明,颗粒污泥对Cr(Ⅵ)的去除是物理、化学及生物过程共同作用的结果,主要包括了还原及吸附作用.颗粒污泥对Cr(Ⅵ)的去除作用与环境因素、颗粒污泥的化学组成和结构的完整程度等密切相关.对Cr(Ⅵ)的去除速率随颗粒污泥投加量及Cr(Ⅵ)初始浓度的增加而提高;提高振荡速度和温度均可提高Cr(Ⅵ)的去除效率及对总Cr的吸附速率,但当振荡速度达到150r·min-1时或温度达到40℃时颗粒污泥会出现结构的离散并降低总Cr的平衡吸附量;pH值越低颗粒污泥对Cr(Ⅵ)的去除效率就越高,但颗粒污泥表面的硫化物在pH值为酸性时会转化成H2S气体逸出,并因此影响对总Cr的吸附效率.颗粒污泥对总Cr的最大吸附量为6.84mg·g-1,其对总Cr的吸附过程符合Langmuir吸附等温式.     

化学改性对BA-3活菌体去除Cr(Ⅵ)的影响作用

通过对BA-3活菌体进行多种化学改性,比较了经化学改性后的BA-3菌体对C(rⅥ)的去除效率。结果表明,所试化学改性均会导致BA-3活菌体一定程度的质量减少;无机酸改性及有机溶剂改性均可较大程度提高菌体的C(rⅥ)去除效率,而无机酸改性、有机溶剂改性及盐改性则对菌体吸附Cr的效率有不同程度的提高作用。菌体表面上的[H+]及[OH-]的分布对于其吸附Cr及还原C(rⅥ)均有重要的影响作用,当溶液中的[H+]浓度增加时,会加快菌体还原Cr(Ⅵ)的速率,并促进菌体对Cr的吸附作用;当溶液中[OH-]增加时,C(rⅥ)的去除速率会相应降低,而菌体对Cr的吸附效果也有所降低。以盐改性时可提高菌体表面可交换阳离子的活性,并促进菌体表面与C(rⅢ)的离子交换,从而在Cr的吸附后期有利于菌体吸附溶液中的C(rⅢ)。此外,菌体的菌丝球结构及其比表面积也会影响其吸附Cr及还原C(rⅥ)的效率。有机溶剂改性可改善菌体的有效表面积,对菌体去除C(rⅥ)及吸附Cr都是有利的。     

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.      

厌氧颗粒污泥对有机污染物的初期吸附机制

为研究厌氧颗粒污泥对废水中有机污染物的初期吸附机制,在实验室条件下,采用静态、序批的方法考察了活的和灭活的厌氧颗粒污泥对废水中有机污染物COD的初期吸附率之差异,推算了吸附过程中热力学参数值,并对厌氧颗粒污泥初期吸附有机污染物前后的红外光谱进行了比对分析,结果表明,厌氧颗粒污泥对废水中有机污染物的初期吸附是一个复杂的综合过程,初期吸附作用主要表现为物理吸附,占总吸附去除COD的70%多,其次为生物吸附,大约在总吸附去除COD的20%～35%之间。红外光谱分析表明,厌氧颗粒污泥表面上的一些功能基团参与了对有机污染物的吸附作用,这些基团包括-OH、-CH2、-CH3、P-H、C=O、C-N及S=O。     

腐殖酸对生物炭去除水中Cr(Ⅵ)的影响机制研究

以污泥生物炭作吸附剂处理水中Cr(Ⅵ),研究了共存腐殖酸对生物炭吸附性能影响.结果表明,腐殖酸能显著促进生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附,大幅提高吸附量以及缩短吸附平衡时间,生物炭吸附过程符合准二级动力学模型.在溶液初始pH4.0,生物炭浓度20 g·L-1,Cr(Ⅵ)初始浓度在50～800 mg·L-1范围下,Langmuir模型比Freundlich模型更好地描述等温吸附行为.加入腐殖酸(20 mg·L-1)后拟合得到的理论饱和吸附量达10.10 mg·g-1,较未加入腐殖酸的吸附量5.56 mg·g-1提高近1倍.在pH 2.0～8.0范围内,吸附量随溶液初始pH值升高而减小.腐殖酸浓度上升,生物炭吸附能力进一步提高.红外光谱显示,生物炭表面的羟基、羧基、酯基、芳香环上C—H和环状结构上的CC等化学活性官能团与Cr(Ⅵ)的吸附有关.结合XPS分析结果,推断腐殖酸共存促进生物炭吸附的机制是:腐殖酸提高了Cr(Ⅵ)在生物炭表面聚集浓度,有利于生物炭对Cr(Ⅵ)的直接吸附和还原,而腐殖酸本身具有的吸附能力增加了对溶液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的去除.     

莲子壳对Cr(Ⅲ)的吸附性能研究

以莲子壳为吸附剂,考察了初始pH值、莲子壳用量、温度和吸附时间等因素对水中Cr(III)去除效果的影响,并对吸附等温过程和吸附动力学进行了数学模型拟合。结果表明:在溶液初始pH值为4.0、莲子壳投加量为8.00g/L、温度为30℃、吸附时间为24h的条件下,Cr(III)的去除率可达96.64%;莲子壳对Cr(III)的吸附过程符合准二级动力学方程,其等温吸附规律可用Langmuir模型进行描述,Langmuir模型得出的理论最大吸附容量为20.08mg/g,与试验得到的最大吸附容量21.95mg/g接近;通过吸附热力学计算得出莲子壳对Cr(III)的吸附是自发的吸热过程;结合FTIR和SEM谱图分析,推断莲子壳对Cr(III)的吸附主要为包含氧化还原反应的复杂的物理化学过程。     

净水污泥负载零价纳米铁去除水中Cr(VI)

以净水污泥为原料,采用NaBH_4液相还原Fe(NO_3)_3·9H_2O的方法制备了净水污泥负载零价纳米铁(WS-nZVI)吸附剂,并用于去除含铬废水中的Cr(VI)。考察了Cr(VI)溶液的pH值、WS-nZVI投加量、Cr(VI)溶液初始浓度等因素对WS-nZVI去除Cr(VI)的效果影响,同时与还原铁粉、原泥进行了去除Cr(VI)的对比实验。采用SEM、BET、XRD和FTIR对WS-nZVI进行表征。实验结果表明:WS-nZVI去除Cr(VI)的效果要好于还原铁粉和原泥,当作用时间为3.5 h,WS-nZVI投加量为10 g/L时对Cr(VI)的去除效果最佳。利用净水污泥的吸附性能和零价纳米铁的还原性能协同作用,可将溶液中Cr(VI)还原为Cr(III)后吸附去除。     

磺化改性胶乳污泥对阳离子染料的吸附性能

以胶乳生产废水脱水污泥为原料,利用硫酸对其进行磺化改性,制备吸附剂用于阳离子蓝X-GRRL染料溶液吸附脱色。文章考察了吸附剂投加量、pH值和时间对吸附效果的影响,并对其吸附热力学进行了探讨。结果表明:污泥中成功接枝了磺酸基团;当阳离子蓝初始浓度为200 mg/L,吸附剂投加量为200 mg/L,吸附温度25℃,pH=5.5,150 r/min振荡吸附600 min时吸附容量达817 mg/g。热力学吸附过程符合Langmuir模型,表明吸附剂对阳离子蓝的吸附符合单分子层吸附理论,通过该模型计算在20℃理论饱和吸附容量为840.3 mg/g。热力学分析表明,吸附剂对阳离子蓝的吸附是吸热和熵增的过程。     

UASB处理高浓度硫酸盐废水启动过程污泥特性变化

跟踪比较一套处理高浓度硫酸盐污水的UASB反应器从启动驯化到稳定运行的243 d内污泥特性的变化.结果显示颗粒污泥的形成与生物活性直接影响反应器的处理效率.反应器启动初期颗粒污泥的平均粒径由种泥的1.82 mm减少至0.99 mm;随着负荷增加、水力停留时间缩短,颗粒污泥平均粒径呈逐步增长趋势.采用N2吹脱反应器内产生的H_2S,N_2流量为60 mL·min~(-1)时,颗粒污泥的平均粒径快速增长至1.51 mm;N_2流量为100 mL·min~(-1)时,颗粒污泥平均粒径呈现下降趋势;N_2连续吹脱使得反应器内不同高度污泥的平均粒径趋于接近.污泥中活性微生物的量(MLVSS)在启动初期先降后升,升至33.59 g·L~(-1)之后平稳增长到49.72 g·L~(-1),活性污泥中微生物所占悬浮固体量的比例(MLVSS/MLSS)也呈相同的变化趋势,先下降后升至0.36之后平稳升至0. 50;相关性分析表明,反应器硫酸盐还原效率与MLVSS呈显著正相关(r=0.918,p=0.003),驯化过程中SO_4~(2-)还原效率为30%～95%.电镜分析表明,接种时颗粒污泥表面粗糙,结构松散,多为丝状菌、杆菌、球菌;驯化后颗粒污泥表面光滑内部微生物结构紧密,菌群密集,多为弧菌、杆菌.硫酸盐还原反应器驯化过程中负荷、水力停留时间、反应器内水力上升流速、以及N2吹脱强度和时间都影响颗粒污泥粒径的变化;污泥中菌群组成的变化也可能是影响颗粒污泥粒径变化因素之一.     

烟束曲霉菌丝球对Cr(Ⅵ)的去除—还原与吸附作用

采用投加烟束曲霉(Aspergillus fumisynnematus)菌丝球的方法去除含铬废水中的Cr(Ⅵ),通过研究模拟含铬废水中Cr(Ⅵ)与总Cr浓度及pH值的变化规律来确定烟束曲霉菌丝球对Cr(Ⅵ)的去除作用.结果表明,烟束曲霉菌丝球对Cr(Ⅵ)的去除作用包括还原与吸附,以还原作用为主,兼有一定程度的吸附.适宜条件(30℃,150 r·min-1,pH=1.30,投加量10.0 g)下菌丝球能在48 h内将100 mL浓度为10～200 mg·L-1Cr(Ⅵ)溶液中的Cr(Ⅵ)全部去除,其中对总Cr的吸附率为30%～50%,对Cr(Ⅵ)的还原率则达到了99%以上,吸附平衡后解吸出来的Cr的形态95%以上为Cr(Ⅲ).考察了溶液初始pH值、Cr(Ⅵ)初始浓度、菌丝球投加量及温度对菌丝球去除Cr(Ⅵ)作用的影响.结果表明,菌丝球只有在低pH值时才能达到对Cr(Ⅵ)较好的去除效果.溶液初始pH值及Cr(Ⅵ)初始浓度的降低、菌丝球投加量及温度的升高均能提高菌丝球对Cr(Ⅵ)的去除率,溶液初始pH值的降低及菌丝球投加量的增加均可提高菌丝球对总Cr的吸附率,温度则主要通过改变菌丝球的结构形态来影响菌丝球对总Cr的吸附作用.菌丝球对Cr(Ⅵ)及Cr(Ⅲ)均存在吸附作用,吸附在菌丝球上的Cr(Ⅵ)在酸性环境下易被还原成Cr(Ⅲ).     

城市污水处理厂污泥对水中硫化物的吸附特性

为研究城市污水厂污泥对水中硫化物的吸附特性,从3座城市污水处理厂采集回流污泥,考察了硫化物浓度、温度、pH值和其他离子对污泥吸附硫化物的影响.结果表明,污水厂回流污泥对硫化物的吸附等温线可以用Langmuir方程很好地描述,其最大硫化物吸附量为15~27mg/g-干污泥.在温度为5~35℃条件下,吸附量随温度上升而增加,表明该吸附为吸热过程.pH值在2~7范围内,pH值对污泥吸附硫化物的影响不大,当pH值低于2时,污泥对硫化物的吸附量随pH降低显著减小.硫化物可能以离子形式被污泥吸附,该过程为化学吸附过程.水中存在0~25mg/L Cl-或0~12mg/L SO2- 4不影响污泥对硫化物的吸附量.     

ANAMMOX颗粒污泥吸附氨氮特性及其影响因素

为了解析ANAMMOX颗粒污泥对氨氮的吸附特性及机理,分别考察了不同初始氨氮浓度和污泥浓度下的ANAMMOX颗粒污泥吸附氨氮特性,以及温度、pH、盐度和金属阳离子对氨氮吸附的影响;并采用了吸附等温式、动力学和热力学对吸附过程进行解析.结果表明,ANAMMOX颗粒污泥对氨氮的吸附在20min左右基本达到吸附平衡,吸附容量随着氨氮初始浓度的增加而增加,随ANAMMOX颗粒污泥浓度的升高而减少.低温有利于ANAMMOX颗粒污泥对氨氮的吸附,其最佳pH为7.0.盐度和金属阳离子显著影响ANAMMOX颗粒污泥对氨氮的吸附,在NaCl浓度为5g/L时,吸附作用已不明显.在质量浓度相同的条件下,Fe³⁺对吸附作用抑制最强,Mg²⁺与Ca²⁺次之,而Cu²⁺相对最弱.ANAMMOX颗粒污泥吸附氨氮过程更符合Freundlich等温式,吸附过程符合准二级动力学模型,并且是由表层扩散和内部扩散共同作用的结果.热力学研究表明,该吸附过程是一个自发的放热过程.     

给水厂污泥颗粒制备及对铜离子的吸附行为

将给水厂污泥和粘土以质量比1：2制备了一种新型污泥颗粒,考察其对溶液中铜离子的吸附行为.结果发现,污泥颗粒对水中铜离子具有良好的吸附效果,对铜的吸附量随时间增加而增大,180min时可达最大吸附量的85%左右,吸附过程符合准二级吸附动力学方程;Langmuir等温吸附方程式可较好拟合不同温度时的吸附数据,且温度越高,平衡吸附量越大.多种重金属离子共存时,污泥颗粒仍优先吸附铜离子.pH值可显著影响污泥颗粒对铜离子的吸附,pH<5时,污泥颗粒对铜离子的吸附去除率随pH值升高而增大,pH=5时吸附去除效果最好.采用扫描电镜、红外光谱等对吸附铜离子前后的污泥颗粒进行表征,发现污泥颗粒表面粗糙、孔隙发达,含丰富表面基团,能够通过静电吸引、羟基取代和表面络合吸附铜离子.     

壳聚糖/改性平菇复合吸附剂对Cr(VI)的吸附特性

以壳聚糖和经酒石酸改性的平菇粉末为材料,通过戊二醛进行交联反应,制得壳聚糖-改性平菇凝胶小球（CMPOD）复合生物吸附剂,用于水溶液中Cr（VI）的吸附去除.结果表明,在实验所测pH值（2~10）范围内,复合吸附剂对Cr（VI）的吸附量随着pH值上升而降低;随着Cr（VI）初始浓度或温度的提高,吸附剂对Cr（VI）的吸附量均相应增加,当Cr（VI）初始浓度为600mg/L,温度为50℃,Cr（VI）吸附量可达190mg/g以上;Cr（VI）的吸附符合准二级动力学方程及Freundlich等温吸附模型;热力学分析表明,吸附剂对Cr（VI）的吸附过程为自发的吸热反应.扫描电镜（SEM）分析显示,吸附剂具有发达的网状结构,吸附Cr（VI）后网状孔隙被填充,且能谱分析（EDS）出现明显的Cr（VI）吸收峰;傅立叶红外光谱分析（FTIR）表明,壳聚糖中的氨基成功引入复合吸附剂中,在Cr（VI）吸附中为主要作用官能团.     

Polyphenylene sulfide based anion exchange fiber: Synthesis, characterization and adsorption of Cr(VI)

A fibrous strong base anion exchanger (QAPPS) was prepared for the first time via chloromethylation and quaternary amination reaction of polyphenylene sulfide fiber (PPS), and its physical-chemical structure and adsorption behavior for Cr(VI) were characterized by FT-IR, Energy Dispersive Spectrometry, TG-DTG, elemental analysis and batch adsorptive technique, respectively. The novel fibrous adsorbent could effectively adsorb Cr(VI) over the pH range 1-12, the maximum adsorption capacity was 166.39 mg/g at pH 3.5, and the adsorption behavior could be described well by Langmuir isotherm equation model. The adsorption kinetics was studied using pseudo first-order and pseudo second-order models, and the t_1/2 and equilibrium adsorption time were 5 and 20 min respectively when initial Cr(VI) concentration was 100 mg/L. The saturated fibers could be regenerated rapidly by a mixed solution of 0.5 mol/L NaOH and 0.5 mol/L NaCl, and the adsorption capacity was well maintained after six adsorption-desorption cycles.     

生物硫铁复合材料处理含铬废水及铬资源化研究

研究了由硫酸盐还原菌(SRB)与其原位生成的纳米硫铁化合物组成的生物硫铁复合材料(生物硫铁)的耐铬性能和再生性能,并利用其再生特性,设计了处理高浓度含铬废水及铬资源化的还原-再生循环处理工艺.结果表明,生物硫铁处理含铬废水后,污泥中的SRB仍具有活性,能以反应产物Fe3+和S单质为电子受体,重新生成生物硫铁;而且SRB在Cr(VI)浓度600mg/L的废水中仍能存活并逐渐将Cr(VI)去除.还原-再生循环处理工艺处理含铬废水结果表明,出水Cr(VI)低于0.019mg/L,总Cr低于0.929mg/L,能达标排放.经10个循环处理后污泥中铬(Cr2O3)含量达到40.47%,铬铁比达到6.98,污泥达到冶金级(湿法冶炼铬)铬矿标准和化工级铬矿标准,可资源化利用.     

改性多孔兰炭末吸附处理模拟含铬废水

以低值兰炭末为原料,通过酸洗和微波活化制备了改性多孔兰炭末(MA-BC),并对其吸附处理模拟含Cr(Ⅵ)废水进行了实验研究。采用SEM、N₂吸附-脱附测试和FT-IR等分析表征手段对比分析了改性前后兰炭末表面形貌、结构和官能团组成变化。在吸附处理模拟含Cr(Ⅵ)废水实验中,分别考察了MA-BC投加量、模拟废水pH、初始Cr(Ⅵ)浓度、吸附时间对模拟废水中Cr(Ⅵ)去除效果的影响,并对模拟废水中Cr(Ⅵ)吸附过程进行了动力学和热力学分析。结果表明：经酸洗微波加热活化处理的兰炭末比表面积增大到160.69 m²/g,改性后兰炭末表面的—OH、■和—CH₃等官能团含量明显增加。在模拟废水Cr(Ⅵ)初始浓度为100 mg/L,pH为2,MA-BC投加量为2 g,吸附时间210 min的最佳工艺条件下,模拟废水中Cr(Ⅵ)去除率可达到89.21%。该吸附过程以化学吸附为主,服从准二级动力学方程,并符合Langmuir吸附等温线模型,理论吸附量为6.255 mg/g,与实验所测的平衡吸附量相吻合。吸附饱和的改性多孔兰炭末经5次循环再...     

给水厂污泥对Hg(Ⅱ)的吸附性能

给水厂污泥具有较强的吸附能力,可作为从水溶液中去除重金属的潜在吸附剂。通过试验分析了给水厂污泥(WTR)作为吸附剂去除溶液中Hg(Ⅱ)时,pH值、Hg(Ⅱ)初始浓度、污泥粒径以及温度对Hg(Ⅱ)吸附性能的影响,确定了吸附过程的动力学及吸附等温模型,并探究了其吸附机理。结果表明：溶液pH值对给水厂污泥吸附Hg(Ⅱ)具有较大影响,当pH=8.0时吸附效果最佳。采用粒径较小的污泥有利于对Hg(Ⅱ)的吸附,污泥对Hg(Ⅱ)的吸附量随着初始浓度的增加而增加。给水厂污泥对Hg(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学模型,平衡等温线符合Langmuir吸附等温模型,25℃条件下pH为7.0时污泥的饱和吸附量达到69.13 mg/g。升温有利于给水厂污泥对Hg(Ⅱ)的吸附。通过分析吸附前后污泥比表面积和微孔体积的变化发现,颗粒内扩散是给水厂污泥吸附Hg(Ⅱ)的限速步骤。