电增强载铝活性炭纤维吸附除氟的效果与影响因素

以含氟地下水为研究对象,采用自制电促吸附除氟反应器,开展电增强载铝活性炭纤维吸附除氟的动态实验,研究了不同电压、极板间距、地下水碱度和流速对吸附除氟效果的影响。实验结果表明,在负载炭纤维毡的电极一端加正电,可以提高除氟效果。当电压为1.6 V时除氟效果较好,单位面积炭毡处理达标水量为56.7 L/m2;极板间距设置为4mm时电吸附反应器除氟效果最佳;通过调节pH改变地下水碱度,当地下水pH调节为5.5时,电吸附反应器除氟效果较未调节前提高50%;当采用3对电极板,流速为1.88 m/h时,达到最高表面处理负荷2 073.6 L/(m2.d);探究了反应器的反洗再生方式,并连续进行了吸附再生的动态实验;穿透的反应器以Al2(SO4)3溶液为再生液并采用反向加电1.6 V的方式,可以达到较好的再生效果,实现连续动态运行。     

活化赤泥的除氟性能

以成本低的铝工业废矿渣（赤泥）为原材料,通过高温煅烧和酸化处理对赤泥进行活化,制备了除氟吸附剂。研究了反应时间、投加量、初始氟浓度、溶液温度、共存阴离子和pH值对活化赤泥除氟效果的影响。结果表明,接触反应时间为18 h时,吸附接近平衡。活化赤泥对氟离子的吸附符合Lagergren二级吸附动力学方程。另外,初始浓度越高,吸附容量越大。与Freundlich相比,Langmuir吸附等温模型可以更好地描述氟离子的吸附特性,最大吸附量可达2.71 mg/g。SO24-、Cl-和NO3-存在时（〈1 000 mg/L）,对氟离子的吸附几乎没有影响,然而,HCO3-、PO34-和氟离子共存时,会对氟吸附造成不利影响。活化赤泥在pH值3.5～11.0时,具有较好的吸附稳定性。活化赤泥是一种吸附容量高、性能稳定的环境友好型除氟材料,具有应用潜力。     

负载镧镁改性活性氧化铝的除氟性能

制备载镧镁改性活性氧化铝(MAA),研究其对氟的吸附性能,采用扫描电镜SEM、X射线衍射仪XRD和等离子发射光谱仪ICP-OES对改性活性氧化铝进行表征,探讨可能的除氟机理。实验结果表明:吸附时间120 min、投加量2.0 g·L~(-1),p H=7,振荡频率180 r·min-1,对10 mg·L~(-1)高氟水去除率为97.7%。与未改性活性氧化铝(AA)相比,改性活性氧化铝除氟效果提高1.0倍,最大饱和吸附量为8.56 mg·g-1。不同阴离子对除氟性能的影响力大小为:CO2-3SO2-4Cl-NO-3。吸附剂对F-的吸附符合准二级动力学。改性活性氧化铝的吸附等温线符合Langmuir模型,该吸附反应为吸热反应,温度越高,自发程度越大。     

改性竹活性炭去除汞离子

采用溴化钾、碘化钾和硫磺对竹活性炭掺杂改性,利用电感耦合等离子体发射光谱仪测定滤液中汞离子浓度,用除汞效率和吸附容量评价活性炭对溶液中汞离子的吸附性能,探讨其吸附机理。结果表明,掺杂改性明显提高了竹活性炭的除汞性能。原竹活性炭的除汞效率为78.6%,吸附容量为2.210 mg/g;经碘化钾、溴化钾和硫磺掺杂改性后的竹活性炭除汞效率分别为94.3%、93.8%和88.8%,吸附容量分别为2.830、2.813和2.663 mg/g;经溴化钾(碘化钾)和硫磺联合改性的竹活性炭对水溶液中汞离子的吸附性能性能又有提高,其中以先载硫后载溴化钾的方法除汞效果最好,除汞效率达96.6%,吸附容量为2.898 mg/g。     

悬挂铁改性活性炭的美人蕉浮床除氟效果试验

设计制作了悬挂氯化铁改性颗粒椰壳活性炭(以下简称铁改性活性炭)的美人蕉(Canna indica)浮床,利用自制聚氯乙烯(PVC)水槽,研究了该浮床在不同水力停留时间(HRT)下对3.0、5.0mg/L含氟水的处理效果,并与未悬挂铁改性活性炭的美人蕉浮床进行除氟效果对比。结果表明,未悬挂铁改性活性炭的美人蕉浮床对3.0mg/L含氟水的氟去除率最高仅为9.4%。悬挂铁改性活性炭的美人蕉浮床在较长HRT(4.5d)下对3.0mg/L含氟水具有较好去除效果,水槽出水氟质量浓度最低可降至0.8mg/L,达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅲ类标准(≤1.0mg/L),氟去除率最高可达77.5%。由于受铁改性活性炭对氟离子吸附容量的影响,悬挂铁改性活性炭的美人蕉浮床在较短HRT(1.8d)下对5.0mg/L含氟水处理效果不理想,水槽出水氟质量浓度最低仅降至1.9mg/L,未达到GB 3838—2002Ⅴ类标准(≤1.5mg/L),氟离子去除率最高为58.0%。     

方沸石水质净化剂的制备及其除氟研究

通过微观分析方法,在鄂尔多斯盆地白垩系钻孔岩样中首次发现方沸石类矿物.就地取材,对方沸石岩进行提纯和改性,制成多孔方沸石球,用于含氟水的处理,取得了明显的效果.对于100 mL起始浓度3 mg/L的含氟水,方沸石球较佳的水处理工艺条件为:用量1.5 g,搅拌后静置48 h,直径3 mm.对于起始浓度3 mg/L的含氟水,方沸石球一次水处理后氟离子浓度就低于国家标准值.对于起始浓度3～10 mg/L的含氟水,经方沸石球几次水处理后氟离子浓度也低于国家标准值.方沸石球对氟离子吸附等温线符合Langmuir吸附等温式,为:qe=0.243ce/1 0.433ce;吸附速度符合斑厄姆公式,为:dq/dt=4.482×10-3(qe-q)/t0.176.用过的方沸石球再生处理后活性基本恢复,多次再生后除氟效果有所下降.     

多孔方沸石球的除氟及再生机理

利用鄂尔多斯盆地白垩系的方沸石岩样,通过提纯和改性等处理制成多孔方沸石球,用于处理含氟水。用过的方沸石球经再生处理也用于处理含氟水。实验结果表明,多孔方沸石球和再生方沸石球都有明显的除氟效果。对于100mL浓度5.00 mg/L的含氟水,多孔方沸石球较佳的水处理工艺条件为:用量3.0 g,搅拌后静置48 h。对于浓度3.00 mg/L的含氟水,一次水处理就能将F-浓度降到国家标准以内,除氟效率达60%。对于浓度5.00 mg/L的含氟水,2次水处理可以将F-浓度降到国家标准以内,除氟效率达80%。多孔方沸石球对氟离子的吸附符合Langmuir等温式,吸附速度符合斑厄姆公式。再生方沸石球对氟离子的吸附也符合Langmuir等温式,吸附速度也符合斑厄姆公式。多孔方沸石球和再生方沸石球的饱和吸附量相当,这说明用过的方沸石球经再生处理后活性基本恢复,可循环用于含氟水的处理。     

钛(Ⅳ)和铝(Ⅲ)改性沸石去除水溶液中过量氟离子

制备了负载铝沸石(Al-Z)和负载钛沸石(Ti-Z)复合材料并测试了2种吸附材料对氟离子的吸附性能。未改性的人造沸石对氟离子几乎没有吸附作用,室温下2 g·L~(-1)的Al-Z和4 g·L~(-1)的Ti-Z的最大吸附量分别为32.94 mg·g~(-1)和15.03 mg·g~(-1)。在偏酸性和中性条件下有利于Al-Z对氟离子的吸附;Ti-Z对氟离子的吸附效果在酸性条件下较好;Zeta电位结果表明Al-Z对氟离子的吸附较Ti-Z有更广泛的pH适应能力;Al-Z和Ti-Z受CO2-3和PO3-4共存离子的影响对氟离子的去除率下降,且Ti-Z受影响程度更大,这是因为CO2-3和PO3-4的存在会改变溶液的pH值,使溶液呈碱性,从而影响吸附剂对氟离子的吸附效果;准二级动力学模型和Freundlich等温线方程符合描述这两种改性沸石对氟离子的吸附行为。与Ti-Z相比,Al-Z在吸附剂用量、氟离子吸附量、对pH与共存阴离子的适应性方面表现更好,是一种非常具有应用前景的氟离子吸附剂。     

花生壳活性炭对水中荧光素钠的吸附及动力学

H3PO4活化花生壳炭(750℃)为吸附剂,荧光素钠为吸附质.考察了炭化温度、投加量、pH、离子强度、吸附时间以及初始浓度对花生壳活性炭吸附荧光素钠的影响.重点研究了花生壳活性炭对荧光素钠的等温吸附特征,并利用准一级、准二级动力学模型和颗粒内扩散方程对花生壳活性炭吸附荧光素钠的动力学过程进行了分析.结果表明,本实验条件下,Langmuir等温吸附模型能很好地描述花生壳活性炭对荧光素钠的吸附效果,吸附强度因子a为正值,表明吸附过程在本实验条件下可自发进行.通过带入实验数据校对得出准二级动力学方程能更好地描述花生壳活性炭对水中荧光素钠的吸附动力学过程.     

吸附-氧化法应急处理饮用水源突发苯酚污染的研究

以黄浦江上游水源地突发苯酚污染为背景,重点考察了粉末活性炭（PAC）吸附、高锰酸钾（KMnO4）氧化及两者联用技术的除酚效能。结果表明,活性炭及氧化剂种类的选择是影响处理效果的重要因素,微孔发达、比表面积巨大的竹炭对苯酚的去除效果明显优于煤质炭、椰壳炭和木质炭;KMnO4对苯酚的氧化能力强于次氯酸钠和高铁酸钾。增大PAC和KMnO4的投加量,可有效提高对苯酚的去除率;PAC吸附-KMnO4氧化联用技术可大大提高除酚效能,投加50mg／LPAC,2mg／LKMnO4可将初始浓度为250／μg／L和500／μg／L的含酚原水分别处理至18μg／L和66／μg／L,是应对高浓度苯酚突发污染的有效应急措施。     

饮用水除砷材料吸附特性及影响因素分析

采用活性氧化铝、零价铁粉和载铁沸石作为吸附剂,通过静态吸附实验,研究3种饮用水除砷材料的吸附特性及影响因素。结果表明,在pH值为6.5,砷浓度为1 mg/L,投加量为2 g/L,25℃恒温的条件下,活性氧化铝、零价铁粉和载铁沸石分别在90 min、150 min和90 min达到吸附平衡状态,均较好符合langmuir等温吸附模型,对砷的最大吸附容量依次为7.3、3.3和3.9 mg/g。pH值和竞争性阴离子对砷的去除均有显著影响。降低溶液pH值能明显提高3种材料的除砷效率;水中磷酸根离子的存在,能够明显降低活性氧化铝和零价铁粉的除砷效率;水中硅酸根离子的存在,能够明显降低零价铁粉和载铁沸石的除砷效率。     

一步还原焙烧法制备炭载零价铁及其对水中Cr(Ⅵ)的去除

以活性炭为还原剂和载体,通过一步还原焙烧法制备出炭载零价铁(AC-ZVI)材料。电镜扫描和X射线衍射分析结果表明,零价铁以平均粒径为2μm的颗粒均匀分布在活性炭表面和孔道中。采用间歇实验考察了炭载零价铁去除水中Cr(Ⅵ)的效果,结果显示炭载零价铁对水中的Cr(Ⅵ)具有很好的去除效果,在初始pH值为5、Cr(Ⅵ)浓度为50 mg·L~(-1)、AC-ZVI投加量(铁用量)为0.6 g·L~(-1)和反应温度为25℃的条件下,反应5 h后Cr(Ⅵ)的去除率达到86.8%;降低溶液pH、增加炭载零价铁投加量和提高反应温度均有利于Cr(Ⅵ)的去除,反应过程符合准一级动力学,表观反应速率常数k为0.655 h~(-1)(30℃),反应活化能为67.6 k J·mol~(-1)。研究结果表明,通过一步还原焙烧法制得的炭载零价铁可作为一种高效吸附还原材料用于Cr(Ⅵ)污染水体的治理。     

锆改性铝氧化物对水中磷的吸附特性

采用共沉淀法制备锆改性铝氧化物。在研究其对水中磷吸附特性的基础上,结合SEM-EDS、XRD、FTIR和XPS等表征手段,分析吸附剂的结构组成以及反应前后的表面基团变化,探讨吸附除磷的机理。结果表明:Power动力学模型和Langmuir等温线模型可以很好地描述锆改性铝氧化物对磷的吸附特征;在投加量为0.3 g·L~(-1)、溶液pH为7时,磷的饱和吸附量为76.63 mg·g~(-1);pH=4~6时,吸附剂除磷效果较好,在偏碱性环境下,磷吸附量明显降低;Cl~-和SiO_3~(2-)对磷的吸附有较强的抑制作用,且干扰效果随着阴离子浓度的升高而加强。通过材料表征结果可知,吸附剂呈无定型结构,表面含有丰富的羟基。该吸附剂的除磷机制主要为表面络合和离子交换作用。     

电吸附活性炭电极制备及电吸附特性

电极的材料和制备是电吸附技术的核心。本研究进行了活性炭电极的制备、改性和表征,并分析其电吸附特性。结果表明,物理化学改性活性炭电极比表面积可达748.54 m2/g,分别是物理改性、化学改性活性炭电极的1.22和12.16倍,电吸附效果最佳。其对Na Cl紊态电吸附效果是物理改性活性炭电极的1.28倍,化学改性活性炭电极的3.75倍。对Na Cl紊态电吸附单位吸附量为7.19 mg/g,是静态吸附的8.78倍。对Na Cl、Na2SO4和Na3PO4紊态电吸附单位吸附量依次为5.94、11.83和21.47 mg/g,单位吸附量和吸附平衡时间随着被吸附离子的负电荷增加而增加。紊态电吸附过程符合一级动力学,吸附过程是由扩散机制控制的、伴随着电场作用的慢吸附过程。     

脱灰煤基活性炭吸附处理含镉废水简

考察了硝酸脱灰煤样自制活性炭对Cd（Ⅱ）的吸附去除特征。结果表明,随煤样粒径的减小,活性炭的吸附能力增强,吸附过程符合分形动力学特征;随着镉浓度的升高,活性炭对镉的吸附量增加,活性炭吸附镉符合Langmuir 等温方程,镉离子在活性炭上的吸附属单分子层吸附;煤基活性炭适宜的吸附除镉条件为粒径0.054 mm、Cd（Ⅱ）初始浓度35 mg/L、活性炭用量0.05 g、吸附时间1 h,此时的吸附容量达40 mg/g。     

双铝电极电絮凝处理高含氟地下水的影响因素及动力学分析

为探求电絮凝处理高含氟地下水工艺技术参数及其除氟动力学,采用双铝电极电絮凝装置处理人工模拟高含氟地下水,研究了双铝电絮凝除氟过程及其除氟动力学模型,分别考察了电流密度、pH、极板间距及初始氟浓度对电絮凝除氟过程影响。结果表明,电絮凝除氟过程符合一级反应动力学模型,理论所需除氟时间取决于初始氟浓度和除氟动力学常数,而除氟动力学常数受电流密度、极板间距和初始氟浓度影响;当电流密度为300 A·m~(-3),pH为6.0～7.0,极间距为10 mm时,双铝电絮凝除氟能效最高,氟离子去除率为89.56%,能耗为0.157 8 kWh·g~(-1);但较高的初始氟浓度容易使铝氟比下降,导致除氟效果下降,不利于除氟过程。以上结果可为电絮凝处理高含氟地下水工程化应用和除氟反应器开发提供参考。     

银负载对活性炭纤维汞吸附性能的影响

银氨溶液浸渍活性炭纤维制得载银量14.07%的载银活性炭纤维.以筒状吸附体吸附气态Hg0的方式研究活性炭纤维银载前后的汞吸附性能,结果表明,载银后活性炭纤维汞吸附性能明显提高.实验还发现:随吸附温度升高,活性炭纤维的汞吸附效率随先增加后降低,而载银活性炭纤维的汞吸附效率随吸附温度升高而一直降低;延长停留时间和添加H2O(g)对两者汞吸附均有利.采用片状吸附体对2种吸附剂的汞饱和吸附量进行了测定,实验得出:70℃下活性炭纤维汞饱和吸附量为29.4 mg/g,载银活性炭纤维汞饱和吸附量为192.3 mg/g,即活性炭纤维载银后汞饱和吸附量提高到原来的6.54倍.扫描电镜分析发现:活性炭纤维上物理吸附汞占绝大多数,化学吸附汞很少;负载银后汞只吸附在活性炭纤维的含银活性点上,银粒子与汞结合生成银汞齐后形状趋于规则,且主要分布于活性炭纤维微晶的晶棱交界处.     

煅烧的水滑石同时去除水体中砷和氟

为探讨水滑石类材料对水体中氟、砷离子的同时去除效果,采用共沉淀法合成(Mg∶Al=2∶1)纳米类水滑石(LDHs),用傅立叶转换红外光谱、电子扫描透射电镜、X射线晶体衍射等手段对合成的材料进行了表征,并研究纳米材料在不同初始浓度、pH、吸附时间、阴离子干扰条件下其同时除砷氟性能。结果表明,煅烧后的水滑石(LDOs)对砷最大吸附量为51.02 mg/g,对氟最大吸附量为36.63 mg/g。吸附动力学实验表明,煅烧水滑石对砷的吸附在前6 h内基本完成,对氟的吸附在前10 h内基本完成。砷氟共存溶液保持pH=4~10及pH=6~8时,水滑石分别对砷、氟保持良好的吸附效率。对比不同阴离子对水滑石共除砷氟效率的影响,水滑石除砷速率受到阴离子影响力大小为:HPO2-4CO2-3NO-3Cl-SO2-4;水滑石除氟速率受到阴离子影响力大小为:CO2-3HPO2-4SO2-4Cl-NO-3。材料再生循环利用4次后,对砷和氟的吸附效率均能达到90%以上。实验结果表明,所合成的水滑石是一种优秀的能共除砷氟的吸附剂。     

脱灰煤基活性炭吸附处理含镉废水

考察了硝酸脱灰煤样自制活性炭对Cd（Ⅱ）的吸附去除特征。结果表明,随煤样粒径的减小,活性炭的吸附能力增强,吸附过程符合分形动力学特征;随着镉浓度的升高,活性炭对镉的吸附量增加,活性炭吸附镉符合Langmuir等温方程,镉离子在活性炭上的吸附属单分子层吸附;煤基活性炭适宜的吸附除镉条件为粒径0．054mm、Cd（Ⅱ）初始浓度35mg／L、活性炭用量0．05g、吸附时间1h,此时的吸附容量达40mg／g。     

竹材加工剩余物制备竹活性炭及其对Pb^2＋的吸附性能

利用竹材加工剩余物竹蔸、竹节和竹枝制备竹炭,再以H3PO4为活化剂,在活化温度为700 ℃和不同的H3PO4浓度下进行活化制备竹活性炭,测定了吸附性能最强的竹活性炭在不同吸附时间和Pb2+初始浓度下对Pb2+的吸附率,并进行了结构表征.结果表明,当H3PO4溶液质量分数为45%时,所制备的竹活性炭吸附性能最强,其中竹蔸活性炭的Pb2+吸附性能接近于商品活性炭;竹蔸活性炭吸附Pb2+的吸附时间在120～180 min为佳;根据Langmuir最大吸附量计算公式求得竹蔸活性炭最大吸附量为91.1 mg/g.竹枝炭、竹节炭与竹篼炭的孔隙度分别为0.656、0.698和0.740,竹枝活性炭、竹节活性炭与竹篼活性炭的孔隙度分别为0.690、0.715和0.755;竹篼炭和竹篼活性炭比表面积分别为110.354、462.069 m2/g,孔容分别为0.090、0.235 cm3/g,平均孔径分别为31.552、20.368 .