聚合物强化超滤处理含铜废水

聚合物强化超滤工艺（PEUF）是一种将高分子聚合物和超滤技术结合的新型、高效的重金属废水治理方法。以壳聚糖（CTS）为聚合物去除水中的铜离子。考察了吸附络合和超滤过程中影响铜去除率的多种因素。结果表明，溶液pH值为6.0、CTS浓度为0.15 g/L和反应时间为60 min时，通过超滤系统后效果最佳。装载比一定时，铜初始浓度的变化对铜的去除率没有明显影响。CTS对铜的吸附过程符合Langmuir吸附等温方程。还研究了超滤膜的污染情况和膜清洗方法，结果表明，酸清洗效果较好，可使膜通量恢复达87%左右。     

氧化石墨烯改性淀粉复合吸附剂的制备及对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附性能

采用改进Hummers法制备了氧化石墨烯,再与淀粉进行反应制得了氧化石墨烯改性淀粉复合吸附剂(GO-Starch)。利用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜等技术手段对GO-Starch的结构和官能团进行表征,研究GO-Starch对水中Cu~(2+)、Pb~(2+)吸附性能,探讨吸附时间、温度、吸附剂用量、初始浓度、pH等因素对吸附率的影响。结果表明:(1)在30℃、pH为5、Cu~(2+)初始质量浓度为40mg/L的条件下,GO-Starch对Cu~(2+)的吸附在90min达到吸附平衡。在30℃、pH为4、Pb~(2+)初始质量浓度为20mg/L的条件下,GO-Starch对Pb~(2+)的吸附在120min达到吸附平衡。(2)GO-Starch对Cu~(2+)的吸附符合Langmuir等温吸附模型,对Pb~(2+)的吸附符合Freundlich等温吸附模型;对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附动力学特性均符合准二级动力学模型。     

络合-陶瓷膜耦合技术资源化处理模拟低浓度含铜废水

以聚丙烯酸(PAA)和壳聚糖(CTS)作为络合剂,耦合孔径200 nm的陶瓷膜处理模拟低浓度含铜废水,采用ICP-MS、TOC、SEM表征与Darcy膜污染模型对处理效果和膜污染情况进行表征;对比研究不同络合剂对Cu~(2+)截留效果与资源化回用效率的影响;并探讨对应的膜污染机理。结果表明:溶液pH通过影响聚合物络合活性位点对Cu~(2+)截留率起决定性作用;在pH=6、P/M≥5或C/M=10的优化条件下,Cu~(2+)截留率接近100%;PAA相对于CTS对Cu~(2+)的络合效率更高,而CTS具备更好的抗杂质离子干扰能力;酸解、循环回用的PAA与CTS对Cu~(2+)截留率稳定在99%以上。膜污染阻力分布计算和SEM、EDX微观表征表明,滤饼污染为膜污染主要形式,CTS更易造成不可逆的膜孔堵塞污染。     

MBFX-8/磁性Fe_3O_4@CMC复合絮凝剂的制备及对Cu~(2+)的去除

以微生物絮凝剂MBFX-8、羧甲基壳聚糖CMC和磁性Fe_3O_4为原料,制备了新型MBFX-8/磁性Fe_3O_4@CMC复合絮凝剂。采用FTIR和XRD对新型复合絮凝剂进行表征。结果表明,羧甲基壳聚糖(CMC)已成功接枝在Fe_3O_4纳米粒子表面,而且MBFX-8也顺利掺入复合絮凝剂中。考察了MBFX-8与Fe_3O_4@CMC的质量比、p H、絮凝剂投加量和静置反应时间对Cu~(2+)去除性能的影响。MBFX-8与Fe_3O_4@CMC的质量比为1∶5时,复合絮凝剂对Cu~(2+)的去除率最好。复合絮凝剂对Cu~(2+)的去除效果与溶液初始p H以及静置反应时间正相关,而与其投加量的增加呈先提高后降低的趋势。当溶液初始p H值为6.5,复合絮凝剂投加量为5 g·L-1,静置反应时间为3 h时,得到最优的Cu~(2+)去除效果,达98.9%。     

UV/Fenton法处理EDTA-Cu-Ni络合废水

为了探索络合态重金属废水的处理方法,采用UV/Fenton氧化技术处理EDTA-Cu-Ni模拟废水,主要研究了Fe~(2+)投加量、H_2O_2投加量、初始pH和UV光照时间等因素对COD、Cu~(2+)和Ni~(2+)去除效果的影响及机理。结果表明,随着Fe~(2+)和H_2O_2投加量以及初始pH的升高,COD、Ni~(2+)的去除率先升后降,Cu~(2+)的去除率则在升高后趋于稳定;随着UV光照时间的增加,COD、Cu~(2+)、Ni~(2+)去除效率均呈上升趋势并逐渐达到平衡。结合成本和效率考虑,得出最佳处理条件为:Fe~(2+)投加量为10 mmol·L-1,H_2O_2投药量为600 mmol·L~(-1),反应初始pH为3.0,UV光照时间为120 min。在UV/Fenton体系中,UV光照能增强Fenton反应的去除效率,异丙醇对反应的抑制说明羟基自由基在处理过程中是重要的活性物种。     

电絮凝-超滤组合技术处理含铜废水

采用电絮凝-超滤(electrocoagulation-ultrafiltration,EC-UF)组合技术对含铜废水中的铜离子进行了处理实验研究。讨论了电流密度、初始pH、初始铜浓度和初始电导率等因素对铜的去除效果和膜污染的影响,并分析了这些影响因素对EC-UF组合技术效率的作用机制。结果表明,在电流密度J=50 A·m~(-2)、初始铜浓度C(Cu~(2+_)≤40 mg·L~(-1)、初始pH=4~8、初始电导率σ=2 m S·cm~(-1)、电解时间20 min的条件下,废水中铜的去除率达到99.6%并有效的减缓了膜污染。本研究为EC-UF组合技术除铜的实践应用提供了科学依据。     

改性硅藻土/纳米零价铁复合材料去除水中Cu~(2+)的研究

应用改性硅藻土(CDt)/纳米零价铁(NZVI)复合材料对水溶液中的重金属Cu~(2+)进行去除研究。结果表明,CDt/NZVI能高效去除水中Cu~(2+),在CDt/NZVI投加量为0.075g、pH=5、Cu~(2+)初始质量浓度为20mg/L、溶液体积为100mL时,Cu~(2+)去除效果最好,去除率达到98.52%。CDt/NZVI对Cu~(2+)的去除机理包括吸附和还原,吸附过程符合Langmuir方程,最大吸附量为74.29mg/g;还原产物主要为Cu_2O和Cu~0。CDt/NZVI具有良好的循环利用性,循环3次后Cu~(2+)去除率仍能保持在65%以上。     

白云石矿物对水溶液中Cu~(2+)、Pb~(2+)吸附的动力学和热力学

采用静态实验方法研究了白云石对水溶液中Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附特性,通过批实验考察了反应时间、溶液初始浓度、p H值、离子强度、温度以及固液比等因素对吸附的影响,探讨了白云石对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附动力学、热力学规律及其反应机制。实验结果显示:白云石对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附在24 h达到平衡,对Pb~(2+)的吸附量大于Cu~(2+),伪二级和双常数动力学方程分别能较好地拟合白云石对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附;在一定条件下,白云石对Cu~(2+)、Pb~(2+)的去除率与溶液初始浓度呈反比,与固液比呈正比;吸附等温方程符合Langmuir模型,为单分子层吸附;溶液p H值对吸附行为影响显著,在溶液p H=6~7时,吸附效果最好,离子强度对吸附影响甚微;白云石对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附属于吸热反应,反应自发进行,高温促进白云石的吸附行为。     

硫化物沉淀系统Cu~(2+)诱导结晶过程研究

以模拟含铜废水为处理对象,在流化床反应装置中对比考察了回流系统以及沉淀剂pH条件改变对硫化物沉淀系统Cu~(2+)诱导结晶过程的影响。结果表明:(1)在硫化物沉淀系统中,当进水Cu~(2+)约为200mg/L、沉淀剂pH为8~12时,系统发生均相成核过程,系统出水中Cu~(2+)去除率可达98%以上,微晶产率低于2%。随着沉淀剂pH提高至12.0,CuS过饱和指数提高至4.08×1011,微晶质量浓度变化不超过1个数量级,低于7mg/L。(2)结晶产物以CuS及Cu(OH)_2为主,并含有无定型非晶成分。     

磁性壳聚糖/膨润土复合吸附剂吸附Cu~(2+)

以膨润土、壳聚糖、Fe_3O_4为原料,制备了在外加磁场作用下能实现快速固液分离的磁性壳聚糖/膨润土复合吸附剂。利用SEM、XRD、VSM、FTIR等分析手段对复合吸附剂的形貌及微观结构进行了表征。通过静态吸附实验研究了复合吸附剂对Cu~(2+)的吸附性能,探讨了溶液初始p H值、吸附剂投加量、吸附时间和吸附温度等对Cu~(2+)吸附效果的影响。结果表明,壳聚糖和Fe_3O_4均已负载到膨润土上。复合吸附剂吸附Cu~(2+)的效果随溶液p H值和吸附剂投加量的增加而增加,并最终趋于稳定;当吸附剂投加量为7.2 g/L、p H值为6、Cu~(2+)初始浓度为30 mg/L时,Cu~(2+)的去除率可达98.5%。吸附动力学和吸附等温线数据分别较好地符合准二级动力学模型和Langmiur吸附等温模型。热力学参数表明,吸附是自发、吸热的过程。     

Cu~(2+)-TiO_2/偕胺肟纤维的制备及其光催化降解性能

以偕胺肟纤维为配体和载体,常温下通过"配位-水解"方法,制备Cu~(2+)改性TiO_2/偕胺肟纤维复合材料(Cu~(2+)-TiO_2/AOCF)。采用XRD、SEM和EDS对Cu~(2+)-TiO_2/AOCF晶体结构、形貌和表面成分进行分析表征。结果表明,TiO_2纳米颗粒均匀分布在纤维表面,呈无定型态。以光催化降解活性黄染料的降解率为指标,优化了制备工艺条件,结果显示,Cu~(2+)-TiO_2/AOCF的最佳制备条件:氯化铜浓度c=1.5 mmol·L~(-1)、掺杂时间t=20 min、pH=3.0。对活性黄和甲基橙的光催化降解反应表明,当染料溶液pH=2.0、太阳光光源、催化剂用量为0.500 0 g·L~(-1)时,催化降解效率能达到95.7%。催化剂可重复使用6~8次且能保持光催化能力,2种溶液的催化降解反应均符合一级反应动力学特征。紫外可见光谱(UV-vis)和光致发光光谱(PL)分析表明,Cu~(2+)的改性降低了TiO_2禁带宽度,使其光谱响应范围变宽。     

厌氧颗粒污泥藻酸盐对铜离子的吸附研究

从厌氧颗粒污泥中成功提取出细菌藻酸盐并制备成藻酸钙吸附剂,研究其对水中Cu~(2+)的吸附性能。实验结果表明,接触时间、Cu~(2+)初始浓度和溶液初始pH是影响Cu~(2+)吸附性能的重要因素。吸附等温线研究表明,Langmuir模型比Freundlich模型能更好地描述吸附过程。Cu~(2+)在藻酸钙上的吸附动力学过程可以很好地用Pseudo二级动力学方程来描述。以100 mmol/L HCI为解吸剂,可有效洗脱藻酸钙上95%的Cu~(2+),实现Cu~(2+)的回收。     

Fe~(2+)/过硫酸钠体系降解盐酸四环素的研究

采用Fe~(2+)/过硫酸钠体系降解水溶液中的盐酸四环素,探讨了盐酸四环素初始浓度、Fe~(2+)浓度、过硫酸钠浓度、温度、pH等因素对降解效果的影响。单因素实验结果表明,盐酸四环素去除率随着盐酸四环素的初始浓度、过硫酸钠浓度、温度的增大而增大;随着Fe~(2+)浓度的增加,盐酸四环素去除率先增大后减小;酸性条件有利于Fe~(2+)/过硫酸钠体系对盐酸四环素的降解。当盐酸四环素初始质量浓度为50mg/L、Fe~(2+)摩尔浓度为0.10mmol/L、过硫酸钠摩尔浓度为2.0mmol/L、反应温度为30℃、pH=3.0时,反应90min后盐酸四环素去除率可达87.6%。Fe~(2+)/过硫酸钠体系对盐酸四环素的降解用一级反应动力学方程进行拟合,得到该反应体系下盐酸四环素降解的活化能为5.173kJ/mol。     

添加壳聚糖溶胶-凝胶法制备的TiO_2光催化剂及其光催化性能研究

采用添加壳聚糖(CTS)的溶胶-凝胶法制备了具有较高光催化活性的TiO_2光催化剂,并用XRD、TEM、BET和IR等手段对其进行表征。结果表明,CTS的添加使TiO_2衍射强度增强、分散性提高、比表面积增大从而使光催化活性提高;用所制备的催化剂光催化降解甲基橙反应60 min后,其去除率由不添加CTS所制备TiO_2的32%提高到48%,TOC去除率由14%提高到23%。     

镀铜废水中Cu~(2+)-H_2O_2体系氧化降解硝基苯

镀铜工业废水中除含有大量的铜离子和有机污染物外,还常常含有大量的过渡金属离子、无机阴离子及有机络合剂。这些物质的存在会对铜催化的类芬顿反应降解有机物造成效能上的影响,甚至改变其反应途径。实验体系在单纯的Cu~(2+)-H_2O_2体系氧化降解硝基苯的基础上,研究了过渡金属离子Ni2+、Mn2+、无机阴离子及有机络合剂对于铜催化的类芬顿反应降解硝基苯效能的影响。在常温条件下,单纯的Cu~(2+)-H_2O_2体系中,当p H为5.5,Cu~(2+)为0.8 mmol·L-1,H_2O_2为0.08 mol·L-1,180 min后硝基苯的去除率可达94.67%,有机物的降解率达到最大。Ni2+会抑制Cu~(2+)-H_2O_2体系中硝基苯的降解,然而Mn2+对于Cu~(2+)-H_2O_2体系中硝基苯的降解却有明显的促进作用。无机阴离子Cl O-4、Cl-、NO-3、H2PO2-4对于Cu~(2+)-H_2O_2体系氧化降解硝基苯都有显著的抑制作用。有机络合剂乙二胺四乙酸(EDTA)、柠檬酸(CA)、氨三乙酸(NTA)对于铜催化的类芬顿反应都有显著的抑制作用,然而酒石酸(TA)对于Cu~(2+)-H_2O_2体系中硝基苯的氧化降解却有明显的促进作用。铜催化的类芬顿反应所生成的活跃氧化物的性质对于p H有很强的依赖性,在酸性条件下,羟基自由基是主要的活性氧化物,而在微酸性和中性、碱性条件下,羟基自由基和高价态的铜氧化物是同时参与反应并且相互兼容的,并且体系的p H越高,高价态的铜氧化物的含量也越大。     

铁粉还原-Fenton氧化处理络合铜废水的研究

采用铁粉还原-Fenton氧化工艺处理含络合铜工业废水,研究了联合工艺对络合铜的破络效果,重点考察了常温下H2O2投加量、初始pH值、反应时间、Cu(Ⅱ)初始浓度以及铁粉粒径等因素对该工艺处理效果的影响,同时探讨了相关机理。结果表明:在初始Cu(Ⅱ)浓度为50 mg/L,初始pH=3的体系中,加入过量铁粉,H2O2投加量控制在H2O2∶COD=1.5∶1(质量比),反应30 min后在pH=9的条件下沉淀,废水的COD去除率为86.5%,Cu(Ⅱ)去除率为99.9%,处理水达到《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)要求。研究还表明:铁粉粒径对处理效率的影响较小,采用工业级铁粉即可达到理想效果。     

微波-Fenton高级氧化工艺降解水中BPA

以提高目标物的降解效果和投加药剂利用率、缩短反应时间及节约处理成本为目的,探讨4种不同光助-Fenton氧化工艺对环境内分泌干扰物双酚A(BPA)的降解效果。以BPA的去除率和反应速率作为评价指标,采用紫外分光光度计、TOC测定仪及分子荧光光度计分别对BPA的去除率、反应体系的矿化度和·OH的生成量进行研究。确定了微波-Fenton氧化工艺降解水中BPA的效果最佳,并深入研究pH值、H_2O_2投加量、n(H_2O_2)/n(Fe2+)、微波反应功率及时间对微波-Fenton氧化工艺的影响。结果表明:pH=3,n(H_2O_2)/n(Fe2+)为20,H_2O_2浓度为2 mmol·L~(~(-1)),反应时间为5 min,反应功率为300 W的条件下,BPA初始浓度为100 mg·L~(~(-1))时其去除率最高达99.67%,矿化度达53%;pH值在2~6范围内对BPA均有降解效果,铁泥量也有一定的减少。为微波-Fenton氧化工艺的实际应用奠定了理论基础,并且提供了技术支持。     

磁性羟基氧化铝的制备及对水体中Cu~(2+)的吸附性能研究

采用水热法制备磁性羟基氧化铝(γ-AlOOH@SiO_2/Fe_3O_4),使用透射电子显微镜、X射线衍射、比表面积分析对其进行形貌表征,并研究了其对水体中Cu~(2+)的吸附性能。结果表明:γ-AlOOH@SiO_2/Fe_3O_4对水体中Cu~(2+)的吸附性能受pH、Cu~(2+)初始浓度、接触时间和温度的影响;γ-AlOOH@SiO_2/Fe_3O_4对Cu~(2+)的吸附符合Freundlich等温线方程,最大吸附量可达284.77mg/g;热力学分析表明,γ-AlOOH@SiO_2/Fe_3O_4对水体中Cu~(2+)的吸附过程是自发和吸热过程;动力学分析说明,该吸附过程遵循准二级动力学反应模型,该吸附过程为化学吸附,内扩散是整个吸附过程的限速步骤;Cu~(2+)吸附率随循环使用次数的增加稍有下降,吸附的Cu~(2+)可通过乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)脱附。     

铝板电絮凝法去除重金属离子Cd~(2+)和Ni~(2+)

以模拟遭受突发性镉、镍污染的水体为研究对象,采用铝电极板电絮凝法去除水中Cd~(2+)和Ni~(2+),考察电流密度、反应时间、溶液初始p H与极板间距等操作参数对重金属离子Cd~(2+)和Ni~(2+)去除效果的影响,在最佳工况条件下,Cd~(2+)和Ni~(2+)的去除率均能达到99.99%以上。在模拟废水中投加5.0 mg/L阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS),与不投加SDS过程相比,电流效率从101.4%上升到118.0%,电絮凝除Cd~(2+)过程,同样达到99.52%的去除率,反应时间从12 min缩短到10 min,对于Ni~(2+)去除过程,同样达到98.61%去除率,反应时间从10 min缩短到8 min。2个反应过程均符合一级动力学模型。阳极表面扫描电子显微镜(SEM)表征显示,SDS添加有助于Al3+的释放。     

交联羧甲基壳聚糖小球对水体中Ni~(2+)的去除研究

以羧甲基壳聚糖为原料,采用滴加到冰乙酸溶液中形成小球并用戊二醛交联的方法,制备了交联羧甲基壳聚糖小球(以下简称小球)。研究了pH、小球投加量以及温度对Ni~(2+)去除率的影响,同时考察了小球对其他金属离子的去除效果。结果表明,制得的小球的平均粒径为(2.04±0.05)mm,溶胀率为77%±1%;在pH为2.28~6.62,温度为25~60℃,小球投加量≥0.77g/L的条件下,小球对50mg/L的Ni~(2+)的去除率在30min内达到了平衡,Ni~(2+)去除率达到了100%。此外,利用了X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)等手段对反应前后的小球进行了表征分析,探讨其作用机理。