火焰原子吸收法测定酸洗废液中重金属的应用研究

针对采用火焰原子吸收法直接测定酸洗废液中铬、镍、铅3种重金属数据准确性较差的问题,研究了酸洗废液重金属测定存在的干扰因素及采用标准加入法消除干扰的可行性。结果表明,若用火焰原子吸收法直接测定酸洗废液会受到来自基体的干扰,铬、镍、铅的回收率分别为54.0%、84.9%、89.5%,均出现了回收率不达标的情况。通过干扰试验可知,铬主要受到Fe~(2+)的化学干扰及溶液的物理干扰,镍和铅主要受溶液的物理干扰作用,均使测定结果偏低。镍、铅可直接采用标准加入法测定,R~2分别可达0.999 1、0.999 7,镍、铅的回收率分别为97.5%、101.5%;但对于铬,需先优化测定条件和加入干扰抑制剂后,才能采用标准加入法测定,此时铬的相对标准偏差为1.41%,回收率为104.9%。该测定方法精确度和准确度良好,可用于酸洗废液中重金属的测定。     

Fe2+改性活性炭的制备及其对聚酯降解产物的脱色性能分析

针对聚酯降解产物的回收再利用问题,采用Fe~(2+)对活性炭进行浸渍改性,并用于聚酯降解产物的脱色。通过比表面积测定、TG分析对改性前后的活性炭进行了表征;研究了改性时Fe~(2+)浓度、超声时间及煅烧温度对活性炭的孔结构、表面官能团以及吸附性能的影响,并以此为基础,通过响应面实验优化了Fe~(2+)对活性炭的改性工艺。结果表明,在Fe~(2+)浓度为1.224 mol·L~(-1),超声时间为4.93 h,且无煅烧的条件下,改性活性炭对染料的平均脱色率最高,可达93.483 5%,可在2 h内实现对聚酯降解产物的完全脱色,且其吸附容量比未改性活性炭提高了1.8 mg·g~(-1)。对改性前后的活性炭进行吸附热力学与吸附动力学实验,发现二者的吸附特征符合Langmuir吸附等温模型及拟二级动力学模型,其决定系数分别为0.990 5、0.997 1及0.999 3、0.999 7。这说明染料在活性炭上的吸附为均一单层分布,吸附过程中包含化学反应。使用Fe~(2+)对活性炭进行浸渍改性后再对聚酯降解产物进行脱色,不仅能提高活性炭对染料的脱色效率,还能提高对其对染料的吸附容量。     

ATP@Fe_3O_4复合材料催化过硫酸盐降解四环素

通过共沉淀法将四氧化三铁(Fe_3O_4)纳米粒子负载于凹凸棒土(ATP)制备出兼具吸附与催化性能的非均相类芬顿催化剂ATP@Fe_3O_4。采用SEM(扫描电子显微镜)、XRD(X射线衍射)、XPS(X射线光电子能谱)、VSM(振动磁强计)等对材料的结构进行了表征分析,并研究了其对催化过硫酸盐(PS)降解四环素(TC)的效果。结果表明,ATP@Fe_3O_4复合材料是活化过硫酸盐(PS)生成硫酸根自由基(SO_4~-)强有力的催化剂,可大幅提高PS对水溶液中四环素的降解能力。当PS浓度为10 mmol·L~(-1)、ATP@Fe_3O_4投加量为1.5 g·L~(-1),其对pH=3.9的80 mg·L~(-1)四环素溶液的降解率在90 min可达98.75%。负载于ATP表面的Fe_3O_4粒子和部分溶解于水中的Fe~(2+)共同催化PS生成SO_4~-,将TC氧化为CO_2、H_2O和中间体,是ATP@Fe_3O_4/PS体系去除四环素的主要机理。以上研究结果可为催化材料的应用提供参考。     

氧化还原共沉淀法制备的二元锰氧化物催化剂催化氧化苯的效果

通过氧化还原共沉淀法和共沉淀法制备了锰铈复合氧化物催化剂,用于苯的催化氧化,并结合一系列表征手段研究了催化剂的构效关系。结果表明,相对于共沉淀法,通过氧化还原共沉淀法制备的锰铈复合氧化物催化剂具有较大的孔径和比表面积,较好的低温还原性,拥有更好的苯催化氧化性能。之后采用氧化还原共沉淀法制备了不同金属元素(Co、Cu和Sn)掺杂改性的锰氧化物催化剂,并对苯进行催化氧化评价,发现不同元素(Co、Cu、Ce和Sn)掺杂均能提高锰氧化物催化剂的催化氧化活性,其中Ce、Sn掺杂之后得到的催化剂的催化氧化性能最佳,而对于不同催化体系,催化剂的氧化还原性与催化活性能之间没有必然联系。     

Fe(Ⅱ)活化过硫酸盐改善污泥脱水性能

针对污水处理厂剩余污泥脱水困难的问题,采用Fe~(2+)活化过硫酸钾高级氧化法提高剩余污泥脱水性能,使用污泥含水率和污泥比阻对调理前后污泥脱水效果进行分析;研究了过硫酸钾投加量、Fe~(2+)投加量、pH和反应时间对污泥调理效果的影响;探究了过硫酸盐调理污泥过程中溶解性有机物质和胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)的变化特性。结果表明:过硫酸钾调理的最佳反应条件为pH=7.5,反应时间为20 min,过硫酸钾和Fe~(2+)的最佳投加量分别为15 mmol·L~(-1)和18 mmol·L~(-1),在此条件下,污泥含水率和污泥比阻值分别可达78.89%和0.3×10~(12) m·kg~(-1);污泥含水率和比阻的变化可能与污泥调理后絮体结构形态变化有关;调理污泥后,上清液中溶解性有机物质含量与过硫酸钾投加量呈显著正相关关系,而EPS不同组分中蛋白质和多糖含量在Fe~(2+)投加后均减少,表明Fe~(2+)的投加可以破坏污泥絮体,分解胞内物质;利用Fe~(2+)激活过硫酸钾所生成的硫酸根自由基可极大改善污泥的脱水性能。     

纳米四氧化三铁同步去除水中的Pb（Ⅱ）和Cr（Ⅲ）离子

采用共沉淀方法制备纳米四氧化三铁颗粒（MNPs）,通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和光电子能谱分析（XPS）等表征手段对材料进行分析。同时考察了不同MNPs投加量、pH值、温度和初始浓度条件下对纳米四氧化三铁同步去除水中Pb（Ⅱ）和Cr（Ⅲ）离子的影响。结果表明,在pH为6.0、温度为25℃、纳米四氧化三铁的投加量为4.0 g/L下,吸附3 h后,Pb（Ⅱ）-Cr（Ⅲ）复合溶液中Pb的去除率为70.5%,Cr的去除率可达77.4%。pH和温度对去除过程影响较大。SEM和XRD分析证实成功制备了纳米级四氧化三铁,XPS结果表明,复合溶液中Pb（Ⅱ）和Cr（Ⅲ）离子的去除过程为同步吸附。吸附等温线研究说明,Pb（Ⅱ）的吸附是放热过程且为单相吸附;相反Cr（Ⅲ）的吸附是吸热过程且为多相吸附。重复利用实验表明,MNPs利用3次后对Pb和Cr的去除率几乎未受影响。因此,MNPs可用于实际工程中多种重金属离子共存废水的原位处理。     

不同添加剂强化低丰度厌氧氨氧化菌群的比较

以来源于一体式部分亚硝化-厌氧氨氧化(combined partial nitrification-anammox,CPNA)序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR)工艺的活性污泥为对象,通过厌氧批式实验,比较3种添加剂(Fe~(2+)、氧化石墨烯、Fe~(3+))投加后对厌氧氨氧化菌的脱氮效果、活性、关键功能基因数量、群落结构和功能丰度的影响。实验结果表明:经过42 d的厌氧培养后,3种添加剂对厌氧氨氧化脱氮性能都有一定的强化作用,投加氧化石墨烯提高效果最好,它的总氮去除率最高能达到76.01%,平均总氮去除率高于对照组22.71%;而投加Fe~(2+)和Fe~(3+)组的平均总氮去除率分别仅高于对照组5.69%和1.72%。投加3种添加剂均能提高厌氧氨氧化菌活性,其中氧化石墨烯组的活性比对照组提高8.08%,Fe~(3+)组的活性比对照组提高10.02%。投加氧化石墨烯对厌氧氨氧化菌代谢过程中hzo基因数量的提高效果最好,比对照组提高6.83倍,投加Fe~(2+)和Fe~(3+)分别比对照组提高5.14倍和4.90倍;且投加氧化石墨烯对浮霉菌门富集扩培效果最好,其丰度比对照组提高44.51%,而投加Fe~(2+)和Fe~(3+)后丰度结果分别比对照组提高1.03%和稍低于对照组。投加氧化石墨烯对微生物代谢功能的提升效果最佳。     

沙柳活性炭纤维的制备与表征

以(NH_4)_2HPO_4活化沙柳纤维制备活性炭纤维,L_(16)(4~5)正交实验优化制备工艺条件,重点研究了活化温度对活性炭纤维结构的影响。同时应用扫描电镜(SEM)对其表面形貌进行表征,通过N_2吸附-脱附测定其孔结构。结果表明,随着活化温度的升高,活性炭得率逐渐减小,碘吸附值先增大后减小,在浸渍比2.5∶1、预氧化温度200℃、预氧化时间90 min、活化温度为800℃、活化时间60 min的条件下,可以制备出比表面积为1 304 m~2·g~(-1)、总孔容为1.004 cm~3·g~(-1)、得率为31.6%、碘吸附值为1 321 mg·g~(-1)的纤维状活性炭。     

金属离子对松子壳水热碳化固体产物的影响

以废弃生物质松子壳为原料,利用水热碳化法在180~250℃下制备生物炭,考察添加金属离子(Ca~(2+)、Zn~(2+)、Al~(3+)和Fe~(3+))对松子壳生物炭的影响。通过元素分析、傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜等技术对松子壳生物炭的结构进行了分析和表征。结果表明,4种金属离子均对松子壳水热碳化起到促进作用,金属离子的加入可在较低温度下得到具有较高碳含量及热值的生物炭。添加金属离子的水热炭化过程在180~230℃以脱水为主,伴随脱羧反应,在230~250℃以脱甲烷化为主。在4种金属离子中,Fe~(3+)对松子壳水热碳化的促进作用最大,温度180℃时,添加Fe~(3+)所得生物炭的碳含量和热值分别为66.59%和24.40 MJ·kg~(-1),是在纯水中180℃时生物炭的碳含量的1.29倍,热值的1.31倍。在扫描电镜中发现添加Fe~(3+)生成的生物炭出现的球形结构较多。通过调节温度以及添加适合的金属离子可实现对炭微球的粒径及数量的控制。     

改性花生壳活性炭吸附-催化臭氧氧化处理反渗透浓水

考察了改性活性炭吸附-催化臭氧氧化对炼化RO浓水中有机污染物的降解效果。结果表明,花生壳经H_3PO_4活化后具有较好的比表面积及孔径结构,再经Cu~(2+)、Mn~(2+)、Fe~(3+)溶液负载改性,得到花生壳活性炭催化剂,其中Cu~(2+)改性后的活性炭具有最大的比表面积。将不同的改性活性炭与臭氧组合处理RO浓水,COD去除率显著提高,表现为CuAC≥Mn-ACFe-ACH_3PO_4-AC,偏碱性条件和提高活性炭投加量均利于活性炭吸附-催化臭氧氧化反应,且在30 min后COD去除率趋于平稳。当利用金属离子负载改性活性炭时,臭氧消耗率显著提高。其中,Cu-AC和Mn-AC吸附-催化臭氧氧化时臭氧的消耗率较高,COD去除率≥80%,出水COD60 mg·L~(-1),达到国家一级排放标准。     

金属离子对厌氧氨氧化污泥脱氮效能影响

通过接种厌氧氨氧化污泥研究不同浓度Fe~(3+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)对厌氧氨氧化污泥的脱氮效能影响,以及在其最适金属离子浓度下对厌氧氨氧化污泥的长期影响。实验结果表明,进水Fe~(3+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)质量浓度分别为0～10、0～2、0～4mg/L对厌氧氨氧化污泥活性有促进作用;当进水Fe~(3+)质量浓度为10～40mg/L时,厌氧氨氧化污泥活性未受到较大影响,而进水Cu~(2+)和Zn~(2+)质量浓度分别为1～30、4～30mg/L时,随着金属离子浓度升高,脱氮效能逐渐下降,浓度越高,对厌氧氨氧化污泥活性的抑制效果越明显。分别在最适Fe~(3+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)质量浓度为6、1、4mg/L的条件下,对厌氧氨氧化污泥进行2个月的长期影响实验发现,加入Fe~(3+)对厌氧氨氧化污泥活性一直有良好的促进效果,而加入Cu~(2+)和Zn~(2+)分别在第19天和第21天开始出现明显的活性下降现象,并且在停止投加金属离子后,短期内活性也未能恢复,混合组未发现明显的抑制或促进现象。     

盐酸酸洗废液制备纳米氧化铁

探索了一种盐酸酸洗废液资源化处理的新工艺,采用"负压蒸发+纳米氧化铁制备"组合模式,实现了废液中盐酸的回收及铁盐的综合利用。采用正交实验考察了真空度、反应温度和蒸发量对负压蒸发工艺的影响;然后在最佳负压蒸发工艺操作条件下进行纳米氧化铁的制备,并采用正交实验考察了氨水浓度、Fe~(2+)浓度、反应温度、搅拌速率和煅烧温度等因素对α-Fe_2O_3制备的影响。     

中心组合设计制备高比表面铝基核桃果皮多孔碳材料

以农业废弃物核桃青果皮为原料、F127为微结构调控剂、硝酸铝为中心配位离子,通过中心组合设计,螯合辅助共组装策略制备了系列铝基多孔碳材料并对制备参数进行优化分析。选择硝酸铝浓度、铝基复合材料与F127的质量比和碳化温度作为优化因素,研究各因素的不同水平对系列碳材料比表面积的影响。得到制备的最优条件为硝酸铝浓度1 mol·L~(-1),铝基复合材料与F127质量比为2.5及碳化温度850℃。在此条件下,制备得到的碳样品的比表面积为1 505.86 m~2·g~(-1),与预测值1 503.77 m~2·g~(-1)接近,说明与响应方程模型高度拟合。     

铁盐改性砂制备及其吸附Zn~(2+)的性能研究

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Zn~(2+)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了三氯化铁改性砂、硝酸铁改性砂,测定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2种铁盐改性砂对Zn~(2+)的吸附效果.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、4.247 m~2/g,比石英砂比表面积分别提高6.910、12.612倍;在pH为中性条件下,石英砂对Zn~(2+)去除率为43%左右,三氯化铁改性砂对Zn~(2+)去除率达到70%左右,硝酸铁改性砂对Zn~(2+)去除率达到85%左右,表明铁盐改性砂对Zn~(2+)去除能力比石英砂有很大提高;铁盐改性砂对Zn~(2+)的吸附有一定容量,表面的活性中心越多,吸附能力越大;铁盐改性砂对Zn~(2+)的去除率随着pH的升高而增加,当pH>8.5时,Zn~(2+)去除率可达90%左右.     

亚铁离子活化过硫酸氢钾复合盐降解水溶液中酮洛芬

以亚铁离子活化过硫酸氢钾(PMS)所产生的硫酸根自由基为氧化剂,氧化水中的酮洛芬,考察了pH值、温度、Fe~(2+)浓度、Fe~(2+)/PMS摩尔比以及Fe~(2+)投加方式等因素对酮洛芬氧化降解的影响,探究氧化降解酮洛芬(KTP)的最佳运行条件。结果表明,在实验范围内,pH值为3、温度为45℃和Fe~(2+)/PMS/KTP浓度比为20/15/1时酮洛芬的降解效果最好,酮洛芬的去除率达到66.8%。分批式投加Fe~(2+),使硫酸根自由基(SO4·-)持续生成,这样更有利于酮洛芬的降解。     

稻壳基高比表面积介孔活性炭的制备与表征

以稻壳为原料,KOH为活化剂,分炭化和活化两步制备高表面积介孔活性炭。采用比表面积测定仪测定其N2吸附脱附等温线,采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射分析仪(XRD)对活性炭形成过程中的物相变化与显微结构进行了表征。结果表明,氮气保护下,稻壳在420℃温度下炭化4 h,再将KOH与炭化稻壳按质量比3∶1混合均匀后,在750℃活化1 h条件下制备的活性炭平均孔径可达4.54 nm,比表面积高达2 174.09 m2/g,介孔率达到78.57%。     

基于硫酸根自由基(SO_4~-·)的污泥预处理技术

应用基于硫酸根自由基(SO_4~-·)的污泥预处理技术对抚顺某市政污水处理厂浓缩池剩余污泥进行预处理,强化污泥的过滤脱水性能。研究了最佳的氧化反应时间、S_2O_8~(2-)与Fe~(2+)的最佳投加浓度与投加方式;并探讨了SO_4~-·对污泥特性的影响。结果表明,当S_2O_8~(2-)投加浓度为80 mg·g~(-1)(以干物质计),Fe~(2+)和S_2O_8~(2-)的摩尔比为1:1,Fe~(2+)按时间比10 min:20 min分2段投加时,在反应时间30 min内,污泥的过滤脱水性能达到最佳。此外,Fe~(2+)活化S_2O_8~(2-)产生的SO_4~-·是强化污泥脱水的关键。同时,影响污泥脱水性能的胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)浓度和组成在氧化反应前后发生变化,污泥的脱水和过滤性能得到提高。     

油泥制备除油吸附剂

以油泥为原料,采用ZnCl_2活化法制备吸附剂,吸附处理水中的油类物质。研究了制备油泥吸附剂过程中活化剂ZnCl_2溶液浓度、固液体积比、活化温度、活化时间对吸附剂性能的影响,并对吸附剂比表面积和孔隙分布进行了分析。确定了技术经济性最佳的制备条件为ZnCl_2溶液浓度5.0 mol·L~(-1),固液体积比1∶1.5,活化时间2.0 h,活化温度450℃,吸附剂BET比表面积为316.088 2 m~2·g~(-1),对水中油类污染物质去除率为94.61%。     

Fenton法降解废弃聚乙烯醇面料的实验研究

采用Fenton法降解废弃聚乙烯醇(PVA)面料,以反应温度、初始pH、Fe~(2+)/COD质量比和H_2O_2/Fe~(2+)摩尔比为考察因素,得到最佳降解条件。结果表明,Fenton法的最佳降解条件为:反应温度60℃,pH=4,Fe~(2+)/COD质量比0.3,H_2O_2/Fe~(2+)摩尔比11。此时,降解质量浓度为50g/L的PVA面料废水,降解率超过90%,降解后黏均分子量下降了99.63%,COD去除率为61.57%,BOD/COD为0.46,吨水处理的经济成本为13 069.71元。     

基于响应曲面法优化H_2O_2/Fe~(3+)脱除烧结烟气中的Hg~0

烧结烟气中重金属汞的含量较高,湿法氧化脱除零价汞(Hg~0)是当前最受关注的技术之一,但该氧化脱除技术的操作条件仍需优化。为此,以响应曲面法对H_2O_2/Fe~(3+)氧化脱除Hg~0进行了研究和优化。首先参照单因素实验结果,利用Box-Behnken设计(BBD)的3因素3水平实验研究了溶液温度、H_2O_2浓度和Fe~(3+)浓度3个条件的交互作用并进行分析和优化,发现以H_2O_2/Fe~(3+)氧化脱除Hg~0的最佳条件为溶液温度41.78℃、H_2O_2浓度0.55mol·L~(-1)和Fe~(3+)浓度0.007mol·L~(-1),在此最佳条件下Hg~0的脱除效率可高达87.28%。最后,在该条件下进行了验证研究,实验结果表明最优条件下Hg~0的脱除效率为87.93%±0.87%,与模型预测值基本吻合,表明基于响应曲面分析法所得出的最佳工艺参数准确可靠,对利用H_2O_2/Fe~(3+)脱除钢铁行业烧结烟气中Hg~0的条件优化具有较好的指导作用。