活化半焦处理含油废水的性能研究

石油开采过程中产生的大量含油废水已经成为困扰油田生产的重大难题.采用半焦作为吸附剂,对油田含油废水进行深度处理,可有效解决含油废水的环境问题并实现水资源的再利用.但半焦吸附能力有限,分别采用HNO3、H2O2、KOH、高温煅烧等方法对半焦进行活化处理,以提高其除油效果.实验中,分析表征了不同方法活化后半焦的表面物理和化学性质,对比了含油废水的处理效果.实验结果表明,活化后半焦的吸附能力均提高.其中,以KOH活化效果最佳,可使半焦的瞬时平衡吸附量提升近1倍.     

FeOOH对采矿废水中重金属的吸附

为了开发出吸附容量更大且制备过程更简便的新型重金属吸附剂,仅以三价铁化合物为原料,采用水热法一步合成羟基氧化铁,并用于矿山废水中铜、铁、锌、锰四种重金属的吸附分离。结果表明,在投加量为0.4 g·L-1、原水p H为1.50的情况下,合成的羟基氧化铁吸附剂对废水中重金属的总吸附容量为41.67 mg·g-1,其中铜、铁、锌、锰的吸附容量分别为6.17、19.55、2.22、2.53 mg·g-1。与羧甲基纤维素、活性炭、氧化铁相比,羟基氧化铁吸附剂在较低p H下仍然具有较高的吸附容量,无需事先投加碱性药剂,更适于吸附分离采矿废水中的重金属。     

响应曲面法对污泥热解剩余半焦吸附水中刚果红的优化

为了实现市政脱水污泥的资源化,以污泥快速热解制备富氢燃气剩余半焦作为吸附材料,对刚果红(CR)模拟染料废水进行了吸附研究。采用响应曲面法的Box-Behnken实验设计原理探究了吸附剂投加量、CR初始浓度、温度和溶液pH对CR去除率的影响,并分析了剩余半焦对CR的吸附机理。结果表明:各因素对CR去除率的影响顺序为吸附剂投加量CR初始浓度溶液pH温度;最佳吸附条件下CR的去除率为98.97%,与预测值(99.61%)基本吻合;由交互作用响应曲面分析结果得出,适当的增加吸附剂投加量,降低CR初始浓度和溶液pH均有助于提高CR的去除率;污泥热解剩余半焦的XRD和FT-IR表征结果显示,其主要成分为含硅无机物,BET结果显示孔隙结构发达,可提供较多的吸附位点;吸附CR后,没有新的官能团产生,表明剩余半焦对CR的吸附主要为物理吸附。     

一种新型活性半焦吸附剂的制备及其表面特征分析

对一种原料半焦进行粉碎、筛分,取其中10～20目的颗粒;用去离子水冲洗后高温下烘干至恒重;依次进行HNO3活化、KOH活化和加压水热化学活化,制备出活性半焦吸附剂。经实验证明,该活性半焦吸附剂对甲苯的吸附等温线符合Langmuir模型,其甲苯吸附容量可达207 mg/g,穿透时间由80 min延长至235 min。该活性半焦吸附剂的比表面积为555.56 m2/g,碘值为811.38 mg/g,表面酸碱总量为0.8649 mmol/g,并通过SEM扫描进行了表面微观形态分析。数据表明,经改性后制备出的新型活性半焦对甲苯的去除率明显增加,其表面物化性质也有明显改变,是一种优良的有机废气吸附剂。     

壳聚糖-TiO2吸附剂对银的吸附及纳米银的生成

将生物选择性吸附和光催化技术耦合合成一种新型的多功能壳聚糖-二氧化钛吸附剂（CTA）,这种新型的多功能壳聚糖-二氧化钛吸附剂能够同时吸附重金属和降解有机污染物。实验发现,CTA对银离子有较好的吸附容量,在初始浓度为1 000 mg/L时吸附容量为100.3 mg/g,且吸附了银离子的吸附剂对甲基橙有更好的降解效果。扫描电镜表明,CTA紫外条件下吸附银以后表面会有纳米银的生成,能谱显示纳米银颗粒在一定条件下可以由CTA表面自行脱落。     

壳聚糖-TiO_2吸附剂对银的吸附及纳米银的生成

将生物选择性吸附和光催化技术耦合合成一种新型的多功能壳聚糖-二氧化钛吸附剂(CTA),这种新型的多功能壳聚糖-二氧化钛吸附剂能够同时吸附重金属和降解有机污染物。实验发现,CTA对银离子有较好的吸附容量,在初始浓度为1 000 mg/L时吸附容量为100.3 mg/g,且吸附了银离子的吸附剂对甲基橙有更好的降解效果。扫描电镜表明,CTA紫外条件下吸附银以后表面会有纳米银的生成,能谱显示纳米银颗粒在一定条件下可以由CTA表面自行脱落。     

活性半焦用于油田含油污水除油的研究

以经济廉价的半焦为原料,制备用于处理油田含油污水的吸附剂。采用高温焙烧活化、水蒸气活化、高压水热活化以及硝酸、氢氧化钾活化等方法对半焦进行活化处理,通过静态吸附实验测定除油率来评价活化效果,重点讨论了氢氧化钾活化条件对除油效果的影响。结果表明:KOH与半焦质量比为6∶1,80℃浸渍3 h,550℃焙烧1.5 h时,制备的活性半焦吸附除油效果最好,除油率可以达到75.6%;活性半焦对油的吸附符合Freund lich吸附方程。利用酸碱滴定法对样品表面酸碱官能团进行分析,发现KOH活化后半焦表面碱性亲油官能团明显增多;通过SEM对半焦的微观结构进行分析,发现KOH活化后半焦产生大量有利于吸附的孔结构。     

克劳氏芽孢杆菌(Bacillus clausii S-4)吸附Zn2+的研究

为了验证生物吸附剂去除废水中重金属离子Zn2 的可行性,筛选了一株高效吸附Zn2 的微生物菌株克劳氏芽孢杆菌Bacillus clausii S-4.采用火焰原子吸收、红外光谱和扫描电镜能谱分析,对这种新型生物吸附剂在水相中吸附Zn2 的性能和机理进行了研究.结果表明,B.clausii S-4菌体在20℃、30℃、40℃条件下,吸附Zn2 的最佳pH为4.5,吸附容量为57.5 mg/g,吸附容量随温度的升高而增加,吸附过程是吸热反应,吸附平衡时间约30 min.吸附前后,B.clausii S-4菌体表面上的化学官能团和金属离子发生了明显的变化,-OH、-NH4 、-COOH、(-CO-NH-)、-C6H5等官能团可能参与了吸附过程.0.1 mol/L HNO3、HCl和EDTA对锌的解吸附效果较好.在矿山废水中,B.clausii S-4菌体对Zn2 的吸附效果也比较理想,显示出其潜在的应用价值.     

改性板栗壳CACS对Cr(Ⅲ)的吸附性能

以板栗壳为原料,经过柠檬酸改性后制备成重金属吸附材料CACS,通过考察初始p H值、吸附剂投加量等因素对模拟废水中Cr(Ⅲ)去除率的影响,以及吸附动力学过程和等温吸附特征,分析探讨CACS对水中Cr(Ⅲ)的吸附特性及吸附机理。结果表明,p H为4.0,吸附剂投加量为1 g/L时,CACS对Cr(Ⅲ)的饱和吸附容量达33.4 mg/g;与未改性板栗壳CS相比,吸附容量提高了49.5%;吸附过程符合准二级动力学模型,表明吸附速率受化学吸附控制,吸附等温规律遵从Langmuir模型,表明吸附过程主要是表层吸附;结合吸附前后的扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)的图谱分析,推断改性板栗壳CACS对Cr(Ⅲ)的吸附存在表面吸附、静电引力、络合和离子交换作用,而羟基和羧基与Cr(Ⅲ)发生配位作用可能是吸附量提高的主要原因。     

铁酸锰纳米材料吸附含Ni~(2+)电镀废水的性能研究

采用非表面活性剂水热法制备了铁酸锰(MnFe2O4)纳米材料吸附剂,研究了吸附时间、溶液pH和温度对MnFe2O4纳米材料吸附模拟含Ni 2+电镀废水和实际含Ni 2+电镀废水中重金属Ni 2+的吸附性能,并探讨了该材料的再生利用性能。结果表明,MnFe2O4纳米材料可有效吸附电镀废水中的Ni 2+,吸附平衡时间为600min。对20mg/L的模拟含Ni 2+电镀废水,投加4.5mg的的MnFe2O4纳米材料进行吸附处理,Ni 2+的吸附去除率高达98%左右;实际工程应用中,应保持电镀废水偏碱性、温度25℃;MnFe2O4纳米材料具有理想的再生利用性能,重复吸附5次后,吸附去除率仍可达82.24%,在实际废水处理中具有广阔的应用前景。