改性锰矿的除砷性能研究

利用共沉淀—煅烧法对天然锰矿进行改性,研究了铁锰摩尔比(Fe/Mn)、pH、温度、共存离子对改性锰矿除砷效果的影响。采用X射线荧光光谱(XRF)、傅立叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)对其进行表征,探究改性锰矿除砷机理。结果表明:(1)Fe/Mn为12∶1时对As(Ⅲ)有最大去除率(88.63%),4∶1时对As(Ⅴ)有最大去除率(84.25%)。(2)弱酸性、中性及弱碱性的溶液反应环境有助于改性锰矿对砷的吸附。(3)Ca~(2+)促进砷吸附,HCO_3~-抑制砷吸附。(4)改性锰矿对砷的吸附过程符合Langmuir吸附等温方程和二级动力学方程。(5)可利用Na_2CO_3溶液对改性锰矿进行再生解吸,再生5次后的改性锰矿对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的去除率分别为81.27%、75.99%。     

天然锰砂去除水中的砷

天然锰砂是一种廉价、高效的水处理用材料,但尚未用于水中砷的去除。实验研究了反应时间、砷形态、初始砷浓度、温度、溶液初始pH对吸附过程的影响。结果表明,天然锰砂对As(Ⅲ)的吸附能力大于As(Ⅴ)。25℃时,固液比为10 g/L的条件下,天然锰砂对初始浓度为5.0 mg/L的砷溶液吸附过程经72 h基本达到平衡,平衡时对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的去除率分别达到94.5%和85.9%。吸附过程符合Lagergren准一级反应动力学模型和假二级反应动力学模型。相比之下,假二级动力学模型拟合程度更高。对As(Ⅲ)和As(Ⅴ),45℃时的吸附量均大于25℃时。不同温度下,天然锰砂对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附过程更符合Freundlich等温吸附模型。在溶液初始pH为3～10范围内,锰砂对砷的吸附能力受pH的影响较小。实验结果表明,天然锰砂是一种具有实际应用潜力的除砷材料。     

羟基铝及复合改性蒙脱石对As(V)的去除性能

采用无机羟基铝及阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵对天然蒙脱石进行无机及复合改性。在吸附过程中研究了反应时间、投加量和pH等变量对吸附性能的影响,同时进行吸附动力学及吸附等温线研究,吸附规律符合Langmuir等温方程式。采用X射线衍射、X射线荧光、傅里叶红外光谱等表征手段对未改性及改性蒙脱石进行性能表征。研究结果表明,羟基铝及复合改性蒙脱石对As(V)具有良好的吸附性能,在pH为4～10,初始砷浓度为2 mg/L,改性蒙脱石对As(V)的去除率接近99%。吸附机理主要为羟基铝表面络合吸附和静电吸附。     

除氟活性铝氧化物(AlO_xH_y-F_n)的吸附除砷性能

以活性铝氧化物AlOxHy处理某高氟地下水的中试实验获得的吸附剂废料AlOxHy-Fn为对象,考察其对三价砷(As(Ⅲ))和五价砷(As(Ⅴ))吸附去除性能,并对吸附机理进行了探讨。研究显示,AlOxHy-Fn为多孔无定型且具有不规则表面的絮状结构,比表面积为218.88 m2/g,零电荷点pHZPC在pH为8左右;AlOxHy-Fn可快速吸附As(Ⅲ)和As(Ⅴ),且反应24 h后的平衡吸附量分别为0.60和3.41 mg/g,朗格缪尔模型可以很好地描述As(Ⅲ)和As(Ⅴ)在AlOxHy-Fn表面的吸附,且As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的最大吸附容量分别为13.63和63.27 mg/g;AlOxHy-Fn在pH=4~10范围内对As(Ⅴ)去除率在90%以上,As(Ⅲ)在中性和弱碱性pH范围内吸附效果较好,但去除率仍在32%以下。AlOxHy-Fn表面性质、砷形态分布特征等对As(Ⅲ)与As(Ⅴ)的吸附有重要影响,电负性As(Ⅴ)较电中性As(Ⅲ)更容易吸附在AlOxHy-Fn表面。AlOxHy-Fn吸附除砷过程中,在pH为6时氟溶出量最低(0.40 mg/g),过高或过低pH均会导致氟溶出量增大;氟溶出量与As(Ⅴ)吸附量之间有明显正相关关系(R2=0.97),但与As(Ⅲ)吸附量无相关关系;铝溶出量在pH为4~10范围内均很低。将AlOxHy-Fn回用作为除砷吸附剂去除工业含砷废水的砷具有良好的技术经济可行性,且将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)是提高去除效果的重要手段。     

As(V)在金红石TiO_2颗粒表面吸附特性及机理

通过静态动力学和热力学吸附实验,研究了温度、共存离子以及溶质的初始浓度对As(V)在金红石TiO2颗粒表面吸附的影响,探讨了As(V)在金红石TiO2颗粒表面吸附特性及机理。结果表明,在As(V)初始浓度为10 mg/L,pH为7的条件下,25℃时的吸附量0.41 mg/g高于30℃时的吸附量0.31 mg/g,As(V)在金红石TiO2上的吸附为放热过程。CaCl2和MgCl2的添加对As(V)在金红石TiO2表面吸附起到明显的促进作用。T=25℃,Ca2+或Mg2+浓度为10 mmol/L时,As(V)吸附量分别为0.64和0.56 mg/g,Ca2+比Mg2+对As(V)吸附促进作用强。As(V)在金红石TiO2的吸附等温线符合Frendlich方程,Lagergren二级动力学方程能较好地描述As(V)在金红石TiO2颗粒表面吸附的动力学过程。     

新生态二氧化锰对水中三价砷去除作用的研究

研究了新生态MnO2对水中As(Ⅲ)的去除效果。结果表明:新生态MnO2对As(Ⅲ)去除率高,作用速度快,作用过程符合二级动力学方程;pH=6.5时吸附等温线符合Langmuir和Frundlich方程;pH<7时,As(Ⅲ)的去除率均达80%以上,受pH和初始浓度影响较小,且与H3AsO3的pKa无关的非特性吸附;阴离子与As(Ⅲ)有吸附竞争作用,阳离子的加入可使As(Ⅲ)的去除率接近100%。     

载钴活性焦对As(V)的吸附性能与去除效果

使用沉淀负载法制备了载钴活性焦,并研究了溶液pH值、反应时间、As(V)初始浓度以及共存阴离子等对载钴活性焦吸附去除水环境中As(V)的影响。结果表明,(1)载钴后活性焦的比表面积和孔容积分别提高了20.87%和43.47%;(2)载钴活性焦对As(V)最佳吸附pH值为4.0,当As(V)的初始浓度为10 mg/L时,As(V)去除率可达97%;(3)吸附过程符合准二级动力学模型(k2=0.66,R2=0.96),吸附等温线为Freundlich型(kF=8.227,1/n=0.396,R2=0.97);(4)稳定性实验验证了载钴活性焦的稳定性,钴不易脱附,最大脱附率仅为0.145%。     

蔗渣炭/镁铝双金属氧化物的制备及其吸附As(Ⅴ)的研究

采用共沉淀和焙烧法制备蔗渣炭/镁铝双金属氧化物(LDO),研究了pH、吸附时间、初始As(Ⅴ)浓度等因素对其吸附As(Ⅴ)的性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对蔗渣炭/镁铝双金属氢氧化物(LDH)、吸附As(Ⅴ)前后的蔗渣炭/镁铝LDO进行表征,探讨其吸附As(Ⅴ)的机理。结果表明,蔗渣炭/镁铝LDH具有水滑石层状结构;在pH为3.0~10.0时,蔗渣炭/镁铝LDO对As(Ⅴ)的平衡吸附量较高。准二级动力学模型可用于描述其对As(Ⅴ)的吸附动力学过程,吸附等温线符合Langmuir方程,45℃时,其对As(Ⅴ)的饱和吸附量为26.120mg/g。蔗渣炭/镁铝LDO受共存阴离子影响表现为HPO_4~(2-)CO_3~(2-)SO_4~(2-)Cl~-NO_3~-;材料再生循环利用4次后,对20.0mg/L的As(Ⅴ)的去除率为89.63%。XRD和FTIR分析表明,吸附后AsO_4~(3-)嵌入水滑石层间。     

5种铁氧化物去除As(V)性能的比较研究

为了从铁氧化物中筛选得到潜在经济有效的除砷材料,对5种铁氧化物去除As(V)的性能进行了比较研究。吸附实验结果表明,其吸附容量依次为施氏矿物四方纤铁矿水铁矿赤铁矿针铁矿,其吸附过程均符合准二级动力学,约24 h时吸附达到平衡。其中,pH=5时,施氏矿物的吸附容量达到83 mg/g。分别投加500 mg/L和300 mg/L的施氏矿物,可将含砷1.484 mg/L和0.850 mg/L、高TOC含量和高pH特征的模拟配水砷浓度降至0.01 mg/L以下。鉴于施氏矿物良好的吸附除砷性能,进一步通过SEM、FTIR和电位滴定对其表面特性进行了深入研究,结果显示,本研究中制备的施氏矿物存在结构性或表面吸附的SO42-,其(质子)表面位密度约为4.32个/nm2,表面质子化常数pK1为4.60,pK2为-8.98。     

海藻酸钠微胶囊负载纳米铁吸附水中的As(Ⅴ)

利用本实验所制备的海藻酸钠微胶囊负载纳米零价铁材料(M-NZVI)对水中不同浓度的As(V)进行了吸附去除研究,并比较了不同材料的吸附等温曲线。实验结果表明,2 g/L M-NZVI在pH=6.5±0.1,常温常压条件下对5 mg/L的As(V)的吸附去除率为90.35%,吸附速率较快,在30 min即可达到吸附平衡。通过M-NZVI、Ca-ALG和NZVI的热力学对比实验可知,M-NZVI表现出优越的吸附性能。溶液吸附剂添加量、初始pH值、离子浓度等因素对M-NZVI吸附水中砷离子的效率有一定影响:在其他条件不变的情况下,As(V)的去除率随着添加量的增加而逐渐增大;M-NZVI对As(V)的最佳吸附效果在pH=6~7范围之间;溶液中高浓度Na Cl能对M-NZVI的吸附性产生较强的干扰。同时,对于As(V)≤5mg/L的溶液,M-NZVI可以不做任何处理多次利用3~4次。这些结果显示,M-NZVI是一种用于原位修复重金属污染水体的潜在理想材料。     

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。     

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。     

Remediation of organic and inorganic arsenic contaminated groundwater using a nanocrystalline TiO2-based adsorbent

A nanocrystalline TiO₂-based adsorbent was evaluated for the simultaneous removal of As(V), As(III), monomethylarsonic acid (MMA), and dimethylarsinic acid (DMA) in contaminated groundwater. Batch experimental results show that As adsorption followed pseudo-second order rate kinetics. The competitive adsorption was described with the charge distribution multi-site surface complexation model (CD-MUSIC). The groundwater containing an average of 329 μg L^?1 As(III), 246 μg L^?1 As(V), 151 μg L^?1 MMA, and 202 μg L^?1 DMA was continuously passed through a TiO₂ filter at an empty bed contact time of 6 min for 4 months. Approximately 11 000, 14 000, and 9900 bed volumes of water had been treated before the As(III), As(V), and MMA concentration in the effluent increased to 10 μg L^?1. However, very little DMA was removed. The EXAFS results demonstrate the existence of a bidentate binuclear As(V) surface complex on spent adsorbent, indicating the oxidation of adsorbed As(III).     

载铁活化天然沸石处理高氟地下水

采用氯化铁改性天然沸石进行地下水除氟效果的研究,考察了地下水中4种阴离子Cl-、HCO3-、SO24-和PO34-对该改性沸石除氟效果的影响,并分析了其除氟机理和表面成分。研究结果表明,对于初始氟浓度不同的水样,随着阴离子浓度的增加,吸附剂对氟的去除率逐渐下降。Cl-对吸附剂除氟效果影响较小,氟去除率降低较慢;随着HCO3-浓度的增大(由100 mg/L到1 000 mg/L),水样pH由8.42缓慢升高到9.52,而氟去除率则由70.36%缓慢下降到56.73%(2mg/L);SO24-及PO34-对改性沸石除氟效果影响较大,氟去除率降低较快,且PO34-的影响大于SO24-。可以得到载铁活化天然沸石对4种阴离子的吸附顺序为:PO34->SO24->HCO3->Cl-。     

原位水解生成的羟基氧化铁凝聚吸附除磷效能与机制简

将不同摩尔比Fe³⁺与OH^-（[Fe³⁺]：[OH^-]=1：0、1：1、1：2和1：3）反应获得原位水解生成的羟基氧化铁（in situ FeO_xH_y），研究了具有不同水解程度的羟基氧化铁对凝聚吸附除磷效能与机制。研究显示，In situ FeO_xH_y对磷的去除率随铁投量增大而升高，且均在中性pH范围内具有最佳除磷效果；在相同铁投量条件下，磷去除率随着[OH^-]：[Fe³⁺]的升高而降低；当体系碱度较低时（pH<6），引入OH^-可促进Fe³⁺水解而提高除磷效果。4种羟基氧化铁均可在15 s内可快速吸附磷，且吸附过程符合准二级动力学模型；Freundlich模型均可很好地描述磷在4种羟基氧化铁表面的吸附行为。磷酸盐吸附后，In situ FeO_xH_y表面Zeta电位明显降低，且[Fe³⁺]：[OH^-]为1：0的羟基氧化铁降低最为显著。结合MINITEQ计算软件磷酸盐、铁盐形态分析结果显示，对于碱度较低的体系，通过投加一定量OH^-可促进Fe³⁺水解，进而使得其更易与水中H₂PO₄^-与HPO₄^2-结合，生成具有多核羟基的磷酸铁络合物，进而提高除磷效果。     

Zero-valent iron and iron oxide-coated sand as a combination for removal of co-present chromate and arsenate from groundwater with humic acid

The combination of zero-valent iron (Fe⁰) and iron oxide-coated sand (IOCS) was used to remove Cr(VI) and As(V) from groundwater in this study. The efficiency and the removal mechanism of Cr(VI) and As(V) by using this combination, with the influence of humic acid (HA), were investigated using batch experiments. Results showed that, compared to using Fe⁰ or IOCS alone, the Fe⁰-IOCS can perform better on the removal of both Cr(VI) and As(V). Metal extraction studies showed that As(V) was mainly removed by IOCS and iron corrosion products while Cr(VI) was mainly removed by Fe⁰ and its corrosion products. Competition was found between Cr(VI) and As(V) for the adsorption sites on the iron corrosion products. HA had shown insignificant effects on Cr(VI) removal but some effects on As(V) removal kinetics. As(V) was adsorbed on IOCS at the earlier stage, but adsorbed/coprecipitated with the iron corrosion products at the later stage.     

多孔铁-碳-稀土合金填料对高盐废水中氯离子的去除

高盐废水是目前水处理领域的难点,主要研究了不同因素下多孔铁碳合金填料对氯离子的去除效果,及Cl-的去除机理。在进水pH为2,停留时间为60 min,Cl-浓度20 000 mg/L条件下进行实验,通过静态实验和连续实验确定Cl-主要去除途径为微电解过程引起的填料吸附。这种合金填料对实际高氯废水也有较好的处理效果,针对变性淀粉废水,在最优条件下填料对废水中氯离子有较强的吸附去除能力,同时COD去除率能达到57%,废水的可生化性得以大幅度提高。     

Arsenic sorption by red mud-modified biochar produced from rice straw

Red mud-modified biochar (RM-BC) has been produced to be utilized as a novel adsorbent to remove As because it can effectively combine the beneficial features of red mud (rich metal oxide composition and porous structure) and biochar (large surface area and porous structure properties). SEM-EDS and XRD analyses demonstrated that red mud had loaded successfully on the surface of biochar. With the increasing of pH in solution, arsenate (As(V)) adsorption on RM-BC decreased while arsenite (As(III)) increased. Arsenate adsorption kinetics process on RM-BC fitted the pseudo-second-order model, while that of As(III) favored the Elovich model. All sorption isotherms produced superior fits with the Langmuir model. RM-BC exhibited improved As removal capabilities, with a maximum adsorption capacity (Q_max) for As(V) of 5923 μg g^?1, approximately ten times greater than that of the untreated BC (552.0 μg g^?1). Furthermore, it has been indicated that the adsorption of As(V) on RM-BC may be strongly associated with iron oxides (hematite and magnetite) and aluminum oxides (gibbsite) by X-ray absorption near-edge spectroscopy (XANES), which was possibly because of surface complexation and electrostatic interactions. RM-BC may be used as a valuable adsorbent for removing As in the environment due to the waste materials being relatively abundant.     

共存物质对重金属絮凝剂 MCC 除镉性能的影响简

为进一步拓展天然高分子絮凝剂壳聚糖的应用范围，以壳聚糖、L-半胱氨酸为原料，通过酰胺化反应制备一种具有重金属捕集功能的高分子重金属絮凝剂-2-氨基-3-巯基丙酰壳聚糖（MCC），研究了水体中常见的阴阳离子、有机配位剂及浊度对MCC除镉性能的影响，探讨了絮体形貌与絮体分形维数及絮凝除镉效果间的关系。结果表明，Na⁺、Cl^-、NO₃^-、F^-、SO₄^2-的存在对MCC除Cd²⁺均有促进作用，Ca²⁺表现为明显的抑制作用；低浓度的EDTA对除镉有促进作用，随着EDTA浓度的增大，逐渐转为抑制作用；低浓度的腐殖酸对MCC去除Cd²⁺有显著的促进作用；在一定范围内，浊度可促进 MCC对Cd²⁺的去除；絮体间空隙越多，絮体分形维数越小，除镉效果越好。     

UASB处理硫酸盐有机废水的启动

为了考察上流式厌氧污泥床反应器(UASB)处理含硫酸盐有机废水的特性,采用有效容积为10 L的UASB,研究了启动运行过程中COD和SO2-4降解情况、出水VFA和pH值、产气量及颗粒污泥比产甲烷活性(SMA)变化状况。结果表明,接种厌氧颗粒污泥,保持进水COD为1 500 mg/L,SO2-4浓度为100 mg/L,将HRT由24 h缩短至12 h以提高负荷,经历55 d成功启动了UASB反应器;当HRT为12 h,进水COD和SO2-4负荷为3.0 kg/(m3·d)和0.20 kg/(m3·d),COD和SO2-4的去除率分别达到80%和89%,出水VFA为3 mmol/L,产气量达9.5 L/d,颗粒污泥的SMA为86.4 mL/(g VSS·d)。