MnO2-活性炭吸附柱对水溶液中微量铬吸附作用的研究

本实验研究了在动态条件下,MnO_2-活性炭吸附柱对水溶液中微量(或痕量)Cr~(3+)和CrO_4~(2-)离子的吸附作用及影响吸附柱吸附作用的一些因素。 MnO_2-活性炭柱之所以能够吸附水溶液中的Cr~(3+)和CrO_4~(2-)离子,是由于MnO_2具有共沉Cr~(3+)离子的特性;而在一定的pH值与活性炭的催化作用下,CrO_4~(2-)可被一些还原性离子(如Mn~(2+)、Fe(2+)等)还原为Cr~(3+)离子。     

高比表面积活性炭(HSAAC)对水中镉(Ⅱ)吸附性能的研究

以石油焦基为原料,采用KOH活化法制取高比表面积活性炭.考察了高比表面积活性炭吸附水中Cd(Ⅱ)时,pH值、Cd(Ⅱ)浓度、吸附时间和活性炭用量等因素对Cd(Ⅱ)吸附量和水中Cd(Ⅱ)残余浓度的影响.实验结果表明高比表面积活性炭在适宜条件下对Cd(Ⅱ)具有较大的吸附量和良好的再生效果.为HSAAC在废水中的实际应用提供了理论依据.     

生物炭对氮磷物质的吸附作用机制研究

为探究生物炭对氮磷物质吸附作用机制,该文通过研究生物炭对氮磷纯溶液pH和可溶性物质(TDS)的影响规律,分析生物炭对氮磷吸附效果及作用机制。结果表明:添加生物炭的氮溶液pH和TDS高于未添加生物炭,生物炭对氮磷溶液pH和TDS的影响受溶液浓度和炭添加量共同影响。杨木炭对正磷酸盐去除率随溶液浓度增大而增大,生物炭对铵态氮去除率随炭添加量的增加而增大,较高的溶液浓度和生物炭量不利于生物炭对硝态氮的吸附。生物炭对氮磷吸附受溶液特性、炭特性、溶液浓度和炭添加量等多种因素影响,竹炭可用于对可溶性氮的吸附去除,杨木炭可用于对可溶性氮和正磷酸盐的吸附去除。     

改性柚皮粉对水中Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附

基于柚皮中富含纤维素、木质素、多糖等可与重金属发生络合、螯合作用的物质,将农林及生活废弃物柚子皮作为重金属离子的吸附剂。采用经NaOH改性的柚皮粉吸附水中Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)。考察了pH、吸附时间、改性柚皮粉用量以及Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)初始浓度等因素对吸附的影响,测定了吸附等温线,对等温吸附规律及动力学进行了探讨。结果表明,pH、吸附时间、改性柚皮粉用量、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)初始浓度等因素对吸附效果均有影响。吸附Cu(Ⅱ)的适宜条件为:pH5.4～5.5,吸附时间10min,改性柚皮粉用量0.2g/100mL,Cu(Ⅱ)初始浓度20～80mg/L。在该条件下,Cu(Ⅱ)去除率达95%以上。吸附Zn(Ⅱ)的适宜条件为:pH5.5～5.6,吸附时间60min,改性柚皮粉用量0.4g/100mL,Zn(Ⅱ)初始浓度小于80mg/L。在该条件下,Zn(Ⅱ)去除率达90%以上。等温吸附规律可用Freundlich和Langmuir模式较好地描述,吸附呈单分层形式,吸附性能良好。吸附动力学规律符合准一级、准二级和Elovich动力学模型。     

酿酒酵母吸附Zn(Ⅱ)过程中阳离子(K+,Mg2+,Na+,Ca2+)的变化分析

研究了酿酒酵母无缓冲溶液体系吸附Zn(Ⅱ)的过程中各种阳离子的变化情况.研究结果表明,当Zn(Ⅱ)的初始浓度是0.08～0.8 mmol·L-1,酵母浓度约1 g·L-1,初始pH为5.65,反应38h内,酵母的Zn(Ⅱ)吸附量为74.8～654.8μmol·g-1,去除率达到76.4%～92.8%,pH值升高0.55～1.28.吸附过程中酵母首先快速释放大量K ,其次是Mg2 和Na ,Ca2 的释放量较少,数量级一般可分别达到几百、几十和几个μmol·g-1.以离子交换为基础计算的各阳离子释放量总和一般超过Zn(Ⅱ)的吸附量,证明酵母吸附Zn(Ⅱ)的机理之一是离子交换,但不唯一.无缓冲溶液体系酵母吸附Zn(Ⅱ)的过程中溶液pH值升高,H 被吸收,K 等阳离子释放,是生物体细胞的本质属性,与Zn(Ⅱ)是否存在无关,但是Zn(Ⅱ)可以促进阳离子的释放以及降低酵母对H 的吸收,也反映出Zn(Ⅱ)与H 之间可以竞争细胞表面吸附位.死酵母的吸附量低于未处理酵母,与阳离子交换能力关系不大,可能与细胞表面变形导致Zn(Ⅱ)吸附困难有关.     

有机酸-铁改性活性炭去除饮用水中的砷

利用有机酸(柠檬酸和EDTA)螯合铁加载来改性活性炭,采用动态活性炭小柱进行吸附穿透实验来检测改性后活性炭对砷的吸附能力.研究表明,加载到活性炭上的铁的量随着有机酸和铁浓度增加而增加,在EDTA和铁的浓度分别为0.1mol/L时,活性炭上的铁含量从未加载时的0.24%升至6.18%.改性后的活性炭对砷吸附能力有显著增加,EDTA-Fe改性后的活性炭对As(V)和As(III)穿透时,运行的床体积达到未改性活性炭的10倍.一般情况下,低pH对As(V)的吸附有利.在水体常见pH值范围内(pH 6~9),As(III)的吸附受到影响较小.活性炭上用有机酸螯合法加载的铁大部分以不定形的形式存在,且晶体化效果不明显.     

介质配比对PRB修复效率的影响

用零价铁和活性炭作为PRB反应介质,以Cr(Ⅵ)污染地下水为例,研究介质配比对PRB修复效率的影响。零价铁对Cr(Ⅵ)具有还原作用,活性炭具有吸附作用,调整二者的配比,产生不同的处理效果。当零价铁和活性炭质量分数分别占40%、30%时,单位Fe0对Cr(Ⅵ)的去除能力最强。出水总体积<96.5L时,Cr(Ⅵ)浓度均小于0.05mg/L,符合饮用水卫生标准。各反应柱修复过程中,体系内的pH均有所上升。     

重金属Pb(Ⅱ)污染原水的应急处理工艺研究

采用2种常用混凝剂--聚合硫酸铁(PFS)和聚氯化铝(PACl),以水中Pb(II)浓度突增为背景,研究了混凝剂投加量、目标物初始浓度以及调节pH值和高锰酸钾(KMnO4)预氧化等措施对混凝除Pb(II)效果的影响,同时比较了粉末活性炭(PAC)吸附 混凝和硅藻土吸附 混凝等工艺对Pb(Ⅱ)的去除效果.结果表明,单独投加混凝剂时,投加PFS对Ph(Ⅱ)的去除效果优于投加PACI.2种混凝剂的投加量为10 mg/L时,对Ph(Ⅱ)的去除效果基本达到最好水平,并且Pb(Ⅱ)初始浓度对混凝效果影响最小.在此投加量下调节pH值到9,2种混凝剂对应Pb(Ⅱ)的去除率都在95%以上.KMn04预氧化只在以PACI为混凝剂时对除Pb(Ⅱ)起到一定促进作用.以PFs为混凝剂时,投加10 mg/L的PAC或投加25 mg/L的硅藻土会取得相同的除Pb(Ⅱ)效果,即水中Pb(11)浓度从402 μg/L降至10 μg/L以下;而混凝剂为PACl时,活性炭投加量为20 mg/L或硅藻土投加量为50 mg/L时,水中剩余Ph(Ⅱ)的浓度也可以达标;通过硅藻土与KMnO4联用试验发现,高锰酸钾氧化会削弱硅藻土对Pb(Ⅱ)的吸附作用.综合考虑得出,硅藻土吸附 混凝才是原水应急除Pb(Ⅱ)简单、经济和有效的方法.     

活性炭纤维对铅镉二元离子吸附作用的研究

以活性炭纤维(Activated Carbon Fiber,ACF)为吸附剂,研究吸附剂投加量、时间、初始溶液pH和重金属浓度等影响因素对二元溶液中Pb(II)和Cd(Ⅱ)去除效果的影响。实验结果表明,ACF适应的pH范围宽(3.0～5.6),吸附平衡时间短(2 min),对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附容量随溶液pH增加而增大。在溶液pH为5.6,ACF用量为0.004 g/L时,ACF对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附容量分别为232.4和33.8 mg/g。ACF对Pb(Ⅱ)的吸附满足Freundlich等温吸附模型,对Cd(II)的吸附满足Langmuir等温吸附模型。环境扫描电镜照片显示ACF在吸附铅镉二元溶液后,表面聚集很多细小颗粒物,能量色散X射线光谱仪分析进一步验证颗粒物的主要组成为铅和镉元素,红外光谱分析则表明Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)与ACF的表面官能团结合实现了ACF对废水中Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的去除。     

氯化十六烷基吡啶改性活性炭对水中硝酸盐的吸附作用

采用阳离子表面活性剂氯化十六烷基吡啶(CPC)对活性炭进行了改性,并通过实验考察了CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附作用.结果表明,CPC改性活性炭对水中的硝酸盐具备较好的吸附能力.CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附能力明显高于未改性的活性炭.CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附能力随着CPC负载量的增加而增加.CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附动力学满足准二级动力学模型.CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附平衡数据可以较好地采用Langmuir等温吸附模型加以描述.根据Langmuir等温吸附方程,CPC负载量(以活性炭计)为444 mmol·kg-1的改性活性炭对水中硝酸盐的最大单位吸附量为16.1 mg·g-1.CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附能力随着pH的增加而降低.水中共存的氯离子、硫酸根离子和碳酸氢根离子会抑制CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附.升高反应温度略微降低了CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附能力.采用1 mol·L-1的NaCl溶液可以使95%左右吸附到CPC改性活性炭上的硝酸盐解吸下来.CPC改性活性炭吸附水中硝酸盐的主要机制是阴离子交换和静电吸引作用.上述实验结果说明,CPC改性活性炭适合作为一种吸附剂用于去除水中的硝酸盐.     

污泥活性炭的制备及对甲苯吸附性能研究

以城市污水厂脱水污泥为原料,采用ZnCl2化学活化法,通过添加适量锯末(SAC-W)或椰壳(SAC-C)制备出不同污泥活性炭,其比表面积分别为450.3 m2/g和539.4 m2/g,比纯污泥活性炭的比表面积增加了31.63%和57.67%。将污泥活性炭和选用的煤质活性炭(CAC)用于甲苯动态吸附实验,研究不同活性炭的吸附性能。结果表明,在相同的甲苯初始浓度下,平衡吸附量大小顺序为SAC-C>CAC>SAC-W,污泥活性炭表现较好的吸附性能。对污泥活性炭进行理化性能分析,发现中孔和化学吸附作用对吸附量增加有一定贡献。污泥活性炭的吸附平衡与Langmuir方程拟合较好,相关系数R2为0.995。     

活性炭阴极电化学法回收废水中Ni(Ⅱ)的研究

研究了采用活性炭阴极电化学法,回收废水中的Ni(Ⅱ)生产硫酸镍的工艺。着重探讨了电流密度、Ni(Ⅱ)的初始浓度、溶液的pH值与反应温度对Ni(Ⅱ)回收率的影响。在电流密度为0.05A/cm2,废水中Ni(Ⅱ)的含量为250 mg/L,溶液pH值为6.0、温度为30℃及反应时间为150min条件下,废水中的Ni(Ⅱ)回收率达99.2%。     

酿酒酵母吸附Zn(Ⅱ)过程中阳离子(K+，Mg2+，Na+，Ca2+)的变化分析

研究了酿酒酵母无缓冲溶液体系吸附Zn(Ⅱ)的过程中各种阳离子的变化情况.研究结果表明,当Zn(Ⅱ)的初始浓度是0.08～0.8 mmol·L^-1,酵母浓度约1 g·L^-1,初始pH为5.65,反应38h内,酵母的Zn(Ⅱ)吸附量为74.8～654.8μmol·g^-1,去除率达到76.4%～92.8%,pH值升高0.55～1.28.吸附过程中酵母首先快速释放大量K⁺,其次是Mg²⁺和Na⁺,Ca²⁺的释放量较少,数量级一般可分别达到几百、几十和几个μmol·g^-1.以离子交换为基础计算的各阳离子释放量总和一般超过Zn(Ⅱ)的吸附量,证明酵母吸附Zn(Ⅱ)的机理之一是离子交换,但不唯一.无缓冲溶液体系酵母吸附Zn(Ⅱ)的过程中溶液pH值升高,H⁺被吸收,K⁺等阳离子释放,是生物体细胞的本质属性,与Zn(Ⅱ)是否存在无关,但是Zn(Ⅱ)可以促进阳离子的释放以及降低酵母对H+的吸收,也反映出Zn(Ⅱ)与H⁺之间可以竞争细胞表面吸附位.死酵母的吸附量低于未处理酵母,与阳离子交换能力关系不大,可能与细胞表面变形导致Zn(Ⅱ)吸附困难有关.     

锌对磷酸铵镁和磷酸钙结晶回收磷的影响

以模拟废水为对象,研究了pH及Zn2+浓度对磷酸铵镁(MAP)和羟基磷灰石(HAP)法除磷率的影响,并对不同Zn:P摩尔比条件下除磷所得产物进行了XRD物相分析。结果表明,锌磷共存条件下进行MAP和HAP法除磷,当pH在7.4～8.0时,Zn2+浓度越大,除磷率越高,随着pH继续增加,Zn2+浓度越大,除磷率反而越小。当pH为9.5时,Zn2+浓度从0增加到25mg/L时,MAP法的除磷率从91%下降到82%;而HAP法的除磷率从95%下降到92%,受Zn2+浓度影响较MAP法小。锌磷共存条件下的除磷产物中均含有Zn(3PO4)2,随着溶液中Zn:P增加,产物中Zn(3PO4)2含量越来越多,且HAP法除磷产物纯度受Zn2+浓度影响较MAP法大。     

发泡聚苯乙烯微塑料中含锌添加剂的释放行为

为了探讨微塑料重金属添加剂在环境中的释放规律和影响因素,以未老化和紫外(UV)老化发泡聚苯乙烯(EPS)微塑料为研究对象,在3种模拟环境(淡水、海水和胃液)下,通过释放动力学、累积释放实验以及正交试验开展锌(Zn(Ⅱ))添加剂的释放行为研究.结果表明,UV老化的EPS微塑料Zn(Ⅱ)的释放能力要大于未老化的EPS微塑料,淡水、海水和胃液中UV老化的EPS微塑料Zn(Ⅱ)的平衡释放量分别为(29.45±4.38),(87.41±5.18)和(109.94±3.18)μg/g,而未老化的EPS微塑料Zn(Ⅱ)的平衡释放量分别为(20.90±0.46),(85.89±0.51)和(108.92±1.17)μg/g,这说明UV老化可以促进其Zn(Ⅱ)添加剂的释放,胃液和海水环境更有利于Zn(Ⅱ)的释放.EPS微塑料中含Zn(Ⅱ)添加剂的释放更符合伪二级动力学模型,表明Zn(Ⅱ)从塑料中的释放受界面反应和塑料表面的扩散控制.3种模拟环境下,通过多次更换浸提液EPS微塑料中的Zn(Ⅱ)几乎可以被完全释放.pH值、粒径和老化时间是EPS微塑料Zn(Ⅱ)添加剂释放的主要因素.     

Zn(Ⅱ)在δ-MnO2和γ-MnOOH两种矿物上吸附的初始溶质浓度效应

研究了在Zn(Ⅱ)总量一定的情况下,不同的初始溶质浓度和吸附动力学过程对吸附等温线及吸附不可逆性的影响.将总量一定的吸附质Zn(Ⅱ),分批次(1次,3次,15次)加入到2种不同的吸附剂体系(δ-MnO2和γ-MnOOH)中,得到吸附等温线.实验结果表明,对于Zn(Ⅱ)-δ-MnO2吸附可逆体系,吸附-解吸等温线及可逆性随着Zn(Ⅱ)加入批次的增加未见明显变化;而对于Zn(Ⅱ)-γ-MnOOH吸附不可逆体系,吸附等温线随着Zn(Ⅱ)加入批次的增加显著升高,吸附量变大,吸附不可逆性降低.这主要是由于在两种矿物上的微观吸附状态不同所导致的,而这种差异是受吸附动力学过程影响的,这是传统吸附热力学所不能解释的,但是符合亚稳平衡态吸附(MEA)理论的预测.     

Zn~(2+)-S~(2-)-H_2O系热力学平衡研究

根据配位化学热力学平衡原理,绘制了温度为298.15K时Zn2+-S2--H2O系pC-pH热力学平衡状态图。结果表明:ZnS溶解平衡时,随着pH值的增加,ZnS的溶解度先减少后增加,当pH值为8.36时,ZnS的溶解度最小,为10-7.69mol/L;Zn(OH)2溶解平衡时,随着pH值的增加,Zn(OH)2的溶解度也呈现先减少后增加,当pH值在9.41时Zn(OH)2的溶解度最小,为10-5.61mol/L;体系中ZnS和Zn(OH)2二者固相溶解平衡时,当S2-Zn2(+mol)时,pH在0～14范围内只生成ZnS沉淀,不会产生Zn(OH)(2s)物质。研究结果可为硫化沉淀法去除废水中锌等技术提供理论依据。     

超细电气石粉吸附水体中的Cu（Ⅱ）、Pb（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）

通过对吸附时间、电气石用量、初始溶液pH值、初始离子浓度和吸附温度等单因素试验,研究超细电气石粉对水中重金属离子Cu（Ⅱ）、Pb（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）的吸附性能。实验发现：超细电气石粉对3种重金属离子的吸附均符合Langmuir吸附等温模型。超细电气石粉对Cu（Ⅱ）、Pb（Ⅱ）和zn（Ⅱ）的饱和吸附量分别是18．59、133．33mg／g和15．41mg／g。超细电气石粉对重金属离子的吸附量随着溶液的初始pH值和电气石用量的增加而增加,随着重金属离子浓度的增加而减小。超细电气石粉能够提高金属溶液的pH值。温度对超细电气石粉吸附重金属离子的影响较小。超细电气石粉对混合溶液中的Cu（Ⅱ）、Pb（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）的吸附属于竞争性吸附,其选择性吸附由大到小的顺序为：Pb（Ⅱ）,Cu（Ⅱ）,Zn（Ⅱ）。     

碱性固体对污泥的调质堆肥影响及产品对土壤的改良潜力

为了科学评判不同碱性固体物质对调质污泥高温堆肥的影响及其有机肥对贫瘠土壤的改良潜力,通过用质量分数为10%的秸秆(干)炭、硬木炭、粉煤灰和石灰等碱性固体物质对污泥和锯末混合物料进行了调质,运用好氧堆肥的方式研究了不同碱性固体物质对调质污泥高温堆肥的影响,并用小青菜盆栽试验法探讨了有机肥对贫瘠土壤的改良潜力.结果表明,污泥经外源碱性固体调质后,可以延长高温期的时间,促进堆肥物料的热灭活无害化;秸秆炭和硬木炭调质能显著促进有机质矿化,达21.65%和18.16%;堆肥过程中各处理堆肥pH先降低后升高最终逐渐稳定在6.78~7.33之间,但粉煤灰和石灰调质会使得堆肥初期pH较高;碱性固体调质有利于降低堆肥产品的水溶性盐分含量,至堆肥结束各处理EC均低于3 000μS·cm-1;污泥经过调质后,堆肥的总氮含量逐渐增加,但粉煤灰和石灰调质会导致堆肥初期存在一定的氮素损失,而秸秆炭和硬木炭调质可以减少堆肥初期氮素损失;各调质处理中NH+4-N含量先增加后降低,NO_3~--N均呈现出逐渐增加的趋势,秸秆炭和硬木炭调质可以促进污泥NO_3~--N的转化,而石灰和粉煤灰调质则对NO_3~--N的转化和种子发芽产生一定的抑制作用,但均不会影响堆肥的腐熟;贫瘠土壤经过调质堆肥改良后,土壤有机质和NPK含量显著增加,小青菜生物量增加显著;与未调质堆肥相比,虽然调质后的堆肥对小青菜Cu、Zn的吸收具有一定的抑制作用,但相比于原贫瘠土壤而言,本研究获得的各种堆肥仍能促进小青菜对微量元素Cu、Zn的吸收.研究表明,相比于硬木炭、粉煤灰和石灰等碱性固体物质,秸秆炭更适合于污泥堆肥调质,其堆肥产品具有较好的贫瘠土壤改良潜力.     

模拟酸雨引起水体pH下降导致Zn对金鱼藻的毒害

用模拟酸雨沉降方式研究了水体酸度增加条件下,50 mg@L -1Zn2+对金鱼藻的毒害,以探讨酸雨沉降下重金属对植物伤害的作用机理.结果表明,随着pH降低,金鱼藻的细胞膜透性增加,叶绿素含量和叶绿素a/b值逐渐降低,游离脯氨酸含量明显增加;O2与脂质过氧化产物丙二醛(MDA)含量,均随酸度增加而升高,且两者极显著性相关.在低pH下50 mg@L -1Zn对金鱼藻的胁迫过程中,过氧化物酶(POD)活性发生大幅度应激性升高;CAT活性则在pH3.5以下明显下降.金鱼藻对Zn的富集量在pH5.5时最高,随着酸度加大,富集量呈明显下降趋势.提示,酸度增加使Zn离子化程度升高,是Zn对金鱼藻细胞毒性趋于明显的直接原因之一.