转炉渣诱导磷酸钙结晶法去除和回收废水中磷的研究

以转炉渣为晶种材料,利用批次结晶沉淀实验,研究不同的反应条件对诱导磷酸钙结晶法去除和回收废水中磷的影响。结果表明,最优反应条件为:pH=9.5,Ca/P摩尔比2∶1,转炉渣用量1.7 g/L,反应时间3 h,在此条件下,碳酸根对反应的影响甚小,对养猪场废水和污泥浓缩池上清液的处理,最高去除率分别达到95.36%和96.54%;转炉渣循环利用10次,回收磷的效果仍然很好。运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等测试手段对在最优工艺条件下重复使用10次的转炉渣进行了表征,证明回收的磷主要以羟基磷灰石(HAP)形态存在。     

MnO_2@矿渣去除废水中的铊

以工业磁性矿渣构建具有二氧化锰包覆层(MnO_2@矿渣)的吸附剂,用于去除废水中的重金属铊元素。并探究吸附剂投加量、反应时间、反应pH、离子强度、有机物等影响因素及除铊机理。结果表明:在碱性条件下(pH=10),MnO_2@矿渣对水中的铊的吸附率达99.5%以上,10 min内达到吸附平衡;MnO_2@矿渣对铊的吸附容量随投加量的增大而增大,随离子强度的增大而减小,有机物对吸附铊的影响表现出差异性。吸附过程符合拟二级动力学模型,等温吸附适用Langmuuir和Freundlich方程描述;通过X-射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)-X射线能谱(EDS)表征手段分析,证实成功制备了MnO_2@矿渣;傅里叶变换红外(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)的结果表明MnO_2@矿渣对Tl(I)的去除是一个表面羟基络合、氧化和沉淀的过程。重复利用实验表明MnO_2@矿渣有很好的脱附与再生能力。     

交联壳聚糖/Cu_2O复合颗粒可见光催化脱色活性艳红

利用壳聚糖对金属离子的吸附和螯合作用,通过简单的液相沉淀-还原过程一步原位合成了交联壳聚糖/Cu2O复合粒子。X射线衍射(XRD)和红外(FT-IR)测试结果表明,壳聚糖与Cu2O纳米微粒能有效复合。以活性艳红X-3B溶液为模拟印染废水,采用Langmuir-Hinshelwood假一级方程模拟交联壳聚糖/Cu2O复合粒子光催化脱色反应的动力学行为,从动力学角度系统研究染料初始浓度、反应体系pH、催化剂用量和反应体系气氛等因素对复合粒子可见光催化脱色反应速率的影响。结果表明,当染料溶液浓度较低时,光催化过程可视为假一级反应。降低活性艳红X-3B初始浓度和pH,增加催化剂用量和反应体系的含O2量都可显著增加光解脱色反应速率常数。相同条件下,与纯Cu2O相比,交联壳聚糖/Cu2O复合粒子对X-3B呈现出更好的吸附性和更高的可见光催化活性。     

核壳结铁纳米线对水中Cd~(2+)的吸附性能及机理

利用液相还原法制备得到的核壳结构的铁纳米线(Fe@Fe_2O_3)进行了去除水中Cd~(2+)的实验研究。考察了溶液初始pH、金属离子浓度、反应时间、吸附剂投加量、反应温度等因素对于吸附反应的影响。采用了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量弥散分析(EDS)以及X射线光电子能谱(XPS)等分析手段对材料进行了表征并分析去除机理。结果表明,Fe@Fe_2O_3纳米线可以有效快速去除水溶液中的Cd~(2+),吸附机理涉及物理吸附和化学吸附,无氧化还原反应发生。     

壳聚糖/纳米CdS复合颗粒可见光光催化降解猩红B动力学研究

采用仿生矿化法制备了壳聚糖/纳米CdS复合颗粒光催化剂,并用于可见光光催化降解猩红B染料模拟废水,研究了猩红B初始浓度、pH、催化剂投加量和催化剂重复使用次数等因素对猩红B光催化降解的影响.X射线衍射(XRD)分析表明,壳聚糖能有效负载CdS纳米微晶.采用Langmuir-Hinshelwood模型描述壳聚糖/纳米CdS复合颗粒可见光光催化降解猩红B反应动力学行为,在猩红B初始质量浓度较低(≤20 mg/L)时,光催化降解过程符合假一级动力学方程.降低猩红B初始浓度和溶液pH都可显著增大光催化降解速率常数;催化剂投加量小于0.7 g/L时,光催化降解速率随其增加而增大,但催化剂投加量过大会使光催化降解速率减小;催化剂重复使用第5次时,猩红B光催化降解速率常数仍为第1次使用时的63.4%.     

赤泥晶种法磷酸铵镁结晶工艺模拟废水磷的回收

以赤泥为晶种,研究不同工艺条件对磷酸铵镁(MAP)结晶法回收模拟废水中磷的影响。结果表明,在投加赤泥(60～80目)8 g/L,搅拌速度为180 r/min,搅拌时间30 min,沉淀时间30 min,N∶Mg∶P=1∶1∶1的条件下磷酸根离子的回收率随初始磷酸盐浓度的增加而增大,在初始磷酸盐浓度小于90 mg/L时增幅较大,初始磷酸盐浓度大于90 mg/L后增幅减小;pH值对磷酸根离子的回收率影响显著,结合铵根离子、镁离子的回收率变化,pH值为9.5时最优;磷酸根离子的回收率随着Mg∶P摩尔比和N∶P摩尔比增大而呈上升趋势,当Mg∶P摩尔比为1.4∶1、N∶P摩尔比为4∶1时,磷酸盐的回收率可达97.9%。运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对最优工艺条件下的结晶产物进行了表征,表明磷主要以磷酸铵镁形态回收。     

pH对预氧化沸石滤柱启动过程中除锰效率的影响

针对当前接触氧化除锰法启动期较长的问题,采用改性沸石滤料耦合次氯酸钠预氧化辅助滤柱启动,采用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对滤料进行分析,探究了原水pH对滤柱启动中锰去除效率的影响,并对持续运行过程中次氯酸钠的投加量进行了优化,对改性沸石滤料进行静态吸附实验,并在进水pH分别为6.5、7.0、7.5时进行滤柱启动实验。结果表明,改性沸石滤料对Mn²⁺的吸附符合Langmuir模型与准二级动力学方程,当pH为5.5～8.0时,随pH升高改性沸石滤料对Mn²⁺的去除率上升。在3种pH条件下,滤柱的锰穿透期分别为5、8和9 d,并分别在第20、16和14天启动成功;次氯酸钠预氧化启动的3种滤柱次氯酸钠最低投加量分别为0.8、0.3与0.2 mg·L^-1。SEM与XRD表征结果证实了水钠锰矿在滤料表面的出现;而EDS与XPS结果分别表明,更高的pH会同时带来滤料表面锰元素含量和锰价态的升高。以上研究结果可为地表水水厂中对除锰有利的pH范围及沸石在启动过程中...     

羟基磷灰石的制备及其对水中氟离子的吸附

本研究利用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和X射线粉末衍射(XRD)观察了共沉淀法合成羟基磷灰石(HAP)的形貌及其晶型结构,并探讨了Ca/P摩尔比、反应时间及反应温度等因素对羟基磷灰石吸附水中氟离子性能的影响。结果表明,n(Ca/P)=1.5/1、反应时间1 h、反应温度40℃、陈化时间48 h、煅烧温度200℃、煅烧时间2 h时,HAP除氟效果最佳,吸附效率和吸附容量分别达到68.8%和6.88 mg/g。实验数据Langmuir等温模式拟合效果优于Freundlich模式,热力学参数计算可知,HAP对氟离子的吸附是自发(ΔG00),吸热(ΔH00),熵增(ΔS00)的过程。HAP对氟离子的吸附符合拟二级反应动力学过程。     

粉煤灰沸石负载铈掺杂TiO2对水体中蒽的去除

采用溶胶-凝胶法在80℃条件下制备了锐钛矿型稀土铈掺杂Ti02负载粉煤灰沸石光催化剂(以下简称光催化剂).利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对光催化剂进行了表征,同时考察了稀土铈掺杂量、光催化剂投加量、溶液pH以及蒽初始浓度对其光降解过程的影响,并研究了蒽的光降解动力学特性.结果表明,稀土铈掺杂量为0.50％(质量分数)、pH偏碱性时蒽的光降解效果最佳.光催化反应符合Langmuir-Hinshelwood动力学模型,蒽的光降解过程符合一级反应动力学模型,反应速率常数为0.0173min-i.     

不同Ca/P比下碳酸根对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响

以模拟污水处理厂污泥厌氧消化液为处理对象,进行磷酸钙沉淀除磷小试实验,考察了不同Ca/P物质的量比下碳酸根(CO2-3)对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响;利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对沉淀产物进行表征。结果表明,磷酸钙沉淀反应是一个快速过程,CO2-3的存在并未改变这一显著特征。磷酸钙沉淀反应过程中,CO2-3的存在降低了磷的去除率,改变了沉淀物形貌、结构和组分;实验设定范围内,磷酸钙的过饱和度越高,越难形成晶体态羟基磷灰石((Ca5(PO4)3OH,HAP);当pH值为9.0,Ca/P比为1.67时,CO2-3取代HAP晶格中的PO3-4,形成碳磷灰石(CHAP);当pH值为9.0,Ca/P比为3.33和5.01时,CO2-3和PO3-4之间竞争,形成碳酸钙(CaCO3);增大Ca/P能有效提高磷的去除率,降低CO2-3对磷酸钙沉淀反应的抑制作用,但综合考虑实际效果,选择Ca/P比为3.33作为适宜的反应条件。     

含锌离子模拟废水沉淀研究及污泥表征

采用氢氧化钙、碳酸钠和硫化钠处理含锌废水,在溶液pH、锌离子浓度、颗粒粒径、颗粒Zeta电位、上清液浊度和污泥体积等指标测定的基础上,结合沉淀产物表征,探讨了沉淀剂用量对锌离子去除率的影响及沉淀机理。研究结果表明,n(Ca(OH)2∶n(Zn)=1.5,去除率达到最大值99.65%,n(Na2CO3)∶n(Zn)=1.5,去除率达到最大值99.89%,n(Na2S)∶n(Zn)=2.5,去除率达到最大值99.95%。X-射线衍射和热重分析表明,氢氧化钙与废水生成的沉淀物为碳酸钙和氧化锌,碳酸钠与废水生成的沉淀物为氧化锌和碱式碳酸锌,硫化钠与废水生成的沉淀物为硫化锌,这对污泥处理处置以及回收利用有指导意义。     

热镀锌厂酸洗废水及锌灰中锌回收

分别采用蒸酸法、氨络合法和硫化沉淀法分离回收热镀锌厂酸洗废水及锌灰中锌铁。分别考察了酸洗废水中盐酸的逸出特性和氨浸法回收蒸馏渣中锌的效果;利用酸洗废水的酸度浸取锌灰中的锌并用氨络合法分离酸浸出液中锌铁;利用硫化物不同溶度积选择性沉淀酸浸出液中的锌,考察了Na2S加入量、曝气时间、反应溶液pH和反应时间的影响。研究结果表明硫酸的加入能提高盐酸的蒸发率但效果不明显,氨络合法难于有效分离锌铁,但硫化物沉淀法可较好地分离锌铁,铁回收率可达97．12％,锌沉淀率达到99．99％,所得沉淀物中ZnS纯度为68．51％。     

Adsorption characteristics of Cu(II) from aqueous solution onto biochar derived from swine manure

The purpose of this study was to investigate adsorption characteristic of swine manure biochars pyrolyzed at 400 °C and 700 °C for the removal of Cu(II) ions from aqueous solutions. The biochars were characterized using BET surface area, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), zeta potential, scanning electron microscopy/energy dispersive spectrometer (SEM–EDS), and X-ray diffraction (XRD). The adsorption of Cu(II) ions by batch method was carried out and the optimum conditions were investigated. The adsorption processes of these biochars are well described by a pseudo-second-order kinetic model, and the adsorption isotherm closely fitted the Sips model. Thermodynamic analysis suggested that the adsorption was endothermic. The maximum Cu(II) adsorption capacities of biochars derived from fresh and composted swine manure at 400 °C were 17.71 and 21.94 mg g^?1, respectively, which were higher than those at 700 °C. XRD patterns indicated that the silicate and phosphate particles within the biochars served as adsorption sites for Cu(II). The removal of Cu(II) ions from industrial effluent indicated that the fresh swine manure biochar pyrolyzed at 400 °C can be considered as an effective adsorbent.     

LiFePO4非均相Fenton法处理亚甲基蓝染料的研究

采用水热法制备出LiFePO4催化剂,通过电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅立叶红外光谱(FTIR)对其进行表征,并将其作为非均相Fenton催化剂处理亚甲基蓝(MB)染料溶液。实验结果表明,在催化剂用量为4 g/L,H2O2浓度为0.04 mol/L,pH值为3,温度为50℃,反应时间为60 min的条件下,浓度为500 mg/L的亚甲基蓝脱色率达99%。根据实验结果,讨论了LiFePO4作为非均相Fenton催化剂对亚甲基蓝的降解机理。     

CaH_2对Cu-Ce-La-ZSM-5催化分解NO性能的影响

实验采用一步离子交换法制备Cu-Ce-La-ZSM-5催化剂,然后采用共混法制得Cu-Ce-La-ZSM-5/CaH2催化剂。采用扫描电镜(SEM),电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES),X射线衍射(XRD),红外(FTIR)以及NO吸脱附(NO-TPD)对催化剂进行表征。结果显示CaH2的加入使得催化剂中铜离子存在形式发生变化,催化剂表面变光滑洁净,并且吸附NO能力增强。NO催化分解实验的结果表明CaH2提高了催化剂活性和抗氧性。CaH2助催性是由于其受热分解过程中产生的H2能将Cu2+还原为具有催化活性的Cu+,同时使催化剂表面洁净光滑更容易吸附NO。     

硅烷化改性MCM-41负载戊二酸锌催化CO2与环氧丙烷共聚制备可降解材料

以三甲基氯硅烷(TMCS)为硅烷化试剂,对MCM-41分子筛进行表面改性处理,并以此为载体制备负载型戊二酸锌催化剂(ZnGA/TMCS-MCM-41);采用红外光谱、氮气吸附-脱附和X射线衍射等分析手段对催化剂进行表征,结果表明:三甲基氯硅烷基团被成功接枝到MCM-41分子筛表面,形成比表面积略低的硅烷化MCM-41载体,但其骨架未被破坏,负载活性物质过程中,戊二酸锌能以更小的粒径均匀分散到载体的表面;聚合反应实验表明,与单纯戊二锌催化剂相比,ZnGA/TMCS-MCM-41催化剂对CO2与环氧丙烷(PO)的共聚反应显示出更高的催化效率和更快的反应速度,在反应34 h后催化效率达到86.3 g聚合物/g ZnGA;红外光谱和核磁分析表明所得共聚产物中碳酸酯结构含量大于95.8%。     

LiFePO_4非均相Fenton法处理亚甲基蓝染料的研究

采用水热法制备出LiFePO4催化剂,通过电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和傅立叶红外光谱（FTIR）对其进行表征,并将其作为非均相Fenton催化剂处理亚甲基蓝（MB）染料溶液。实验结果表明,在催化剂用量为4 g/L,H2O2浓度为0.04 mol/L,pH值为3,温度为50℃,反应时间为60 min的条件下,浓度为500 mg/L的亚甲基蓝脱色率达99%。根据实验结果,讨论了LiFePO4作为非均相Fenton催化剂对亚甲基蓝的降解机理。     

CaH2对Cu-Ce-La-ZSM-5催化分解NO性能的影响

实验采用一步离子交换法制备Cu-Ce-La-ZSM-5催化剂,然后采用共混法制得Cu-Ce-La-ZSM-5/CaH2催化剂。采用扫描电镜（SEM）,电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）,X射线衍射（XRD）,红外（FTIR）以及NO吸脱附（NO-TPD）对催化剂进行表征。结果显示CaH2的加入使得催化剂中铜离子存在形式发生变化,催化剂表面变光滑洁净,并且吸附NO能力增强。NO催化分解实验的结果表明CaH2提高了催化剂活性和抗氧性。CaH2助催性是由于其受热分解过程中产生的H2能将Cu^2＋还原为具有催化活性的Cu^＋,同时使催化剂表面洁净光滑更容易吸附NO。     

碳酸根对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响

以模拟的厌氧消化液为处理对象,通过小试实验,考察不同初始磷浓度Cp、Ca／P物质的量比、pH和温度下,碳酸根（CO3 2-）对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响;利用扫描电镜（SEM）、x射线衍射仪（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FT．IR）对沉淀产物进行表征。结果表明,高浓度的CO3 2-对以磷酸钙沉淀反应去除和回收磷的效率影响较大;Cp相同时,CO3 2-浓度（CCO3^2-）越大,P的去除率越低,低C,（20mg／L）时尤为显著;当CCO3^2-相同时,随着Cp的增大,反应速率加快,P的去除率逐渐升高,但升高幅度越来越小;增大Ca／P比和pH能提高P的去除率,降低CO3 2-对磷酸钙沉淀反应的抑制作用,综合考虑实际效果,应选择Ca／P比为3．33,pH为9．0作为适宜的反应条件;升高温度对降低CO3 2-对磷酸钙沉淀反应的抑制作用贡献不大。在Cp为60ITIg／L,Ca／P比为1．67,pH为9．0,温度为20℃的条件下,当CCO3^2-为0时,得到的沉淀产物主要为羟基磷灰石HAP;当CCO3^2-为30mmol／L时,得到的沉淀产物为磷酸钙和碳酸合磷灰石的混合物。