凹凸棒石载锆吸附剂的制备及除磷性能研究

通过浸渍法制备了凹凸棒石(ATP-Zr)负载锆除磷吸附剂,并对其吸附除磷效果进行了初步研究。结果表明:以凹凸棒石为载体负载锆,当锆溶液浓度为0.2mol/L、负载温度100℃、陈化时间12 h时,所得ATP-Zr吸附剂在吸附时间为60min时的吸附效率可高达99.9%,吸附容量为10.2mg/g(以磷计)。     

高效经济除铅吸附剂的开发与应用

本文通过对凹凸棒石粘土的改性处理探讨高效除Pb吸附剂的加工制作方法和条件。用0.5mol/L H_2SO_4处理8h后,再在450℃下热处理1h所得的制剂性能稳定。Pb吸附量大,且除Pb速度快,在30min之内即可完成平衡吸附的96%以上,Freundlich吸附指数为0.165。     

AT—CS吸附剂及其除铅性能研究

通过吸附剂在含铅溶液中的振荡实验,研究了凹凸棒石粘土(AT)和钢渣(CS)混合吸附剂的制备条件及其除铅性能。确定出最佳条件为AT/CS混合比为1:1。3mol/l H_2SO_4处理480分钟并在105℃下热处理2小时。AT-CS吸附剂在良好扩散条件下,30分钟内可去除大部分铅,对铅的吸附容量高达670mg/g以上。     

铁-铈水合氧化物吸附剂除磷的间歇试验研究

采用共沉淀法合成铁-铈水合氧化物脱磷吸附剂，进行其对水溶液中磷酸盐吸附的速率曲线、pH值影响曲线、吸附等温线等的测定。结果显示，该复合吸附剂在pH=2～6范围内均具有良好的吸附除磷效果，其最大静态吸附量是粉末活性氧化铝的1.8倍以上。对富磷吸附剂的解吸及再生试验显示，该吸附剂可循环使用，一次再生后吸附容量约为新鲜吸附剂容量的90％。     

人工合成水铁矿对含磷废水的吸附性能

采用人工合成水铁矿Ferror Mox(FM)作为处理含磷废水的吸附剂.利用SEM、EDS、XRD、FTIR和Raman等分析手段确定FM为无定形状态的2 L水铁矿,主要由Fe、O、Ca、Si等元素组成.通过实验考察该材料作为除磷吸附剂的效果,研究了不同因素对FM除磷效率的影响,并对其吸附除磷的机制进行了分析.结果表明,在吸附时间60 min、磷酸盐溶液初始p H为2、相对投加量为7 g·L~(-1)、反应温度为25℃、初始含磷浓度为10 mg·L~(-1)、溶液体积为50 m L的条件下,磷酸盐的去除率达到99.14%;在不同温度下的吸附等温式均满足Langmuir等温吸附模型,相关系数达到0.95以上;由热力学参数可知,FM吸附磷酸盐的反应属于自发(式)的吸热反应;FM去除磷酸盐的反应用准一级动力学模型和准二级动力学模型均可以描述;通过再生实验可知,用0.1 mol·L~(-1)的氢氧化钠溶液可以使99%左右吸附在FM上的磷酸盐解吸下来.因此,FM适合作为处理含磷废水的吸附材料.     

载铁活性炭固定床对海水养殖尾水中磷的去除

为实现水产养殖尾水中低浓度磷酸盐的快速高效去除,该文构建了基于活性炭负载纳米羟基氧化铁(FeOOH@AC)的固定床吸附除磷装置,探究了盐度、进水磷酸盐浓度和流速对固定床动态吸附除磷效果的影响,并考察了FeOOH@AC固定床对工厂化海水养殖尾水中磷酸盐的吸附去除效果。结果表明,当水中磷酸盐初始浓度为0.75 mg/L时,FeOOH@AC固定床处理90 min后,水中活性磷酸盐浓度可以降到0.05 mg/L以下,去除率可以达到90%以上。FeOOH@AC固定床对水中磷酸盐的去除率随盐度降低而增加,当待处理水的盐度从30降低至5时,水中磷酸盐的去除率可以从69%提高至94%。同时,进水磷酸盐浓度和进水流速减低,使FeOOH@AC固定床到达吸附穿透点和吸附耗竭点的时间会延长。此外,经NaOH再生处理后,FeOOH@AC固定床有良好的重复使用效果。在应用于海水养殖尾水实际处理时,FeOOH@AC固定床可高效去除尾水中的磷,实现磷的达标排放。     

Fe/La定向修饰凹凸棒土稻壳基颗粒成型生物炭：磷酸盐吸附行为与机制

本研究合成一种新型除磷载Fe/La定向修饰凹凸棒土稻壳基颗粒成型生物炭吸附材料（Fe-La/AC）,考察了材料表面特性、Fe/La投加量、热解温度、保温时间以及凹凸棒土投加量等对磷素吸附影响规律. Fe/La最佳投加量为2：2 mmol,AT添加量为30%,热解温度为350 ℃,热解时间2 h,制备的Fe-La/AC对磷酸根的最大吸附量可以达到47.62 mg·g^-1（以磷计）. 傅里叶红外光谱分析表明Fe、La主要以铁镧氧化物及铁镧水合氯化物的形式存在于炭材料表面,Fe和La提供了磷酸盐吸附的活性中心. 该材料吸附动力学过程符合准二级动力学模型,吸附等温线拟合分析Langmiur模型更适于描述Fe-La/AC对磷酸盐的吸附过程,表明吸附动力学主要受化学作用控制. 磷酸盐吸附机制主要涉及静电吸引、配体交换和内层络合作用. 本研究制备的Fe-La/AC颗粒成型生物炭,可作为低磷浓度废水处理及水体富营养化调控的一种高效除磷吸附剂,具有较大的实际应用前景.     

层状双金属氢氧化物(LDH)去除磷酸盐的性能研究

我国水体特别是湖泊的富营养化与氮磷营养盐的超标排放有关.如果集中式污水处理厂的除磷效果不理想,将易引发尾水总磷超标,因此对污水处理厂二级处理过程的效能挖潜是当下污水处理厂提标改造的重点.层状双金属氢氧化物(LDH)是新型纳米吸附剂,可实现水体中磷元素的高效去除.研究中采用共沉淀法制备Mg/Al层状双金属氢氧化物(Mg/Al-LDH)及其煅烧产物(Mg/Al-LDO),通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和Zeta电位等方法表征其组成和微观形貌,借助吸附动力学和吸附等温线探究Mg/Al-LDH和Mg/Al-LDO对磷酸盐的吸附特点和作用机理.结果表明：(1)当磷酸盐的初始质量浓度为10 mg/L(以P计)时,Mg/Al-LDH和Mg/Al-LDO对磷酸盐的吸附在2 h内快速增加并完成90%的吸附率,且它们的拟二级动力学模型(R²值均大于0.999)比拟一级动力学模型能更好地模拟磷酸盐吸附过程,因而可以认为Mg/Al-LDH和Mg/Al-LDO的除磷过程主要通过化学吸附或化学键合来实现.(2)由于Mg/Al-LD...     

污泥基吸附剂除磷及其吸附效能研究

试验通过制备的污泥基吸附剂A、B、C和市售果壳活性炭分别对磷酸二氢钾、三聚磷酸钠、甘油磷酸钠不同的磷溶液进行吸附除磷,研究吸附时间、吸附剂投加量、吸附溶液pH值以及磷溶液初始浓度对除磷效果的影响。试验结果表明:污泥基吸附剂对磷的去除率随吸附时间的增加而提高,在2h时基本达到吸附平衡;磷去除率随吸附剂投加量的增加而提高,但单位吸附剂的吸附量会降低;磷去除率随着磷溶液浓度的增加而降低,而吸附量随磷溶液浓度的增加而提高;随着污泥基吸附剂含铁量的增加,磷溶液解析pH值也越小;同时在对生活污水吸附除磷试验中发现,污泥基吸附剂A、B、C磷去除率均好于市售果壳活性炭,分别为73.4%、85.2%、93.6%、73.3%。     

浸渍-煅烧法改性凹凸棒石对模拟废水中磷的吸附特性

为提升凹凸棒石对水溶液中磷的吸附性能,以凹凸棒石、氢氧化铝、熟石灰为原料,采用浸渍-煅烧法制备ATP-IA（改性凹凸棒石）.通过吸附磷试验,探讨ATP-IA吸附性能以及投加量对吸附效果的影响;利用SEM（扫描电镜）、XRD（X射线衍射光谱）、XRF（X射线荧光光谱）和FTIR（傅里叶转换红外光谱）对ATP-IA表征,并结合吸附动力学、热力学和等温吸附试验探讨ATP-IA吸附磷机制.结果表明,ATP-IA平衡吸附容量为26.34 mg/g（凹凸棒石的平衡吸附量为0.88 mg/g）,对磷的去除率可以达到99.36%;表征结果表明,改性可使部分凹凸棒石转变为钙沸石,改性能脱除凹凸棒石晶体内的结晶水,使凹凸棒石比表面积显著提升;动力学试验表明,ATP-IA吸附磷过程符合准二级动力学方程,说明ATP-IA吸附磷过程中反应控速步骤为化学反应;等温吸附试验结果符合Freundlich方程,表明吸附为多分子层不均匀吸附;热力学分析表明,ATP-IA吸附磷属于自发进行的吸热过程,且同时包含物理吸附和化学吸附.研究显示,浸渍-煅烧法改性会改变凹凸棒石部分理化性质,能显著提高凹凸棒石对磷的去除率及平衡吸附容量.      

有机改性凹凸棒石对养猪废水中有机物的吸附研究

研究表征了十二烷基二甲基甜菜碱和十六烷基三甲基溴化铵改性凹凸棒石的结构,探讨了改性凹凸棒石对猪粪废水中的有机污染物的吸附性能及机理,并考察了改性剂修饰比例、废水p H、吸附剂的投加量对吸附过程的影响.结果表明,两种改性剂成功结合到了凹凸棒石表面,有机改性凹凸棒石的晶体结构未发生改变,但对有机污染物的吸附能力显著高于原土.两性和阳离子改性凹凸棒石吸附有机污染物的最佳参数为:修饰比例为100%,吸附剂浓度为16 g·L~(-1),p H=4(阳离子改性为6),对猪粪废水中COD的去除率分别达到88%和92%,吸附量分别达到79 mg·g~(-1)和82 mg·g~(-1).吸附过程均符合二级动力学模型(R20.998),两性和阳离子改性凹凸棒石对有机物的吸附分别符合Freundlich和Langmuir等温式.有机改性凹凸棒石的疏水性增强,提高了对有机污染物的吸附能力,其沉降性能良好,这使其作为一种吸附剂用于实际养猪废水的处理成为可能.     

凹凸棒石对十八胺吸附的实验研究

利用天然凹凸棒石对难降解的十八胺进行吸附研究,并对天然凹凸棒石粘土结构和性质进行分析表征,重点研究了固液比、时间、p H值和温度对十八胺在凹凸棒石上吸附的影响.结果表明,十八胺在凹凸棒石上的吸附受p H和温度的影响明显,并且符合准二级动力学方程和Langmuir吸附等温线,由Langmuir吸附等温线(293 K)得出的饱和吸附容量为143.92 mg·g-1.凹凸棒石作为天然粘土有望成为处理十八胺的理想吸附材料.     

铁改性热处理凹凸棒颗粒对水体磷的去除效果

传统粉末态除磷材料颗粒过细,从而导致其难与水分离,这极大限制了其在实际工程中的应用。以热处理颗粒态凹凸棒黏土为载体（1~2 mm）,采用氯化铁（FeCl₃）活性负载的方法制备颗粒态吸附磷材料,并详细研究了吸附材料除磷的最佳改性条件、反应时间、影响因素及其效率。结果表明:2 mol/L氯化铁溶液改性的凹凸棒达到最佳改性条件,且磷的吸附能较好地被朗格缪尔方程模拟,其最大吸附量为4.27 mg/g,是原状黏土固磷容量的2倍左右。铁改性凹凸棒土除磷效率受pH值的影响较大,当水体pH值从4提高到11,去除率下降了10%左右。吸附动力学表明,铁改性凹凸棒土对磷的吸附符合拟二级动力学方程,24 h内可以去除84.46%的磷。0.2 mol/L的盐酸对铁改性凹凸棒的再生效果最优,再生后吸附剂对磷的吸附效率下降40%左右。以上研究结果表明,铁改性凹凸棒土可以作为低浓度水体磷去除材料,具有较大的应用前景。     

用凹凸棒石处理高浓含油废水的研究

研究了凹凸棒石吸附剂(包括其回收再生品)对废水中各种状态油的去除,结果表明,1％凹凸棒石原土与1mg/LPAM组合,可使含油约500mg/L的废水获得90%以上的除油率;若组合使用2.00%凹凸棒石和800mg/L硫酸铝,则易使含油126000mg/L的废乳化液破乳除油,除油率均达98％左右,COD_(Cr)去除率89％:如采用多级连续处理,则可有效地净化水质;油的去除效果是凹凸棒石投加量或初始油浓度的幂函数,且在剩余油量与投加量之间符合Freundlich吸附等温式:整个吸附过程具有不同特征的几个阶段,并随着时间的推延,逐渐呈现一级反应动力学的特征。     

凹凸棒黏土对水体和底泥中Cr (Ⅵ)的吸附

为考察凹凸棒黏土对水体和底泥中Cr（Ⅵ）污染治理与修复效果,通过实验室模拟试验,运用Langmuir和Frundlich等温吸附模型及准一级和准二级动力学模型,研究了天然凹凸棒黏土对水体中Cr（Ⅵ）的吸附特性,并研究了pH对吸附过程的影响及凹凸棒黏土对底泥中Cr（Ⅵ）金属形态的影响,通过XRF（X-射线荧光光谱仪）和SEM（扫描电镜）确定凹凸棒黏土的化学组成和微观形貌结构.结果表明:天然凹凸棒黏土内部呈纤维状且多孔隙,成分中含有铁、铝、钙等元素,吸附后的材料中发现了Cr元素;Langmuir-Frundlich吸附等温模型（R2=0.996）和准一级动力学模型（R2=0.993）较好地拟合了凹凸棒黏土对Cr（Ⅵ）的吸附热力学与动力学过程,动力学模拟的Cr（Ⅳ）平衡吸附量及实测值分别为1.38和1.37 mg/g.溶液pH对Cr（Ⅵ）的吸附具有影响,其最佳pH为3,此时吸附率最高,为85.80%.研究显示,向底泥中添加凹凸棒黏土能促使Cr形态由不稳定态（酸溶态和铁铝还原态之和）向稳定态（可氧化态和残渣态之和）转化,从而达到修复底泥中Cr（Ⅵ）污染的目的.      

凹凸棒石对水中Fe^2＋的吸附特性研究

通过静态试验,对凹凸棒石吸附去除水中Fe2＋的特性进行了研究,重点讨论了焙烧和酸化处理对吸附的影响。结果表明,凹凸棒石对水中Fe2＋吸附过程可以班厄姆公式进行拟合。Langmuir吸附等温式可以更好地描述Fe2＋在凹凸棒石上的吸附。当焙烧温度在200℃～400℃,焙烧处理对凹凸棒石吸附去除Fe2＋的影响不明显,当焙烧温度在500℃时,凹凸棒石对Fe2＋的吸附去除率显著降低,这是由凹凸棒石内部结构发生折叠收缩,导致孔道逐步塌陷所致。凹凸棒石对Fe2＋的吸附去除率随着酸化浓度的增加先减小而后增大,在HCl浓度为5 mol.L-1时达到最低。     

氯化磁性凹土树脂的制备与表征研究

利用表面负载的方法将有机化磁性凹土与苯乙烯、二乙烯苯等制备磁性凹土树脂;对磁性凹土树脂进行氯甲基化改性,制备出氯化磁性凹土树脂.表征了样品的形貌、结构以及表面积,研究了树脂对天然有机物(腐殖酸)的吸附性能.结果表明:氯化后的磁性凹土树脂的比表面积是原有的1.9倍,对附腐殖酸的饱和吸附能力也从原有的41.84 mg/g提高到了51.02 mg/g,这表明改性后的树脂增强了其对腐殖酸的去除能力.     

凹凸棒石组配硫酸锌对土壤Cd的钝化效果及生态风险评价

为明确凹凸棒石组配硫酸锌作为修复材料在钝化土壤Cd以及促进玉米生长方面的应用潜力,以凹凸棒石为原料,通过液相浸渍制备凹凸棒石组配硫酸锌作为钝化剂开展钝化试验与盆栽试验,研究了凹凸棒石与硫酸锌配比分别为3∶1、5∶1、7∶1、9∶1、11∶1时对土壤Cd有效性、玉米生长状况及其对Cd富集能力的影响,并采用扫描电镜初步探讨钝化剂的表面特征. 结果表明:与对照相比,添加凹凸棒石组配硫酸锌钝化处理使Cd的DTPA(二乙基三胺五乙酸)有效态含量降低了5.22%~32.77%,TCLP(毒性浸出方法)有效态含量降低了12.43%~35.65%,Cd的钝化效率随硫酸锌添加量的增加而显著提高(P<0.05). 钝化处理可显著降低玉米植株中Cd的含量,其茎部Cd含量的最大降幅为60.06%,根部Cd含量的最大降幅为32.69%,Cd主要集中分布在根部;同时,钝化剂的加入缓解了Cd对玉米生长的胁迫,随硫酸锌用量的增加,玉米生物量显著提升. 研究显示,凹凸棒石组配硫酸锌可作为对Cd污染农田修复的钝化剂,在钝化剂同等剂量水平下,凹凸棒石与硫酸锌配比为3:1时,对土壤中Cd的钝化效果最佳.      

改性凹凸棒土吸附处理PAM废水研究

以丙烯酰胺(PAM)为目标污染物,研究了改性凹凸棒土对PAM的吸附性能、吸附过程的影响因素以及吸附完成后的再生问题。研究表明,250mg/L的PAM溶液振荡吸附1h后,酸改性凹凸棒土的吸附效率高于提纯和热改性凹凸棒土,达90.08%。在250mg/L的PAM溶液投加酸改性凹凸棒土进行振荡吸附试验,吸附时间为45min,试验结果表明,酸改性凹凸棒土的最佳投加量为1g/L;吸附过程最佳pH范围是4～6;吸附过程为放热过程。以5%、10%和15%的氢氧化钠溶液作为脱附剂进行再生试验,随着氢氧化钠溶液浓度的提高,再生效率逐渐提高。但是,再生效率提高的幅度减小,浓度为10%和15%的氢氧化钠溶液的再生效率差别不大。以10%的氢氧化钠溶液作为脱附剂时,最经济的再生次数为5次。