改性稻壳炭对农村生活污水除磷特性研究

为研究稻壳炭不同改性工艺对农村生活污水的除磷性能影响,提高传统湿地填料对农村分散性生活污水中磷的吸附容量与稳定性,获得更高效、更持久的除磷效果,该文使用稻壳制备了稻壳基活性炭,其比表面积大、孔隙有效空间大、曲折度大、化学性质稳定;稻壳碳化后,SiO₂形成排列整齐的网状结构充当稻壳炭的骨架,稻壳中的纤维在被热解炭化后,附着在网状骨架上,这种结构可以通过改性暴露出各种不同的基团(如羟基、羧基的羰基等官能团),增强吸附能力。对稻壳炭填料进行不同浓度的HCl、Na OH、FeCl₃、AlCl₃单一改性以及组合改性,通过吸附量和除磷率的比较确定除磷性能最好的改性工艺。结果表明：稻壳炭经1.0 mol/L HCl溶液改性后对磷的去除率为83.4%,平衡吸附量为0.834 mg/g;经2.0 mol/L Na OH溶液改性后对磷的去除率为85.2%,平衡吸附量为0.852 mg/g;经0.3mol/L Fe Cl₃溶液改性后对磷的去除率为93.6%,平衡吸附量为0.936 mg/g;经0.5 mol/L AlCl...     

粉煤灰-铝土矿改性制备铝铁复合混凝剂的除磷性能及混凝机理研究

化学混凝法是城市污水处理深度除磷的有效方法,目前常用混凝剂主要存在成本高、除磷效率低且用量大等缺点.本研究采用常压酸浸法,以低成本的铝土矿和粉煤灰为主要原料制备无机复合混凝剂,并对其进行除磷应用及机理研究,结果表明:1自制混凝剂对生活污水中TP去除率达99.58%,出水TP含量为0.012 mg·L-1,优于GB18918—2002一级A标准.2 X-射线衍射和红外光谱结果显示,混凝剂中的Fe—OH、Al—OH、H—OH等基团能与水中的磷酸根作用生成沉淀达到除磷目的,该沉淀在沉降过程中还能吸附不易沉淀的含磷悬浮物,发挥网捕卷扫作用.3采用Ferron逐时络合比色法分析铝铁形态结果显示,混凝剂含有64.14%低聚态铝铁,能中和水中胶体的表面电荷致使胶体脱稳;11.27%中聚态铝铁可吸附在胶体表面,降低其表面电荷,同时以较高的分子量发挥吸附架桥作用;24.59%高聚态铝铁在沉淀过程中可包夹部分胶体粒子,以较大表面积发挥卷扫作用.4分形维数研究结果显示,絮体分形维数在1.2~2.8之间,分形特征较好,能有效发挥絮体的吸附架桥作用.5 Zeta电位分析结果显示,混凝剂本身带正电荷,能与水中带负电荷的胶体物质发生中和,从而压缩双电子层,使胶体粒子脱稳而从水中去除.混凝剂除磷过程是压缩双电层、电中和、吸附架桥和网捕卷扫多种机制共同作用的动态变化过程.     

四氧化三铁改性沸石改良底泥对水中磷酸盐的吸附作用

研究了四氧化三铁(Fe_3O_4)改性沸石改良底泥对水中磷酸盐的吸附特征,并通过形态分级提取法研究了改良底泥中Fe_3O_4改性沸石吸附磷后的形态分布特征.结果表明,与准一级和准二级动力学模型相比,Elovich模型更适合用于描述未改良和改良底泥对水中磷酸盐的吸附动力学过程.未改良和改良底泥对水中磷酸盐的等温吸附实验数据可以采用Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevic模型进行描述.未改良和改良底泥对水中磷酸盐的吸附能力随着pH值的增加而下降,且水中共存的阳离子会促进底泥对磷酸盐的吸附,促进作用的大小排序为Ca~(2+) Mg~(2+) K~+,而水中共存的HCO_3~-会抑制底泥对磷酸盐的吸附.未改良和改良底泥吸附水中磷酸盐的机制包括静电吸引作用和配位体交换作用,而改良底泥中Fe_3O_4改性沸石则主要依靠配位体交换作用吸附去除水中的磷酸盐.改良底泥对水中磷酸盐的吸附能力明显优于未改良底泥,并且前者的磷释放风险低于后者.改良底泥中Fe_3O_4改性沸石吸附磷酸盐后将近49. 4%的磷会以潜在可移动态磷形式存在,需要及时采用外加磁场作用将Fe_3O_4改性沸石从底泥中移出,以消除Fe_3O_4改性沸石上磷发生再次释放的风险.以上的研究结果初步显示,Fe_3O_4改性沸石适合作为一种底泥改良剂用于河道内源磷释放的控制.     

城镇污水处理厂尾水强化除磷的效果研究

以城镇污水处理厂尾水为研究对象,考察不同混凝剂投加量及pH值对除磷效果的影响,分析水样混凝前后不同形态P的变化情况。试验结果表明：当铁盐混凝剂(氯化铁)和铝盐混凝剂(高效聚铝)的最佳投加质量浓度分别为7 mg/L和8 mg/L,经混凝处理后,水样中TP残留浓度均低于GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准((TP)≤0.5 mg/L)。通过对尾水中P的不同形态的分析,尾水中溶解性总磷(TSP,主要为溶解性正磷酸盐(SRP))通过沉析作用得到有效去除,铝盐混凝剂对颗粒态磷(PP)及其他P的絮凝作用较为明显,除磷效果较铁盐混凝剂稳定、易控。     

Fe2O3/MIL-53(Al)催化类芬顿氧化性能及其作用机制研究

以MIL-53(Al)和铁盐为原料,采用浸渍-焙烧的方法,制备了Fe_2O_3/MIL-53(Al)类芬顿催化剂.通过扫描电子显微镜(SEM)、射透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)及X射线光电子能谱仪(XPS),对Fe_2O_3/MIL-53(Al)、MIL-53(Al)及Fe_2O_3 3种材料的理化性质进行了表征.以亚甲基蓝为相关材料催化类芬顿反应氧化性能的指示剂,考察了Fe_2O_3/MIL-53(Al)、MIL-53(Al)及Fe_2O_3 3种材料催化类芬顿反应的活性.探讨了Fe_2O_3/MIL-53(Al)催化活性强化的相关作用机制.研究结果表明,Fe_2O_3/MIL-53(Al)的物化结构特征是以赤铁矿为主的纳米Fe_2O_3颗粒均匀、离散地分布在MIL-53(Al)之上,纳米Fe_2O_3颗粒尺寸大多集中在1～5 nm.与未负载纳米Fe_2O_3相比,其分散性和颗粒尺寸都展现出潜在优越性.Fe_2O_3/MIL-53(Al)材料催化类芬顿反应降解水溶液中亚甲基蓝的效果是未负载纳米Fe_2O_3的4.8倍(以反应速率常数计),且TOC去除率亦有明显优势.自由基猝灭实验结果表明Fe_2O_3/MIL-53(Al)催化类芬顿降解污染物的主要活性氧类物质为羟基自由基.MIL-53(Al)孔结构发达、孔分布均匀及孔尺寸较小且均一等结构特征,导致负载其中的Fe_2O_3具有孔道负载量大、颗粒分布离散且均匀、颗粒粒径小且均一等特点,从而强化了纳米Fe_2O_3催化类芬顿反应氧化降解水中污染物的性能.     

Fe-Al改性硅藻土的制备及其对土壤Cd污染固定化效果

为了提高硅藻土对土壤镉污染的原位固定化效果,采用羟基Fe-Al对硅藻土进行改性,通过土壤培养实验研究了Fe/Al摩尔比、OH/cation摩尔比、陈化时间、(Fe+Al)/硅藻土比、反应温度、老化时间对土壤镉污染固定化效果的影响,同时采用扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)分析了改性前后硅藻土理化特征的变化.结果表明,改性硅藻土最佳制备工艺条件为Fe/Al摩尔比1∶8、OH/cation摩尔比2.0~2.2、陈化时间2 d、(Fe+Al)/硅藻土比10 mmol·g-1、反应温度60℃、老化时间2 d.改性硅藻土显著降低了土壤中可交换态镉的含量,硅藻土改性前后对交换态Cd含量的降低率由11.83%提升到39.52%.SEM与FTIR分析表明,通过改性增加了硅藻土的比表面积和Si—O—H基团,并且羟基铁铝被成功置入硅藻壳体内部,形成了有效柱体,增大了孔道间距,增强了硅藻土的表面活性.因此,羟基铁铝改性能有效地促进硅藻土对土壤镉的固定效果.提供的改性方法和实验结果,为硅藻土固定土壤重金属提供了新的技术手段和理论依据.     

信号分子强化改性挂膜沸石持续抑制沉积物中氨氮释放

为寻找一种长期有效的底泥修复方式,对沸石进行了改性并挂膜的实验.考察了 4种铝盐[AlCl3、Al(NO3)3、Al2(SO4)3和KAl(SO4)2]改性挂膜沸石对上覆水中氨氮的去除情况.结果表明,AlCl3改性挂膜沸石效果最佳,且最佳改性浓度为0.8 mol·L-1.进一步分析添加信号分子OHHL后,AlCl3改性...     

锆改性高岭土原位改良技术控制重污染河道底泥磷释放效果

采用锆对高岭土进行改性,通过批量吸附实验考察了锆改性高岭土对水中磷酸盐的吸附性能,并通过底泥培养实验考察了锆改性高岭土原位改良技术对底泥磷释放的控制效果.结果表明,锆改性高岭土对水中磷酸盐的吸附能力随改性所用锆投加量的增加而增加.在制备锆改性高岭土过程中,溶液沉淀p H值由8增加到10时,锆改性高岭土对水中磷酸盐的吸附能力增加;沉淀p H值由10增加到11时,锆改性高岭土对磷的吸附能力基本不变;沉淀p H值由11增加到12时,锆改性高岭土的吸磷能力则下降.沉淀p H值为10时制备得到的锆改性高岭土对水中磷酸盐的吸附平衡数据可以采用Langmuir模型加以描述.大部分被锆改性高岭土中锆所吸附的磷酸盐(84%左右)主要以Na OH提取态磷(Na OH-P)和残渣态磷(Res-P)形态存在,低溶解氧情况下不容易被重新释放出来,同时重污染河道底泥会释放出大量的溶解性磷酸盐进入上覆水体;向重污染河道底泥中添加锆改性高岭土可以极大地削减底泥中磷向上覆水体迁移的通量.采用锆改性高岭土对底泥进行改良不仅增强了底泥对水中磷的吸附能力,而且降低了底泥的磷吸附-解吸平衡浓度(EPC0).因此,应用锆改性高岭土作为底泥改良剂可以有效控制重污染河道底泥磷释放.     

二级出水中磷的混凝处理研究

以北京市某污水处理厂的二级出水中总磷为去除对象,通过混凝的静态烧杯实验[1],确定了二级出水除磷效果较好的絮凝剂聚合氯化铁(PFC)[2]和Al2(SO4)3[3]混合使用的最佳投药量,使出水中磷(TP)符合再生水水质标准的要求.絮凝剂组合时静态混凝烧杯实验表明:PFC-Al2(SO4)3体积比1∶1时,最佳投药量离子浓度比为:Fe3 /Al3 ∶9.9/7(mg·L-1),此时TP去除率为93%,浊度去除率为33%.PFC-Al2(SO4)3体积比1:2时,最佳投药量离子浓度比为:Fe3 /Al3 ∶4.95/7(mg·L-1),此时TP去除率为88%,浊度去除率为71%.     

改性沸石的沉积物磷钝化效果研究

通过室内模拟实验,对天然沸石及不同方法改性沸石的磷吸附性能及沉积物磷钝化效果进行了对比研究。磷吸附实验结果表明,磷吸附量大小为改性沸石Z3>改性沸石Z2>改性沸石Z1>天然沸石,35d的平均吸附量分别为832、466、168和70mg/kg。改性沸石的磷吸附量与沸石含量正相关,并随时间呈增长趋势,其中改性沸石Z3第35d的磷吸附量可达1690mg/kg。离子交换量测定结果显示,沸石经改性后促进了Ca2+的释放,同时减少了K+、Na+的释放量。沉积物磷钝化实验表明,改性沸石可有效减少沉积物TP、DRP的释放,减少释放量达80%以上。天然沸石主要通过表面吸附减少水体磷含量,其次,物理阻隔作用拓展了钝化作用的时间和空间。Al(OH)3絮凝物通过表面吸附、电中和及架桥作用可显著提高改性沸石的磷吸附量,增强沉积物磷钝化效果。