活性炭三维电极电促吸附去除水中氟离子的研究

主要研究颗粒活性炭作为第三维电极电促吸附水中氟离子。通过在颗粒活性炭上施加不同电压,测定吸附容量和考察吸附动力学过程,结果表明,将电压控制在3~5 V范围内可有效增强三维电极的吸附容量,5 V电压下的电促吸附容量比开路电位下提高30%,同时此电促吸附反应符合一级反应动力学。在动态开放式实验中,所施加电压、含氟水样pH、电解质浓度、初始氟离子浓度和进水流量均对电促吸附容量产生影响。采用电子扫描电镜和氮气吸附脱附的方法比较吸附前后活性炭颗粒表面性质的变化,发现其表面并未发生氧化反应,孔容孔径也未发生明显变化,且孔径大小与电促吸附有一定的关联。综合这些实验结果表明,三维电极电促吸附可有效提高颗粒活性炭的吸附效果,这是由于活性炭电极表面产生双电层作用的结果,并非活性炭表面或者水溶液中产生氧化反应所至。     

负载TiO_2的活性炭纤维改性电极电吸附除氟

采用溶胶-凝胶法制备TiO2凝胶,将TiO2凝胶涂覆在活性炭纤维表面并进行热处理制备改性电极（TiO2/ACF）,利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射光谱仪（XRD）、比表面和孔隙度分析仪对负载前后电极的表面特性进行表征,并探讨了其对NaF溶液的电吸附效果。结果表明,电极负载TiO2后表面变得粗糙,比表面积和总孔体积减小,而介孔体积和平均孔径增大。此外,表面的TiO2同时以金红石和锐钛矿的晶型存在。电吸附实验结果显示,加电可以提高吸附容量,而且电压、pH和初始氟离子浓度均对电吸附容量产生影响：电压增大,吸附容量增加,当施加电压为2 V时,电吸附容量为1.03 mg/g,比开路电位时提高40%;pH可以通过影响氟离子在溶液中的存在形态和TiO2/ACF电极表面的羟基基团对电吸附容量产生影响;初始氟离子浓度升高,电极吸附容量增大,但是去除率降低。在处理初始氟离子浓度为4 mg/L的NaF溶液时,在2 V电压、中性pH和12 h的吸附时间下,改性ACF为电极的吸附量为1.32 mg/g。     

负载TiO2的活性炭纤维改性电极电吸附除氟

采用溶胶-凝胶法制备TiO2凝胶,将TiO2凝胶涂覆在活性炭纤维表面并进行热处理制备改性电极(TiO2/ACF),利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射光谱仪(XRD)、比表面和孔隙度分析仪对负载前后电极的表面特性进行表征,并探讨了其对NaF溶液的电吸附效果。结果表明,电极负载TiO2后表面变得粗糙,比表面积和总孔体积减小,而介孔体积和平均孔径增大。此外,表面的TiO2同时以金红石和锐钛矿的晶型存在。电吸附实验结果显示,加电可以提高吸附容量,而且电压、pH和初始氟离子浓度均对电吸附容量产生影响:电压增大,吸附容量增加,当施加电压为2 V时,电吸附容量为1.03 mg/g,比开路电位时提高40%;pH可以通过影响氟离子在溶液中的存在形态和TiO2/ACF电极表面的羟基基团对电吸附容量产生影响;初始氟离子浓度升高,电极吸附容量增大,但是去除率降低。在处理初始氟离子浓度为4 mg/L的NaF溶液时,在2 V电压、中性pH和12 h的吸附时间下,改性ACF为电极的吸附量为1.32 mg/g。     

碱改性活性炭纤维电吸附处理RO浓水效果及除盐动力学特性

针对电吸附技术在反渗透浓水回收利用过程中的吸附效率问题,通过NaOH、KOH、氨水对ACF电极材料进行浸渍改性,采用SEM观察、傅里叶变换红外光谱图分析的方法对改性前后ACF进行了表征;研究了改性前后ACF对反渗透浓水的去除效果和除盐动力学特性;探讨了碱改性前后ACF处理反渗透浓水的除盐机理。结果表明：随着氨水改性ACF比表面积的增加,表面碱性基团增加、酸性基团减少;ACF理化特征的变化与改性剂溶液的酸碱性有关;氨水改性ACF对反渗透浓水中电导率、氨氮、COD均有很好的降低或去除效果,而NaOH改性ACF对UV₂₅₄有很好的去除效果;碱改性ACF处理反渗透浓水除盐过程更符合Elovich动力学方程;碱改性ACF电吸附处理反渗透浓水时,对各污染物指标表现出选择性,且与未改性ACF相比,具有更好的降低或去除效果,同时,碱改性ACF电吸附除盐过程是以物理吸附和化学吸附共存的多相吸附过程,也会存在离子交换作用。     

软模板法碳电极制备及在废水脱盐中的应用

采用软模板法制备中孔炭电极,利用比表面及孔径分析仪、循环伏安法对自行制备的电极与市售进口电极的性能指标进行表征,比较二者的性能差异;探讨施加电压、进液流量和进液电导率等因素对电吸附效果的影响,确定最佳操作条件,并分别用两种等面积的电极处理含盐废水,进行脱盐性能的比较.研究结果表明,采用软模板法制备的碳电极,其BET比表面积1 517 m2/g,最可几孔径2.04 nm,平均孔径3.36 nm,比电容50.13 F/g.实验装置安装一对电极,电极面积共400 cm2,电吸附的最佳操作条件为施加电压1.2 V、进水流量30 mL/min,NaCl浓度664 mg/L(电导率1 000 μS/cm),对含盐废水电导率的去除率为57.80%,对NaCl的饱和吸附量为7.03 mg/g.自制电极对废水中的TDS的吸附量为9.96 mg/g,高于市售进口电极,总硬度的去除率高于市售进口电极40%左右.     

泡沫镍/活性炭电极电吸附去除水中的NO2-

采用涂覆法以泡沫镍为集流体制作活性炭电极并构建电吸附装置,研究电吸附装置去除NO2-的最佳运行工况,并在相同条件下对比装置对NO3-的去除效果。同时研究了离子强度对装置吸附NO2-和NO3-的去除效果和电流效率的影响,从节约能耗和提高装置去除效果的角度出发,提出装置去除NO2-的最佳方案。结果表明,当废水浓度低于800 mg·L-1时,装置对NO3-的去除效果优于NO2-;当NO2-废水浓度低于700 mg·L-1时,可以将NO2-预先氧化或自然氧化成NO3-后,再通过电吸附装置去除,能有效提高装置去离子效率并降低电耗成本。     

抗氧化性活性炭的制造及表征

活性炭是一种应用广泛的吸附催化剂,具有发达的空隙结构和巨大的比表面积,在环境污染治理方面具有广泛的应用。但是,活性炭较低的抗氧化性能限制了其在工业上的广泛应用。针对提高活性炭抗氧化性能的问题进行了初步的研究,提供了一种新型的增强活性炭抗氧化性的实验方法,经过实验验证,在温度为200℃时,与原始活性炭相比,改性活性炭的重量损失降低了28.9％。且通过氮气和亚甲基蓝吸附实验证明其孔大小和吸附量并没有显著改变,是一种较为可行的新方法,在工业生产中具有极大的经济意义。     

电增强活性炭滤芯吸附去除水中微污染物

选取了10种市售活性炭滤芯并测试其相关理化性质,筛选出比表面积高、导电性好的滤芯用于电增强吸附二氯乙酸(DCAA)、左氧氟沙星(LVFX)和环丙沙星(CIP) 3种典型饮用水中的微污染物。3种污染物的电增强吸附符合二级动力学模型,电增强活性炭滤芯吸附DCAA、LVFX和CIP的最佳初始吸附速率v₀分别达到12.4 mg·(g·h)⁻¹ (2 V)、45.3 mg·(g·h)⁻¹ (−2 V)和93.1 mg·(g·h)⁻¹ (−2 V),相比不加电情况下提高了1.2~1.7倍;3种污染物的电增强吸附等温线符合Langmuir模型,电辅助下DCAA、LVFX和CIP的最大吸附容量q_m可达到26.3 mg·g⁻¹ (2 V)、207.9 mg·g⁻¹ (−2 V)和106.1 mg·g⁻¹ (−2 V),相比于不加电时提升了1.2~3.2倍。在流动态吸附实验中,活性炭滤芯在电增强吸附下的出水的DCAA质量浓度比不加电时更低,出水水质更佳。电增强吸附下的处理水量达到1 300床体积,比不加电条件下提升了2.2倍。以上研究结果表明活性炭滤芯的电增强吸附在饮用水深度处理中有着较好的应用前景。     

微波改性活性炭的吸附性能

利用微波辐照技术代替传统的加热技术在N2 气中对煤质活性炭进行改性 ,以期提高活性炭的吸附性能。通过正交实验法 ,探讨了微波功率、辐照时间及样品粒径 3种因素对改性活性炭吸附效果的影响。结果表明 ,微波加热提高了活性炭的吸附能力 ,微波功率和辐照时间是决定改性活性炭吸附性能的关键因素 ,并通过对改性前后活性炭的孔隙结构和微结构变化进行分析 ,来讨论其改性机理。     

Mn改性活性炭吸附VOCs性能

采用浸渍焙烧法对活性炭进行负载锰(Mn)改性,考察改性活性炭对甲苯、乙酸乙酯及甲苯-乙酸乙酯二元混合气体的吸附性能.研究表明,活性炭浸渍于1.0%高锰酸钾溶液改性后的吸附性能最好.对于单组分VOCs气体,改性后活性炭对甲苯和乙酸乙酯的吸附量较未改性前分别提高了12.7%和16.3%;对于二元混合VOCs气体,改性后活性炭对甲苯及乙酸乙酯的吸附量分别提高了13.1%和22.9%.BET、SEM、FTIR等分析表明, Mn改性活性炭比表面积变大和总孔容增加是改性后吸附量提高的主要原因.     

单极性三维电极法除氟实验研究

采用单极性三维电极法去除配制水中的氟离子,探讨了填充材料、极板间距和电压对除氟效果的影响。结果表明,填充颗粒比表面积越大、极板间距越小、电压越高,越有利于氟离子的去除。当采用活性炭颗粒作为填充材料、极板间距为10 mm、电压为5 V时,氟离子浓度可由4 mg/L降至0.8 mg/L,达到我国饮用水氟含量标准。     

ACF电吸附去除饮用水中的硝酸盐

电吸附除盐技术是一种新型的饮用水处理技术,具有能耗低、无二次污染和电极可重复利用等优点。采用活性炭纤维(ACF)作为电极材料对其电吸附去除水中的硝酸盐进行了研究,考察了电压、pH、流速、初始浓度等因素对电吸附效率的影响以及超声处理对电极脱附和再次利用的影响。结果表明,电吸附作用对硝酸盐的去除有较高的效率,最佳的工艺条件为:电压1.0 V,pH为5.0~6.0,进水流速10 mL·min-1,初始NO3--N浓度为25~30 mg·L-1,在该条件下硝酸盐去除效率为68.3%~72.62%。超声处理对电极的脱附作用和再生效率有较大的改善和提高,超声处理过的电极比未处理的电极对硝酸盐的去除率可提高16.10%~18.98%。     

改性活性炭脱硫剂的研究进展

活性炭是一种应用广泛的脱硫剂 ,其脱硫性能取决于它的孔隙结构和表面化学性质。为了提高其对SO2 的吸附效率及催化性能 ,往往需要对活性炭的孔隙结构进行调整或改变其表面化学性质。本文综述了活性炭的改性方法及其特点、改性活性炭脱硫剂的研究现状和进展等方面的概况。     

载铁活性炭烧结滤芯的制备及其除砷性能

为实现高砷地下水分布区居民饮用水高效除砷,通过氧化法对椰壳活性炭进行载铁改性处理,采用成型活性炭烧结加工工艺,制备高效除砷滤芯。结果表明：所制得的长度为25.4 cm的除砷滤芯可将初始浓度为500 μg·L^-1的高砷水,以1 L·min^-1的流量过滤处理为砷含量在10 μg·L^-1以下的安全饮用水,使用寿命达260 L,相对于普通活性炭烧结滤芯,使用寿命提高了4倍;通过SEM和EDS分析,改性处理后的活性炭表面负载了铁的氧化物,导致其对砷的吸附能力提高了50%;同时滤芯加工过程中的高压处理使得载铁活性炭颗粒之间呈片状紧密堆叠在一起,含砷溶液透过致密活性炭层中的5~20 μm孔隙时,溶液中的砷与活性炭及铁的氧化物接触而被吸附去除。该滤芯可应用于高砷地下水分布区居民家庭分散式净水除砷。     

新型活性炭固定化产品的制备及其处理焦化废水的特性

为解决优势菌种工程应用,研究不同固定化方法、载体和结构的固定化产品对焦化废水的降解特性。用活性炭粉末吸附菌种后,与聚乙烯醇和海藻酸钠混合制备了新型固定化球;用聚乙烯醇和海藻酸钠包埋吸附菌种的活性炭纤维毡,与立体弹性塑料填料连用,制备出3种不同形状的活性炭纤维膜片固定化产品复合填料。将游离菌和制备的4种活性炭固定化产品投入A/A/O工艺系统平行实验,考察处理焦化废水的效果。结果表明,活性炭纤维膜片固定化产品复合填料对焦化废水的降解能力优于其他固定化产品:缺氧池出水硝酸盐氮和亚硝酸盐氮浓度分别稳定在1.96 mg/L和0.49 mg/L,未产生氮的累积现象,COD去除率可达到60.92%。好氧池COD和氨氮降解效率分别为78.83%和85.52%,苯酚、氰化物降解效率均为97%以上。     

污泥活性炭净水剂的制备及表征

以5种不同污水处理厂的污泥为原料,采用ZnCl2活化法(ZnCl2与污泥的投配质量比例为3∶5,活化24 h,炭化温度为550℃,炭化1 h)制备污泥活性炭。并对制得的污泥活性炭的比表面积、粒径分布、孔径分布、官能团及制备后浸出毒性等进行表征,初步判定来自不同污水厂、不同类型污泥化学改性后制得活性炭具有较好的吸附性能,从技术角度上看,作为废水的净水剂是可行的。