秸秆基Li/Al层状双金属氢氧化物纳米复合吸附剂的制备及其除磷性能研究

将纳米Li/Al层状双金属氢氧化物(LDH)负载到改性小麦秸秆上制得秸秆基Li/Al LDH纳米复合吸附剂(简称复合吸附剂),并通过一系列单因素吸附试验对其除磷性能进行评价。结果表明:升高温度有利于该吸附剂的吸附;最佳吸附pH约为4;动力学实验表明,100min时吸附过程即可达到平衡;以NO_3~-、Cl-、SO_4~(2-)作为共存离子,3者对于复合吸附剂除磷的影响程度为SO_4~(2-)Cl-NO_3~-,且共存离子浓度较高时复合吸附剂对磷仍有较好的吸附选择性;脱附再生实验表明,使用5mol/L NaOH和0.01mol/L NaCl的混合溶液可达到较好的脱附效果。     

铁-镧系合金氧化物污水除磷及再生

采用共沉淀法制备了系列铁-镧系合金氧化物并研究其除磷能力。结果表明:以铁、镧摩尔比为0.08的吸附剂除磷能力最强,吸附曲线适合Langmuir等温线方程。该吸附剂的吸附量受pH影响显著,pH在4.0~7.0之间时吸附量较大。进行了抗共存阴离子能力测试,结果表明CO2-3对磷吸附量影响较大,给出了共存阴离子对吸附量的影响顺序。对该吸附剂进行了真空高温再生,再生率最高可达62.27%。     

铁-镧系合金氧化物污水除磷及再生简

采用共沉淀法制备了系列铁-镧系合金氧化物并研究其除磷能力。结果表明：以铁、镧摩尔比为0.08的吸附剂除磷能力最强，吸附曲线适合Langmuir等温线方程。该吸附剂的吸附量受pH影响显著，pH在4.0~7.0之间时吸附量较大。进行了抗共存阴离子能力测试，结果表明CO₃^2-对磷吸附量影响较大，给出了共存阴离子对吸附量的影响顺序。对该吸附剂进行了真空高温再生，再生率最高可达62.27%。     

锆、铁氧化物改性活性炭纤维的制备及其除磷性能

利用锆、铁氧化物对活性炭纤维进行改性,制备了一种新型高效除磷吸附剂——负载锆铁氧化物的活性炭纤维(ACF-ZrFe)。综合运用单因素实验与正交实验对吸附剂的制备条件进行优化,同时利用环境扫描电镜和傅里叶变换红外光谱分析对吸附剂表面性质及反应机理进行了探究。实验结果表明,ACF-ZrFe制备的最佳条件为:锆铁摩尔比7∶3,浸渍液中锆铁总浓度0.1mol/L,超声处理时间10min。当pH为4时,ACF-ZrFe对磷的吸附效果最显著。NO_3~-、SO_4~(2-)、F~-和Cl~-等共存阴离子对磷吸附有一定抑制作用,其作用强弱顺序为:F~-NO_3~-Cl~-SO_4~(2-)。Langmuir等温吸附模型很好地描述了ACF-ZrFe对水中磷的等温吸附行为,最大吸附量为27.03mg/g,吸附动力学满足准二级动力学模型,表明化学吸附是该反应的主要限速步骤。红外光谱分析及pH影响实验表明,ACF-ZrFe吸附磷的主要机理为阴离子配位体交换和静电吸附。     

改性La2O3/聚丙烯纤维对饮用水中磷的吸附及控菌效果

为了研究吸附剂在饮用水中除磷控菌效果,在聚丙烯(PP)纤维上负载氧化镧(La_2O_3)纳米颗粒,并用聚乙烯亚胺(PEI)对吸附剂表面进行亲水改性,制备出PEI/La_2O_3/PP纤维吸附材料,使用X射线衍射分析(XRD)对其进行了表征。实验结果表明:偏酸性条件有利于磷的吸附,溶液中共存离子对吸附效果的影响不大;当温度为45℃时,PEI/La_2O_3/PP对磷的饱和吸附容量达到76.67 mg·g-1,吸附过程能够较好地拟合Langmuir模型;吸附动力学过程能够较好地拟合准二级反应动力学方程。该吸附材料对饮用水中的微量磷具有良好的吸附去除效果,磷深度去除后能达到明显的抑菌效果。     

(B-NZVI)/CTMAB的制备及对水中铬(Ⅵ)的去除性能与机理

采用液相还原法制备膨润土负载纳米铁(B-NZVI),并用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)对其进行表面改性,研究了不同n(FeSO4)/n(NaBH4)(记为N)制备的(B-NZVI)/CTMAB的除铬效果。结果表明,N=1时制备的(B-NZVI)/CTMAB除Cr(Ⅵ)效率最高,较未改性的膨润土负载纳米铁(B-NZVI)的除Cr(Ⅵ)效率(57.7%)提高了23.7%,反应速率提高1.31倍。X射线衍射发现,N=1时不仅有零价铁,还有Fe(Ⅱ),对加快反应速率和提升去除效果有一定作用。从反应后产物的光电子能谱(XPS)图看出Cr(Ⅵ)被吸附后大部分还原为Cr(Ⅲ),而铁被氧化为Fe(Ⅲ)。最后,结合反应前后材料的表面电性以及扫描电镜图,对(B-NZVI)/CTMAB改性机制、改性后纳米零价铁线的形成及去除Cr(Ⅵ)的机理和产物等进行了探究。     

铁-锎系合金氧化物污水除磷及再生

采用共沉淀法制备了系列铁-镧系合金氧化物并研究其除磷能力。结果表明：以铁、镧摩尔比为0．08的吸附剂除磷能力最强，吸附曲线适合Langmuir等温线方程。该吸附剂的吸附量受pH影响显著，pH在4．0～7．0之间时吸附量较大。进行了抗共存阴离子能力测试，结果表明CO3 2-对磷吸附量影响较大，给出了共存阴离子对吸附量的影响顺序。对该吸附剂进行了真空高温再生，再生率最高可达62．27％。     

用于磷吸附的载铁(β-FeOOH)沸石制备及特性简

以天然沸石为载体，采用FeCl₃水解法制备用于磷吸附的载铁沸石（β-FeOOH-Z），优化β-FeOOH-Z的制备条件，包括FeCl₃溶液浓度、负载pH值、负载时间、负载温度和烘干温度，并利用X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对β-FeOOH-Z及其磷吸附特性进行分析。结果表明，β-FeOOH-Z的优化制备条件为：FeCl₃溶液浓度1 mol/L、负载pH值6、负载时间24 h、负载温度25℃和烘干温度60℃。优化制备条件下，100~120目沸石的载铁量为100.2 mg/g，铁的负载率为18%，其磷吸附量为7.68 mg/g，比天然沸石提高79.6%。XRD分析结果表明，β-FeOOH-Z中的杂质元素较天然沸石减少，并有效负载β-FeOOH；制备条件对β-FeOOH-Z的成分有较大影响，FeCl₃溶液浓度较低、负载温度和烘干温度过高均使β-FeOOH-Z中含有α-Fe₂O₃，并导致其磷吸附效率降低。FTIR分析结果表明，β-FeOOH-Z的表面羟基在其吸附磷过程中起重要作用，羟基与磷酸根离子的配位交换是β-FeOOH-Z吸附磷的主要作用机制。     

负载纳米TiO_2凹凸棒黏土的制备表征及对Mn~(2+)的吸附性能

以溶胶-凝胶法制备了负载纳米TiO2凹凸棒黏土吸附剂,采用SEM、XRD等分析方法对负载纳米TiO2凹凸棒黏土前后的结构进行了表征,并对Mn2+进行了吸附性能的研究。结果表明:经过高温焙烧后的负载纳米TiO2凹凸棒黏土吸附剂较负载前的凹凸棒黏土,因其结构中的结晶水和沸石水脱失,内部孔道面积和表面积增加,活性吸附位点的数量增大,吸附能力有了明显提高。在室温条件下(20~25℃),pH为5~6,吸附平衡时间为120 min时,负载纳米TiO2凹凸棒黏土吸附剂对Mn2+有较好的吸附效果。     

粉煤灰深度处理低浓度的磷

为了探讨低浓度磷吸附的方法,比较了粉煤灰、煤质活性炭和粉煤灰碎砖块颗粒这3种价廉易得的吸附材料的除磷效果。经对比确定以粉煤灰为吸附剂,研究了反应时间、粉煤灰投加量以及溶液p H对深度除磷效果的影响。同时为了解粉煤灰高效除磷原理,利用SEM和XRD对其表面形状、所含元素及其内部结构进行了表征。结果表明,粉煤灰比煤质活性碳和粉煤灰砖砖块颗粒的除磷效果更好,去除率高达98.9%;SEM和XRD表征结果显示,由于粉煤灰表面积较大、表面能高、含有Si—O—Si和Si—O—Al—O偶极键及铝、铁和钙的氧化物,使得粉煤灰对低浓度的磷有着高效的去除率;吸附磷后的粉煤灰表面形成了一层絮状物,经EDS分析显示其组成以钙磷沉淀为主;1 g粉煤灰对1 mg/L的磷酸盐溶液在p H=10、反应时间60 min时表现出最佳吸附性能。     

复合改性海泡石同步处理废水中的氮磷

采用盐热和稀土掺杂制备复合改性海泡石,研究了复合改性海泡石对废水中N、P的吸附特征和去除效果。结果表明,与海泡石原矿粉比较,复合改性海泡石的脱氮除磷能力分别提高49.71%和90.14%;复合改性海泡石对N、P的吸附可以用Langmuir吸附模型描述,获得的最大吸附量分别为1.165和1.121 mg/g;修正的Elovich模型能较好地描述复合改性海泡石吸附N、P的动力学过程;用NaOH溶液可以再生吸附材料,获得较好的脱氮除磷效果,再生次数以2次为宜;用复合改性海泡石处理污水处理站的二级生化出水,最终出水的pH、N和P含量均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》的要求。     

用于磷吸附的载铁（β-FeOOH）沸石制备及特性

以天然沸石为载体，采用FeCl3水解法制备用于磷吸附的载铁沸石（β-FeOOH-Z），优化β-FeOOH-Z的制备条件，包括FeCl，溶液浓度、负载pH值、负载时间、负载温度和烘干温度，并利用x射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对β-FeOOH-Z及其磷吸附特性进行分析。结果表明，β-FeOOH-Z的优化制备条件为：FeCl3溶液浓度1mol／L、负载pH值6、负载时间24h、负载温度25℃和烘干温度60℃。优化制备条件下，100-120目沸石的载铁量为100．2mg／g，铁的负载率为18％，其磷吸附量为7．68mg／g，比天然沸石提高79．6％。XRD分析结果表明，β-FeOOH-Z中的杂质元素较天然沸石减少，并有效负载β-FeOOH；制备条件对β-FeOOH-Z的成分有较大影响，FeCl，溶液浓度较低、负载温度和烘干温度过高均使β-FeOOH-Z中含有α-Fe2O3，并导致其磷吸附效率降低。FTIR分析结果表明，β-FeOOH-Z的表面羟基在其吸附磷过程中起重要作用，羟基与磷酸根离子的配位交换是β-FeOOH-Z吸附磷的主要作用机制。     

锆改性铝氧化物对水中磷的吸附特性

采用共沉淀法制备锆改性铝氧化物。在研究其对水中磷吸附特性的基础上,结合SEM-EDS、XRD、FTIR和XPS等表征手段,分析吸附剂的结构组成以及反应前后的表面基团变化,探讨吸附除磷的机理。结果表明:Power动力学模型和Langmuir等温线模型可以很好地描述锆改性铝氧化物对磷的吸附特征;在投加量为0.3 g·L~(-1)、溶液pH为7时,磷的饱和吸附量为76.63 mg·g~(-1);pH=4~6时,吸附剂除磷效果较好,在偏碱性环境下,磷吸附量明显降低;Cl~-和SiO_3~(2-)对磷的吸附有较强的抑制作用,且干扰效果随着阴离子浓度的升高而加强。通过材料表征结果可知,吸附剂呈无定型结构,表面含有丰富的羟基。该吸附剂的除磷机制主要为表面络合和离子交换作用。     

巢湖湖岸砂石的磷吸附特性研究

以巢湖湖岸上富含铁、铝、锰等元素的砂石为实验材料,研究其对水体中磷的吸附效果。实验表明:在砂石对磷的吸附过程中,同时存在着物理吸附和化学吸附,且以化学吸附作用为主,符合准二级动力学模型;砂石对磷的作用与溶液初始磷浓度有关,磷释放与吸附的临界浓度点约为0.04 mg/L;砂石对磷的吸附符合Langmuir等温吸附方程,最大吸附量约为1 428.57 mg/kg,对磷的吸附效果比普通沙石要好,且经济易得。     

活性焦和活性炭负载纳米铁处理TNT红水中的二硝基甲苯磺酸钠

以活性焦和活性炭为载体,采用液相还原法制备了负载纳米铁,比较了两种负载纳米铁对TNT红水中难降解物质二硝基甲苯磺酸钠(包括2,4-DNT-3-SO3Na和2,4-DNT-5-SO3Na)的去除能力。实验结果表明,作为负载材料活性焦的相对有效比表面积与孔体积要优于活性炭,而且有利于更好地发挥出负载纳米铁的优势。单位面积活性焦负载纳米铁去除2,4-DNT-5-SO3Na的能力明显高于活性炭负载纳米铁,单位面积活性焦负载纳米铁去除2,4-DNT-3-SO3Na的能力在较小投加量条件下高于活性炭负载纳米铁,但均随投加量的增加而下降;而对于活性炭负载纳米铁,其单位面积去除能力基本不受投加量的影响,而且对二硝基甲苯磺酸钠的去除率高于活性焦负载纳米铁。耦合混凝沉淀的总去除效果表明,单位面活性焦负载纳米铁对2,4-DNT-5-SO3Na的去除能力高于活性炭负载纳米铁,而对2,4-DNT-3-SO3Na的去除能力则低于活性炭负载纳米铁。     

电增强载铝活性炭纤维吸附除氟的效果与影响因素

以含氟地下水为研究对象,采用自制电促吸附除氟反应器,开展电增强载铝活性炭纤维吸附除氟的动态实验,研究了不同电压、极板间距、地下水碱度和流速对吸附除氟效果的影响。实验结果表明,在负载炭纤维毡的电极一端加正电,可以提高除氟效果。当电压为1.6 V时除氟效果较好,单位面积炭毡处理达标水量为56.7 L/m2;极板间距设置为4mm时电吸附反应器除氟效果最佳;通过调节pH改变地下水碱度,当地下水pH调节为5.5时,电吸附反应器除氟效果较未调节前提高50%;当采用3对电极板,流速为1.88 m/h时,达到最高表面处理负荷2 073.6 L/(m2.d);探究了反应器的反洗再生方式,并连续进行了吸附再生的动态实验;穿透的反应器以Al2(SO4)3溶液为再生液并采用反向加电1.6 V的方式,可以达到较好的再生效果,实现连续动态运行。     

人工湿地基质再生技术的研究进展

人工湿地中基质对污染物的吸附是一个有限的过程,对其进行再生可减缓净化效果的下降趋势,降低周期性更换基质的材料消耗和购置成本,回用营养物质于农业。基质可以通过物理、化学或生物的方法原位或异位再生。其中生物再生成本低廉,生态友好且具有可持续性,是基质脱氮再生的最有效途径,可以通过优化离子浓度和交换速率,碳源、溶解氧、微生物群落结构等提高再生效果和速率。基质除磷物理再生效果受基质类型、磷浓度负荷、落干休作开始时机和持续时间等的影响,其操作简便,可在人工湿地的日常运行管理中原位实施。化学再生效果受基质种类、再生试剂的成分和浓度、环境条件如温度、p H值、Eh值和DO值等的影响,可在基质吸附饱和后作为应急措施使用。     

QA-MCM-41吸附剂脱氮除磷性能

低浓度氮和磷在污水处理中较难去除,排放至水体会造成水体富营养化。以长碳链季铵为功能基团,将其接枝到自制备的介孔材料MCM-41上,成功制得一种吸附容量大且易再生的脱氮除磷吸附剂(QA-MCM-41)。采用SEM、XRD、BET等方法表征了QA-MCM-41微观形貌;研究了氮磷初始浓度、吸附时间及共存离子对QA-MCM-41吸附氮磷效果的影响;采用等温吸附模型、吸附动力学模型、ATR-IR以及XPS等分析手段探究了吸附反应机理。实验结果表明,QA-MCM-41对氮磷的饱和吸附量分别为20.83 mg·g~(-1)和17.67 mg·g~(-1),SO_4~(2-)对QA-MCM-41吸附氮磷的效果并未产生显著影响,吸附剂容易再生且重复利用性能较好。吸附动力学模拟及ATR-IR、XPS分析表明,QA-MCM-41对氮磷的吸附均符合以化学吸附为主导的准二级动力学方程,吸附作用主要依靠离子交换。     

加气混凝土砌块吸附初期径流中磷的效果与机制

为发掘具有高效除磷性能的新型基质,提高人工湿地处理初期径流能力。选用废弃的加气混凝土砌块(加气块)作为实验材料,通过吸附动力学、吸附等温线实验及磷形态分析实验等探究其对磷的吸附机制,并将其作为基质应用于人工湿地中处理初期降雨径流,与传统基质砾石作对比,考察湿地除磷效果。结果表明:吸附过程随时间呈现快速吸附、缓慢平衡的特点,且可用准二级动力学方程拟合;吸附过程中溶液的pH、Ca~(2+)浓度均随时间增加而升高;Langmuir吸附等温方程相较于Freundlich可更好地描述加气块对磷的等温吸附过程,最大吸附容量(Q_m)为4 170.71 mg·kg~(-1);吸附主要是以Ca-P形式的化学吸附,且不易解吸。加气块湿地除磷效果明显优于砾石湿地。因此,将加气块应用于湿地处理初期经流,能有效提高湿地除磷能力。     

花生壳粉用于抑制道路沥青CO2排放研究

以降低沥青受热CO₂排放为目标,研究了花生壳粉、负载Al(OH)₃花生壳粉和负载Mg(OH)₂花生壳粉对沥青受热烟气CO₂排放浓度的影响。结果表明,花生壳粉对抑制沥青受热CO₂排放具有良好的效果,花生壳粉最佳粒径为>60～80目,最佳添加量为1.0%(质量分数),在此条件下,沥青受热60 min的CO₂减排率为78.3%。负载Al(OH)₃可进一步提高花生壳粉的碳减排性能,Al(OH)₃的最佳负载量为2.0%(质量分数),负载Al(OH)₃花生壳粉最佳粒径为>80～100目,最佳添加量也为1.0%,在此条件下其对沥青受热60 min时的CO₂减排率为89.6%,而负载Mg(OH)₂对提高沥青碳减排性能的作用不明显。负载的化学物质和花生壳粉之间存在着较强的交互作用,其对沥青碳减排性能不是吸附性能和阻燃性能的简单叠加。