PDMDAAC改性膨润土对石油类污染物脱附行为的研究

石油类污染是水体环境主要的污染源之一,并且石油是不可再生资源,用吸附法处理含有石油类污染的废水有较好的处理效果。膨润土是一种优良的吸附剂,对其进行改性能提高其吸附石油类污染物的性能。改性膨润土在在含油废水处理方面得到广泛的应用,但其对石油类污染物脱附行为的研究还较少。本实验考察了搅拌时间、搅拌速度、p H、温度和盐度的变化对饱和吸附含油废水的聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)改性膨润土脱附行为的影响,并通过正交实验优化了最佳脱附条件:搅拌时间为25 min,搅拌速度为200 r/min,p H为3,温度为35℃,在此条件下,脱附率可达92.05%。在最佳脱附条件下使其再生,并和原土进行了比较,通过脱附动力学研究了其脱附的过程。结果表明,饱和吸附含油废水的PDMDAAC改性膨润土在最优条件下,脱附率可达92.05%,可以用来回收石油;再生得到的改性膨润土用于处理含油废水,去除率在82.84%左右,可以重复使用来处理含油废水;准二级脱附动力学能较好地描述脱附过程。旨在探索改性膨润土的吸附及脱附的规律,为膨润土用于含油废水处理奠定基础。     

改性沸石吸附低浓度氨氮废水及其脱附的研究

采用氯化钠溶液对浙江某地天然沸石改性,以低浓度氨氮废水为处理对象,比较了天然沸石和改性沸石的吸附等温线、吸附动力学和动态吸附,并进行了改性沸石的动态脱附研究.结果表明,沸石的平衡吸附量随着平衡浓度的增大而增大;Freundlich方程比Langmuir方程更好地描述沸石吸附低浓度氨氮废水的行为,改性沸石比天然沸石具有更...     

改性膨润土对水中磷和藻类的同步去除

为快速去除富营养化水体中的磷和藻类,制备了絮凝剂-镧复合改性膨润土(聚合氯化铝铁-镧复合改性膨润土(PAFC-La)、聚合硫酸铝-镧复合改性膨润土(PAS-La)、聚合硫酸铁-镧复合改性膨润土(PFS-La)、聚合氯化铝-镧复合改性膨润土(PAC-La)),对材料进行表征,通过吸附动力学和等温吸附模型比较4种复合改性膨润土的除磷性能,并探究投药量和pH对复合改性膨润土除磷除藻的影响。结果表明,4种材料吸附磷的过程均能由准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型描述。其中,PAC-La的磷吸附容量最大(44.677 mg/g);投药量为300 mg/L时,总磷(TP)去除率最高的是PAC-La(94.1%),叶绿素a(Chla)去除率最高的是PFS-La(78.2%);在pH为5～10时,PAC-La除磷除藻效果受pH影响最小。实验结果表明,采用絮凝剂-镧复合改性膨润土能够同步去除富营养化水体中的磷和藻类,尤其是采用PAC-La性能最优。     

CTAB改性膨润土制备及其对海洋溢油的吸附

利用室内吸附实验,以钙基膨润土和改性后的CTAB-膨润土为研究对象,研究了改性前后的膨润土在海洋环境条件下对石油的吸附性能。结果表明,CTAB已经成功地插层到钙基膨润土层间,使其表面形貌更加蓬松,层间距增大为2.04 nm,改性后膨润土由亲水性变为疏水性。改性前后的膨润土对海洋溢油的吸附率均随着膨润土浓度的增加及粒径的减小而增加,改性后膨润土的吸油率比改性前提高了13.1%,最高达到59.5%。临界颗粒物浓度为1 000 mg·L~(-1),最佳颗粒物粒径范围为100μm。CTAB-膨润土对委内瑞拉原油的吸附过程较好地符合准二级动力学模型和Freundlich吸附等温线模型,吸附的最佳时间为240 min,最佳温度为30℃,饱和吸附量约为526 mg·g~(-1)。改性前后的膨润土在海洋环境条件下对石油的吸附性能有明显变化,CTAB-膨润土对海洋溢油的吸附优势较为显著。     

改性沸石对二级生化出水中氨氮的吸附特性

采用氯化钠联合高温对天然斜发沸石进行改性,通过批次实验探究改性沸石吸附氨氮特性。结果表明:氯化钠浓度为0.8 mol·L~(-1),焙烧温度为300℃条件下,氨氮去除效果最佳;改性沸石在氨氮初始浓度为8mg·L~(-1),投加量为10 g·L~(-1),反应时间为120 min的条件下,去除率可达71%,相比天然沸石提高23.1%。通过扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)和傅里叶光谱(FT-IR)考察改性前后沸石组成特征以及化学键的变化,可以看出,改性机制可去除孔道杂质及Na~+置换沸石中金属阳离子;氨氮吸附过程满足拟二级动力学方程(R~2=0.986),Langmuir等温线模型拟合结果 (R~2=0.998)优于Freundlich模型(R~2=0.839),且改性沸石最大吸附容量为5.94 mg·L~(-1)。热力学计算结果表明,沸石对氨氮的吸附过程是一个自发、吸热、熵增过程。上述结果表明,改性沸石能够有效地对污水厂二级生化出水中氨氮进行深度处理。     

改性松针对水中壬基酚的吸附

研究了由乙醇改性后的松针对水中壬基酚的吸附去除效果;探讨了其吸附过程的热力学和动力学行为;考察了pH、温度对吸附效果的影响。实验结果表明,改性松针对水中壬基酚具有很好的吸附能力,当壬基酚浓度为10 mg·L~(-1),溶液30 m L、吸附剂投加量为1 g、温度为25℃、pH值为7时,35 min达到吸附饱和,实验饱和吸附量为0.279 mg·g~(-1),吸附去除率为93.3%;吸附过程符合准一级动力学方程,并能够同时满足Langmuir和Freundlich吸附等温吸附模型。     

泡沫混凝土对模拟氨氮废水的吸附

氨氮废水的大量排放导致水体污染严重,如何寻求一种简单、高效的氨氮废水处理方法显得尤为重要。以泡沫混凝土作为氨氮吸附剂,通过静态吸附模拟氨氮废水实验,探索了不同建筑材料、吸附剂用量、pH值、温度和时间等因素对氨氮吸附效果的影响。实验结果表明,泡沫混凝土对氨氮有较好的吸附性能,在泡沫混凝土投加量为40.0 g·L~(-1)、pH值为8.38、温度为25℃、时间为90 min时,对于质量-体积浓度为100 mg·L~(-1)氨氮废水,氨氮的去除率达59.19%,吸附量为1.479 9 mg·g~(-1)。等温吸附表明,泡沫混凝土对氨氮的吸附符合Freundlich等温方程,对氨氮的吸附属于良性吸附;动力学吸附实验结果与准二级动力学方程拟合更好,表明泡沫混凝土对氨氮的吸附符合准二级动力学。     

电气石对恩诺沙星的吸附特性

采用天然铁电气石作为吸附剂去除水中的恩诺沙星,考察了p H值、干扰离子对吸附性能的影响,并探讨了吸附热力学及动力学特性。结果表明:p H为5的条件下,吸附量最大,为7.13 mg·g~(-1);ΔG0且ΔH0表明吸附是自发进行的吸热反应,ΔH=2.048 k J·mol~(-1)(20 k J·mol~(-1))说明吸附为物理吸附。等温吸附曲线拟合中,Freundlich模型拟合效果较好。电气石对恩诺沙星的吸附过程符合拟二级动力学。脱附实验表明,电气石具有较好的脱附再生性能,脱附率可达99%。初始p H为5时,较高浓度的Cu~(2+)和Zn~(2+)对恩诺沙星的吸附均有抑制作用,Cu~(2+)的抑制作用明显高于Zn~(2+),且干扰离子浓度越高抑制作用越强;p H为7时,低浓度的干扰离子能够促进恩诺沙星的吸附。     

改性粉煤灰吸附稀土废水中的氨氮

用硫酸和氢氧化钠对粉煤灰进行酸改性和碱改性处理,研究改性前后粉煤灰对稀土废水中氨氮的吸附效果变化及最佳吸附条件,并从吸附等温线入手探讨吸附机理。结果显示,经碱改性后粉煤灰对氨氮的吸附性能有明显改善,当最佳吸附条件确定为投加量2 g,吸附时间2 h,初始pH 7～8时,碱改性粉煤灰对氨氮的吸附过程符合Freundlich等温方程式和Langmuir等温方程式。碱改性粉煤灰对氨氮的吸附属于良性吸附,且为吸热过程,室温下理论饱和吸附量为1.9066mg/g。     

DSB+CPB复合改性膨润土对磷酸盐的吸附

为研究两性-阳离子表面活性剂复合改性膨润土的吸附除磷性能及其机理,采用不同比例两性表面活性剂——十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱(DSB)和阳离子表面活性剂溴代十六烷基吡啶(CPB)对膨润土进行了有机复合改性,制得DSB+CPB复合改性膨润土,利用X射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外分析(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、接触角(CA)以及热重分析(TGA)等手段对膨润土土样进行了表征,并用吸附等温模型和动力学方程拟合其吸附过程,探讨了改性比例、pH和温度等因素对吸附的影响。结果表明:DSB改性能提高膨润土对磷酸盐的吸附能力,当加入CPB复合改性后,可进一步促进DSB改性膨润土对磷酸盐的吸附能力,且吸附能力均随改性比例的增大而增强;对于0.5 DSB和1.0 DSB的改性膨润土,其与CPB最佳复合比例均为DSB+1.5CPB,最大吸附量分别为原土的7.81倍和8.19倍;改性膨润土对磷酸盐的吸附均符合Langmuir等温模型和伪二级吸附动力学方程,其吸附能力随pH的升高而降低,且吸附为物理和化学吸附同时存在的自发吸热熵增过程。上述研究结果可为两性-阳离子表面活性剂复合改性膨润土吸附除磷提供参考。     

八羟基喹啉改性膨润土预处理养殖废水

以八羟基喹啉为改性剂,天然膨润土为原料,制备一种新型吸附剂,并将其应用于养殖废水的预处理中。确定了改性膨润土的最佳制备条件:土液比为4 g/L,改性剂浓度为0.3 g/L,改性时间为50 min,改性温度为50℃。并以扫描电镜方法对改性膨润土行进表征:八羟基喹啉已经有效进入层间,改变了膨润土的性状,提高了吸附效果。优化了改性膨润土处理养殖废水的工艺条件:投土量为1 g/L,pH为4,搅拌时间为30 min,搅拌速度为350 r/min,沉淀时间为40 min。在此优化条件下,改性膨润土对养殖废水的COD去除率最高可达79.18%,且吸附动力学结果满足二级动力学模型。     

煤渣-沸石复合球对氨氮的吸附及热再生性能

煤渣和沸石在水处理中的应用已有大量的研究,但煤渣在应用中存在机械强度低、不耐水流冲击、不易回收等问题,而沸石的价格也制约着其广泛地应用。为克服这些缺点,以改性煤渣和沸石为原料,用改性PVA胶制备煤渣-沸石复合球,研究其对水体中氨氮的吸附及热再生性能。结果表明:该材料对氨氮的吸附机理符合准二级动力学方程,吸附过程受到内扩散和边界层扩散的控制;等温吸附过程服从Langmuir等温方程,在25℃条件下的最大吸附量为0.179 8 mg·g~(-1)。以标准再吸附实验评价煤渣-沸石复合球的再生率,实验过程中最佳的再生条件为170℃、4 h,再生率可达到73.55%。     

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。     

改性土-膨润土阻隔墙阻控离子型稀土矿氨氮污染

以土-膨润土为阻隔材料,使用硅灰及水泥对其进行固化改性,研究改性后阻隔墙对离子型稀土矿原地浸矿氨氮污染的阻控效果。通过了解阻隔墙材料的渗透性能、力学性能,并结合阻隔材料对氨氮的吸附效果、穿透效果和数值模拟结果,探讨改性土-膨润土阻隔材料对氨氮污染的阻控性能。结果表明:硅灰改性土-膨润土阻隔材料,最佳质量配比为硅灰∶土=1∶10,最佳含水率为67.80%;改性阻隔材料生成的铝硅酸盐提高了阻隔墙防渗性能,渗透系数为2.36×10~(-9) m·s~(-1);CaCO_3提高了材料的力学性能,使抗压强度达到0.896 MPa;改性阻隔材料对氨氮的吸附过程符合准二级动力学模型及Langmuir等温模型。这说明该吸附过程以化学吸附为主,并且该吸附是放热过程。在不同氨氮浓度的穿透下,渗透系数呈逐渐减小的趋势,实验期间并未达到穿透浓度。利用Visual MODFLOW数值模型对阻隔墙的阻控效果进行模拟发现,7 300 d后NH_4~+扩散范围小,未穿透阻隔墙。硅灰改性土-膨润土阻隔墙用于对离子型稀土矿氨氮污染阻控的效果较好。     

NaCl改性沸石对氨氮吸附性能的研究

采用NaCl溶液对天然沸石进行改性,考察了NaCl浓度、温度及沸石用量对改性效果的影响。通过表面特征分析、吸附机制分析、吸附等温试验和吸附动力学试验,进一步比较了天然沸石和改性沸石对氨氮的吸附性能。结果表明,在NaCl溶液为6%(质量分数)、温度为303 K、天然沸石用量为15 g(以100 mL的NaCl溶液计)的优化条件下,改性沸石对氨氮的吸附效果最佳。扫描电子显微镜(SEM)和比表面积(BET)分析可知,沸石经改性后表面变粗糙,平均吸附孔径变小,比表面积变大。2种沸石对氨氮的吸附过程均可用Langmuir、Freundlich吸附等温方程较好地拟合,在温度为303 K时,改性沸石比天然沸石单分子层饱和吸附量增幅为34%以上。颗粒内扩散是沸石吸附氨氮的限制性因素,其吸附动力学较符合准二级反应动力学方程,拟合结果表明改性沸石具有更好的动力学性能,其吸附速率常数略大于天然沸石。     

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。     

稻壳沸石的合成及其对氨氮的吸附/脱附动力学

以稻壳为原料采用水热合成法制备了沸石,运用XRD、SEM和BET技术表征了合成沸石的结构特性。通过静态实验,研究了合成沸石对氨氮的吸附和脱附机理。结果表明:延长水热合成的晶化时间有利于合成沸石晶核的形成,合成沸石比表面积为28.418 m2·g-1,平均孔径为31.1 nm,孔体积为0.22 m3·g-1,属Na P型微介孔吸附材料。伪二级吸附动力学模型更适合描述合成沸石对氨氮的吸附过程,由伪二级吸附动力学模型拟合得到的平衡吸附量与实测值相差在1.0%以内。颗粒内扩散速率是由膜扩散和内扩散共同控制,颗粒内扩散速率常数kp随初始浓度的增加而提高。MNa OH/AN0.95时,308 K下的脱附率明显高于298 K的脱附率,但随着MNa OH/AN的增大,温度对脱附的促进作用变得越来越小,当MNa OH/AN1.21时,氨氮的脱附率可达92.1%。伪二级脱附动力学模型的拟合结果优于伪一级,碱当量高于临界值之后对提高合成沸石脱附氨氮的效果不大。     

香蕉皮改性吸附剂对氨氮吸附特性

利用Na OH对香蕉皮进行改性,制备改性吸附剂,研究吸附时间、温度、p H等3个因素对其氨氮吸附性能的影响。实验结果表明,Na OH改性提高了该吸附剂对氨氮的吸附能力,在较广温度范围内,该改性吸附剂保持着较高的吸附效率,在吸附氨氮过程中氨氮去除率随着p H值增大呈上升趋势,水质呈中性和碱性时,改性吸附剂表现出较高的吸附效率。相同氨氮初始浓度条件下,在吸附剂投加量增加,氨氮去除率升高,在氨氮浓度为6 mg/L时,可达到96.78%。在20℃温度条件下,饱和吸附量理论值达到9.478 7 mg/g。改性香蕉皮吸附剂对氨氮的吸附符合伪二阶吸附动力模型,氨氮饱和吸附数据符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型。     

001×14.5离子交换树脂对镍(Ⅱ)的吸附

实验采用离子交换树脂法吸附镍(Ⅱ),树脂选型确定了强酸性阳离子交换树脂001×14.5对镍(Ⅱ)吸附容量最大.用所选的001×14.5树脂吸附镍(Ⅱ)的过程,静态吸附实验表明,转速大于100 r/min时,对树脂吸附的影响可忽略,即基本消除外扩散,pH =7.0时吸附最佳,镍(Ⅱ)吸附率随树脂用量的增加而增大;001×14.5树脂吸附镍(Ⅱ)过程符合Langmuir等温吸附方程,且为优惠吸附;吸附过程符合拟二级动力学模型,吸附过程活化能为E=30.9 kJ/mol,由颗粒内扩散控制;用1 mol/L的硫酸对吸附饱和树脂进行脱附再生,脱附率可达98％以上.     

4种镧改性海藻粉末对养殖废水中磷的去除

为了解决使用矿物材料除磷产生大量沉积物的问题和实现磷的资源化利用,研究了镧改性的海带(LaLJ)、石莼(La-UL)、红藻(La-RP)和浒苔(La-EP)干化粉末材料对模拟废水和养猪废水中磷的吸附特征。在模拟废水中,随吸附剂用量的增加,4种镧改性的海藻对模拟废水中磷的吸附量均呈指数下降;随初始pH的升高,La-EP和La-UL对磷的吸附量增加,而La-LJ和La-RP对磷的吸附量减少。动力学吸附过程和等温吸附过程分别用准二级动力学模型和Freundlich模型拟合更适合。4种镧改性海藻对磷的最大吸附量为8.94～11.25 mg·g~(-1),相比于改性前,La-LJ、La-UL、La-RP和La-EP对磷的吸附量分别增加了24、38、66和25倍。在养猪废水中,经4种镧改性海藻吸附处理后,废水含磷浓度降低到2.5 mg·L~(-1)以下,能实现达标排放。因此,镧改性的4种海藻是养猪废水吸附除磷的可行材料。