污泥活性炭对复合染料的脱色及其重金属浸出毒性

用自制的污泥活性炭处理亚甲基蓝与酸性品红组成的染料废水,研究了pH、吸附时间、温度等因素对复合组分染料废水脱色率的影响,测试分析了污泥活性炭在处理亚甲基蓝与酸性品红复合组分染料废水过程中的重金属浸出毒性。结果表明:与处理单一组分染料废水相比较,处理复合染料废水时pH的影响较为复杂,2种染料在污泥活性炭上存在竞争吸附,但是污泥活性炭对复合组分染料的脱色效果较好。污泥活性炭对复合染料的吸附过程符合Langmuir型吸附。在处理染料废水的过程中,污泥活性炭中的重金属镉、锌及铬会浸出,重金属镉、锌的浸出浓度符合国家标准,但铬的浸出浓度已接近国家标准上限。     

APTES改性污泥基炭的表征及其对水中Pb(Ⅱ)的吸附特性

污泥炭(SC)灰分含量高,吸附性能差,因而限制了其应用范围。使用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)对污泥炭进行改性,提高其对重金属的吸附能力。结果表明:APTES成功地负载到污泥炭上;在25℃时,APTES-SC对Pb(II)的吸附量是SC的8倍;吸附量随溶液pH (1～8)的增大而增强。APTES-SC对Pb(II)的吸附行为符合二级动力学模型,等温吸附曲线符合Langmuir模型,吸附过程是自发、吸热反应(ΔG0,ΔH0)。该方法制备的改性污泥基炭是一种能去除废水中Pb(II)的高效吸附剂。     

天氧污泥对问二氯苯的吸附性能

为了研究灭活厌氧污泥和活性厌氧污泥对问二氯苯（m-DCB）的吸附，考察了吸附平衡时间、吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学、污泥投加量和pH对吸附m-DCB的影响。结果表明，2种污泥对m-DCB的吸附在1h内达到平衡。应用伪一级、伪二级反应动力学对实验数据进行验证，表明厌氧污泥吸附m-DCB更符合伪二级反应动力学模型。2种污泥对m-DCB的吸附都可以用Langmuir和Freundlich吸附模型拟合，但Langrnuir吸附模型的拟合结果要好于Freundlich模型，且活性厌氧污泥的吸附性能显著高于灭活厌氧污泥。从吸附热力学上看，该吸附为放热反应，低温有利于吸附反应的进行。pH值对2种污泥吸附m-DCB的影响很小。     

改性油菜秸秆对Co(Ⅱ)的吸附

利用ZnCl_2对油菜秸秆进行改性,制得生物吸附剂。通过单因子优化实验,研究其对水溶液中的重金属Co(Ⅱ)的吸附效果。结果表明:在298 K下,pH为6.5,吸附剂用量2 g/L时,对初始浓度为10.0 mg/L Co(Ⅱ)水溶液的吸附率达95%。利用Langmuir和Freundlish等温线模型对实验数据进行拟合分析,Langmuir等温线模型很好地描述了油菜秸秆对Co(Ⅱ)的吸附过程。热力学参数表明,吸附是一个自发放热反应。改性油菜秸秆对Co(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学方程。在室温下秸秆对Co(Ⅱ)的饱和吸附量为10.3 mg/g。     

预处理后的活性污泥对锌吸附的研究

剩余活性污泥处理是当今的热点问题,从活性污泥资源化的角度出发,将活性污泥加工成为锌离子的生物吸附剂,比较了8种方法预处理后的活性污泥对锌的吸附效果,分析了这8种方法对污泥吸附能力的影响机理.对经过NaOH和H2O2处理的污泥的吸附特性和影响因素进行了研究,结果表明该吸附过程符合Psemio-seconal Order吸附动力学模型及Freunomch吸附等温模型,低pH不利于吸附,适当提高温度可以增强吸附效果,增加污泥吸附剂浓度可以增加金属离子去除率,但是单位质量吸附剂吸附金属离子的量减小.用红外光谱对比的手段对吸附机理进行了探讨,结果表明污泥颗粒表面一些含氮氧的基团对zn.'的络合作用是主要的吸附机理.该研究在污泥资源化和废水中锌离子的去除方面有重要意义.     

改性沸石对Cd(Ⅱ)的吸附平衡及动力学

采用等温吸附法比较了氢氧化钠、氯化钠、硝酸铵、硫酸、磷酸、混合盐和高温改性沸石对含镉废水的吸附效果,并采用Langmuir、Freundlich等温线方程及Lagrange假一级动力学方程、假二级动力学方程、粒内扩散方程对实验数据进行了拟合。结果表明,镉浓度大于10 mg/L时,NaOH改性沸石吸附效果最好,吸附率在99.2%以上;沸石对镉的吸附符合Langmuir方程,属单分子层吸附,最大吸附量Qm=6.456 mg/g;改性沸石对Cd2+的吸附动力学符合假二级动力学方程,以化学吸附为主,有多个控速步骤。     

壳聚糖/磁性生物碳对重金属Cu(Ⅱ)的吸附性能

以丝瓜络为原料制备壳聚糖/磁性生物炭(CMLB),并研究了改性前后的生物炭对重金属Cu(Ⅱ)的吸附性能。结果表明,改性后的生物炭包含γ-Fe_2O_3纳米颗粒,颗粒尺寸均匀,大小一致。CMLB对Cu(Ⅱ)的吸附量为54.68 mg·g~(-1),高于原始生物炭(LB)、磁性生物炭(MLB)的吸附量,且能够达到壳聚糖吸附量的86%。整个吸附过程在18 h达到平衡,在pH=5.8±0.1有较好的吸附效果。吸附反应动力学可采用准二级动力学方程拟合,吸附等温线符合Freundlich模型。CMLB吸附Cu(Ⅱ)的机制下包括离子交换、物理吸附和共沉淀。CMLB材料在处理废水后,利用磁铁可将材料从水中分离。CMLB可作为一种吸附剂有效去除水中的重金属,应用前景广阔。     

厌氧污泥对间二氯苯的吸附性能简

为了研究灭活厌氧污泥和活性厌氧污泥对间二氯苯 （m-DCB）的吸附，考察了吸附平衡时间、吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学、污泥投加量和pH对吸附m-DCB的影响。结果表明，2种污泥对m-DCB的吸附在1 h内达到平衡。应用伪一级、伪二级反应动力学对实验数据进行验证，表明厌氧污泥吸附m-DCB更符合伪二级反应动力学模型。2种污泥对m-DCB的吸附都可以用Langmuir和Freundlich吸附模型拟合，但Langmuir吸附模型的拟合结果要好于Freundlich模型，且活性厌氧污泥的吸附性能显著高于灭活厌氧污泥。从吸附热力学上看，该吸附为放热反应，低温有利于吸附反应的进行。pH值对2种污泥吸附m-DCB的影响很小。     

碳氮共掺杂污泥基吸附剂去除水中Cr(Ⅵ)

以城市污水厂脱水污泥为原料,通过添加尿素等辅助材料碳化制备污泥基吸附剂。采用比表面积孔隙分布测定仪、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对吸附剂表面组成及其结构进行表征,对比研究了掺入添加剂前后碳化污泥吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附行为。结果表明,C/N共掺杂碳化污泥吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附性能较直接碳化污泥吸附剂明显提高,2种吸附剂的最佳吸附时间分别为2 h和4 h,p H是影响污泥基吸附剂吸附去除Cr(Ⅵ)的关键因素,其最适p H值均在1.0~2.5范围内。室温下C/N共掺杂污泥吸附剂吸附Cr(Ⅵ)符合Langmuir吸附模型,准二级动力学模型能很好地描述2种碳化污泥基吸附剂的吸附行为。热力学研究表明,C/N共掺杂污泥吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附是一个自发的吸热过程。     

3种污泥对磺胺二甲基嘧啶的吸附性能

研究了厌氧颗粒污泥、厌氧污泥及好氧污泥对磺胺二甲基嘧啶(SM2)的吸附性能。当SM2初始浓度为50μg/L时,采用活性污泥灭活吸附,考察了吸附平衡时间、吸附等温线及温度对污泥吸附的影响,并比较了失活污泥与活性污泥的吸附性能。结果表明,3种污泥对SM2的吸附均在1 h内达到吸附平衡;3种失活污泥对SM2的吸附都可用Freundl-ich和Langmuir吸附模型来描述,并且Freundlich吸附模型的拟合效果要好于Langmuir模型(R2F>R2L);温度对3种污泥吸附影响规律一致,并且吸附常数KF(15℃)>KF(25℃)>KF(35℃),这说明吸附为放热反应,低温有利于吸附反应的进行。活性污泥对SM2的吸附与失活污泥吸附规律一致,都符合Freundlich模型。3种活性污泥对SM2的去除是吸附和降解的共同作用,并且都是降解占主导地位,降解效率为厌氧污泥>好氧污泥>厌氧颗粒污泥。     

沸石负载纳米二氧化硅对Cd~(2+)的吸附动力学

以沸石为负载剂,对纳米二氧化硅进行表面负载,得到一种复合吸附剂(ZLS),并用于废水中重金属离子Cd2+吸附研究,考察了吸附温度、溶液p H、吸附时间对重金属离子Cd2+吸附性能的影响;同时,对ZLS吸附Cd2+的实验数据进行动力学行为拟合研究,结果表明,该吸附过程较符合拟二级动力学模型,吸附过程为物理化学吸附。     

骨炭对Pb(Ⅱ)的吸附特性

通过间歇实验研究了骨炭对重金属Pb(Ⅱ)的吸附特性。探讨了固液比、pH、离子强度、反应时间、温度及初始浓度等因素的影响。实验结果表明,pH与固液比显著影响去除率,温度与离子强度的影响较小。当温度为20℃,pH=2.5,Pb(Ⅱ)的初始浓度为200 mg/L,固液比为1 g/L时,最大去除率近100%。动力学实验结果表明,骨炭对Pb(Ⅱ)的吸附为快速反应,在30 min内可达到平衡,准二级动力学模型可较好地拟合实验结果。等温吸附实验结果表明,Freundlich模型与Langmuir模型均可较好地拟合等温吸附实验结果。骨炭对Pb(Ⅱ)的吸附机制主要为表面络合反应与分解置换-沉淀反应。     

硫化锰纳米颗粒高效去除重金属镉

中国镉污染问题日益严峻,开发高效的镉吸附剂,是解决环境镉污染问题的重要技术手段。采用共沉淀方法合成了硫化锰纳米颗粒,研究了其对重金属镉的吸附行为,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HR-TEM)、比表面积(BET)等技术手段探究了硫化锰纳米颗粒的形貌、化学组分以及镉的去除机制。结果表明,MnS纳米颗粒呈球状,平均粒径100 nm,比表面积30.56 m~2·g~(-1)。MnS纳米颗粒对Cd~(2+)的吸附动力学数据较好地符合伪二级动力学模型;吸附等温线数据较好地符合Langmuir模型,说明MnS对Cd2+的吸附是以化学吸附为主的单分子层吸附。使用Langmuir拟合的MnS饱和最大镉吸附量为349.6 mg·g~(-1),在众多镉吸附材料中处于前列。对于模拟工厂重金属废水的处理,MnS纳米颗粒可以在5 h内使镉的浓度由60 mg·L~(-1)降至国家规定排放线以下(0.1 mg·L~(-1)),且吸附过程中水体pH稳定,对水体干扰小。在多种重金属离子共存的情况下,仍可以达到接近100%的Cd~(2+)去除率。硫化锰相对稳定,在空气中放置30 d仍有80%的镉去除率。较高的离子交换量形成CdS沉淀是MnS高效去除镉的主要原因。     

吸附剂浓度对Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在高岭土上吸附的影响

研究了吸附剂浓度(Cs)对Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在高岭土上吸附的影响。结果表明,随Cs增大,吸附等温线下降,呈现出明显的吸附剂浓度效应(Cs-effect)。采用经典Langmuir和Freundlich吸附等温式对吸附数据进行拟合表明,在给定Cs下,Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附等温线分别符合Langmuir和Freundlich等温式;但这2个等温式不能描述或预测Cseffect,模型参数与Cs有关,与模型理论预测相悖。为解释和描述固/液界面吸附中的Cs-effect,我们近期提出了表面组分活度(SCA)模型,并推导出了Langmuir-SCA和Freundlich-SCA等温式。采用SCA模型等温式对吸附数据进行拟合表明,Langmuir-SCA和Freundlich-SCA等温式可分别准确地描述Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在高岭土上吸附的Cs-effect结果,证明SCA模型是合理的。     

纳米零价铁改性氨基生物炭的制备及对Cd(Ⅱ)的吸附和解吸特性

通过化学负载方法成功制得纳米零价铁改性氨基生物炭复合材料(ABC/NZVI),对其进行表征和研究了其对重金属Cd(Ⅱ)的吸附和解吸特性。结果表明,改性后,ABC/NZVI具有氨基官能团并且表面负载了纳米零价铁,比表面积为244 m~2·g~(-1),在水溶液中稳定悬浮的平均粒径是845 nm。ABC/NZVI对Cd(Ⅱ)的吸附大约在457 min内即可达到吸附平衡,吸附动力学可用伪二级动力学模型较好地拟合(R~2≥0.990);对Cd(Ⅱ)表现出优良的吸附性能,饱和吸附容量为12.4 mg·g~(-1),吸附/解吸等温线均呈现出明显的非线性,可用Langmuir模型较好地拟合(R~2≥0.960),而且出现明显的解吸滞后现象,滞后系数(HI)为0.536。因此,ABC/NZVI对Cd(Ⅱ)的吸附可能为单分子层的化学吸附,主要的吸附机理可能涉及配合和沉淀两种作用。     

壳聚糖改性对磁性Fe_3O_4吸附去除Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的影响研究

利用壳聚糖改性磁性Fe_3O_4以提高其对重金属Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附性能,考察了改性前后磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附等温线及吸附动力学过程。结果表明,经壳聚糖改性后,壳聚糖-磁性Fe_3O_4比表面积大幅增加,由原来的76.12m2/g增加到142.67m2/g;壳聚糖-磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附性能优于磁性Fe_3O_4;当pH为2.0~7.0时,提高pH有助于促进两种磁性材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附量;两种磁性材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学模型,吸附过程属于吸热过程;重复吸附—脱附循环再生5次后,壳聚糖-磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的去除率仍在80%以上,磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的去除率在75%以上,两种磁性材料再生性能较好。     

贝壳粉对重金属镉的吸附特征研究

研究了贝壳粉对重金属镉的吸附特征,结果表明:在镉离子质量浓度为100 mg/L时,文石型贝壳粉对镉离子的吸附能力强于方解石型贝壳粉;在文石型贝壳粉中,海虹和毛蚶的贝壳粉对镉离子的吸附性能最强。所有供试贝壳粉对镉离子的吸附过程均符合Langmuir等温吸附模型,说明该吸附过程为单分子层吸附,既存在物理吸附又存在化学吸附。贝壳粉对镉离子的动力学吸附分为快速吸附和平衡吸附两个阶段。快速吸附阶段时间较短但吸附量大,符合准一级动力学模型;而吸附全过程符合准二级动力学模型,说明贝壳粉的吸附主要在表面进行。     

改性松针对水体中铅(II)的吸附

探讨了改性松针(GXLsp)作为吸附剂对水体中铅离子的吸附性能,考察了吸附时间、溶液pH值、吸附剂用量、盐离子浓度、Pb(II)初始浓度及温度对改性松针吸附Pb(II)的影响。利用Langmuir和Freundlich等温线模型对实验数据进行非线性拟合分析,结果表明,Freundlich等温线模型能很好地描述松针对Pb(II)的吸附过程。热力学参数表明吸附是一个自发的吸热过程。改性松针对铅的吸附行为符合拟二级动力学方程,表明吸附过程是以化学吸附为主。在293K时松针对Pb(II)的饱和吸附量为318.3 mg/g,因此,GXLsp可作为一种高效低值生物质吸附剂以去除水体中重金属Pb(II)的污染。     

不同热解温度污泥生物炭对Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附特性

采用剩余污泥为原料,分别于300、400、500℃缺氧条件下制备污泥生物炭,利用X射线能谱仪(EDS)、环境扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)对其进行表征,并探究不同吸附时间,不同pH和不同Pb~(2+)、Cd~(2+)浓度下污泥生物炭对Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附特性,以期拓展污泥资源化利用途径。结果表明,准二级动力学方程能更好地描述污泥生物炭对Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附过程,约30 h达到平衡,其吸附主要受化学吸附控制。随溶液初始pH的升高,重金属的吸附量呈先增高后降低趋势,在pH 4.5时对Pb~(2+)的吸附量最大,而Cd~(2+)在pH 6.5时最大。在25℃时,低温热解制备的污泥生物炭对Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附量为RC500RC400RC300,RC500的饱和吸附量分别为Pb~(2+)(14.39 mg·g~(-1))Cd~(2+)(1.45 mg·g~(-1)),污泥生物炭对重金属离子的吸附量与其水合离子半径呈负相关。     

十六烷基三甲基溴化铵改性生物炭对水中镉离子吸附性能的影响

针对水体重金属污染治理问题,通过十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对竹炭(BC)、椰壳炭(CSC)进行改性,采用傅里叶红外变换光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)和热稳定性分析(TGA)对改性前后的材料进行了表征,探究了投加量、pH对2种改性材料吸附去除水中镉离子性能的影响,并进行了动力学方程拟合及等温吸附模型拟合,探讨了CTAB改性前后活性炭吸附水中镉离子的机理。结果表明:2种CTAB改性材料基本结构虽未改变,但提升了竹炭(BC)和椰壳炭(CSC)的吸附性能,改性后材料的饱和吸附量分别为12.56 mg·g-1(CTAB-BC)、 10.71 mg·g-1 (CTAB-CSC),较改性前分别提高了111%和92%;同时,CTABBC、CTAB-CSC的吸附量受pH影响较大,对二者的最适pH分别为4～7、6～7;CTAB-BC、CTAB-CSC均能较好地拟合准二级动力学方程(R2CTAB-BC=0.999 9, R2CTAB-CSC=0.993 7)及Langmuir模型(R2CTAB-BC=0.970 3, R2CTAB-CSC=0.9768)。通过分析可知,CTAB-CSC、CTAB-BC 2种材料对含镉废水均有较好的去除效果。