页岩陶粒对水体中磷的吸附作用及动力学

研究了页岩陶粒对水溶液中磷的等温吸附特征,考察了溶液磷初始浓度、吸附剂粒径和温度对吸附作用的影响,利用一级和准二级动力学模型对页岩陶粒吸附除磷动力学过程进行了分析.结果表明,页岩陶粒对磷的等温吸附特征符合Langmuir方程,最大磷吸附量为131.58 mg/kg.溶液磷初始浓度越大,温度越高,页岩陶粒对磷的吸附量越大.随着吸附剂粒径的减小,一级动力学速率常数增大,吸附平衡时间缩短.尽管一级和准二级动力学模型都能反映不同条件下页岩陶粒的吸附除磷动力学过程,但相比较而言,准二级动力学对该过程的描述更为准确,由该模型估算出页岩陶粒对磷的平衡吸附量qe,其误差基本小于13.00%.     

改性牡蛎壳对低磷浓度水体的净化性能研究

为寻求经济、高效的生态浮床除磷基质,以牡蛎壳为对象,通过等温吸附、吸附动力学和吸附剂投加量影响实验对比研究了经不同温度热处理的改性牡蛎壳对低磷浓度水体的吸附性能。结果表明:相比Langmuir方程,Freundlich方程能更好地模拟天然及改性牡蛎壳对总磷的等温吸附行为;相对于伪一级动力学和Elovich方程,牡蛎壳对总磷的吸附动力学过程与伪二级动力学方程更为吻合。热处理温度对总磷的吸附效果产生明显影响,650℃改性牡蛎壳的吸附性能最优。牡蛎壳投加量对总磷去除效果影响也较为显著,当投加量增至20g/L时,天然牡蛎壳、250℃改性牡蛎壳、500℃改性牡蛎壳、650℃改性牡蛎壳的总磷去除率分别可达到51.27%、62.50%、88.27%和99.69%。当投加量为8g/L时,650℃改性牡蛎壳对总磷的去除率已高达90%左右。总体而言,650℃改性牡蛎壳的总磷吸附效果最好,可优先选为生态浮床除磷基质。     

3种人工湿地基质对磷的吸附特性

选用页岩、陶粒和砾石3种基质进行等温吸附和吸附动力学试验,研究其对磷的吸附特性。结果表明,Freun-dlich和Langmuir方程均能较好地拟合各基质对磷的吸附特征,并且用Freundlich方程的拟合效果要好于Langmuir方程;基质对磷的理论饱和吸附量大小依次为页岩(527.992 mg/kg)>陶粒(328.165 mg/kg)>砾石(129.729 mg/kg);页岩最大磷吸附量随粒径增加而减小;各基质对磷的吸附过程分为快、中、慢3个阶段,3种基质对磷的吸附速率依次为页岩>陶粒>砾石;准二级动力学方程、双常数方程和Elovich方程均能较好地描述人工湿地基质对磷的吸附动力学特征,但从相关系数来看,准二级动力学方程的描述更为准确。     

盐度对人工渗滤系统中煤渣和陶粒除磷过程的影响

以煤渣和陶粒作为填料,通过静态吸附实验对二者的磷吸附动力学和等温吸附过程进行模型拟合,并考察了不同盐度对人工渗滤系统吸附除磷的影响。静态吸附实验结果表明,零盐度下,Elovich模型和双常数模型可较好拟合煤渣吸附除磷过程,而陶粒更符合一级动力学模型,二者吸附机理取决于填料的理化性质;不同盐度下,二者等温吸附过程Langmuir方程的拟合效果要好于Freundlich方程;盐度增大总体呈现对磷吸附的抑制作用,但由于盐度增加导致溶液中阴离子与磷酸根离子激烈竞争填料表面吸附位点,二者的吸附量均在1%和1.5%盐度之间出现反复。人工渗滤系统连续实验结果表明,系统整体受盐度影响趋势与静态吸附实验结果基本一致。     

热活化硅酸钙对水溶液中磷吸附动力学研究

将硅酸钙进行高温热活化后作为吸附剂,研究了其对水溶液中磷酸盐的吸附动力学特性,考察了热活化硅酸钙投加量、溶液pH对磷去除效果的影响,并对其动力学特性进行了研究。结果表明,投加量为6g/L,pH为8时磷去除率可达99%以上;热活化硅酸钙对磷酸盐吸附过程符合准二级动力学方程和颗粒内扩散方程,其准二级吸附速率常数随磷酸盐浓度的增大而减小;而颗粒内扩散速率常数随磷酸盐浓度的增大而增大,吸附速率主要受颗粒内扩散控制。     

改性二次锶渣吸附去除废水中的磷

以改性二次锶渣为吸附剂，研究了吸附时间、吸附剂投加量、磷初始浓度和pH值对废水中磷去除效果的影响。结果表明，当总磷浓度为10mg／L，pH为7、二次锶渣投加量为15g／L时，90min内就可使废水中磷的去除率达到95％以上，总磷浓度低于污水综合排放标准的一级标准；改性二次锶渣对磷的吸附符合Langmuir等温吸附模型及准二级动力学模型。     

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。     

氧化-载钠改性黑臭河道底泥对磷削减的效果及机制

黑臭河道是我国各大城市面临的主要环境问题之一,其底泥的处置和水体中过量磷的削减急需合理的方法。研究黑臭河道底泥的资源化利用方式,以削减水体中过量的磷具有非常重要的意义。选取北京市凉水河底泥(PS),对其进行氧化(PS-N)、载钠(PS-Na)以及氧化-载钠(PS-NNa)改性手段,评估原始底泥以及3种改性底泥作为磷吸附材料对磷的削减效果。结果表明,3种改性材料对磷的削减效果均达到60%以上,其中氧化-载钠改性底泥效果最高可达94.7%。利用动力学和吸附等温公式分析材料对磷吸附的机制,结果表明,PS-Na、PS-N和PS-NNa的最大吸附量分别为0.83、1.03和1.42 mg·g~(-1),且较高的环境温度有利于材料对磷的吸附。此外,动力学分析结果表明,准二级动力学模型能更好地描述改性材料的吸附动力学行为,对磷的吸附主要是材料表面活性吸附点位起主导作用。与国内外常用磷吸附材料相比,3种改性底泥材料在高效除磷方面具有一定的优势。     

基于给水污泥吸附水溶液中磷的影响因素

以给水污泥为吸附材料,采用正交实验与单因素实验研究了多种因素对除磷效果的影响。正交实验结果表明最佳反应条件为:pH为3,粒径1.98mm,投加量8.0g/L,吸附时间24h。结合SEM/XRD和EDS等表征方法,对给水污泥的表面形貌和结构特征进行表征和分析。Langmuir、Freundlich和D-R等温吸附方程均能较好的拟合给水污泥对磷的吸附特征。在298、308和318K温度下,Langmuir拟合得到的理论饱和吸附量分别为3.47、3.84和4.39mg/g。由D-R方程计算的吸附自由能E为10.77~10.83kJ/mol,表明吸附过程为离子交换吸附。     

陶粒处理含磷污水的研究进展

陶粒以其经济低廉、结构稳定、吸附能力强、易于操作和可循环利用等特点,近年来在水污染治理方面显示出诸多优势而倍受关注。主要综述了陶粒在处理含磷废水方面的应用;详细分析了陶粒对磷的吸附机制,包括陶粒主要组分对磷的吸附机制、吸附动力学模型和等温吸附模型;概括了各项影响因素,包括吸附过程中陶粒粒径、磷初始浓度、温度、吸附时间、pH、共存离子等对陶粒吸附除磷的影响,并对实际应用中存在的问题提出解决思路,建议对陶粒进行微观除磷机制深入研究,为陶粒制备工艺的不断改进提供理论依据。最后,展望了开发陶粒的努力方向及其发展前景,提出了开发成本低廉、高吸附性能、抗干扰、易再生、磷资源可回收陶粒是未来研究的重点。     

湖泊底泥磷释放及磷形态变化

为研究底泥中内源性磷释放对城市景观水体富营养化的影响,以西安市曲江南湖为对象,采用底泥磷形态标准测试方法(SMT)分析了磷的赋存形态,通过模拟实验探究了在不同环境条件(温度、pH和溶解氧)下磷形态变化的特征。结果表明:温度升高促进内源磷的释放,在夏季加剧水体富营养化程度;碱性条件有利于磷的释放,增大补给水源可减少底泥释磷量;厌氧环境下底泥释磷量是好氧时的3.96倍;Al-P和Ca-P较稳定,在酸性条件下会加速其溶解;NH+4-P、Fe-P和OrgP受溶解氧、pH和温度影响较大,其吸附与释放能力有明显的差异。     

响应面分析法优化造纸污泥吸附剂除磷工艺

以造纸厂废水污泥为原料,采用微波加热法制备造纸污泥吸附剂。利用制备的造纸污泥吸附剂对模拟含磷废水进行了吸附研究,探讨了吸附时间、投加量、pH值、转速和温度等因素对除磷效果的影响,并采用响应面设计法优化吸附工艺条件。结果表明,获得了最佳除磷工艺条件为吸附时间97 min,投加量6.9 g/L,pH=6,转速200 r/min,温度30℃,在此条件下磷的去除率可达99%以上。因此,造纸污泥吸附剂对磷的吸附效果良好,具有重要的实际应用价值。     

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。     

多孔硅酸钙滤料吸附床除磷试验研究

以多孔硅酸钙滤料为吸附载体处理含磷的二沉池出水.通过静态吸附试验和动态吸附试验,研究了滤料粒径及投加量、初始pH、反应时间、温度以及滤料填充高度对除磷效果的影响.在静态吸附试验中,取初始磷质量浓度为4.98 mg/L的含磷废水100 mL,当多孔硅酸钙滤料粒径为4～14目,投加量为1.0g,吸附时间为2.5h,温度为25℃,溶液初始pH为7.0～9.0时,磷的去除率可达95％以上,出水磷满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的一级A标准(≤0.5 mg/L).动态吸附试验表明,在长期运行条件下,多孔硅酸钙滤料吸附床能持续有效地去除污水中的磷,综合考虑吸附率和运行费用,选择水力停留时间为30 min,滤料填充高度为60 cm为宜.     

响应面分析法优化给水污泥吸附除磷工艺

以给水污泥为吸附材料,对模拟含磷废水进行了吸附研究.在单因素实验基础上,选取投加量、pH和粒径3种因素为影响因子,以磷的去除率为响应值,采用Box-Behnken响应面分析法(BBD)研究了3种因素对磷去除率的影响以及各因素间的交互作用.建立了二次多项式回归方程预测模型,成功预测出最佳除磷工艺条件为污泥投加量3.88 g/L,pH=3.00,粒径1.00 mm,该条件下磷的去除率可达95.13％.因此,响应面分析法是优化给水污泥吸附除磷工艺的可行方法.     

改性玉米秸秆吸附Cu2+的动力学和热力学

本研究用ZnCl2作为活化剂,使用功率640 W的微波照射4 min的方法制备改性玉米秸秆。考察投加量、pH、吸附时间对吸附性能的影响,并对等温吸附特征、吸附动力学和热力学进行了系统研究。结果表明:投加量为0.2 g,pH为6,改性玉米秸秆对Cu2+具有很好的吸附效果,吸附在8 h后达到平衡。该吸附过程符合Langmuir及Freundlich等温吸附模型和准二级动力学方程,其反应的吉布斯自由能△G<0,为自发反应过程。     

改性玉米秸秆吸附Cu^2＋的动力学和热力学

本研究用ZnCl2作为活化剂，使用功率640W的微波照射4min的方法制备改性玉米秸秆。考察投加量、pH、吸附时间对吸附性能的影响，并对等温吸附特征、吸附动力学和热力学进行了系统研究。结果表明：投加量为0．2g，pH为6，改性玉米秸秆对Cu^2＋具有很好的吸附效果，吸附在8h后达到平衡。该吸附过程符合Langmuir及Freundlich等温吸附模型和准二级动力学方程，其反应的吉布斯自由能△G〈0，为自发反应过程。     

含铝活性炭污泥对磷的吸附特性研究

考察了粒径、pH、温度、磷初始浓度等因素对含铝活性炭污泥吸附磷的影响,确定了其吸附过程的热力学和动力学参数。结果表明,含铝活性炭污泥吸附磷的最佳条件为污泥粒径取1.000~2.000mm,温度取25℃,无需调节pH,磷初始质量浓度小于50mg/L。Langmuir方程或Freundlich方程均可以描述含铝活性炭污泥吸附磷的吸附等温线。热力学参数标准吉布斯自由能变(ΔGθ)0J/mol、标准吸附焓变(ΔHθ)0J/mol、标准吸附熵变(ΔSθ)0J/(mol·K)表明,含铝活性炭污泥吸附磷为自发的、吸热的、熵增的过程。吸附动力学研究表明,拟二级动力学模型能够模拟含铝活性炭污泥对磷的吸附过程。     

再生水灌溉区土壤对头孢噻肟的吸附特征

采用批吸附实验法比较了再生水灌溉区汪洋沟流域两种土壤和底泥对头孢噻肟的吸附及其动力学特性,并探讨了土壤与底泥不同pH、阳离子强度及可溶性腐殖酸对头孢噻肟吸附能力的影响。结果表明:汪洋沟段清水灌溉土壤、污水灌溉土壤及底泥均对头孢噻肟有较强的吸附能力,对头孢噻肟的吸附能力从强到弱依次为清水灌溉土壤污水灌溉土壤底泥。土壤与底泥对头孢噻肟的吸附行为通过等温吸附模型模拟,其中Freundlich方程拟合效果最好。在pH4.0~9.0的范围内,土壤与底泥对头孢噻肟的吸附系数随着pH的增大而减少;随着土壤溶液中阳离子浓度的增加,头孢噻肟的吸附量呈非线性减少趋势;添加可溶性腐殖酸后的土壤对头孢噻肟的吸附能力减弱。     

工业废渣基除磷材料的静态吸附研究

研究了高效除磷材料（EPRC）对磷素的吸附特性，考察了投加量、初始浓度、初始pH值、粒径等对EPRC吸附性能的影响，分析了不同条件下EPRC的吸附过程。结果表明，最佳投加量为3.5 g/250 mL时，去除率达91.07%，出水TP浓度为0.45 mg/L。随着粒径减小，EPRC对磷素的吸附量增大，吸附平衡时间缩短。溶液初始pH值在碱性条件下，吸附容量变大。