改性沸石承载纳米Fe/Ni对水中2,4-二氯苯酚的去除

将通过液相还原法制备的纳米铁/镍(Fe/Ni)颗粒承载于改性沸石表面制得负载型复合材料,纳米Fe/Ni在改性沸石表面具有良好的分散性。复合材料对2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的去除包括吸附和降解两个过程,脱氯降解是主要过程。实验结果表明,25℃时,0.6 g的复合材料对20 mg·L~(-1)的2,4-DCP去除效果达到80%,在酸性条件下,复合材料的去除效果未见明显差异,碱性环境会影响2,4-DCP的去除效果。降解产物苯酚被吸附在材料表面,避免了对水环境的二次污染。     

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500μg·L~(-1)的高砷水,以1 L·min~(-1)的流量过滤处理为砷含量在10μg·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5～20μm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。     

石墨烯/二氧化硅负载纳米零价铁对As(Ⅲ)的去除

以氧化石墨烯和正硅酸乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法制得石墨烯/二氧化硅复合材料(GS),以GS为基体,采用液相还原法,得到石墨烯/二氧化硅负载纳米零价铁(NZVI/GS),将其用于水中As(Ⅲ)的吸附研究。通过XRD、TEM、BET、Zeta电位等表征手段对NZVI/GS进行表征。探讨不同反应条件对NZVI/GS的吸附影响,并进行动力学方程和吸附等温线方程拟合。结果表明,NZVI/GS对As(Ⅲ)具有良好的去除效果,当初始溶液pH为6~8,投加量为0.4 g·L~(-1),反应温度为35℃,砷初始浓度为2 mg·L~(-1)时,NZVI/GS对As(Ⅲ)的去除率高达99.81%。通过Langmuir等温吸附方程得到NZVI/GS对As(Ⅲ)最大吸附量55.93 mg·g~(-1)。     

基于绿色合成法的纳米铁/活性炭复合材料降解阿特拉津的动力学

为了综合处理水中的阿特拉津,以绿茶萃取液为还原剂,以活性炭为载体,采用液相还原法绿色合成了纳米铁/活性炭复合材料,研究了活性炭投放量、阿特拉津的初始浓度、溶液初始pH值及反应时间对阿特拉津去除率的影响,探讨了不同影响因素下阿特拉津的降解动力学。结果表明:阿特拉津降解反应近似符合二级反应动力学,反应速率常数0.001 08~0.002 73 L·(mg·min)~(-1)。在纳米铁/活性炭复合材料去除阿特拉津过程中,纳米铁的还原和活性炭的吸附共同作用。     

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。     

改进水热法合成纳米Co_xFe_(3-x)O_4(0≤x≤2)及其对刚果红染料的吸附性能

采用快速水热法制备了纯相Co_xFe_(3-x)O_4(0≤x≤2)纳米颗粒,并对样品进行了XRD、EDX、FTIR、SEM、N_2吸附-脱附以及VSM表征,研究了Co含量、初始浓度和pH值对水中刚果红吸附性能的影响。实验结果表明,Co_(1.6)Fe_(1.4)O_4纳米颗粒具有最大的比表面积170.1 m2·g-1和最好的吸附性能,在pH=3,初始浓度为200 mg·L~(-1)时,饱和吸附容量达到475mg·g-1。对Co_xFe_(3-x)O_4进行了吸附过程动力学和热力学分析,该吸附过程符合准二级动力学模型,根据Langmuir等温吸附模型计算得出最大吸附容量为370.4 mg·g-1。良好的磁性能使Co_(1.6)Fe_(1.4)O_4纳米颗粒很容易从水中分离再利用,实验表明,经过多次脱附/吸附过程,Co1.6Fe1.4O4纳米颗粒对刚果红仍具有良好的吸附性能。     

纳米镍/镁铝水滑石/活性炭复合材料的制备及染料污水的降解

在超声辅助的条件下,通过共沉淀法制备了纳米镍/镁铝水滑石/活性炭复合材料(nano-Ni/Mg Al-LDHs/AC),并将其用于染料的催化降解。复合材料的制备分为2个步骤,首先在真空条件下,通过共沉淀法在活性炭载体上制备镁铝水滑石(Mg Al-LDHs);再通过抗坏血酸的还原作用将纳米镍沉积到Mg Al-LDHs/AC表面。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线能谱分析(EDS)、X-射线衍射仪(XRD)和傅里叶红外光谱(FT-IR)等测试方法表征了所制备样品。Mg Al-LDHs分布在活性炭表面,呈现花状平板结构,粒径大小为(80±30)nm,纳米镍修饰在Mg Al-LDHs/AC表面,平均粒径40 nm。所制备的复合材料对甲基橙、孔雀绿和亚甲基蓝的降解率均达到98%以上。     

原位铁氧化物载铁活性炭的制备及其对水中As(Ⅲ)的去除性能

针对水中三价砷As(Ⅲ)毒害大、难去除的问题,本研究采用FeSO4/K2FeO4组合处理方式以恒温浸润法对活性炭进行改性,制备获得原位铁氧化物载铁活性炭(AFPAC),利用负载的铁氧化物的吸附性能,耦合活性炭的吸附和有效的固液分离功能,实现了As(Ⅲ)的高效去除.结果表明,当AFPAC投加量1g·L-1时,对初始质量浓...     

常压制备秸秆活性炭对水溶液中磷元素的吸附

开发了非真空制备秸秆活性炭的新方法,以稻草秸秆为原料,醋酸钙和氯化锌为活化剂,经热处理,一步合成改性秸秆活性炭。XRD图谱显示,产物为碳酸钙改性活性炭;SEM和TEM的表征结果显示,该活性炭具有微米-纳米多维孔结构,碳酸钙颗粒均匀分布在活性炭的表面和基体中;BET比表面积实验测得不同浓度碳酸钙改性活性炭的比表面积在324~846 m2/g之间。含磷水溶液吸附实验表明,当改性活性炭中碳酸钙含量为1.5%时,活性炭具有最大吸附速率1.76 L/mg;碳酸钙含量为2.0%时,活性炭具有最大吸附容量3.21 mg/g。改性活性炭对磷元素的吸附过程符合Langmuir模型,说明改性活性炭对磷的吸附为单分子层吸附。     

松果活性炭对有机染料的吸附

以松果为原料,利用ZnCl2活化法和FeCl3改性剂进行活性炭的制备和改性,测定了松果活性炭的比表面积,并研究其对甲基橙染料的吸附性能。结果表明:改性后的松果活性炭比表面积达到681 m2·g~(-1),并以中孔为主,有利于大分子有机染料的吸附;当松果活性炭的投加量为0.3 g·L~(-1)、吸附30 min、甲基橙初始浓度100 mg·L~(-1)、pH=7以及25℃温度条件下,吸附效果最佳,甲基橙去除率高达99.41%;Langmuir模型比Freundlich模型能更好地描述甲基橙染料的吸附行为,说明吸附以表面单层覆盖为主;吸附动力学符合Lagergren准二级动力学方程,R2大于0.999。可为松果的开发利用和制备低成本、高吸附性的吸附剂提供参考。     

壳聚糖载纳米羟基氧化铁对水中磷的吸附

低浓度的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。采用溶胶-凝胶法,以壳聚糖和FeCl_3·6H_2O为原料,通过原位水解-浸渍法制备出壳聚糖载纳米羟基氧化铁(CNFeOOH),对其进行了场发射透射电镜(HRTEM)、比表面积和孔径、X射线衍射仪(XRD)分析的表征。结果表明,CNFeOOH中含有类似正方针铁矿(β-FeOOH)的晶体结构,呈纳米棒状分布,长约10 nm,宽约2~3 nm,比表面积为76.240 m~2·g~(-1)。磷吸附实验结果表明:Freundlich吸附等温式能更好地描述CNFeOOH对磷的吸附特征,其实际最大吸附量为24.50 mg·g~(-1)(pH=6,T=(20±1)?C);动力学吸附平衡时间约为24 h,其吸附过程符合准二级动力学模式和颗粒内扩散模式,证明吸附过程中同时发生了物理吸附和化学吸附;溶液的p H对CNFeOOH吸附磷的影响较为明显,随pH升高,吸附量降低;离子强度(0.01~0.5 mol·L~(-1))则影响不大;共存阴离子(SO_4~(2-)、NO_3~-、HCO_3~-)对磷的吸附影响较小。因此,推断CNFeOOH对磷的吸附机理是以静电引力和配位作用为主的特性吸附。     

Au@Ag致密单层膜的组装及对农药残留的SERS检测

采用聚合物溶液组装法构筑致密Au@Ag核壳单层膜结构,用作SERS基底检测有机磷农药,具有高灵敏性和重现性。Au@Ag核壳纳米立方体首先通过种子生长法合成,然后用功能化的配体聚乙二醇巯基(m PEG-SH)进行修饰获得有序的致密单层膜结构。该结构的形成归因于适量m PEG-SH的加入可以精确调节颗粒间以及颗粒与基底间的相互作用力,使得基底表面的纳米粒子重新排列。这种有序的单层膜结构用作SERS基底具有稳定和高重现的SERS信号,用于检测乙基对氧磷农药残留时检测限低至10~(-8)mol·L~(-1)(2.75μg·m L~(-1))。该聚合物组装方法为构建高灵敏和高重现性的SERS基底提供了一个有效的途径,为SERS技术在农药残留检测领域的推广应用打下了基础。     

磁性Ca/Al水滑石对挥发性脂肪酸的吸附性能

污水脱氮除磷处理过程中使用的液态碳源存在投加量难以控制以及容易影响出水水质、增大处理费用等缺点。针对此现状,采用超声辅助法以超顺磁性铁氧体材料对制备的Ca/Al水滑石进行复合改性合成磁性Ca/Al水滑石,研究以其作为载体对挥发性脂肪酸(VFA)的吸附提取性能,考察了磁性Ca/Al水滑石吸附剂剂量、吸附时间和转速对VFA吸附效果的影响,并通过均匀实验设计,采用响应面法优化吸附提取参数。结果表明:当吸附剂剂量为16 g·L~(-1),吸附时间为50 min,转速为70 r·min~(-1)时,该材料对VFA的理论最大吸附效率为95.7%。由于材料自身具有磁性特性,经提取后的混合液在外加磁场的作用下,能够实现磁性Ca/Al水滑石的快速回收。同时,将回收再生后的磁性Ca/Al水滑石对VFA的吸附提取性能进行了研究,发现在吸附解吸3次循环后仍然有很好的吸附效果。表明利用该磁性Ca/Al水滑石提取VFA是可行的,为后续将其作为固态可控外加碳源的研究奠定了基础。     

城市污水处理厂二级处理出水中磷深度去除技术

以某城市污水处理厂二级出水为研究对象,分析了其中磷的形态及浓度分布,分别采用FeCl_3、PAC、Al_2(SO_4)_3混凝剂和羟基铁颗粒吸附剂开展了基于化学法和吸附法的深度除磷技术的研究。在相同的水质和环境条件下,对不同形态磷的去除效果进行了分析,并对两者的技术经济性进行了对比。结果表明,该厂二级出水中TP浓度的平均水平为0.332 mg·L~(-1),其中可溶性活性磷酸盐为主要存在形态,占TP浓度的64.16%。与FeCl_3相比,Al_2(SO_4)_3和PAC比较适合本实验原水水质,当其投加量为3 mg·L~(-1)时,出水TP可降至0.05mg·L~(-1)以下。以Al_2(SO_4)_3和PAC作为混凝剂,各种形态的磷均得到不同程度的去除,可溶性活性磷酸盐的去除效果最好,几乎全部得以去除,而颗粒态磷和其他溶解性磷的去除效果较差。通过技术经济比较,Al_2(SO_4)_3在除磷效果和药剂费用上均比PAC占有优势。羟基铁颗粒吸附剂对可溶性活性磷酸盐吸附效果显著,对其他溶解性磷吸附效果较差,当空床接触时间(EBCT)大于10 min时,出水TP可降至0.05 mg·L~(-1)以下。从长期的技术和经济效益综合考虑,吸附剂优于混凝剂。     

Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒吸附水体中的Cd2+和Zn2+

一种新型纳米固相萃取吸附剂,由阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)包裹在Fe3O4磁性纳米颗粒表面形成,用于吸附水溶液中的重金属离子。研究了吸附过程的主要影响因素(如SDS浓度、溶液pH等)以及解吸过程的最佳条件,并对其机理进行了初步的探讨。研究结果表明,共沉淀法制备的Fe3O4颗粒粒径分布均匀,平均粒径约为54 nm;SDS浓度为300 mg/L时,Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒吸附Cd2+和Zn2+的能力最强;在一定浓度范围内,Fe3O4/SDS体系对Cd2+和Zn2+的吸附平衡数据符合Langmuir吸附等温方程,饱和吸附量分别为22.42 mg/g和13.95 mg/g。最终结果表明,Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒具有较强磁分离能力和较好的吸附效果。     

磁性纳米吸附剂Fe3O4·ZrO(OH)2的合成及对水中氟和砷的吸附性能

用共沉淀法将ZrOCl2·8H2O包裹在磁性纳米Fe3O4表面,合成了一种针对高浓度含砷含氟废水的高效新型磁性纳米吸附剂Fe3O4·ZrO(OH)2.研究考察了吸附剂对氟和砷的吸附容量、反应平衡时间以及pH对吸附效果的影响.实验表明,磁性纳米Fe3O4·ZrO(OH)2吸附剂对水中F-和As(Ⅲ/Ⅴ)等温吸附模型符合Langmuir和Freundlich模型.对溶液中总氟和总砷的吸附容量分别可达70.42 mg/g和133.33 mg/g.通过拟二级动力学方程可得知吸附过程在20 min左右即可达到平衡.随着pH的不断增加,吸附剂对氟的吸附容量逐渐降低,而对砷的吸附量则是先增加后减少.     

负载CoO催化粒子电极的制备及其对腐殖酸的降解

以活性炭粉为载体,钴氧化物为催化活性组分,经造粒后制得PAC-Co催化粒子电极,研究了用于腐殖酸(HA)降解的PAC-Co催化粒子电极的制备条件,并采用扫描电子显微镜、X射线衍射和比表面积分析仪等对粒子电极进行表征。结果显示,焙烧温度600℃、焙烧时间2 h、Co(NO_3)_2浸渍液浓度0.1 mol·L~(-1)为PAC-Co最佳制备条件。在I=0.2 A、进水流量9 m L·min~(-1)、Na_2SO_4电解质0.01 mol·L~(-1)、pH=7条件下,对于初始COD_0=200 mg·L~(-1)的模拟HA废水,反应70 min后,PAC-Co对UV254、色度及COD的去除分别达到95.09、97.84与91.45%,去除率均高于普通活性炭颗粒所制备的GAC-Co粒子电极。     

一种污泥活性炭的制备及其在兰炭废水处理中的应用

以城市生活污水厂脱水污泥和木屑的混合物为原料,利用ZnCl_2为活化剂制备污泥活性炭。研究了活化温度、活化时间、固液比和活化剂浓度对吸附性能的影响。在活化温度为650℃、活化时间30 min、固液比1∶1.5、活化剂浓度为5 mol·L~(-1)的最佳工艺条件下,制备得到的活性炭碘吸附值为584.85 mg·g~(-1),利用扫描电镜可以观察到其发达的孔隙结构。将制备的污泥活性炭应用于兰炭废水处理中,结果表明,污泥活性炭的投加量为180 g·L~(-1),pH为7,吸附时间60min,挥发酚和氨氮的去除率分别为73.38%和48.27%,废水中污染物浓度明显降低。     

短期有机冲击下船用景观一体化反硝化除磷装置的处理效能

为高效、稳定处理船舶生活污水,研究了船用景观一体化反硝化除磷装置面对短期水质波动的效能变化,采用富集反硝化聚磷菌(DPAOs)的ABR-CSTR连续流组合工艺耦合生态单元处理船舶生活污水,对比了ABR进水容积负荷(VLR)为1.2 kg·(m~3·d)~(-1)、COD为350 mg·L~(-1)的基准条件,通过短期内提高进水中有机底物的浓度,来模拟1.5倍和2.0倍进水有机负荷的有机冲击,此外通过控制硝化液回流比及溶解氧获得应对冲击的调控策略。结果表明:在2种短期冲击下,COD去除率分别为94.1%和92.6%,出水BOD和TN可达标,生物单元出水磷平均为0.76 mg·L~(-1)和1.14 mg·L~(-1),缺氧吸磷量为7.13 mg·L~(-1)和5.82 mg·L~(-1),生态单元可深度降解氮磷及缓冲波动;在1.5倍VLR下,调整硝化液回流比由200%至300%,反硝化吸磷量由7.10 mg·L~(-1)升至7.41 mg·L~(-1),在2.0倍冲击下,提高硝化液回流比对系统除磷帮助甚微,将DO从1.5 mg·L~(-1)升至2.0 mg·L~(-1),吸磷量由5.17 mg·L~(-1)升至6.01 mg·L~(-1),系统反硝化除磷效果得以提升;污泥特性方面,ABR内MLVSS/MLSS比值和EPS量随有机底物浓度的提高而上升,厌氧段EPS增幅最大,可由154.5 mg·g~(-1)升至164.2 mg·g~(-1)和183.4 mg·g~(-1)。ABR-CSTR-生态单元一体化装置面对短期有机冲击具有稳定处理效果,研究结果可为船舶生活污水的治理提供参考。     

铁锰改性铜绿微囊藻对锑的吸附性能

利用生物质吸附去除水中重金属离子具有制备简单、成本低廉、环境影响小等优点,通过高锰酸钾-硫酸亚铁处理过程对铜绿微囊藻改性,制备了能够高效吸附水中锑(Sb)的铁锰改性藻粉复合材料。扫描电镜和X射线光电子能谱分析表明,改性藻粉中存在大量铁锰氧化物颗粒,铁锰的主要存在形式为Fe_2O_3和MnO_2。改性后的复合藻粉对Sb(Ⅲ)的吸附量从3.06 mg·g~(-1)增加到35.30 mg·g~(-1),对Sb(Ⅴ)的吸附量从3.07 mg·g~(-1)增加到4.37 mg·g~(-1),并且改性后的复合藻粉到达吸附平衡的时间更短。Langmuir模型可以很好地描述Sb在复合藻粉上的吸附行为,Elovich模型对藻粉吸附Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附过程拟合较好(R~2=0.957,0.943),而复合藻粉更适用准二级动力学模型(R2=0.953,0.961)。Sb(Ⅲ)主要通过氧化和吸附作用被去除,而Sb(Ⅴ)在复合藻粉表面形成表面络合物后被吸附。共存阴离子(SO_4~(2-)、CO_3~(2-)、PO_4~(3-))的存在对复合藻粉吸附Sb(Ⅲ)几乎没有影响,但是共存阴离子浓度越高,对Sb(Ⅴ)的吸附抑制越明显。