一步法低温合成二维CNx纳米材料及其对水中重金属离子的吸附性能

利用尿素和乙二胺四乙酸钠盐通过一步法低温固相裂解合成了二维纳米碳氮材料(2-D CN_x),实现了对水中重金属离子的吸附去除。系统地研究了2-D CN_x对水中重金属离子Cd~(2+)、Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附性能,其吸附动力学过程均符合准二级动力学模型,吸附等温线更符合Langmuir模型。结果表明:Cd~(2+)、Cu~(2+)和Pb~(2+)的初始浓度均为40 mg·L~(-1),在25℃下,达到平衡时吸附量分别达到了79.4、 58.5、 72.8 mg·g~(-1); 2-D CN_x在比较广泛的pH范围(3.0～9.0)内对重金属离子都具有比较好的吸附效果;吸附剂在吸附柱过滤穿透实验中表现出很好的吸附效果和可重复利用性,且具有良好的机械稳定性。进一步的机理分析探明,吸附主要基于材料表面的羟基和重金属离子交换及氨基与重金属离子的络合协同作用。     

Fenton法处理电镀有机废水

采用Fenton法处理某电镀厂强碱性有机废水。考察了pH和Fenton氧化对废水特性的影响,优化了处理参数,研究了Fenton氧化对废水可生化性的影响。结果表明:Fenton氧化前,调节pH可提高有机物去除效果,一定程度上去除重金属;Fenton法能够有效处理电镀有机废水,并充分提高废水可生化性,最高COD去除率可达75%;在反应时间为30min、H_2O_2投加量为68mg·L~(-1)、Fe~(2+)投加量为111mg·L~(-1)条件下,废水COD去除率为22%,B/C为0.28,适宜后续接入生化工艺以进一步提高废水处理效果,可降低成本并提高处理效率,为电镀企业处理强碱性有机废水提供参考。     

螯合沉淀联合微滤法脱除电镀废水中的低浓度络合金属

针对电镀废水中络合金属采用常规硫化钠沉淀法难以脱除问题,选用螯合沉淀-微滤法对实际电镀废水中低浓度络合Fe、Cu、Zn和Cr进行深度脱除。重点考察了pH值,重金属捕集剂EDTC投加量,EDTC反应时间,絮凝剂PAC投加量及其共存金属等因素对Fe、Cu、Zn和Cr去除效果的影响,并对EDTC去除各金属的反应机制进行了对比研究。结果表明,在pH为7,EDTC为60 mg·L~(-1),反应时间为1 min,PAC为20 mg·L~(-1),反应时间为2 min,PAM为2.5 mg·L~(-1),反应时间为2 min条件下,经微滤作用后,出水Cu 0.020 mg·L~(-1)(0.3 mg·L~(-1)),Fe 0.43 mg·L~(-1)(2.0 mg·L~(-1)),Zn 0.37mg·L~(-1)(1.0 mg·L~(-1)),Cr 0.45 mg·L~(-1)(0.5 mg·L~(-1)),均低于《电镀污染物排放标准(GB21900-2008)》中的特别限值。Fe、Cu、Zn和Cr之间存在抢夺EDTC的竞争关系,而Fe、Zn对Cr的去除又具有一定促进作用。红外光谱图表明,EDTC脱除金属Fe、Cu、Zn和Cr的反应机制是一致的,EDTC与金属发生螯合反应,EDTC巯基中硫原子捕捉金属阳离子,生成难溶的螯合产物,从而有效地去除废水中金属。     

UV/Fenton法处理EDTA-Cu-Ni络合废水

为了探索络合态重金属废水的处理方法,采用UV/Fenton氧化技术处理EDTA-Cu-Ni模拟废水,主要研究了Fe~(2+)投加量、H_2O_2投加量、初始pH和UV光照时间等因素对COD、Cu~(2+)和Ni~(2+)去除效果的影响及机理。结果表明,随着Fe~(2+)和H_2O_2投加量以及初始pH的升高,COD、Ni~(2+)的去除率先升后降,Cu~(2+)的去除率则在升高后趋于稳定;随着UV光照时间的增加,COD、Cu~(2+)、Ni~(2+)去除效率均呈上升趋势并逐渐达到平衡。结合成本和效率考虑,得出最佳处理条件为:Fe~(2+)投加量为10 mmol·L-1,H_2O_2投药量为600 mmol·L~(-1),反应初始pH为3.0,UV光照时间为120 min。在UV/Fenton体系中,UV光照能增强Fenton反应的去除效率,异丙醇对反应的抑制说明羟基自由基在处理过程中是重要的活性物种。     

液体高铁酸钠同时去除电镀废水中氰化物和重金属

采用自制的电化学装置在线制备液体高铁酸钠,然后将制得的高铁酸钠投加到电镀废水中进行处理,考察不同pH值和不同高铁酸钠投加量对废水中总氰化物、Cu~(2+)、Ni~(2+)去除率的影响;对比研究了高铁酸钠氧化法和次氯酸钠氧化法在处理低浓度含氰电镀废水的效果。结果表明,当pH为9~10,高铁酸钠的最佳投加量为0.O.24±0.048 mmol·L~(-1)时,总氰化物、Cu~(2+)和Ni~(2+)的同时去除率均在90%以上;在处理低浓度含氰电镀废水时,高铁酸钠对总氰化物、Cu~(2+)和Ni~(2+)的同时去除率均明显高于次氯酸钠。这是因为高铁酸钠能够有效地氧化多种络合态的氰化物,包括Cu(CN)_4~(3-)、Cu(CN)_4~,Ni(CN)_4~(2-)等使废水中的重金属转变为离子态;然后在碱性条件下在高铁酸盐还原产物-Fe(OH)_3助凝和絮凝作用下,反应生成沉淀达到同时去除氰化物和重金属的目的。     

高效重金属捕集剂TDTC对络合铜的去除性能

传统化学沉淀法存在对酸性及低浓度的络合态重金属去除率低的问题,为解决此问题,以三乙烯四胺、二硫化碳为原料合成了重金属捕集剂N,N-双(二硫代羧基)三乙烯四胺(TDTC),并采用红外光谱等分析方法对其结构和主要官能团进行了表征.以酒石酸铜、柠檬酸铜和EDTA铜3种络合铜为去除对象,研究了TDTC对络合铜的去除性能及去除机理.结果表明,在pH为3.0～9.0、TDTC投加量为1 mmol·L-1、Cu质量浓度为50mg·L-1、PAM投加量为1mg·L-1条件下,Cu去除率可达到99.6％以上.进一步的沉淀表征分析结果表明,TDTC对络合Cu的去除过程存在螯合配位反应,具有与相应络合剂的竞争优势,能够把Cu从相应的络合剂中脱除并形成难溶的螯合沉淀,从而实现废水中Cu的有效去除.以上研究结果可为利用特异重金属捕集剂去除重金属的工程实践提供参考.     

造纸污泥制备功能吸附材料及其对Cu2+吸附性能的研究

以造纸污泥为原料,利用热解的方法制备生物炭,然后用氢氧化钠对其改性,得到功能吸附材料(SAM),探讨了SAM对Cu~(2+)的吸附性能及其影响因素。采用扫描电镜(SEM)、红外光谱等手段揭示了SAM吸附Cu~(2+)的机理。结果表明:造纸污泥在300℃热解2h,然后用5mol/L的氢氧化钠改性,可制备得到对重金属具有良好吸附性能的SAM;当100mg/L的Cu~(2+)模拟废水的pH为6～7时,SAM投加量为0.010 0g/mL下Cu~(2+)去除率为99.15%,SAM投加量为0.002 5g/mL下SAM的吸附量为28.788mg/g;SAM吸附Cu~(2+)符合Langmuir吸附等温模型,属于单分子层吸附,其吸附机理主要表现为化学吸附,即SAM中含有丰富的羟基官能团,Cu~(2+)能与羟基形成稳定的络合物,通过化学键固定在SAM的表面及孔内,从而达到去除模拟废水中Cu~(2+)的效果。     

赤泥质陶粒吸附模拟酸性废水中铜离子的行为

矿山酸性废水中重金属污染较普遍,利用赤泥陶粒对模拟酸性废水中的Cu~(2+)进行净化处理。实验结果表明,当p H值为3、温度为30℃、Cu~(2+)初始浓度为150 mg/L、陶粒添加量为20 g/L、吸附时间为4 h时,Cu~(2+)的去除率达到95.06%。陶粒对Cu~(2+)的吸附符合准二级动力学模型,相关系数为0.998 3,饱和吸附量为7.412 9 mg/g;等温吸附模型中更符合Langmuir等温吸附模型,相关系数为0.993 3。处理废水后的陶粒用硫酸-硝酸浸提,浸出液中重金属离子浓度均低于国家浸出毒性标准,表明陶粒是一种很好的酸性废水处理剂。吸附饱和的陶粒用1 mol/L的Na OH溶液再生效果好。实验结果表明,陶粒对Cu~(2+)的吸附过程是物理吸附和化学吸附的共同作用。     

高分子重金属絮凝剂CSAX处理铅锌废水

合成了高分子重金属絮凝剂交联淀粉聚丙烯酰胺黄原酸酯(CSAX),研究了该絮凝剂处理铅锌废水的效能,考察了各因素对CSAX捕集Pb~(2+)和Zn~(2+)效果的影响,并将其应用于实际铅锌冶炼废水的处理以进行验证。结果表明,CSAX对Pb~(2+)和Zn~(2+)的捕集效率较高,Pb~(2+)去除率达95%以上,Zn~(2+)去除率可达90%。p H值对CSAX去除Pb~(2+)(Zn~(2+))有一定的影响,在p H7的范围内,p H值越高,去除率越高;腐殖酸以及致浊物质能促进Pb~(2+)(Zn~(2+))的去除;EDTA明显抑制对Pb~(2+)(Zn~(2+))的去除;相比之下,碱金属、碱土金属以及部分配位能力弱的阴离子对Pb~(2+)和Zn~(2+)的去除率影响不大。     

高分子重金属螯合剂PATD的制备及其去除Cu~(2+)、Ni_(2+)性能

以丙烯酸,四乙烯五胺,二硫化碳和氢氧化钠为原料合成了一种二硫代氨基甲酸盐类高分子重金属螯合剂,PATD,采用红外光谱对其结构进行了表征。研究了PATD的投加量、体系pH对Cu2+和Ni2+模拟废水的处理效果的影响。结果表明,PATD高分子重金属螯合剂处理浓度为50 mg/L的Cu2+和Ni2+模拟重金属废水时,当PATD/重金属离子质量比分别大于6(Cu2+)和12(Ni2+)时,处理后废水中残留的重金属离子浓度均低于国家污水综合排放一级标准。PATD在较宽p H范围内均可有效去除重金属Cu2+和Ni2+离子;对Cu2+的去除效果要好于Ni2+。对低浓度(1.0 mg/L)的Cu2+和Ni2+废水的处理同样具有很好的效果。     

改性硅藻土/纳米零价铁复合材料去除水中Cu~(2+)的研究

应用改性硅藻土(CDt)/纳米零价铁(NZVI)复合材料对水溶液中的重金属Cu~(2+)进行去除研究。结果表明,CDt/NZVI能高效去除水中Cu~(2+),在CDt/NZVI投加量为0.075g、pH=5、Cu~(2+)初始质量浓度为20mg/L、溶液体积为100mL时,Cu~(2+)去除效果最好,去除率达到98.52%。CDt/NZVI对Cu~(2+)的去除机理包括吸附和还原,吸附过程符合Langmuir方程,最大吸附量为74.29mg/g;还原产物主要为Cu_2O和Cu~0。CDt/NZVI具有良好的循环利用性,循环3次后Cu~(2+)去除率仍能保持在65%以上。     

膨润土复合颗粒与SRB协同处理酸性矿山废水

针对酸性矿山废水(AMD)pH低、重金属含量大、处理难等问题,采用膨润土-钢渣复合颗粒吸附剂、塑料雪花片和碎石作为填料,经生活污水、鸡粪、锯末发酵液驯化的硫酸盐还原菌(SRB)优势菌悬液对填料进行挂膜,构造三组动态柱:I#动态柱采用分层填装方式、Ⅱ#动态柱采用混合填装方式、Ⅲ#动态柱为只含有微生物的动态柱。研究其对Fe~(2+)、Mn~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、SO_4~(2-)和H~+的去除效果,并研究分层的动态柱的再生效果、揭示机理。结果表明:膨润土-钢渣复合颗粒与微生物填料分层填装的方式更利于处理酸性矿山废水(AMD),该动态柱40 d时对Fe~(2+)、Mn~(2+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)的去除率均能达到95%以上,对SO_4~(2-)的去除效果好于其他两个动态柱,且出水pH为中性,同时SRB还原SO_4~(2-)生成的S~(2-)/H_2S可以使重金属离子固定、饱和吸附剂再生。说明膨润土复合颗粒与SRB协同处理酸性矿山废水具有创新高效性,值得推广使用。     

固定床吸附柱处理含Mn~(2+)酸性矿山废水

为了探究同步去除酸性矿山废水(AMD)中酸度及重金属离子的新型多功能矿物环保材料,确定最佳运行方式,在固定床操作条件下,对比研究复合颗粒吸附柱、锰砂柱、复合颗粒-锰砂混合填充柱对AMD中酸度、Mn~(2+)的去除效果,确定小型连续流反应器的最佳吸附剂;在确定最佳吸附剂的基础上,对比研究升流淹没式、降流淹没式、降流非淹没式吸附柱对AMD中酸度、Mn~(2+)的去除效果,确定小型连续流反应器的最佳运行方式;并结合SEM、XRD等微观分析揭示复合颗粒动态吸附去除重金属离子的规律及机理。实验结果表明:3种吸附材料对Mn~(2+)的吸附容量关系为:PG柱(28.871 mg·g~(-1))PG-MS柱(16.935 mg·g~(-1))MS柱(2.194 mg·g~(-1));3种运行方式对Mn~(2+)的吸附容量关系为:降流非淹没式(28.817mg·g~(-1))升流淹没式(26.532 mg·g~(-1))降流淹没式(23.479 mg·g~(-1))。因此,固定床吸附柱处理含Mn~(2+)酸性矿山废水动态实验的最佳吸附材料为膨润土-钢渣复合颗粒,复合颗粒的最佳运行方式为降流非淹没式。PG在去除Mn~(2+)的过程中不仅存在吸附、化学沉淀等作用,还存在聚沉作用,即具有吸附-聚沉协同作用,并且Mn~(2+)在复合颗粒表面的赋存状态主要以Mn-Si-O相结合的矿物相以及Ca Mn7O12沉淀物存在。     

一株抗汞真菌的分离纯化及其对含汞废水治理特性的研究

从汞污染土壤中分离纯化一株抗汞真菌菌株GX-4,经过内转录间隔区(ITS)序列比对,GX-4与尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)同源性达到99%。采用GX-4吸附去除含汞废水中的Hg~(2+),考察反应时间、Hg~(2+)初始浓度、pH和GX-4菌悬液投加量对Hg~(2+)去除率的影响,观察GX-4吸附Hg~(2+)前后的微观形态变化。结果表明,30~60min为GX-4对Hg~(2+)的快速吸附阶段,在处理Hg~(2+)初始质量浓度低于0.50mg/L的含汞废水时,出水能够达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中的限值要求;GX-4菌悬液的最佳投加量为1.0~2.0g,最佳pH为5。对吸附Hg~(2+)后的GX-4菌株进行扫描电镜观察,发现该菌能够有效吸附Hg~(2+),并将吸附在细胞壁上的Hg~(2+)转化为稳定的沉淀物。     

响应面法优化Fenton法预处理腈纶废水

为得到Fenton法预处理腈纶废水的最优条件参数,以初始pH、H_2O_2投加量、Fe~(2+)投加量、反应时间为考察因素,废水COD去除率为评价指标,在单因素实验基础上,通过Box-Behnken方案构建与拟合响应面模型,分析4个独立因素及各因素之间的交互作用对COD去除效果的影响。确定了最佳Fenton法预处理工艺:初始pH为3.0,H_2O_2投加量为5.0mL/L,Fe~(2+)投加量为4.9g/L,反应时间为150min时。此时,COD去除率预测结果为44.08%,实际运行结果为43.89%,表明该模型可靠。考察了无机离子对Fenton法预处理的影响,并研究预处理前后腈纶废水可生化性的变化。结果表明,SO~(2-)_4对腈纶废水的降解无明显影响,Fenton法预处理显著改善了腈纶废水可生化性。通过对比Fenton法预处理前后腈纶废水的傅立叶变换红外光谱(FTIR)可以得出,Fenton法预处理有效去除了腈纶废水中难降解有机物。     

聚合物强化超滤处理含铜废水

聚合物强化超滤工艺（PEUF）是一种将高分子聚合物和超滤技术结合的新型、高效的重金属废水治理方法。以壳聚糖（CTS）为聚合物去除水中的铜离子。考察了吸附络合和超滤过程中影响铜去除率的多种因素。结果表明，溶液pH值为6.0、CTS浓度为0.15 g/L和反应时间为60 min时，通过超滤系统后效果最佳。装载比一定时，铜初始浓度的变化对铜的去除率没有明显影响。CTS对铜的吸附过程符合Langmuir吸附等温方程。还研究了超滤膜的污染情况和膜清洗方法，结果表明，酸清洗效果较好，可使膜通量恢复达87%左右。     

纳米级天然黄铁矿去除水中Cr~(6+),Cd~(2+)和Pb~(2+)

利用机械球磨的方法可以提高天然黄铁矿的活性,通过XRD和TEM对机械球磨后黄铁矿粉末的表面形态和物理性质进行表征。通过批实验的方法探讨在不同的pH,不同的球磨黄铁矿用量,不同的反应时间和温度的条件下黄铁矿对Cr~(6+),Cd~(2+)和Pb~(2+)的去除效果。研究结果表明,金属离子的吸收受到pH的影响,随着pH的升高,3种金属离子的吸附趋势出现了很大的不同。并且在分析pH对反应效果的影响时,需要考虑金属生成沉淀时的pH。同时,随着反应时间和温度的增加,3种金属离子的吸收量都有不同程度的升高。通过实验比较,球磨黄铁矿对Cr~(6+),Cd~(2+)和Pb~(2+)的去除能力大小为Pb~(2+)Cr~(6+)Cd~(2+)。纳米级黄铁矿与Cr~(6+),Cd~(2+)和Pb~(2+)的反应过程符合准二级动力学方程。     

磷酸活化-微波热解改性污泥对镉的吸附性能

以城市污水处理厂剩余污泥为原料,利用磷酸活化-微波热解制取改性污泥。以此污泥作为吸附剂,对含Cd2+废水进行了吸附实验研究。考察了溶液反应时间、Cd2+浓度、pH值和吸附剂用量对镉吸附去除效果的影响;利用等温吸附实验作出吸附等温线,并考察了改性污泥吸附剂吸附Cd2+的动力学方程。实验结果表明,改性污泥对Cd2+有良好的吸附性能,吸附最佳pH值为6.0,吸附较好地符合一级动力学吸附模型和Langmuir-Freundlich等温吸附方程,吸附为物理吸附,吸附反应发生12 h后达到吸附平衡。     

Fenton氧化法深度处理纤维素乙醇废水

采用Fenton氧化法深度处理经生化降解后的纤维素乙醇废水,考察了初始pH值、Fe~(2+)与H_2O_2的投加比例(物质的量之比)、H_2O_2投加量与COD的比例(质量之比)以及反应时间对COD和浊度去除的影响,并通过正交实验确定了反应的最佳条件。研究表明:初始pH值、Fe~(2+)/H_2O_2、H_2O_2/COD以及反应时间对深度处理效果有不同程度的影响;在初始pH值为3.0、Fe~(2+)/H_2O_2为2∶3、H_2O_2/COD为2.8、反应时间为3 h的最佳反应条件下,出水COD为45~56 mg·L~(-1),浊度为2~3 NTU,达到了纤维素乙醇废水的排放标准。     

固定化鼠尾藻Sargassum thunbergii对水中重金属锌的生物吸附效应

采用海藻酸钠-聚乙烯醇联合固定鼠尾藻与活性炭的方法对废水中重金属Zn~(2+)进行生物吸附研究。结果表明:当固定化材料配比为15 g·L~(-1)鼠尾藻粉,2%海藻酸钠溶液、6%聚乙烯醇溶液,1.5%活性炭时,固定化小球对废水中Zn~(2+)的吸附率最大。溶液在不同环境因素条件下吸附率不同,吸附率随着pH升高而升高,当pH为6时吸附率达到最大,随后开始下降;当温度为30℃,投放量为60 g·L~(-1)时吸附率上升至最大值后趋于平衡,吸附率不再随着条件的增加而增加;前30min吸附过程为快速吸附阶段,并在60 min后吸附率趋于平衡。在实验室规模的流化生物反应器中,固定化颗粒可以连续高效处理模拟矿山废水,同时经过多次吸附解吸循环后仍然具有较好的吸附效果,为固定化鼠尾藻的实际应用奠定了基础。