不同因素对人工湿地基质脱氮除磷效果的影响

在人工配制的污水中投入一定量的基质,不同条件下振荡培养,评价沸石、炉渣和陶瓷滤料3种基质在不同因素影响下对氨氮(NH4+-N)和总磷(TP)的吸附能力。结果表明,不同吸附时间时,沸石对NH4+-N的吸附效果最好,陶瓷滤料对TP的吸附效果最好;进水浓度对沸石吸附NH4+-N的影响较大,其吸附量随进水浓度的增大而增大,进水浓度对炉渣和陶瓷滤料吸附NH4+-N及炉渣吸附TP影响不大;3种基质对NH4+-N和TP的吸附量均是随吸附剂量的增加而降低,要达到较好的去污效果,应根据实验结果考虑基质投入量;pH值对沸石吸附NH4+-N影响显著,pH值6～7范围内吸附效果最好,pH值8～12的碱性条件有利于基质对TP的吸附。     

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。     

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%.     

活性炭涂层电极电容去离子的性能

采用活性炭涂层电极构建电容去离子吸附装置,以氯化钠模拟含盐原水,研究电压、流量、进水浓度等操作参数对活性炭涂层电极脱盐效率和能耗的影响。实验结果表明,去除率和比吸附量随着电压的增大而增加,且比能耗随之增大。流速越小,出水的浓度越低,当对出水的浓度要求较高时,宜采用小流速。当进水浓度低于活性炭涂层电极的饱和吸附量时,比吸附量随着进水浓度呈线性增加;当达到饱和吸附量时,比吸附量不会随进水浓度的增大而发生改变;比能耗随着进水浓度的增加而降低。     

矿化垃圾除磷特性及其影响因素的研究

主要研究了KH2PO4溶液在矿化垃圾中的吸附性能,静态和动态试验研究表明在静态试验条件下,初始浓度越高,固液比越小,矿化垃圾吸附磷量越多;pH对磷吸附性能具有较大的影响,当pH在8左右时,矿化垃圾吸磷量达到最大吸附量.在动态实验条件下,湿干比减小,配水速率减小,都有利于矿化垃圾除磷率的增加,当初始溶液的磷质量浓度为50 mg/L时,矿化垃圾有最佳除磷率.     

多孔富铁组合填料化学除磷的化学动力学分析

研究了多孔富铁组合填料的动力学因素对化学除磷的影响,并通过化学除磷机理分析建立了化学动力学模型。实验结果显示,组合填料的粒径、配比、投加量及反应时间会对磷的去除效果产生显著影响,除磷优化条件为:组合填料粒径为1.25~1.6 mm,配比为1∶2,投加量为3.0 g,反应时间为60 min;在此条件下当进水总磷浓度为5.00 mg·L-1时,出水总磷浓度不大于0.5 mg·L-1。化学动力学分析表明,多孔富铁组合填料化学除磷速率对磷的浓度呈一级反应动力学模型。     

城市生活垃圾焚烧炉渣对水质除磷效果研究

城市生活垃圾经过焚烧后的炉渣具有广阔的利用前景,是一种较为理想的磷聚填料。研究了磷初始浓度、pH、炉渣粒径以及反应温度对炉渣除磷效果的影响。结果表明:(1)炉渣对KH_2PO_4溶液中的磷具有较好的去除效果,最佳反应时间为3.0h;(2)磷脱除量随磷初始浓度的增加而增加,而磷的去除率呈降低趋势;(3)磷脱除量随pH的增加呈先降低后增加趋势,酸性条件下炉渣对磷具有较高的去除效果;炉渣颗粒越小,对磷的吸附去除效果越好;(4)炉渣对磷的吸附符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程,相关系数均达显著水平,且Langmuir等温吸附方程拟合效果更优;(5)炉渣中的磷形态主要为钙结合态磷(包括Ca_2-P、Ca_8-P、Ca_(10)-P)、铝结合态磷(Al-P)和铁结合态磷(Fe-P),其中以Ca_(10)-P形态最多(78.96%)。     

3种基质对污水中总磷的吸附性能

以粒径为2～5 mm的无烟煤、活性炭和草炭3种基质为实验材料进行吸附等温线和吸附动力学实验,探讨和对比3种基质对污水中总磷的吸附性能,选用吸附效果最好的无烟煤作为玻璃柱的填料模拟土壤渗滤系统.结果表明,3种填料基质对总磷的吸附均符合Freundlich和Langmuir吸附等温线方程,通过拟合方程得出无烟煤、活性炭和草炭的最大静态吸附量分别为1.249、0.254和0.716 mg/g;用一级动力学方程拟合3种填料基质对总磷的吸附反应过程较好,相关系数都在0.900以上,无烟煤、活性炭和草炭吸附速率分别为0.025、0.023和0.014 mg/(g·h),其中经无烟煤处理过的污水,出水最清澈;在模拟土壤渗滤系统实验中,当进水浓度为3.43～8.43 mg/L,水力负荷为0.08 m3/(m2·d)时,出水中总磷平均浓度为0.08 mg/L,满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准,对总磷的去除率高达96.48％ ～ 99.19％.     

建筑垃圾对雨水径流中Cu的吸附特性

以砖混建筑垃圾为研究对象,采用人工模拟雨水,通过静态和动态吸附实验研究了不同粒径粒级建筑垃圾对雨水径流中Cu的吸附效果。结果表明,准二级动力学模型比准一级动力学模型能更好地描述建筑垃圾对Cu的吸附过程;Freundlich等温模型能较好地拟合其等温吸附过程;不同粒径粒级建筑垃圾均对雨水径流中的Cu具有较好的净化效果,去除率均超过90%,粒径粒级越小,对Cu的净化效果越好,但其渗透性能越差;建筑垃圾的粒径粒级对Cu的吸附平衡时间、吸附速率和吸附量具有重要影响,粒径粒级2.36~4.75 mm的建筑垃圾对Cu的平衡吸附速率和平衡吸附量最大,分别为4.1μg/min和12.4μg/g。     

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。     

钢渣处理电厂循环冷却排污水中的有机膦

利用热泼渣和滚筒渣去除电厂循环冷却排污水中的有机膦,考察了粒径、搅拌速率及初始p H对两种钢渣除膦效果的影响,并对钢渣除膦动力学特性进行分析。结果表明,钢渣粒径会明显影响其除膦效率,钢渣粒径越小,其除膦速率越快,平衡吸附量越大。小粒径钢渣除膦更符合二级动力学,而一级动力学模型则适用于粒径大于1.25 mm的钢渣。搅拌有助于提高钢渣除膦效率,但增大到一定程度后,搅拌速率对除膦效率影响不大。酸性条件更有利于滚筒渣除膦,热泼渣的除膦速率随p H上升而升高,但其平衡吸附量则呈下降趋势。两种钢渣除膦的最佳p H均为5.0。     

不同粒级的煤胶体对汞的吸附动力学

为了解煤胶体对汞的吸附动力学特性,采用沉降法和离心法提取由霍林河采集煤样中的煤胶体(0~2、2~5、5~10μm),采用批量实验对不同粒径和不同温度下,煤胶体对汞的吸附动力学特性进行了研究。结果表明:煤胶体对汞的吸附反应为吸热反应,以化学吸附为主,其吸附动力学过程可用准二级动力学方程和双室模型很好的描述。煤胶体对汞的平衡吸附量随粒径的减小和温度的升高而逐渐增大,不同粒径煤胶体受温度影响的大小关系为(5~10)μm(2~5)μm(0~2)μm。煤胶体对汞的吸附从初始阶段到达到表观平衡,快速吸附均占据优势。在表观平衡时,粒径越大,快速吸附的贡献率越小。煤胶体对汞的吸附反应速率随温度升高和粒径减小而增大。温度越高、粒径越小,快速吸附速率越大;而慢速吸附速率则随温度升高和粒径增大而增大。汞在0~2μm和2~5μm煤胶体上的吸附过程,粒内扩散是其主要控速步骤;而对于5~10μm的煤胶体,膜扩散是主要控速步骤。     

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。     

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。     

天然沸石特性对含磷废水净化效果的影响

由于磷的存在导致水体产生富营养化等水质恶化的现象异常严峻,基于天然沸石处理含磷废水的实验方法,研究了沸石吸附废水溶液中磷素的净化过程,考察了天然沸石的粒径大小、用量、吸附净化时间、搅拌强度、pH值等因素对吸附作用的影响,分析确定了不同条件下沸石吸附磷素的理想条件.结果表明,随着沸石粒径减小,吸附剂的比表面积增大,吸附质的扩散速率也越大,对吸附越有利;随着沸石投加量的增加,废水中磷元素的去除率呈现出“增加-减少-增加”的演化趋势;天然沸石的吸附具有快速吸附,缓慢平衡的特点;最佳的搅拌强度是在150 r/min;在中性或者碱性条件下,沸石的去除率比较理想.     

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。     

麦秆对水中扑草净的吸附性能研究

农业秸秆富含纤维素、木质素等组分,是良好的吸附材料。采用麦秆作为吸附剂,其对浮油及溶解油具有良好吸附效果。选用麦秆为吸附剂,探究其对扑草净的吸附效果。主要考察麦秆粒径、投加量、振荡频率、扑草净初始质量浓度4种因素对吸附的影响,研究麦秆对扑草净的吸附等温线和吸附动力学过程,并采用正交实验对影响吸附的因素进行优化。结果表明:(1)麦秆可有效降低废水中扑草净浓度,在振荡频率150r/min、麦秆粒径250~500μm、投加量0.500 0g、吸附300min时,扑草净初始质量浓度由5.20mg/L降至3.22mg/L,去除率为38.08%。(2)单因素吸附平衡实验表明,随麦秆粒径增加(150~4 000μm),其比表面积减小,平衡吸附量随之减小,麦秆粒径150~250μm时平衡吸附量为0.192 0 mg/g,显著大于1 700~4 000μm时的平衡吸附量(0.059 3mg/g);随麦秆投加量增加(0.100 0~1.000 0g),去除率随之提高,平衡吸附量与之相反,0.100 0g投加量时平衡吸附量为0.222 0mg/g;随着振荡频率加剧,麦秆在水中扩散增强,与扑草净碰撞几率增加,振荡频率250r/min时平衡吸附量为0.191 0mg/g;随扑草净初始质量浓度增加(1.03~6.18mg/L),平衡吸附量随之增加,初始质量浓度为6.18mg/L,平衡吸附量为0.226 0mg/g。(3)分别以Henry型、Langmuir型、Freundlich型吸附等温式进行拟合,资料表明,以Henry型吸附等温式较适宜描述该吸附过程。(4)采用伪一级动力学方程、伪二级动力学方程、Elovich经验方程、颗粒内扩散方程分析吸附动力学过程,以伪二级动力学方程较符合。(5)在振荡频率为150r/min、初始质量浓度为2.00mg/L、麦秆粒径为250~500μm、投加量为0.700 0g时,扑草净最佳去除率为47.80%。     

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。     

酸碱、高温改性13X分子筛及其对苯乙烯的吸附

针对原样13X分子筛吸附速率和吸附容量低的问题,通过碱溶液(NaOH,NH_3)和酸溶液(CH_3COOH,HCl)对13X分子筛进行浸渍改性,并对酸改性后的分子筛进行高温二次处理,考察了试剂种类、试剂浓度、浸渍时间、焙烧温度、焙烧时间5个因素对分子筛吸附性能的影响,并采用SEM和BET进行了表征。结果表明:最佳改性条件是盐酸浓度6.0 mol·L~(-1)、浸渍时间24 h、焙烧温度450℃、焙烧时间6 h;在最佳条件下制备的改性分子筛极大提高了对苯乙烯的吸附速率和吸附容量;改性后的分子筛对苯乙烯的动态吸附更符合准2级动力学模型,R2均大于0.98;SEM表征结果说明改性后分子筛表面孔隙率明显增加;BET比表面积分析结果说明酸改性可使分子筛各类孔面积增加,而高温改性会使BET比表面积和中孔面积增加,微孔面积降低;相关分析结果显示,改性分子筛对苯乙烯动态饱和吸附量与BET比表面积和中孔面积均呈显著正相关。     

不同粒径泥沙理化特性对磷吸附过程的影响

以北京大兴南海子湖表层沉积物为研究对象,测试分析了0.147～0.246 mm(细砂)、0.074～0.147 mm(极细砂)、0.0385～0.0740 mm(粉粒)和<0.0385 mm(粉粒粘粒混合物)4种粒径泥沙对磷的吸附行为,并采用相关分析及逐步回归分析探讨不同粒径沉积物中有机质(OM)、Fe、Al、Ca、Mn和TP含量对磷吸附过程的影响。结果表明,二级动力学方程和Langmuir模型能较好地描述南海子不同粒径泥沙的吸附动力学及等温吸附过程(R2>0.90)。粒径对单位质量泥沙吸附磷量具有明显影响,粉粒粘粒混合物>粉粒>细砂>极细砂。总体上,泥沙有机质(OM)、TP、Fe、Al、Ca和Mn含量随粒径的减小而增大,且粘粒对其影响较大。不同粒径泥沙(OM)、Fe、Al、Ca和Mn含量之间存在极显著正相关关系(P<0.01),且均对单位质量泥沙最大吸附量(Xm)和饱和吸附量(Cse)具有正效应,其中Al含量对该参数的影响更为显著。这说明泥沙对磷的吸附行为可能受到粒径和化学成分的共同影响。