磁性Mg/Al-LDHs制备条件对其吸附除磷性能的影响

为提高粉末状水滑石吸附剂的工程应用性,采用共沉淀法制备了磁性Mg/Al水滑石(Layered Double Hydroxides,LDHs).结合XRD、FTIR、SEM及VSM等材料表征结果,考察了制备条件(磁基质投加量、金属物质的量比和层间阴离子)对其吸附除磷性能、磁学性能及结构特征的影响.结果表明,在Fe_3O_4与Mg~(2+)物质的量比为0.02、Mg/Al物质的量比为2∶1和层间阴离子为Cl~-/OH~-的条件下制备出的磁性Mg/Al-LDHs对TP吸附性能最好,平衡吸附量可达49.60 mg·g~(-1);比饱和磁化强度为2.78 emu·g~(-1),能够实现吸附剂的快速高效磁分离回收.层间阴离子种类对水滑石焙烧前后吸附除磷性能有一定的影响:经高温焙烧后,层间含有CO■的水滑石吸磷能力虽有所提高,但仍低于无CO■型LDHs.因此,在水滑石制备过程中避免使用碳酸盐作为共沉碱原料,这样无需焙烧即可获得较高吸磷能力的吸附剂.     

磷吸附剂Mg/Al-LDO的再生方法及机制

为提高磷吸附剂Mg/Al-LDO的重复利用性,比较了焙烧一步再生法和解吸-焙烧两步再生法的再生效果;基于XRD、FTIR谱图分析再生过程中吸附剂的晶体结构及层间阴离子的变化,探讨了Mg/Al-LDO的再生机制及再生率下降的原因.结果表明,解吸-焙烧两步再生法更适合作为Mg/Al-LDO的再生方法,最佳再生条件为:解吸液为Na OH-Na_2CO_3混合液,焙烧条件为温度550℃、时间6h;首次再生率可达到95%,经过5次再生后,再生率降为67%,存在再生率下降问题.根据Mg/Al-LDO吸附磷酸根的吸附机制和XRD、FTIR谱图分析,再生率下降的原因包括两方面:一是由于吸附剂的化学吸附作用导致磷酸根解吸不彻底,高温焙烧后晶体中残存的磷酸根仍占据着吸附剂的吸附位点;二是经多次高温焙烧后部分Mg/Al-LDO转化为尖晶石MgAl_2O_4,失去吸附能力.     

Fe(Ⅲ)掺杂Mg/Al-LDO作为氮磷吸附剂的研究

针对污水厂尾水脱氮除磷问题,采用共沉淀法制备了镁铝铁类水滑石（Mg/Al/Fe–LDHs）,在450℃下焙烧3h得到焙烧态类水滑石（Mg/Al/Fe–LDO）.研究了Fe（Ⅲ）掺杂对Mg/Al-LDO吸附氮磷的影响及吸附特性.结果表明,当Mg/Al/Fe物质的量比为3：0.6：0.4时,Mg/Al/Fe-LDO对氮磷吸附性能较好,最大吸附容量分别为28.57mg/g和231.46mg/g.吸附过程均符合Langmuir吸附等温模型,拟合相关系数（R²）达到0.99以上.根据XRD、FTIR的表征结果可以推断,Mg/Al/Fe–LDO是通过“记忆效应”、静电引力作用完成对氮磷的吸附,对磷的吸附还包括离子交换作用.     

新型铁铜铝三元复合氧化物除磷性能与机制研究

采用共沉淀法制备了一种新型铁铜铝三元复合氧化物吸附剂,系统研究了其对磷的吸附行为,并对吸附磷前后的吸附剂进行了表征.吸附实验结果表明,铁铜铝三元复合氧化物对磷具有优异的吸附去除效能,Freundlich吸附等温线模型能更好地拟合其对磷的吸附,最大吸附量为62.6 mg·g-1(pH=7.0),显著高于多数文献报道的磷吸附剂;吸附速率较快,吸附动力学更符合Elovich模型;溶液pH对磷吸附有一定影响,随着pH的升高,磷吸附量降低,离子强度则影响不大;共存阴离子对磷吸附具有抑制作用,影响的大小顺序为SiO_3~(2-)SO_4~(2-)CO_3~(2-)Cl~-,而共存阳离子Ca2+和Mg2+则对磷吸附略有促进作用.Zeta电位、红外谱图(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)表征分析表明,磷在铁铜铝三元复合氧化物表面发生了特性吸附,磷酸根主要通过取代复合氧化物表面的羟基形成内表面络合物而被吸附去除.溶出实验结果表明,当pH在5.0~8.5范围内,Fe~(3+)、Cu~(2+)、Al~(3+)的溶出量均较低.由此可知,铁铜铝三元复合氧化物是一种具有良好应用前景的除磷吸附剂.     

新型纳米结构铈锰复合氧化物的磷吸附行为与机制研究

采用共沉淀法制备了一种新型铈锰复合氧化物吸附剂,对其进行了表征,并对磷吸附行为与机制进行了研究.表征结果分析表明,此氧化物由纳米级颗粒组成;铈锰复合氧化物中的铈氧化物有类似水合氧化铈的无定形结构;BET比表面积为157 m2·g-1,等电点为6.5.吸附实验结果表明,Langmuir吸附等温线模型可以更好地拟合铈锰复合氧化物对磷的吸附,最大吸附量为28.6 mg·g-1(p H=7.0);铈锰复合氧化物对磷具有较高的吸附速率,更符合准二级动力学模型;溶液p H对铈锰复合氧化物吸附磷的影响较为明显,随p H升高,吸附量降低;离子强度则影响不大;共存阴离子对吸附影响的大小顺序为Si O2-3CO2-3Cl-≥SO2-4.通过对铈锰复合氧化物吸附磷前后Zeta电位和红外谱图(FTIR)分析,可以推断磷在铈锰复合氧化物表面发生了特性吸附,磷酸根主要通过取代复合氧化物表面的金属羟基而被吸附去除.     

纳米结构Fe3O4/Y2O3磁性颗粒的制备、表征及磷吸附行为研究

采用共沉淀法制备了一种新型铁钇氧化物(Fe3O4/Y2O3)磁性吸附剂,并对其表面特性及磷吸附行为进行了初步研究.扫描电镜(SEM)与X-射线衍射仪(XRD)表征结果表明,此吸附剂具有纳米结构,初级粒子平均粒径为15.2nm.振动样品磁强计(VSM)测得比饱和磁化强度为38.7emu·g-1,磁性较强,可方便地实现固液分离.吸附剂的等电点为6.8.磷吸附实验表明,25℃时,Langmuir吸附等温线可较好地拟合Fe3O4/Y2O3对溶液中磷的吸附(R2=0.989),最大吸附量(pH=5.0)为60.6mg·g-1(以P计);吸附速率较快,在120min内可完成吸附容量的80%以上,符合准二级动力学模型(R2=0.997);溶液pH对Fe3O4/Y2O3吸附磷的影响较为明显,离子强度则影响不大;共存阴离子对吸附影响的大小顺序为Cl-相似文献   

铁锰复合氧化物的制备及其吸附除砷性能

采用共沉淀法制备了新型铁锰复合氧化物吸附剂,并对其表面特性及除砷性能进行了初步研究.ξ电位测试表明,铁锰复合氧化物pHzpc在6.0附近,SEM/EDX表征证明吸附剂表面Fe和Mn的相对摩尔比为3∶1;铁锰复合氧化物对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)均表现出很强的吸附能力,并且吸附速度快,在60min内即可达到平衡吸附容量的80%;该吸附剂在天然水环境pH范围内均有良好吸附除砷能力,磷酸根、硅酸根、碳酸根等阴离子对除砷效果有不同程度的影响,其余共存阴、阳离子及天然有机物在中性水环境中对除砷效果影响不大;采用Langmuir吸附等温线能较好地描述铁锰复合氧化物吸附As(Ⅴ)的过程(R2=0.997),而Freundlich方程能较好地拟合As(Ⅲ)的吸附过程(R2=0.989),对As(Ⅴ)与As(Ⅲ)的饱和吸附容量分别达到227mg·g-1和312 mg·g-1.     

Zn_xCa_(2-x)-Fe吸附剂的制备及其除磷机制

为研究ZnxCa(2-x)-Fe系LDHs(层状双金属氢氧化物)对P的吸附去除特性,在室温下采用化学共沉淀法制备一系列不同配比的ZnxCa(2-x)-Fe系LDHs,通过XRD(X射线衍射)、FTIR(傅里叶变换红外光谱)、Zeta电位测试对吸附剂的微观结构和表面电荷进行分析,采用静态吸附试验考察了投加量、接触时间及溶液初始p H对ZnxCa(2-x)-Fe系LDHs除P性能的影响.结果表明:ZnxCa(2-x)-Fe系LDHs与含P水接触4 h后,达到吸附平衡;其中0~1 h为快速吸附阶段,之后为缓慢吸附阶段,吸附过程符合准二级动力学方程.Ca2.0-Fe、Zn2.0-Fe对P的吸附符合Langmuir等温吸附模型,经计算所得理论最大吸附量分别为228.31和95.23 mg/g.结合Zeta电位与FTIR的测试结果,推测ZnxCa(2-x)-Fe系LDHs主要通过静电吸引、离子交换、配位交换及化学沉淀的协同作用实现水中P的去除.ZnxCa(2-x)-Fe系LDHs的饱和吸附量均高于同类吸附剂,能有效去除自然水体和市政污水中的P.     

制备方法对铁钛复合氧化物磷吸附性能的影响:共沉淀法与机械物理混合法

为了研究制备方法对金属复合氧化物表面性质与吸附性能的影响,本文分别采用共沉淀法与机械物理混合法制备了铁钛复合氧化物CFe-Ti与MFe-Ti.采用SEM、BET、XRD与FTIR等表征技术,研究了两种铁钛复合氧化物CFe-Ti与MFe-Ti的形貌结构、比表面积、表面羟基浓度等表面特性;通过批式吸附实验,考察了其磷吸附性能.结果表明,与纯的氧化物Fe OOH及TiO_2相比,共沉淀法制备的CFe-Ti纳米颗粒更疏松,孔结构更发达,表面羟基浓度更高,CFe-Ti的最大磷吸附容量达40.6mg·g~(-1),高于纯Fe OOH(27.2 mg·g~(-1))与TiO_2(16.7 mg·g~(-1)),分别为其1.5倍和2.4倍,展示了显著的协同效应.而MFe-Ti的形貌结构和表面性质与Fe OOH及TiO_2相比变化不大,其磷最大吸附容量为22.7 mg·g~(-1),不仅明显低于CFe-Ti,且低于纯Fe OOH,表明未产生协同效应.研究也表明,磷在CFe-Ti与MFe-Ti表面的吸附性质未发生变化,均通过形成内层表面络合物而发生了化学吸附.因此,金属复合氧化物的表面性质和吸附性能与其制备方法密切相关,与机械物理混合法相比,共沉淀法是一种更为简单经济制备高效能铁钛复合氧化物磷吸附剂的方法.     

铁锰复合氧化物包覆海砂的吸附除磷研究

利用铁锰复合氧化物包覆海砂制备了一种用于污水除磷的新型颗粒状吸附剂,并对其表面特性与磷吸附行为进行了研究.扫描电镜(SEM)分析结果表明,包覆后海砂颗粒表面凹凸不平且多孔,BET比表面积由0.06增至2.52 m2·g-1.磷吸附实验结果表明,包覆后海砂对磷的吸附能力显著提高,最大吸附容量为1.01~1.23 mg·g-1,优于多数文献报道的负载改性砂颗粒吸附剂;吸附动力学更符合准二级动力学方程,推测磷在包覆海砂表面发生了化学吸附;溶液p H对磷吸附有一定影响,离子强度则影响不大;共存阴离子对磷吸附影响的大小顺序为Si O2-3CO2-3F-SO2-4Cl-.     

钢铁废水污泥吸附除磷特性

为处理含磷废水同时实现钢铁污泥资源化利用,将钢铁污泥用于吸附除磷,从磷吸附影响因素、动力学模型、吸附等温线等方面研究了钢铁污泥对水中磷酸盐的吸附特性,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等表征手段对吸附机理进行了探究.结果显示,钢铁污泥对水中磷具有优良的吸附性能,在pH = 2.00,温度为40℃时,磷的理论饱和吸附量可达8.917mg/g.实验数据符合Langmuir方程,为单分子层吸附.60min即可达吸附平衡,吸附过程符合拟二阶动力学方程,主要为化学吸附.SEM和XRD分析结果表明,吸附后污泥表面可能存在FePO₄、Ca_xFe_y(PO₄)_2x/3+y等物质,推测磷的去除可能是PO₄^3-与Fe³⁺或Ca²⁺等的化学沉淀作用,以及Fe³⁺的水解产物与PO₄^3-发生化学吸附并进行络合反应形成络合物的共同沉淀作用.研究结果表明钢铁污泥在吸附除磷方面具有潜在应用价值.     

白银天然沸石对磷的吸附机理及性能研究

为探明天然沸石对磷的吸附机理,首先利用扫描电镜、X射线衍射、X荧光分析等对甘肃白银产天然沸石进行了表征,然后通过静态实验探讨了吸附时间、磷初始浓度、pH值等因素对沸石除磷性能的影响.研究结果表明：沸石对水溶液中磷的吸附动力学过程符合Pseudo second-order模型;Freudlich和Langmuir模型均可较好地描述沸石对磷的吸附特征;沸石对磷的吸附量随pH值增大而明显减小.     

净水厂污泥的磷吸附特性研究

为了实现净水厂污泥的资源化利用,对净水厂污泥的磷吸附特性进行了研究。通过吸附试验考察了对照土样和净水厂污泥的磷吸附能力,研究了温度、溶液初始pH值和初始浓度对净水厂污泥磷吸附的影响。结果表明,对照土样和净水厂污泥对磷的吸附都符合Langmuir吸附等温方程,净水厂污泥的磷吸附容量是对照土样的17倍;净水厂污泥对水中磷的吸附速率随温度的升高增大,随pH的增高降低,随初始浓度的升高增大;净水厂污泥对磷的吸附过程可以采用一级动力学方程描述;净水厂污泥具有作为污水除磷材料的巨大潜力。     

人工湿地系统中填充基质对磷的吸附能力

人工湿地中填充基质对磷的吸附、沉淀作用是湿地系统的主要除磷机制,探明基质对磷的吸附能力对人工湿地系统设计至关重要. 分别利用吸附试验和柱吸附试验考察了宝钢钢渣、首钢钢渣、水淬渣和陶粒4种基质对磷的吸附能力,同时进行了浸出液毒性鉴别试验. 吸附试验表明,基质对磷的吸附符合Langmuir和Freundlich模型(R2为0.956～0.989),采用Langmuir模型预测的基质磷吸附量为2.274～3.637 mg/g. 在为期144 d的柱吸附试验中,填充宝钢钢渣和首钢钢渣的试验柱对磷有良好的去除效果,而填充水淬渣和陶粒的试验柱在90 d左右达到吸附饱和状态.在试验期内,基质的累积磷吸附量:宝钢钢渣为7.921 mg/g,首钢钢渣为7.495 mg/g,水淬渣3.317mg/g,陶粒为1.627 mg/g. 浸出液毒性鉴别试验表明,4种基质均有较高的环境安全性,由于2种钢渣和水淬渣具有较高的磷去除效率和便宜的价格,在湿地系统中具有广泛的应用价值.      

铁锰生物污泥吸附磷

采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、比表面和孔隙度分析仪等设备,研究了由生物除铁除锰滤柱反冲洗铁锰生物污泥制得的铁锰氧化物的表征性状,并结合等温吸附-解吸和动力学实验研究对铁锰氧化物吸附磷的吸附特性和相关机制进行探究.结果表明:供试铁锰氧化物是球形颗粒聚合体,孔隙发达且多以微孔形式存在,比表面积为285.6m2/g.铁锰氧化物的磷吸附特性可用Langmuir方程和Freundlich方程来描述,相关系数均大于0.9,达到极显著水平,吸附容量为39.06mg/g.中性盐介质(KNO3)中在最大吸附量时P的解吸率为13.04%.铁锰氧化物对磷的吸附焓变△H0为正值,是吸热过程,吉布斯自由能变△G0为负值,该吸附过程是自发进行的.准二级动力学模型可较好地反映供试铁锰氧化物的等温吸附动力学.     

MgO改性莲蓬壳生物炭的制备及其磷吸附特性

为了研究生物炭作为磷吸附剂的潜在应用特性,本文通过将MgO与莲蓬壳混合物快速热解制备纳米MgO-生物炭吸附剂.采用XRD、BET、SEM和TEM对其理化特性进行表征,并进行了吸附实验.结果表明,MgO主要以薄片状和颗粒状的形态负载在炭表面,使吸附活性位点增加,MgO-生物炭MBC3吸附量是未负载MgO生物炭MBC1的14倍,热解通10%CO_2载气,MBC9的吸附量进一步增加为MBC1的16倍.准二级动力学能更好地描述吸附过程,磷酸根在MgO-生物炭上的吸附是以化学吸附为主导.MBC3和MBC9的Langmuir最大吸附量分别可达到283. 26 mg·g~(-1)和297. 96 mg·g~(-1). MgO-生物炭是一种高效的磷吸附剂,可用来治理水体富营养化问题.     

滴水湖沉积物对磷的吸附特性初探

在滴水湖湖底典型区域采集表层沉积物,研究其对上覆水中磷的吸附特征。结果表明,滴水湖5个采样点沉积物对上覆水中磷的"快吸附"过程发生在0～4 h内,吸附速率达3.08～5.65 mg/(kg.min)",慢吸附"发生在4～24 h内,速率为0.54～1.34 mg/(kg.min),24 h后达到动态平衡状态。抛物线扩散方程Ct=C0-kt1/2可很好地拟合沉积物对磷的吸附动力学过程。当上覆水磷浓度低于0.18～0.20 mg/L时,各采样点处沉积物对磷的吸附量很低或呈负吸附状态,之后磷吸附量随初始磷浓度的增加而增大;湖心处本底吸附态磷(NAP)较高,为6.871 mg/kg;一号码头和南岛处沉积物的磷吸附解吸平衡浓度(EPC)0较低,分别为0.18和0.22 mg/L,纳磷潜力较大;Langmuir等温吸附模型比Freundlish模型更适用于描述沉积物对上覆水高浓度磷的等温吸附过程。滴水湖沉积物对磷的吸附容量范围为322.58～1 250.00 mg/kg,其中南岛处沉积物吸附磷容量较大,对上覆水中高磷浓度的变化缓冲力较强,但同时也是重要的磷库,应密切关注该处磷含量的变化。     

天然沸石吸附氨氮和磷的研究

选用浙江缙云产颗粒状天然沸石为材料对氨氮和磷进行吸附动力学和吸附等温试验,考察初始浓度、振荡时间对吸附量、去除率的影响。试验结果表明：沸石对氨氮和磷吸附显示出＂快速吸附,缓慢平衡＂的特点;吸附动力学过程符合准二级动力学模型;吸附等温线更符合Freundlich方程;氨氮初始浓度小于7 mg/L、振荡时间在1h内和磷初始浓度小于30 mg/L、振荡时间在15 min内,吸附量、去除率随初始浓度、振荡时间增加而增加,当超过此阶段后,吸附量增加缓慢、去除率下降。     

Ca/Mg负载改性沼渣生物炭对水中磷的吸附特性

为处理含磷废水和实现沼渣资源化利用,将农业废弃物沼渣制备成生物炭(ZZs),通过Ca Cl2和MgCl2溶液对其进行浸渍改性,探究改性沼渣生物炭(CMZZs)对水体中磷的吸附特征.结果表明,改性后沼渣生物炭钙镁含量分别是改性前的1. 3和15. 4倍; SEM-EDS、BET、FTIR和XRD等测定表明,改性未改变生物炭表面化学官能团种类,但改性后生物炭出现新的衍射峰,与标准卡片对比后认为可能存在Mg(OH)_2、MgO等物质.当温度为303 K,溶液pH为9. 0时,CMZZs最大吸附量为76. 92 mg·g~(-1),是改性前的30. 1倍.等温吸附实验数据符合Freundlich方程,为多层吸附.吸附动力学分析发现,改性后生物炭在100 min内基本达到吸附平衡,吸附过程符合假二级动力学方程,以化学吸附为主.上述结果说明钙镁改性沼渣生物炭对于去除水中磷具有潜在价值.     

改性海绵铁深度除磷及其再生磷回收方法

为了从污染水体中去除磷并有效回收磷资源,本文研究了海绵铁改性前后吸附除磷特性,并构建海绵铁除磷渗滤床,考察了其连续流除磷特性及再生活化方法,并探究再生废液中磷回收生成鸟粪石的工艺条件.结果表明:硫酸改性后的海绵铁对磷的最大理论吸附容量从改性前4.17 mg·g~(-1)提升至18.18 mg·g~(-1).吸附饱和的改性海绵铁,采用1 mol·L~(-1)氢氧化钠解吸和6%硫酸再活化后,能够达到98%的活化率.海绵铁除磷渗滤床在长达约200 d的连续流运行实验中表现出良好的除磷能力,在进水TP=10 mg·L~(-1),HRT=1 h条件下,磷综合去除率达30%～89%,累积单位容积磷吸附量达到6.95 kg·m~(-3).海绵铁碱再生后的废液可以用于回收鸟粪石,其最佳生成条件为:pH=10,n(Mg~(2+))∶n(PO_4~(3-))∶n(NH~+_4)=1.3∶1∶1.1.在最优条件下,磷回收率可以达到97.8%.本研究提供的方法对于污染水体中磷营养元素的去除及回收利用具有理论与实践意义.