沸石的载铁改性及饮用水除氟试验研究

为避免使用含铝材料,采用新方法制得载铁改性斜发沸石,并通过一系列静态及动态试验对其除氟性能及影响因素进行了研究.结果表明:经过改性活化的斜发沸石滤料的除氟容量(DC)得到显著提高,静态达0.665 mg/g,动态达0.2 mg/g,分别约为原沸石除氟容量(0.03 mg/g)的20和7倍.载铁改性斜发沸石对F的吸附符合Langmuir吸附等温模式,其最适pH为6～7,氟吸附速率快,再生稳定;同时其也能高效去除饮用水中的锰离子,除锰容量(MRC)达2.442 mg/g.对高氟地下水的处理效果证明,该滤料不仅降氟达到国家饮用水标准,而且具有再生简易、使用寿命长等特点.     

表层沉积物主要矿化组分对Mn(Ⅱ)的吸附特性与贡献

考察表层沉积物中主要矿化组分对Mn(Ⅱ)的吸附特性,能够更清楚地解释Mn(Ⅱ)在沉积物-水界面上的迁移转化机理. 以山东省即墨市王圈水库表层沉积物为例,采用化学选择性萃取方法将表层沉积物的主要矿化组分(Fe氧化物、Mn氧化物、有机质和黏土矿物)进行分离,研究这些矿化组分对Mn(Ⅱ)的吸附特性和贡献. 结果表明,表层沉积物中w(有机质)、w(TE-Fe)和w(TE-Mn)(TE-Fe、TE-Mn分别为总可萃取态Fe、Mn氧化物)分别为16.23、10.12和1.771 mg/g. Langmuir和Freundlich吸附等温方程均能较好地描述表层沉积物及其主要矿化组分吸附Mn(Ⅱ)的过程,Langmuir吸附等温方程拟合效果更好,相关系数达0.95以上. E-Mn、E-Fe(E-Mn、E-Fe分别为可萃取态、锰、铁氧化物)、有机质和黏土矿物对Mn(Ⅱ)的吸附能力分别为77 852.5、38 764.0、17 704.5和44.0 mg/g. 由于各主要矿化组分在表层沉积物中含量的差异,因此有机质的吸附贡献最大,为2.24 mg/g;其次是E-Fe和黏土矿物,分别为1.91和1.22 mg/g;E-Mn为0.62 mg/g.      

天然斜发沸石粉对溶液中NH4+的吸附机理研究

采用天然斜发沸石粉(平均粒径30μm)进行吸附溶液中NH4+的试验研究,并对系统中金属阳离子的液相和固相含量进行了全程跟踪测定.等温吸附试验、吸附动力学研究结果表明,天然斜发沸石对溶液中NH4+的吸附过程符合Freundlich线性模型(R2=0.996),该吸附过程属于优惠吸附;吸附动力学符合假二级方程(R2>0.99),且随着初始NH4+浓度的增加,吸附反应的优惠程度降低.沸石粉对NH4+的吸附过程中离子交换以Ca2+和Na+为主,Na+首先被交换出来,随着吸附过程进行,Ca2+交换量逐渐增加并超过Na+,两者交换当量分别占39%~60%和35%~57%.由于沸石粉粒径较小,其对NH4+的去除除了依靠离子交换作用外,物理吸附作用的贡献不容忽视.     

MnO2/TiO2改性沸石去除矿井水中Fe2+和Mn2+的试验研究

针对矿井水中Fe2+、Mn2+浓度超标及处理效果不稳定等问题,通过溶胶-凝胶法将纳米MnO₂和纳米TiO₂负载于天然斜发沸石表面制备出MnO₂/TiO₂改性沸石滤料,并分析了沸石改性前后的微观形貌和孔隙结构. 采用单因素动态吸附试验和Thomas模型拟合探究了MnO₂/TiO₂改性沸石对模拟矿井水水样中Fe2+、Mn2+的去除效果及机理,并考察水流速度、滤层厚度、溶液pH及硬度对去除效果的影响. 结果表明:较天然沸石而言,MnO₂/TiO₂改性沸石的比表面积、孔径、孔体积和阳离子交换量明显增大. 当水流速度为7 m/h、进水pH为9.5、水质硬度为350 mg/L、滤层厚度为110 cm时,改性沸石对Fe2+、Mn2+的最大吸附量分别为44.810、6.549 mg/g,且Thomas模型能较好地拟合改性沸石对Fe2+、Mn2+的吸附动力学特征. 反冲洗试验结果表明,反冲洗强度为13 L/(m2·s),反冲洗时间大于7 min时,改性沸石的再生效果良好,可重复使用. 研究显示,本文制备的MnO₂/TiO₂改性沸石吸附滤料可为同步去除矿井水中Fe2+、Mn2+污染提供一种解决办法.      

热水环境中Na+活化斜发沸石吸附钙离子除硬过程研究

本实验以Na+活化天然斜发沸石为吸附剂模拟研究其在工业热水环境中对钙离子(Ca2+)吸附除硬,考察了吸附剂的活化/再生条件、溶液p H等影响因素,并对Ca2+吸附动力学和热力学行为进行了分析探讨.结果表明:1该吸附过程具有准二级动力学特征且更符合Langmuir吸附等温模型;2温度升高可有效提升Ca2+吸附效率,而对其最大吸附量影响较小;3过程属化学吸附且为自发、吸热的熵增反应;4建议溶液p H控制在6~10之间,且当初始Ca2+浓度小于20 mg·L-1时活化斜发沸石可再生高效使用9次以上.研究证明活化斜发沸石是一种工业热能动力系统高温在线除硬的理想吸附剂.     

天然斜发沸石对氨氮的快速吸附特性研究

通过静态摇床试验研究了天然斜发沸石对氨氮的吸附特性,以及沸石投加量和外加金属阳离子对其快速吸附氨氮特性的影响。结果表明,沸石对氨氮的等温吸附过程更符合Langmuir吸附模型,其最大吸附量为12.903mgg;沸石粒径减小,有利于沸石对氨氮的交换吸附,不同粒径沸石对氨氮的吸附均符合准二级动力学过程;斜发沸石中与氨氮进行离子交换的阳离子主要为Na+,其次为Ca2+,随着吸附氨氮浓度的升高或吸附时间的延长,Na+与NH4+吸附去除量的比值呈下降趋势,而Ca2+的比值呈上升趋势。沸石投加量与氨氮去除率和沸石释放至水中的总金属阳离子浓度成正比,随着投加量增加Na+与NH4+吸附去除量的比值由1.222增至1.383;溶液中分别加入40mgL的K+,Na+,Ca2+,Mg2+4种离子,对沸石吸附氨氮产生抑制作用的强弱顺序为K+Ca2+Na+Mg2+。     

不同铁锰浓度的低温铁锰氨地下水净化中氨氮去除途径

在某地下水除铁锰氨氮水厂,以中试滤柱开展了低温(5～6℃)、铁锰氨[Fe(Ⅱ) 0～19.26 mg·L~(-1)、Mn(Ⅱ) 0.52～2.05 mg·L~(-1)和NH~+_4-N 0.37～2.59 mg·L~(-1)]净化工艺实验研究,探究了不同铁锰浓度时氨氮的去除途径.结果表明,当保持进水锰浓度约为0.6 mg·L~(-1),提高进水亚铁浓度时,随着滤层中铁氧化物的增加,通过铁氧化物吸附去除的氨氮比例会升高,通过硝化作用去除的氨氮比例会降低,且吸附作用先于硝化作用.当保持进水亚铁浓度分别约为8 mg·L~(-1)和11 mg·L~(-1),提高进水锰浓度时,通过吸附去除的氨氮比例并没有随着锰氧化物的增加而增加,即氨氮的去除途径几乎未发生改变.其原因是,在滤层前20 cm形成的锰氧化物较少,对此范围内吸附的氨氮影响较小,锰氧化物的生成区域集中在滤层的20 cm以下,而绝大部分氨氮在该区域之前已经通过吸附和硝化作用去除,该区域中的锰氧化物并没有吸附氨氮.     

HDTMA改性沸石的制备及吸附废水中对硝基苯酚的性能和动力学

采用十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)对天然沸石进行改性,研究了沸石的改性条件、改性沸石投加量、废水p H值、反应时间等对HDTMA改性沸石去除废水中对硝基苯酚性能的影响,并分析了吸附动力学和吸附等温线.结果表明,改性沸石对废水中对硝基苯酚的吸附效果明显高于天然沸石,当制备改性沸石的HDTMA溶液的质量分数为1.2%,且其p H值为10时,改性沸石对废水中对硝基苯酚的吸附量达到2.53 mg·g~(-1),远高于天然沸石的0.54 mg·g~(-1).吸附实验中,改性沸石投加量8 g·L~(-1),反应时间90 min,p H=6的条件下,HDTMA改性沸石对废水中对硝基苯酚的去除率高达93.9%.吸附动力学和等温线研究表明,一级动力学方程能够更好地拟合沸石吸附对硝基苯酚的过程(R20.90),不同温度条件下Langmuir等温线拟合方程的相关系数均在0.90以上,数据和方程拟合性较好.     

Cl~-、F~-共阴离子存在时Na型斜发沸石与废水中Cu~(2 )交换性能的研究

研究了Cl-、F-共存时Na型斜发沸石对废水中Cu2 交换量及废水深度净化率的影响规律 .实验结果表明 ,经NH4 Cl预处理 ,NaCl改性的Na型斜发沸石深度净化工业废水中Cu2 时 ,可以忽略Cl-、F-共阴离子及其温度通常变化对Na Cu2 水热交换量的影响 ,废水的深度净化率可达 97%以上 ,而Na型沸石的阳离子交换率仅达 8% .因此在工业废水的治理中Na型斜发沸石有很好的应用价值     

Bio-F生物吸附剂对水中铁锰的去除与特性

以Bio-F（Bio-F生物吸附剂）为材料,研究其对水中Fe2+和Mn2+的去除能力与特性. 结果表明,Bio-F可同时去除水中Fe2+和Mn2+且吸附过程符合Lagergren一级动力学模型. Langmuir吸附等温线能较好地描述Bio-F吸附Fe2+和Mn2+的过程,表现为单分子层化学优惠吸附,其对Fe2+和Mn2+的最大饱和吸附量分别达491和380 mgg. Bio-F对Fe2+和Mn2+的吸附为吸热反应且在pH 6~7范围内可保持86％以上吸附能力(P>005). 较高的c(Ca2+)和c(Mg2+)可明显抑制Bio-F去除Fe2+和Mn2+的能力（P<005),但高c(PO₄3-)则可促进该吸附过程（P>005). Bio-F经10次再生后对Fe2+和Mn2+的去除率分别达9727%和9467%. Bio-F无毒安全,采用Bio-F处理高铁锰饮用水具有应用潜力.      

人造沸石吸附剂去除含锰废水中二价锰离子的研究

为了探究人造沸石颗粒吸附剂去除废水中的二价锰离子(Mn2+)的效果,进行了一系列动力学和环境条件影响的实验.去除率随着沸石颗粒投加量的增加而增加.反应平衡时间为4h;吸附速率符合准二级动力学模型.吸附效率随着反应温度的升高而增大,pH值为4～6为最佳条件.HCl溶液的解吸附效果最好;而NaOH溶液的再生效果最好.     

凤眼莲对二价铁锰离子的吸附及机理研究

利用凤眼莲根、茎、叶粉末吸附水溶液中的Fe2+、Mn2+,并通过一系列的条件优化,确定了最佳的吸附条件.同时,采用等温吸附模型与动力学模型拟合研究了吸附特性.结果表明,凤眼莲根、茎、叶对Fe2+的吸附能力依次为根＞叶＞茎,对Mn2的吸附能力依次为茎＞叶＞根;在Fe2+、Mn2+起始浓度分别为45 mg·L-1和75 mg·L-1,pH分别为4.0和5.0,吸附剂添加量为0.4g,摇床转速为180 r·min-1,温度为50℃的条件下,根对Fe2+的最大吸附量为(21.73±0.38) mg·g-1,茎对Mn2+的最大吸附量为(15.55±0.58) mg·g-1,去除率分别达到96.58％和82.93％.Langmuir模型和准二级动力学模型能够较好地拟合Fe2+、Mn2+的吸附过程,吸附活化能与傅立叶红外光谱等表明该过程为物理化学吸附.与现有的Fe2+、Mn2+吸附生物质相比,凤眼莲粉末吸附水溶液中Fe2+、Mn2+的能力较突出,是一种极具潜力的吸附材料.     

人工湿地生物沸石快速吸附-再生性能与再生机理研究

在填充生物沸石和石灰石的强化硝化模拟人工湿地中,考察了生物沸石快速吸附-再生动态平衡性能和生物沸石再生的机理.研究结果表明,生物沸石模拟人工湿地中硝化作用明显,产生的氧化态氮主要为硝氮,平均浓度为106.31 mg·L~(-1)(大于吸附去除的氨氮浓度).模拟人工湿地出水中的金属阳离子主要为Na+和Ca~(2+),30 d后Ca~(2+)浓度大于Na+浓度.生物沸石的再生是离子交换释放氨氮和微生物协同作用的结果.石灰石缓慢释放的Ca~(2+)可促进生物沸石再生,生物沸石与石灰石投加量的最佳质量比为5∶1.生物沸石再生过程中,微生物起主导作用.     

几种天然多孔矿物对钾肥的吸附及缓释效果

以KCl为钾源、斜发沸石、膨润土和凹凸棒石粘土3种天然多孔矿物为缓释载体,进行矿物对钾肥的吸附性能和缓释效果研究。探讨了吸附时间、K+初始浓度与吸附量的关系,确定出K+吸附量最大时的K+初始浓度。用pH=5的HCl溶液和(Ca2++Mg2+)浓度为1.6、3.2、6.4、12.8、19.2、25.6 mmol/L的混合溶液对各矿物缓释肥进行解吸。结果表明:各矿物对K+的吸附在30 min内达到平衡。斜发沸石、膨润土和凹凸棒石粘土对K+的饱和吸附量分别为44.53 mg/g、21.38 mg/g和13.97 mg/g。斜发沸石和膨润土对K+的吸附曲线符合Langmuir吸附等温式,凹凸棒石粘土对K+的吸附曲线总体符合Freundlich等温式。pH=5的HCl溶液对K+的解吸量最小,随解吸溶液中(Ca2++Mg2+)浓度增加,解吸量增大,解吸速率远小于吸附速率。斜发沸石的固钾能力最强,凹凸棒石粘土次之,膨润土相对最弱。     

铁锰泥除砷颗粒吸附剂对As(Ⅴ)的吸附去除

以除铁除锰生物滤池反冲洗泥为主要原料制备除砷颗粒吸附剂(granular adsorbents for arsenic removal,GA),使用SEM、XRD与BET等技术对其进行表征,并考察了GA对As(Ⅴ)的吸附机制和性能.结果表明,GA表面粗糙且孔隙发达;XRD图谱中出现石英晶体和少量赤铁矿晶体衍射峰,内部结晶度差;比表面积为43.8 m~2·g~(-1),存在大量介孔.吸附动力学过程符合准二级动力学模型.Freundlich等温方程更符合其吸附行为(R2=0.994).最大吸附容量为5.05 mg·g~(-1).进一步分析表明,在pH为1.1~9.5的范围内,GA对As(Ⅴ)具有较好的吸附效果.H_2PO_4~-与SiO_3~(2-)能显著抑制As(Ⅴ)的吸附,而HCO_3~-、SO_4~(2-)对吸附效果影响相对较小.GA的可再生性好,3次再生后吸附量相当于初始吸附量的82%.     

铁基颗粒吸附剂固定床处理含砷地下水的中试研究

以农村地区的As污染地下水为处理对象,研发了同步去除水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的铁基颗粒吸附剂（FMGA）,设计并建立了以吸附固定床为核心单元的中试除As装置,对As污染地下水的处理效果进行研究。结果表明：在33 d的连续运行过程中,除As装置出水As浓度始终低于GB 5749—2022《生活饮用水卫生标准》规定限值（10μg/L）,吸附固定床首次运行的穿透时间达到786 h;使用0.2 mol/L的Na OH溶液对吸附剂进行原位再生后,吸附固定床再次运行的穿透时间仍可达到750 h,其除As性能的恢复率接近91%;除As装置的出水浊度接近于0,Fe、Mn离子浓度均低于GB 5749—2022的限值（Fe浓度为0.3mg/L,Mn浓度为0.1 mg/L）,FMGA可高效再生回用且无二次污染。吸附动力学表明,FMGA吸附As的过程符合准二级动力学模型,As通过化学吸附被去除;吸附等温线表明,FMGA对As的理论最大吸附容量为74.94 mg/g(pH为7.0)。通过表征研究可知,FMGA最大荷载为89.39 N,具有出色的机械强度。     

不同类型沸石对水中CdⅡ的吸附去除作用比较

利用天然沸石及其改性后的H型沸石、Na型沸石研究比较了对水中Cd(的吸附去除作用和效果,并比较了改性前后沸石的孔径分布。结果表明:改性H型沸石与Na型沸石对水中CdⅡ的去除效果优于天然沸石。在初始Cd(浓度50mg/L、初始pH 1~8、沸石用量30g/L,150r/min搅拌吸附35min的条件下,两种改性沸石对水中Cd(的去除率接近100%,而天然沸石仅为92%以上。改性后H型沸石的平均微孔为8.6601×10-10m,平均孔径为51.3335×10-10m;Na型沸石的平均微孔孔径为9.8433×10-10m,平均孔径为54.9011×10-10m,而天然沸石平均微孔仅为6.9181×10-10m,平均孔径仅为34.8345×10-10m。改性沸石孔径的增大,增强了对水中Cd(的吸附去除作用。     

Fe(Ⅱ)活化过一硫酸盐氧化调理剩余活性污泥

采用Fe(Ⅱ)活化过一硫酸盐(Fe(Ⅱ)-PMS)氧化对剩余活性污泥进行调理研究.结果表明,Fe(Ⅱ)-PMS氧化能有效改善污泥的脱水性能;在优化实验条件下(p H为6.7,Fe(Ⅱ)和PMS投量分别为60和120mg/g TSS),标准化毛细吸附时间(SCST=CST0/CST)和毛细吸附时间(CST)减少率分别为11.28和91.13%.Fe(Ⅱ)-PMS氧化有助于污泥稳定性提高和组分溶出,处理后VSS减少率为15.74%、上清液中TN和TOC的含量较初始值分别增加6.21和9.13倍.此外,研究表明Fe(Ⅱ)-PMS氧化能有效破解和降解胞外聚合物(EPS)(特别是蛋白质),释放出EPS结合水,进而显著改善污泥脱水性能.     

不同材料对磷和铁的吸附性能研究

文章以P、Fe为处理对象,考察了活性炭、沸石、陶粒和石英砂4种材料的吸附特性。结果表明:当pH为7.0时,P的饱和吸附量依次为活性炭(0.14 mg/g)沸石(0.09 mg/g)陶粒(0.08 mg/g)石英砂(0.06 mg/g),Fe的饱和吸附量依次为活性炭(0.79 mg/g)陶粒(0.76 mg/g)沸石(0.51 mg/g)石英砂(0.26 mg/g);颗粒内扩散模型表明各材料对P、Fe的吸附分为表面扩散和内扩散2个阶段,且内扩散为速率控制步骤,吸附饱和时间为240 min;(3)P和Fe的有利吸附条件分别为酸性和碱性,结合实际水体的pH和实验结果,pH为7.0最为合适;随材料投加量增加,P和Fe的单位吸附量减少,但去除率增大;吸附材料的最佳投加量为100 g/L。     

滤速与水质对低温含铁锰氨地下水中氨去除的影响

在某除铁锰氨氮地下水水厂,以中试滤柱开展了低温(6～8℃)生物除铁锰硝化耦合CANON[Fe(Ⅱ) 2.91～6.35 mg·L~(-1)、 Mn(Ⅱ) 0.47～0.98 mg·L~(-1)和NH~+_4-N 1.15～2.26 mg·L~(-1)]工艺运行实验,探究滤速与水质对氨氮去除的影响.结果表明,停运1个月的成熟低温铁锰氨生物滤柱以2 m·h~(-1)的滤速经过40 d的培养,成功启动了低温生物除铁锰硝化耦合CANON工艺.在此工艺中当保持进水浓度不变,提升滤速会降低滤柱对氨氮的网捕效率,增加滤层深处的氨氮浓度,提高滤层深处AnAOB对氨氮离子的网捕效率,进而导致水中经CANON作用去除的氨氮增加,而硝化作用去除的氨氮降低;当保持滤速不变,提升进水氨氮浓度会使更高浓度的氨氮进入滤层,增加了氨氮和亚氮共存区域中氨氮的浓度,提高了滤层中AnAOB对氨氮离子的网捕效率,进而导致CANON作用去除的氨氮增加.