胶团强化超滤处理含镍废水

胶团强化超滤(MEUF)是一种高效分离水中金属离子的技术。以无机陶瓷膜为媒介,采用胶团强化超滤法处理含镍废水,考察膜孔径,表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)浓度、镍离子浓度、pH值等因素对胶团强化超滤过程的影响。实验结果表明:膜孔径、SDS浓度、pH值对镍离子截留率有显著影响。当废水温度为20℃,操作压力为0.15 MPa,膜孔径为20 nm,SDS浓度为6.0 mmol/L时超滤效果最好;在此条件下,镍离子的截留率达99.25%,膜通量为89.65 L/(m2.h)。     

连续式泡沫分离器深度处理胶团强化超滤渗透液中的SDS和Cd2+

利用泡沫分离技术,对胶团强化超滤(MEUF)工艺处理含SDS和Cd2 所得渗透液中SDS的回收进行了研究,考察了影响表面活性剂SDS(十二烷基硫酸钠)和金属Cd2 去除率,富集率及夹带率的操作参数(空气流速、泡沫高度、液面高度),溶液体系性质(表面活性剂SDS进料浓度、pH值、离子强度和乙醇的添加量)等因素对分离效果的影响.实验结果表明,当胶团强化超滤废水中初始SDS和Cd2 的浓度为1440 mg·L-1和50 mg·L-1时,排出的渗透液中含SDS和Cd2 浓度分别为500 mg·L-1和10 mg·L-1,在最佳的工艺条件下(曝气头孔径为10μm,空气流速为100L·h-1,液体流速为5L·h-1,泡沫高度为66cm,液面高度为45cm),SDS和Cd2 的去除率分别达52%和99.35%,SDS富集比为3.1.Cd2 出水浓度低于0.1 mg·L-1,达到GB8978-1996国家污水排放标准.     

电解法回收胶团强化超滤(MEUF)浓缩液中的Cd2+

胶团强化超滤是基于表面活性剂的双亲分子结构特性去除水中金属离子的新方法.重金属离子废水经胶团强化超滤处理后的浓缩液中含有高浓度的重金属离子,需进一步处理.采用电解法回收胶团强化超滤浓缩液中的Cd2+,考察了电极种类、电压、电解时间、pH、SDS与Cd2+浓度比等5个条件对电解效率的影响.研究发现,表面活性剂对电解有一定的阻化作用.实验得到最佳条件为:不锈钢(阳极)-石墨(阴极),U为2.8 V,电解时间为100 min,pH为4,[SDS]/[Cd2+]=5([SDS]=8.5 mmol/L恒定).在此条件下,浓缩液中的Cd2+的回收率达到了50.26%.     

有机配位剂对重金属絮凝剂DTSPAM去除水中Cd2+性能的影响

以聚丙烯酰胺、甲醛、亚硫酸氢钠、二硫化碳、氢氧化钠为原料,制备出新型重金属絮凝剂二硫代羧基化磺甲基聚丙烯酰胺（DTSPAM）,考察了3种常见有机配位剂EDTA、焦磷酸钠、柠檬酸钠对DTSPAM除Cd²⁺性能的影响.实验结果表明,在单一含Cd²⁺水样中,pH值为3.0~6.0时DTSPAM对Cd²⁺均有较好的去除性能;在不同EDTA浓度、不同pH值下的混合水样中,EDTA对DTSPAM除Cd²⁺均呈抑制作用;水样pH值为5.0、6.0时,焦磷酸钠、柠檬酸钠对DTSPAM除Cd²⁺均表现出促进作用,而pH值为2.0~4.0时,焦磷酸钠、柠檬酸钠对DTSPAM除Cd²⁺均呈抑制作用.     

基于复配胶团的强化超滤处理含镉废水

在胶团强化超滤法(MEUF)水处理中,为减少表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)用量,降低渗透液二次污染,采用非离子表面活性剂十二烷基聚氧乙烯(23)单醚(brij35)、辛基酚聚氧乙烯(9)醚(Tritonx-100)与SDS分别复配,考察了复配情况下表面活性剂胶团特性参数的变化规律,对2种复配胶团的强化超滤过程进行了比较.结果表明,MEUF处理含镉废水时,brij35、Tritonx-100均对体系具有良好的复配效应.从对Cd2+的截留率看,当复配摩尔比<0.5时,brij35的复配效应优于Tritonx-100;当复配比>0.5时,两者的复配效应接近.从降低渗透液中表面活性剂的残留量和保持较高的渗透通量、较小的膜污染阻力3方面考虑,采用Tritonx-100复配优于brij35.     

模拟酸雨条件下Cd2+在土壤及其矿物表面的解吸动力学特征

利用流动搅动法研究在模拟酸雨条件下土壤和矿物表面Cd2+的解吸动力学特征,结果表明,Cd²⁺的解吸动力学能用一级动力学描述,红壤和针铁矿上Cd²⁺解吸率为70%～100%,砖红壤和高岭土上解吸率为25%～50%;砖红壤上Cd²⁺解吸动力学可用扩散方程描述,但该方程并不适合描述红壤、针铁矿和高岭土上Cd²⁺的解吸;Elovich方程在描述Cd²⁺解吸时比双常数方程和抛物线扩散方程要好,这也说明Cd²⁺的解吸为一非均相扩散过程.Cd²⁺的解吸过程分为快反应和慢反应,快反应过程在60min内完成(除砖红壤外),随后达到平衡状态.Cd²⁺在土壤表面的快反应与交换态Cd²⁺有关,边面羟基化的键合点位与Cd²⁺亲和力的不同是导致Cd²⁺解吸速率和解吸量差异的原因.流出液pH值的上升反映出土壤表面存在质子的消耗,这可能与硫酸根的专性吸附释放羟基和矿物表面的质子化有关,这在砖红壤上表现得特别明显.     

超顺磁性纳米Fe3O4@SiO2功能化材料对镉的吸附机制

含镉废水的处理对于重金属镉的排放控制具有重要的意义.通过共沉淀法制备出了超顺磁性纳米Fe₃O₄@SiO₂功能化材料（MFS）,采用等温吸附实验和动力学实验方法研究了MFS对Cd²⁺的吸附热力学和动力学特征,并借助BET、XRD和SEM等结构表征研究了MFS对Cd²⁺吸附过程及机制.结果表明,MFS对Cd²⁺有较好的吸附效果,Langmuir方程能极好地描述吸附等温特征,最大吸附容量值为69.49 mg·kg^-1;吸附反应的自由能变ΔG、焓变ΔH和熵变ΔS表明MFS材料对Cd²⁺的吸附是自发、吸热和熵增的过程;反应体系最佳初始pH为7;溶液中的Mg²⁺、SO₄^2-、Ca²⁺和NO₃^-这4种干扰离子对吸附反应存在一定的抑制作用;拟二级动力学模型表明MFS对Cd²⁺的吸附过程分为快速的外扩散阶段与缓慢的内扩散阶段;MFS吸附Cd²⁺后经洗脱再生,材料重复使用3次后对Cd²⁺去除率仍达73%以上.BET、XRD、FTIR和VSM结构表征表明SiO₂成功修饰在Fe₃O₄表面,MFS主要成球状,平均粒径为38.7 nm,饱和磁化强度为85.38 emu·g^-1;XRD、EDS和XPS图谱揭示Cd²⁺被成功吸附到材料上,主要机制为Cd²⁺与材料表面的—OH发生配位反应.     

纳米磁性磷酸二氢钙对Cd的吸附、回收与再生

以Ca（H₂PO₄）₂、铁盐与亚铁盐为原料,采用共沉淀法制备成纳米磁性材料Ca（H₂PO₄）₂@Fe₃O₄（NMCDP）,研究其对Cd²⁺的吸附、回收与再生效果.透射电镜（TEM）、红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）显示,NMCDP粒径约60 nm,稳定性良好,饱和磁化强度为30.9 emu·g^-1.吸附动力学表明,NMCDP对Cd²⁺的吸附1 h之内即可达到平衡,符合准二级动力学模型.吸附热力学表明,NMCDP对Cd²⁺的吸附符合Langmuir与Freundlich等温吸附模型,最大吸附量为142.50 mg·g^-1.在pH值由2增加到3时,吸附量随溶液初始pH值的升高而增加,当pH值大于3后,逐渐保持稳定;溶液中共存离子Na⁺、Mg²⁺、Cu²⁺对材料吸附Cd²⁺均有一定的影响,影响程度Cu²⁺ > Mg²⁺ > Na⁺.采用0.01 mol·L^-1 HCl与EDTA-Na₂均可解吸出部分吸附的Cd²⁺,以EDTA-Na₂解吸率较高,达到68%,从而实现NMCDP的再生.     

SDS、SDBS胶团强化超滤Cu~(2+)的比较

采用模拟含Cu2+废水,以阴离子表面活性剂SDS和SDBS胶团强化超滤分离Cu2+(Cu2+固定为0.6 mmol/L),通过对渗透通量、渗透浓度、去除率、富集率的比较,从而得出SDS、SDBS分离效果的优劣.结果表明,添加SDS的渗透通量始终高于SDBS[其中SDS平均渗透通量为29.92 L.(m2.h)-1,而SDBS只有16.55 L.(m2.h)-1],渗透浓度始终低于SDBS,当渗透液Cu2+浓度接近为0时,SDBS、SDS所需浓度分别为2 mmol/L和6 mmol/L.SDS的Cu2+去除率和平均富集率高于SDBS(SDS平均去除率为85.06%,平均富集率为4.18;SDBS对应值分别为69.05%,4.05).此外,SDS自身的平均富集率也高于SDBS(SDS为3.89,SDBS为3.13).由此可见,SDS比SDBS更适合去除Cu2+.     

铁锰复合氧化物同时吸附锑镉性能研究

以五价锑（Sb（V））和镉（Cd²⁺）为对象,考察了二者单独存在和共存体系下铁锰复合氧化物（FMBO）对其吸附性能,探讨了Sb（V）（或Cd²⁺）的吸附对Cd²⁺（或Sb（V））吸附的影响.研究发现,单独存在体系下Sb（V）和Cd²⁺的吸附常数K_F分别为0.48和1.13 L·mg^-1,而共存体系下则分别提高至1.88和1.51 L·mg^-1;Elovich动力学模型可较好地描述共存条件下Cd²⁺与Sb（V）在FMBO表面的吸附,表明该体系的吸附为多层吸附且为非均相扩散过程;吸附48 h后Sb（V）和Cd²⁺的最大吸附量分别达到0.32和1.43 mmol·g^-1;Sb（V）在偏酸性而Cd²⁺在偏碱性pH范围具有较好的吸附效果.Sb（V）（或Cd²⁺）通过改变FMBO表面ζ电位和反应平衡pH等机制影响Cd²⁺（或Sb（V））的吸附.此外,XPS和吸附后水相铁锰浓度结果显示,Cd²⁺可能与FMBO体相中Mn²⁺进行晶格置换并促进Mn²⁺的溶出,进而促进了Sb（V）的吸附.     

SDS对两性修饰膨润土吸附Cd2+的影响

采用十二烷基磺酸钠(SDS)复配修饰十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)修饰的两性修饰膨润土,以批处理法研究了不同修饰比例、温度、pH和离子强度下,SDS对两性修饰膨润土吸附Cd2+的影响,并从吸附等温线、温度效应和热力学角度探讨了吸附机制.结果表明,SDS复配修饰显著增强了两性修饰膨润土对Cd2+的吸附能力,修饰土对Cd2+的吸附量呈现BS+150SDS(BS-12+150%SDS)>BS+100SDS(BS-12+100%SDS)>BS+50SDS(BS-12+50%SDS)>BS+25SDS(BS-12+25%SDS)>BS(BS-12)>CK(原土)的顺序.修饰土对Cd2+的吸附等温线符合Langmuir模型.SDS复配修饰后,温度效应由CK和BS两性修饰土的增温正效应逐渐向BS+150SDS两性复配修饰土的增温负效应转变.pH对修饰土吸附Cd2+影响不大.离子强度增加,修饰土对Cd2+的吸附能力下降,但SDS修饰比例增加可以减弱离子强度对修饰土吸附Cd2+的影响.热力学参数结果表明,修饰土对Cd2+吸附是熵增控制的自发性过程,当SDS复配修饰比例<100%CEC时,修饰土对Cd2+吸附为焓增、熵增过程;当SDS复配修饰比例≥100%CEC时,修饰土对Cd2+吸附为焓减、熵增过程.     

鸟粪石-沸石复合材料对水中镉的吸附性能研究

研究以氧化镁负载沸石回收污水中氮磷得到的鸟粪石-沸石复合材料(STR-NZ)为吸附剂,用于对水体中重金属镉的吸附去除.实验采用SEM-EDS、XRD和FTIR等手段对STR-NZ材料进行表征,并考察了投加量、初始pH和反应时间等对STR-NZ材料去除水中Cd~(2+)的影响.结果表明:氧化镁负载沸石材料主要以鸟粪石沉淀的方式实现对水中磷酸盐和氨氮的回收;STR-NZ对水溶液中Cd~(2+)的吸附量随pH的增大呈先增加后趋于平衡的趋势,当Cd~(2+)的初始浓度为50 mg·L~(-1)时,STR-NZ的最佳投加量为0.2 g·L~(-1),Cd~(2+)最大吸附量为249.35 mg·g~(-1), STR-NZ对Cd~(2+)的吸附动力学符合准二级动力学模型,对Cd~(2+)的等温吸附符合Langmuir等温吸附模型,STR-NZ主要通过Cd_5(PO_4)_3(OH)沉淀的方式实现对水中Cd~(2+)的去除.     

Spectroscopic studies of dye-surfactant interactions with the co-existence of heavy metal ions for foam fractionation

The interaction between a cationic dye Methylene Blue (MB) and an anionic surfactant sodium dodecyl sulfate (SDS) with the presence of Cd²⁺ was investigated spectrophotometrically in a certain concentration range. The spectrophotometric measurements of dye-metal ion-surfactant system were carried out. The results indicated that the SDS concentration had a significant influence on the dye spectrum, while the addition of Cd²⁺ hardly caused change of the maximum value of absorbance. According to this observation, we concluded that electrostatic and hydrophobic interaction between dye and surfactant occurred up to a certain level, and the homo-ions Cd²⁺ almost exerted no effect on the dye-surfactant complexation, establishing a theoretical foundation for simultaneous removal of organic dye and heavy metal using foam fractionation. Meanwhile, the effects of their interaction on foam performance were investigated. The results showed that the addition of Cd²⁺ favored the tendency to ameliorate foam properties just contrary to MB. The feasibility of foam separation for dye and heavy metal removal from simulated wastewater was also confirmed using a continuous foam fractionator. In the simultaneous removal process, with the initial SDS concentration ranging from 0.5 to 5.0 mmol/L, the maximum removal efficiencies of MB and Cd²⁺ were obtained as 99.69% and 99.61%, respectively. The enrichment ratios were reduced from 24.34 to 7.65 for MB and from 22.01 to 3.35 for Cd²⁺.     

改性磁性纳米颗粒固定内生菌Bacillus nealsonii吸附废水中Cd2+的特性研究

从重金属超累积植物龙葵体内提取内生菌Bacillus nealsonii,采用二氧化硅改性纳米Fe_3O_4颗粒与海藻酸钠将其包埋交联进行固定化,制得一种新型球状生物吸附剂,并应用于废水中Cd~(2+)的吸附处理.同时,通过正交实验研究了该球状生物吸附剂的最佳制备条件和吸附处理条件,并采用扫描电镜等表征手段与构建吸附动力学考察了其吸附特征.结果表明,球状生物吸附剂的最佳制备条件为:改性纳米Fe3O4颗粒质量分数为0.1%,海藻酸钠质量分数为8.0%,菌液接种量为0.4%,交联时间为2 h;其最佳吸附处理条件为p H=6、吸附时间12 h、吸附剂用量(干重)2.5 g·L-1,在Cd~(2+)初始浓度为50 mg·L-1时的吸附率可达96%以上.研究发现,球状生物吸附剂的内外部结构孔隙率较大,有利于促进Cd~(2+)的吸附.该吸附过程遵循准二级反应动力学,以化学吸附为主,符合Freundlich等温吸附模型,最大单分子吸附量可达13.02 mg·g-1.解吸实验结果表明,该吸附剂具有较好的可重复利用性.     

EDTA-nSiO2纳米颗粒对Cd2+的吸附

nSiO_2纳米颗粒是一种广泛应用的工程纳米材料,为增加其对水溶液中Cd~(2+)的吸附性能,采用接枝改性的方法制备出乙二胺四乙酸(EDTA)改性nSiO_2纳米颗粒(EDTA-nSiO_2),并用透射电镜、氮气吸附-解吸、红外光谱和差热分析等手段对其进行了结构表征,同时以其为吸附剂,通过批处理实验法探讨了体系pH、吸附时间、温度、离子强度等因素对Cd~(2+)吸附的影响,并结合X射线能谱(XPS)分析对其吸附机制进行了分析.结果表明,以EDTA为改性剂,可以成功制备出稳定性良好的EDTA-nSiO_2纳米颗粒,其对Cd~(2+)的吸附受体系p H控制;nSiO_2对Cd~(2+)的吸附量较小,EDTA改性可增加nSiO_2对Cd~(2+)的吸附作用,随着p H的升高,Cd~(2+)的吸附效果逐渐增强,在p H大于4.0后逐渐趋于稳定.EDTA-nSiO_2对Cd~(2+)的吸附速率较快,可在1 h内达到吸附平衡.EDTA-nSiO_2对Cd~(2+)的吸附为吸热的自发过程,吸附等温线可用Langmuir模型描述.NaCl浓度增加会导致Cd~(2+)的吸附量下降,当体系Na Cl浓度从0增加到100 mmol·L~(-1),Cd~(2+)的最大吸附量从0.433 mmol·g-1降低至0.294mmol·g-1.0.1 mol·L~(-1)HCl是较为合适的吸附剂再生液,Cd~(2+)洗脱率约94.36%.结合pH、温度、离子强度、再生和XPS分析结果,可以推测出EDTA-nSiO_2对Cd~(2+)的吸附是包含有简单的物理吸附和离子交换过程,并以化学络合为主的吸附过程.EDTA-nSiO_2是一种对水体Cd~(2+)具有较好吸附能力的工程纳米材料吸附剂.     

Cadmium removal from wastewater by sponge iron sphere prepared by hydrogen reduction

A new type of sponge iron sphere (NSIS) with 1-5 mm diameter, made of concentrated iron powder and possessed high activity and intension, was prepared by mini-pellet sintering integrated with H₂ direct reduction. Static state experiment has been carried on to investigate the Cd²⁺ removal efficiency from wastewater by the NSIS and to explore the Cd²⁺ removal reaction kinetics. It was suggested that initial pH value and Cd²⁺ original concentration had significant influence on Cd²⁺ removal percentage. Cd²⁺ removal percentage decreased significantly with the increasing of Cd²⁺original concentration whether the original pH value be adjusted to 3.0 or without adjustment. The results showed that the Cd²⁺ removal process followed the first order reaction because the reaction order was from 0.803 to 0.996. The apparent reaction rate constant between Cd²⁺ and NSIS was from 0.0025 to 0.1000 (mg·L^?1)^1-n·min^?1. Compared with SIS reduced by charcoal reduction, NSIS deoxided by hydrogen possessed higher activity, and could remove the same quantity of Cd²⁺ within a shorter period of time.     

磁性生物炭对重金属污染废水处理条件优化及机理

将水稻谷壳经改性和负磁后制得磁性谷壳生物炭(BC-Fe),通过正交实验研究了pH、生物炭添加量、吸附时间和转速对磁性谷壳生物炭吸附实际污染废水中Cd~(2+)和Zn~(2+)的影响,提出了磁性谷壳生物炭作为实际污染废水处理材料的最佳操作条件,并应用于多步骤废水处理系统中,同时进行了BC-Fe的再生吸附实验.正交实验结果表明,在pH为6.0、固液比为6.0 g·L~(-1)、吸附时间为1.0 h、转速为160 r·min~(-1)的条件下,磁性谷壳生物炭对Cd~(2+)和Zn~(2+)的去除率最高,分别达到61.1%和60.4%,吸附量分别为8.6 mg·g~(-1)和21.3 mg·g~(-1).在实验所设条件下,Cd~(2+)和Zn~(2+)的综合去除效果随着pH和生物炭添加量的增加而显著升高,吸附时间和转速的影响未达显著水平.在多步骤废水处理系统中,使用CaO和Na_2S作为前处理,利用磁性谷壳生物炭二次处理,可使实际污染废水中Cd~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)、Mn~(2+)、Fe~(2+)的去除率分别达到100%、99.8%、99.3%、97.8%、100%,SS降为1.0 mg·L~(-1),此时系统pH为7.5,色度为2倍,出水各项指标均达到硫酸工业污染物排放标准(GB 26132—2010)和污水综合排放标准(GB 8978—1996)的要求.再生实验表明,BC-Fe第3次吸附Cd~(2+)和Zn~(2+)的去除率分别为50.6%和49.1%,吸附材料再生性能良好.     

酸碱复合改性海泡石亚结构特征及其对Cd(Ⅱ)吸附性能

为强化海泡石(Sep)对溶液中Cd~(2+)的吸附性能,采用酸碱复合改性处理获得改性海泡石(ABsep),借助氮气吸脱附等温线、SEM-EDS、TEM、FTIR和XRD等技术分析了改性前后海泡石的结构特征,采用静态吸附实验研究了时间、ABsep/Cd~(2+)质量比、温度、吸附剂用量、pH及共存离子等因素对ABsep吸附Cd~(2+)的影响.结果表明,ABsep孔隙结构发达,比表面积、平均孔径和孔容分别较改性前增加66.1%、15.7%和34.8%,可交换性离子含量有所增加,主要成分为SiO_2和Mg(OH)_2.改性前后海泡石对Cd~(2+)吸附过程能较好地以准二级动力学方程和Langmuir模型进行拟合,且均为自发吸热反应,以化学吸附为主并伴有物理性吸附;最佳ABsep/Cd~(2+)质量比为3:1;298 K时Sips拟合ABsep对Cd~(2+)最大饱和吸附量为142.43 mg·g~(-1),为改性前海泡石的3.55倍;随着吸附剂投加量的增加,Cd~(2+)吸附量表现为先增大后减小,最佳用量为0.3 g·L~(-1);ABsep对Cd~(2+)的吸附量随溶液初始pH的升高而增加最佳pH为7;不同浓度K~+、Na~+、Mg~(2+)和Ca~(2+)的存在均会对Cd~(2+)的吸附产生一定的抑制作用其中Mg~(2+)的抑制作用最强.     

小麦秸杆对水中Pb（2＋）和Cd（2＋）的吸附特性

以农业废弃物小麦秸杆为吸附材料,探讨了小麦秸杆对Pb2＋、Cd2＋的吸附特性,重点研究了吸附时间、离子浓度、溶液pH值等对小麦秸杆吸附Pb2＋、Cd2＋的影响.结果表明,溶液pH值对吸附的影响大,在pH 2.0～6.0范围内,吸附量随溶液初始pH值的升高而升高.小麦秸杆吸附Pb2＋、Cd2＋的速度快,吸附动力学过程可以...     

稻草秸秆生物质炭对重金属Cd2+的吸附性能研究

以稻草秸秆为原料,分别通过水热炭化和热解炭化制备生物质炭（分别记为RS-HC和RS-BC）,并采用不同的洗涤剂（蒸馏水、乙醇、四氢呋喃）对水热炭进行洗涤,分别记为RS-HC₁、RS-HC₂和RS-HC₃.探究了吸附时间、Cd²⁺初始浓度和溶液pH值对4种生物质炭吸附性能的影响.结果表明：4种生物质炭对Cd²⁺的吸附均符合准二级动力学方程,表明吸附过程主要受化学吸附速率控制;RS-HC对不同浓度下Cd²⁺的吸附符合Langmuir等温吸附模型,但对于RS-BC,Langmuir方程和Freundlich方程的拟合效果都比较好（R²>0.93）,说明水热炭对Cd²⁺的吸附多为单分子层吸附,而Cd²⁺在热解炭上的吸附则是多分子层吸附和单分子层吸附共同作用的结果;4种生物质炭的平衡吸附容量排序为：RS-BC > RS-HC₃ > RS-HC₂ > RS-HC₁,RS-HC₃和RS-HC₂的平衡吸附量分别是RS-HC₁的3.32和1.7倍;随着pH（3~8）的增加,生物质炭对Cd²⁺的吸附量逐渐增加,在pH=4时,RS-BC的吸附量是RS-HC₃的5.57倍.