表面改性非烧结生态砖材料对模拟城市暴雨径流中低浓度磷的吸附特性

为了寻求城市暴雨后地表径流中低浓度磷的去除方法,考察了粉煤灰、活性炭、沸石等材料对低浓度磷的吸附特性,进而利用筛选出的吸附材料对河岸护坡砖表面进行改性,制成非烧结生态砖材料,系统地研究了吸附材料添加量、磷酸盐浓度、反应时间等对生态砖材料吸附磷酸盐效率的影响,并探究了紫花苜蓿对生态砖表面磷酸盐的吸收能力.结果表明:①在3种吸附材料中,粉煤灰对磷酸盐的吸附效果最佳,3 h内其对磷酸盐的去除率分别比沸石、活性炭提高了54%、67%.②当生态砖表面搭载36 mg/cm2粉煤灰时,生态砖材料表现出最佳的磷酸盐吸附性能,比未搭载粉煤灰的生态砖材料对磷酸盐的去除率提高了14%.③生态砖材料对磷酸盐的吸附符合Freundlich吸附等温方程和颗粒内扩散方程,其对磷酸盐的吸附机理是由颗粒内扩散起主导作用的物理吸附.④在缺磷胁迫环境下,紫花苜蓿根系分泌出的柠檬酸将生态砖表面的磷酸钙晶体溶解,进而将其吸收进植物体内,15 d对生态砖表面磷的脱附比例为38.40%±0.37%.研究显示,粉煤灰改性的非烧结生态砖材料对磷酸盐具有较好的吸附效果,并且吸附的磷酸盐能够被植物所吸收可实现生态砖材料的天然再生.      

13X分子筛去除水中重金属离子Cr~(3+)的研究

以13X分子筛作为吸附剂,研究废水中Cr3+的去除。考察了水的pH、Cr3+浓度和吸附时间的影响,通过对不同价态金属离子的吸附探讨了除Cr3+机理,比较了13X分子筛和732型阳离子交换树脂对Cr3+的去除效果。结果表明:水的pH等条件对Cr3+的去除有较大影响;13X分子筛对Cr3+的吸附机理以离子交换吸附为主,符合Langmuir等温吸附模型和Lagergren二级动力学方程,吸附速率控制步骤为颗粒内扩散;达到吸附平衡后,分子筛对Cr3+的去除率为92.2%;分子筛吸附Cr3+的二级反应速率常数为0.004 5 g/(mg.min),比阳离子交换树脂的相应值大。     

污泥基活性炭去除水中重金属离子效能与动力学研究

以城市污泥为主要原料制备了污泥基活性炭(SAC),考察了其对重金属离子的吸附去除效能和吸附动力学规律.并选择了2种商品活性炭(煤质炭,MAC和椰壳炭,YAC)作为对比,以初始浓度为50mg/L的Cu(II),Pb(II),Cd(II),Cr(VI)4种重金属离子为去除对象,分别进行了3种活性炭的表面理化性质分析及其对4种重金属离子的吸附试验.结果表明,SAC的比表面积和微孔容积仅为YAC和MAC的1/3~1/2,吸附速率也相对较慢,但其对Cu(II),Pb(II),Cr(VI),Cd(II)的平衡吸附量却远大于2种商品活性炭,分别为9.9,8.9,8.2,5.4mg/g,说明SAC表面的高酸性基团含量对重金属离子的吸附起到了关键作用;Langmuir与Freundlich吸附等温模型均能较好地拟合SAC对Cu(II)和Pb(II)的吸附,SAC对Cr(VI)的吸附过程更符合Langmuir模型,而SAC对于Cd(II)的吸附过程用Langmuir与Freundlich两个模型均不能较好地拟合,说明SAC表面缺少能够与Cd(II)发生反应的结合位点.     

复合高分子凝胶在重金属废水处理中的应用

研究了以海藻酸钠(SA)与聚丙烯酸钠(PAAS)交联形成的复合高分子凝胶对废水中重金属离子的去除性能。讨论了凝胶用量、吸附时间、p H范围等因素对去除率的影响,并比较了复合凝胶对各种离子的去除率大小。结果显示该复合高分子凝胶对Cu2+、Pb2+、Cr3+3种重金属离子的去除效果明显。吸附时间达到4 h后,3种离子均可达吸附平衡。当用量增加到462.5 mg/L对Pb2+、Cr3+的去除率可分别达到最大值98.7%和99.5%,当用量增加到1 387.5 mg/L对Cu2+的去除率达最大值98.1%。溶液的p H为4~8时,对3种离子均有较高的去除率。结果表明以SA-PAAS复合高分子凝胶吸附去除废水中的重金属离子是可行的。     

含重金属离子废水吸附过滤处理技术(Ⅰ)──新型吸附过滤材料的研究

通过反复沉淀法和蒸发溶剂法改性普通石英砂滤料(20～40目),制备处理含重金属离子废水的新型吸附过滤材料;利用电子显微镜及电子衍射等考察了其表面形态及组成;测定了材料表面的固着性能与Cd2+,Cr3+等的吸附能力。结果表明,所制备的材料能有效吸附Cd2+、Cr3+等离子;蒸发溶剂法所制备的样品的比表面积较反复沉淀法的大,微观表面结构也更粗糙复杂;材料表面铁氧化物由γ－Fe₂O₃、FeO(OH)组成。      

改性栗壳吸附重金属离子的动力学及热力学研究

对改性板栗壳吸附Cr(VI)、Cu(II)及Ni(II)3种重金属离子过程的动力学和热力学进行研究。结果表明:改性板栗壳吸附Cr(VI)、Cu(II)和Ni(II)3种混合离子时存在拮抗的竞争关系,竞争吸附顺序为Cu(II)﹤Ni(II)﹤Cr(VI);与单独吸附过程相比,混合吸附平衡时,改性板栗壳对3种离子相应的去除率均有所降低,Cr(VI)去除率比单独吸附时降低20.2%,Cu(II)和Ni(II)分别降低40.7%和35.6%;拟二级动力学方程能很好地描述Cr(VI)、Cu(II)和Ni(II)在改性板栗壳上的单独和混合吸附过程,结果表明此3种重金属离子在改性板栗壳表面以化学吸附为主;热力学研究数据表明:改性板栗壳对Cr(VI)的吸附为吸热反应,对Cu(II)和Ni(II)的吸附为放热反应。     

基于建筑废弃物的轻石制备及其对重金属的吸附性能

利用废弃玻璃和水泥块制备一种新型轻石,研究了其对Cr3+、As3+、Pb2+、Cu2+、Zn2+的吸附效果及吸附竞争影响。采用吸附动力学模型、吸附等温模型和傅里叶红外光谱研究其吸附作用,并考察了轻石的循环使用性能。结果表明:轻石对Cr3+、As3+、Pb2+、Cu2+、Zn2+的吸附量分别为64,110,79,161,161 μg/mg;轻石吸附重金属主要与其表面的官能团和化学键有关,吸附过程更符合准二级动力学模型,吸附等温线均可由Langmuir和Freundlich模型较好模拟;当5种重金属共存时,吸附竞争性。5种重金属离子的去除率顺序为Cr3+＞Cu2+＞Zn2+＞As3+＞Pb2+;使用0.1 mol/L的HCl作为解吸剂,轻石经过6次循环使用后,5种重金属的去除率仍在50%以上,说明新型轻石具有良好的吸附性能和循环使用性能,所制备的新型轻石吸附剂符合当下"以废治废"的治理趋势,具有广阔的应用前景。     

高指数晶面TiO2对铬的吸附及光催化去除

由工业生产引起的铬污染是环境领域面临的一大挑战.二氧化钛(TiO_2)材料因其吸附催化的双重作用在铬的去除方面具有潜在应用前景.利用溶剂热法合成高指数晶面TiO_2{201},对其进行SEM、TEM、XRD及XPS表征,并用于Cr(Ⅲ/Ⅵ)的吸附及Cr(Ⅵ)的光催化还原,以达到从水体中去除铬的目的.所合成的TiO_2{201}为锐钛矿相,呈蒲公英状的层级结构. Langmuir吸附等温线结果表明,TiO_2{201}对Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的最大吸附量分别为22. 7 mg·g-1和13. 2 mg·g-1,Freundlich模型拟合结果表明TiO_2{201}对Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的吸附均易于进行,其1/n均小于0. 5.在紫外光照条件下,TiO_2{201}作为光催化剂可将毒性较强且吸附去除效果较差的Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ),并以Cr(OH)3及Cr2O3的形式沉淀在TiO_2表面,XPS表征结果进一步证实了表面沉淀的存在.为探明TiO_2{201}光催化还原Cr(Ⅵ)的机制,分别研究光生空穴淬灭剂(EDTA-2Na)和光生电子淬灭剂(KBr O3)对Cr(Ⅵ)还原效率的影响,证明Cr(Ⅵ)的还原是由光生电子引起.     

高指数晶面TiO_2对铬的吸附及光催化去除

由工业生产引起的铬污染是环境领域面临的一大挑战。二氧化钛(TiO2)材料因其吸附催化的双重作用在铬的去除方面具有潜在应用前景。利用水热法合成高指数晶面TiO2{201},对其进行SEM、TEM、XRD、及XPS表征,并用于Cr(III/VI)的吸附及Cr(VI)的光催化还原,以达到从水体中去除铬的目的。所合成的TiO2{201}为锐钛矿相,呈蒲公英状的层级结构。Langmuir吸附等温线结果表明,TiO2{201}对Cr(III)和Cr(VI)的最大吸附量分别为22.7mg·g-1和13.2mg·g-1,Freundlich模型拟合结果表明TiO2{201}对Cr(III)和Cr(VI)的吸附均易于进行,其1/n均小于0.5。在紫外光照条件下,TiO2{201}作为光催化剂可将毒性较强且吸附去除效果较差的Cr(VI)还原成Cr(III),并以Cr(OH)3及Cr2O3的形式沉淀在TiO2表面,XPS表征结果进一步证实了表面沉淀的存在。为探明TiO2{201}光催化还原Cr(VI)的机制,分别研究光生空穴淬灭剂(EDTA-2Na)和光生电子淬灭剂(KBrO3)对Cr(VI)还原效率的影响,证明Cr(VI)的还原是由光生电子引起。     

铁盐改性石英砂的制备及其吸附Cu^2＋性能研究

通过改变石英砂表面的物理化学性质,提高石英砂的吸附效率,考察其对废水中的Cu2＋去除效果。以石英砂为载体,分别用反复高温加热法和反复碱性沉积法制备三氯化铁改性砂、硝酸铁改性砂,测定了2种方法制备的铁盐改性砂的表面含铁量、铁盐的酸稳定性及比表面积,并比较了2种铁盐改性砂对Cu2＋吸附效果。结果表明,三氯化铁改性砂、硝酸铁改性砂的比表面积分别为2.468 m2/g和4.247 m2/g,比石英原砂比表面积分别提高了6.910和12.612倍;在pH=6条件下,石英砂对Cu2＋去除率为39%左右,硝酸铁改性砂对Cu2＋去除率达到84%,氯化铁改性砂达到89%以上,铁盐改性砂对Cu2＋去除能力比原砂有很大的提高;铁盐改性砂对Cu2＋的吸附有一定的容量,表面的活性中心越多,吸附能力越大。     

氧化物涂层砂对天然水中有机物的去除

氧化物涂层砂,比表面积增加,吸附容量增大,使石英砂表面电荷的带电性质改变,有利于水中天然有机物的去除。对3种不同氧化物涂层砂和未涂层砂对天然有机物的去除性能进行了比较实验,证明涂铝砂和B型涂铁砂对水中天然有机物的去除效果优于A型涂铁砂;而3种涂层砂均优于未涂层砂。     

生物滤层去除铁锰效果的试验研究

为了解决缩短滤料成熟期的问题,提出对两个过滤柱的滤料进行接种与未接种的对比。本文对未接种的滤料与接种的滤料的处理效果相比较,同时验证未接种滤料的成熟期。试验中的滤料是粒径为0.6~1.2mm的石英砂,试验结果证明,在低负荷运行条件下,未接种与接种的石英砂滤料相比,接种的石英砂在初期比未接种的石英砂除铁除锰的效果稍好,待未接种的石英砂成熟后,处理效果相近。因此,适当接种可以缩短滤料的成熟周期,对降低成本和提高铁除锰效率具有一定的意义。     

铝盐改性石英砂制备及其吸附Zn~(2+)性能研究

以石英砂为载体,用碱性沉积法制备了铝盐改性砂,在静态试验条件下,考察了铝盐改性砂对锌的吸附性能及其影响因素.结果表明,在pH值为中性的条件下,铝盐改性砂的吸附效果优于石英原砂,石英原砂对Zn2+去除率为41%,铝盐改性砂对Zn2+去除率可达到68%;随着Zn2初始浓度的增大,铝盐改性砂对Zn2+的去除率逐渐减少;铝盐改性砂对Zn2的去除率随着pH值的升高而提高,当pH为9时,去除率接近100%.     

Effects of free iron oxyhydrates and soil organic matter on copper sorption-desorption behavior by size fractions of aggregates from two paddy soils

Effects of free iron oxyhydrates (Fed) and soil organic matter (SOM) on copper (Cu2+) sorption-desorption behavior by size fractions of aggregates from two typical paddy soils (Ferric-Accumulic Stagnic Anthrosol (Soil H) and Gleyic Stagnic Anthrosol (Soil W)) were investigated with and without treatment of dithionite-citrate-bicarbonate and of H2O2. The size fractions of aggregates were obtained from the undisturbed bulk topsoil using a low energy ultrasonic dispersion procedure. Experiments of equilibrium sorption and subsequent desorption were conducted at soil water ratio of 1:20, 25℃. For Soil H, Cu2+ sorption capacity of the DCB-treated size fractions was decreased by 5.9% for fine sand fraction, by 40.4% for coarse sand fraction, in comparison to 2.9% for the bulk sample. However, Cu2+ sorption capacities of the H2O2-treated fractions were decreased by over 80% for the coarse sand fraction and by 15% for the clay-sized fraction in comparison to 88% for bulk soil. For Soil W, Cu2+ sorption capacity of the DCB-treated size fraction was decreased by 30% for the coarse sand fraction and by over 75% for silt sand fraction in comparison to 44.5% for the bulk sample. Cu2+ sorption capacities of the H2O2-treated fractions were decreased by only 2.0% for the coarse sand fraction and by 15% for the fine sand fraction in comparison to by 3.4% for bulk soil. However, Cu2+ desorption rates were increased much in H2O2-treated samples by over 80% except the clay-sized fraction (only 9.5%) for Soil H. While removal of SOM with H2O2 tendend to increase desorption rate, DCB- and H2O2-treatments caused decrease in Cu2+ retention capacity of size fractions. Particularly, there hardly remained Cu2+ retention capacity by size fractions from Soil H after H2O2 treatment except for clay-sized fraction. These findings supported again the dominance of the coarse sand fraction in sorption of metals and the preference of absorbed metals bound to SOM in differently stabilized status among the size fractions. Thus, enrichment and turnover of SOM in paddy soils may have great effects on metal retention and chemical mobility in paddy soils.     

金属氧化物负载γ-Al_2O_3粒子电极对酸性橙Ⅱ的电催化氧化研究

以γ-Al_2O_3作为载体,采用浸渍热分解法制备了Sn、Mn、Cu、Pb单组分氧化物和Sn-Ce-Sb复合氧化物粒子电极。通过对酸性橙II(AOII)的降解实验,以及采用重复试验和扫描电镜(SEM)、紫外光谱扫描等方法,探讨了粒子电极材料的性能。研究结果表明:Sn/γ-Al_2O_3相比于Mn/γ-Al_2O_3、Cu/γ-Al_2O_3、Pb/γ-Al_2O_3等单组分氧化物粒子电极表现出了更好的电催化活性和稳定性。掺杂Ce、Sb后电极表面晶体粒径细小且分布均匀,有利于提高Sn/γ-Al_2O_3粒子电极的性能。电流密度为20 m A/cm2,曝气量0.5 L/min反应条件下,反应3 h后Sn-Ce-Sb/γ-Al_2O_3粒子电极对AOII的去除率为100%,TOC的去除率达84.2%,重复使用5次后TOC去除率仍保持在80%以上。表明Sn-Ce-Sb/γ-Al_2O_3粒子电极具有较好的应用前景。     

Evaluation of the adsorption potential of titanium dioxide nanoparticles for arsenic removal

The adsorption potential of titanium dioxide (TiO2) nanoparticles for removing arsenic from drinking water was evaluated. Pure and iron-doped TiO2 particles are synthesized via sol-gel method. The synthesized TiO2 nanoparticles were then immobilized on ordinary sand for adsorption studies. Adsorption isotherms were conducted on the synthesized nanoparticles as well as the sand coated with TiO2 nanoparticles under varying conditions of air and light, namely, the air-sunlight (A-SL), air-light (AL), air-dark (AD) and nitrogen-dark (ND). X-Ray diffraction (XRD) analysis showed that the pure and the iron-doped TiO2 nanoparticles were in 100% anatase crystalline phase with crystal sizes of 108 and 65 nm, respectively.Adsorption of arsenic on the three adsorbents was non-linear that could be described by the Freundlich and Langmuir adsorption models. Iron doping enhanced the adsorption capacity of TiO2 nanoparticle by arresting its grain growth and making it visible light responsive resulting in a higher affinity for arsenic. Similarly, the arsenic removal by adsorption on the sand coated with TiO2 nanoparticles was the highest among the three types of sand used. In all cases, As(V) adsorbed more compared with As(III). Solution pH appeared to be the most important factor in controlling the amount of arsenic adsorbed.     

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-.     

负载型TiO2固定相光催化氧化法降解水中呋码唑酮

以高压汞灯为光源、负载在海砂上的ＴｉＯ２为催化剂，采用敞口固定床型光催化反应器对水中难降解的呋码唑酮（ＦＴＤ）进行了固定相光催化氧化实验。结果表明，反应速率可用ＬａｎｇｍｕｉｒＨｉｎｓｈｅｌｗｏｏｄ方程描述，与光分解相比，光催化氧化的突出优点是矿化程度高，相同光辐射条件下反应１００ｍｉｎ，０．１０ｍｍｏｌ／Ｌ的ＦＴＤ水溶液经光催化氧化后ＴＯＣ的去除率为８９．１％，而经光分解后ＴＯＣ的去除率仅为２８．８％；在反应体系中投加少量臭氧或过氧化氢可以显著提高ＦＴＤ的氧化效率，说明光催化氧化可以兼容Ｏ３／ＵＶ、Ｈ２Ｏ２／ＵＶ等光激发氧化工艺。制得的负载型ＴｉＯ２具有较高的机械强度和化学稳定性，可重复利用。探讨了充氧、ＦＴＤ浓度及ｐＨ值等对光催化氧化过程的影响。     

层状双金属氢氧化物覆膜改性人工湿地无烟煤基质除磷

分别选取MgCl2、ZnCl2、CaCl2、CoCl3、FeCl3、AlCl3等6种金属化合物合成9种不同类型层状双金属氢氧化物(LDHs),利用其对垂直流人工湿地无烟煤基质进行LDHs覆膜改性;构建模拟基质试验柱,对改性前后的无烟煤基质进行模拟垂直流人工湿地净化污水试验.结果表明:相对于原始无烟煤基质,各种LDHs覆膜改性基质对总磷、溶解性总磷、颗粒态磷和磷酸盐的去除率均有不同程度的提高;Zn2+参与合成的改性基质对总磷、溶解性总磷、颗粒态磷和磷酸盐均有很好的去除效果,其中ZnCo-LDHs和ZnAl-LDHs改性基质对总磷和溶解性总磷的平均去除率超过95%,对磷酸盐平均去除率达到98%以上.