粉煤灰提铝中间产物合成4A分子筛对氨氮的吸附行为研究

采用粉煤灰提铝中间产物合成4A分子筛,利用XRD、SEM、热重分析、化学成分分析、阳离子交换容量对4A分子筛进行表征.考察吸附时间、pH、分子筛投加量、氨氮初始浓度、共存阳离子对其吸附性能的影响,研究其对模拟废水中氨氮的吸附效果,并结合准二级动力学方程、吸附等温线研究吸附性能和机理.结果表明,初始浓度为50 mg·L~(-1)、4A分子筛投加量为5 g·L~(-1)、pH值为6~9、吸附时间为80 min时氨氮去除率可达71.34%;随着氨氮初始浓度升高,其去除率降低,吸附容量增加;共存阳离子Na~+、K~+、Ca~(2+)对NH_4~+有强烈的竞争吸附,Mg~(2+)无明显竞争作用.吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich模型.Langmuir吸附等温线显示最大吸附容量为20 mg·g~(-1).     

净水污泥与粉末活性炭复合制备吸附剂去除氨氮研究

将净水污泥与粉末活性炭复合制备吸附剂,用于去除水中的氨氮。研究了净水污泥与粉末活性炭的最佳复合比例及煅烧温度,并采用EDX、SEM、XRD、FTIR、BET对吸附剂进行表征。考察了吸附时间、溶液初始pH、吸附剂投加量、氨氮初始浓度对氨氮吸附效果的影响。结果表明:复合吸附剂的吸附性能优于原泥,当吸附时间为5 h,pH为9时氨氮去除效果最佳。对实验结果进行吸附等温线及吸附动力学模型拟合,发现复合吸附剂对氨氮的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型及二级动力学方程。     

净水污泥柠檬酸钠改性焙烧制备陶粒吸附剂及其对废水中氨氮吸附性能的研究

以净水污泥为原料,选用盐酸、氢氧化钾、柠檬酸钠为改性剂,通过研磨-改性-造粒-焙烧等工艺制备改性净水污泥陶粒吸附剂(以下简称改性陶粒吸附剂),测定其对水中氨氮的吸附量,筛选出最佳改性陶粒吸附剂和最佳改性陶粒吸附剂浓度,并在相同条件下制备原净水污泥陶粒吸附剂(简称原泥陶粒吸附剂)作为对比;采用XRD、BET、FTIR、SEM/EDX分析手段对改性陶粒吸附剂和原泥陶粒吸附剂两种吸附剂进行了表征,并通过静态吸附对比实验,探讨了两种吸附剂对废水中氨氮吸附效果的影响因素;对试验数据进行了吸附等温线和吸附动力学模型拟合研究,并探讨了饱和改性陶粒吸附剂对氨氮的解吸和重复再生效果。结果表明:(1)净水污泥的最佳改性条件为采用0.5 mol/L的柠檬酸钠搅拌混合并在65℃水浴温度下浸泡5 h;(2)改性陶粒吸附剂对氨氮的去除效果与原泥陶粒吸附剂相比有显著提高,当溶液最佳pH为7、饱和吸附时间为6 h、吸附剂投加量为20 g/L、氨氮初始浓度为50 mg/L时,改性陶粒吸附剂的最大吸附量为1.938 mg/g,为原泥陶粒吸附剂的2.46倍;(3)吸附等温线和吸附动力学的拟合结果表明,改性陶粒吸附剂和原泥陶粒吸附剂对氨氮的吸附过程均符合Langmuir模型和准二级动力学模型;(4)饱和改性陶粒吸附剂的最佳再生液为0.1 mol/L的NaOH溶液,经过5次解吸再生后,对氨氮的解吸率仅下降6.53%。     

改性松果粉对罗丹明B染料废水的吸附性能研究

将天然松果粉分别用乙二胺四乙酸(EDTA)、硫酸、氢氧化钠进行改性,以改性松果粉为吸附剂,探究了不同pH、投加量、吸附时间对罗丹明B吸附性能的影响.实验结果表明,经硫酸改性的松果粉对罗丹明B染料废水的最佳吸附条件为:硫酸质量浓度为2 mol·L-1,pH为6,罗丹明B初始质量浓度50 mg·L-1,吸附剂投加量4 g·L-1,吸附时间150 min,此条件下脱色率达到97.72%,吸附量达到12.22 mg·g-1.吸附动力学研究表明,此吸附过程符合准二级动力学方程,属于化学吸附.     

沸石的改性及其吸附废水中氨氮的实验研究

分别采用高温、酸、碱、盐及其联合处理等对天然斜发沸石进行改性实验,研究了沸石投加量、反应时间、温度、pH值、氨氮初始浓度等因素对最佳改性沸石吸附氨氮能力的影响。结果表明,盐溶液和高温联合处理改性得到的改性沸石吸附氨氮效果更好;模拟氨氮废水浓度为15mg/L条件时,最佳沸石投加量为1.5g,最佳反应时间为40min,最佳温度为30℃,最佳pH值为8.0,氨氮去除率可达91.4%以上。     

沸石的活化及其对水中氨氮的吸附

对天然沸石进行了盐活化、盐加酸活化、盐加碱活化、热活化和热活化后加盐二次活化的处理,分别考察了活化后沸石对氨氮的吸附性能,并进行了等温吸附、解吸试验以及对经SBR-氧化处理后焦化废水的吸附试验.结果表明,沸石在100℃下经0.3 mol·L-1NaCl活化后,对氨氮的吸附效果最佳;当活化沸石投加量为10 g·L-1、接触时间为40 min时,氨氮去除率可达88.08%,比未活化条件下的47.35%提高了40.73%.沸石投加量、废水的pH和接触时间对活化沸石吸附氨氮都存在一定的影响.活化沸石对氨氯废水的吸附等温线可用Freundlich方程拟合.吸附氨氮后的沸石经1.5 mol·L-1的NaCl溶液再生4 h,解吸率可达到89.30%.活化沸石用于经SBR-氯化处理后焦化废水的吸附试验,当活化沸石投加量为120 g·L-1时,其氨氮可从219.18 mg·L-1降到4.8 mg·L-1去除率达到97.81%;活化沸石吸附焦化废水的吸附等温线可用Freundlich方程和Langmuir方程来描述.     

硝化包埋菌颗粒氨吸附性能及动力学特性

本实验采用水性聚氨酯(WPU)和聚乙烯醇-海藻酸钠(PVA-SA)制作硝化污泥包埋菌颗粒,同时对比无污泥空白包埋菌颗粒,研究不同初始氨氮浓度、pH、温度、盐度等对包埋菌颗粒NH4+-N吸附性能的影响;通过吸附等温线、吸附热力学以及吸附动力学对包埋菌颗粒NH4+-N吸附过程进行解析。结果表明,硝化包埋菌颗粒的吸附容量大于空白包埋菌颗粒,WPU包埋菌颗粒的吸附容量高于PVA-SA;初始氨氮浓度升高,包埋菌颗粒的平衡吸附容量增大,同时随着时间的增长,吸附容量呈现先升高后降低最终逐渐达到平衡的过程;中性条件(pH=7)下包埋菌颗粒NH4+-N吸附性能最好,温度和盐度的升高抑制NH4+-N的吸附;热力学研究表明该吸附过程是一个放热的过程。吸附等温线显示包埋菌的NH4+-N吸附过程同时符合Langmuir等温式和Freundlich等温式,在高能量水平上显示为多层吸附,在低能量水平下显示为单层吸附;包埋菌的NH4+-N吸附过程符合Lagergren准二级动力学模型,表明NH4+-N与包埋菌颗粒表面存在化学基团的相互作用。     

碱热改性粉煤灰对含氟废水的吸附性能研究

在碱性条件下,利用水热法制备改性粉煤灰,用于去除废水中的氟离子。采用XRD和SEM对碱热改性前后的粉煤灰进行表征,对比了改性前后粉煤灰对模拟废水中氟离子的吸附性能,并研究了改性粉煤灰投加量、初始pH值和反应温度对吸附性能的影响。结果表明,粉煤灰碱热后改性表面吸附位点增多且孔隙增加,吸附潜力明显提升。当改性粉煤灰投加量为2 g/L、废水初始pH值为7.6、反应温度20℃时,氟离子的去除率高达94.7%。反应在60 min达到吸附平衡,该吸附反应是一个吸热过程。碱热改性的粉煤灰处理含氟废水不存在二次污染风险。     

粉煤灰对工业废水中氨氮的吸附性能研究

以粉煤灰作为吸附材料进行静态吸附试验,研究粉煤灰对废水中氨氮的吸附性能及其吸附动力学行为,并与活性炭的吸附性能进行比较.试验结果表明:粉煤灰对氨氮的吸附容量随着水中NH4+-N浓度的增加而增大,氨氮浓度存200mg/L和500mg/L下,粉煤灰对NH4+-N吸附动力学行为遵循Bangharm方程和Elovich方程.对...     

NaCl改性沸石对水中氨氮的吸附机制

通过颗粒强度测定、扫描电镜分析（SEM）、X射线能谱分析（EDS）和零电点测定（pHPZC）考察改性前后沸石表面特性的变化,考察pH值、沸石投加量、初始氨氮浓度以及温度对吸附过程的影响,并通过吸附等温式和吸附动力学对吸附机制进行描述.经过NaCl改性后的沸石的颗粒强度明显增大,表面更加粗糙,孔径增大,钠离子通过交换作用进入到沸石内部.pH值为7,沸石投加量为8g/L,温度为35℃时吸附效果最好,平衡吸附量（qe）与氨氮初始浓度呈正相关性.Langmuir等温线比Freundlich等温线更适合描述实验数据,最大饱和吸附量为13.210mg/g.吸附动力学符合准二级动力学模型.实验表明NaCl改性沸石能够有效去除水中的氨氮.     

去除地下水中硝酸盐的渗透性反应墙研究

通过土柱试验模拟地下水环境,研究以发酵树皮和沙子混合物为反应介质的渗透性反应墙(生物墙)对地下水中硝酸盐的去除情况,探讨其作用机制与影响因素,为硝酸盐污染地下水的修复提供经济有效的方法.结果表明,从模拟生物墙运行的第3 d起,墙内为强还原环境(Eh在-100 mV之下),有利于硝酸盐的还原降解.在15 d的运行时间内,模拟生物墙对水中硝态氮(NO3--N)的去除率为80%～90%左右(NO3--N由进水的20 mg·L-1可降至出水的1.6 mg·L-1);出水中亚硝态氮(NO2--N)的浓度较低,一直小于2.5 mg·L-1;出水中铵态氮(NH4+-N)的浓度在前2 d较低,从第3 d起升至12 mg·L-1.模拟生物墙对NO3--N的去除机制主要为吸附和微生物降解.提高模拟生物墙内水流速度后,NO3--N的去除率有所下降,出水中NH4+-N的浓度明显降低.在模拟生物墙下游串联一个模拟沸石墙,可去除水中98%的NH4+-N.     

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.     

海洋厌氧氨氧化菌处理含海水污水的基质抑制及其动力学特性

采用ASBR反应器通过改变单一基质浓度分别研究了NH_4~+-N和NO_2~--N对海洋厌氧氨氧化菌脱氮效能的影响及其动力学特性.结果表明,保持进水NO_2~--N为105.6 mg·L~(-1),当进水NH_4~+-N浓度提高至1 200 mg·L~(-1)时,海洋厌氧氨氧化反应器仍保持较好的脱氮能力,未受到明显的抑制作用,NO_2~--N的去除率稳定在80.70%左右;当进水NO_2~--N浓度提高至265.6mg·L~(-1)时,反应器开始受到明显的抑制作用,NH_4~+-N的去除率下降至63.01%左右,随着进水NO_2~--N浓度继续提高至305.6mg·L~(-1)时,NH_4~+-N的去除率进一步下降至43.93%左右.利用Haldane模型和Aiba模型拟合NH_4~+-N和NO_2~--N抑制作用的动力学特性,得到了NRRmax、KS、Ki这3个动力学参数及出水基质浓度与总氮容积负荷(TNRR)之间的关系,根据进一步分析可知,Haldane模型更适合描述NH_4~+-N抑制作用下的动力学特性,Aiba模型更适合描述NO_2~--N抑制作用下的动力学特性,并得到NH_4~+-N和NO_2~--N的出水抑制浓度分别为3 893.625 mg·L~(-1)和287.208 mg·L~(-1),为海洋厌氧氨氧化菌处理含海水污水提供了理论依据.     

Removal of ammonium ion from water by Na-rich birnessite: Performance and mechanisms

Na-rich birnessite (NRB) was synthesized by a simple synthesis method and used as a high-efficiency adsorbent for the removal of ammonium ion (NH₄⁺) from aqueous solution. In order to demonstrate the adsorption performance of the synthesized material, the effects of contact time, pH, initial ammonium ion concentration, and temperature were investigated. Adsorption kinetics showed that the adsorption behavior followed the pseudo second-order kinetic model. The equilibrium adsorption data were fitted to Langmuir and Freundlich adsorption models and the model parameters were evaluated. The monolayer adsorption capacity of the adsorbent, as obtained from the Langmuir isotherm, was 22.61 mg NH₄⁺-N/g at 283 K. Thermodynamic analyses showed that the adsorption was spontaneous and that it was also a physisorption process. Our data revealed that the higher NH₄⁺ adsorption capacity could be primarily attributed to the water absorption process and electrostatic interaction. Particularly, the high surface hydroxyl-content of NRB enables strong interactions with ammonium ion. The results obtained in this study illustrate that the NRB is expected to be an effective and economically viable adsorbent for ammonium ion removal from aqueous system.     

Effect of Na+ impregnated activated carbon on the adsorption of NH4+-N from aqueous solution

Two kinds of activated carbons modified by Na+ impregnation after pre-treatments involving oxidation by nitric acid or acidification by hydrochloric acid (denoted as AC/N-Na and AC/HCl-Na, respectively), were used as adsorbents to remove NH4+-N. The surface features of samples were investigated by BET, SEM, XRD and FT-IR. The adsorption experiments were conducted in equilibrium and kinetic conditions. Influencing factors such as initial solution pH and initial concentration were investigated. A possible mechanism was proposed. Results showed that optimal NH4+-N removal efficiency was achieved at a neutral pH condition for the modified ACs. The Langmuir isotherm adsorption equation provided a better fit than other models for the equilibrium study. The adsorption kinetics followed both the pseudo second-order kinetics model and intra-particle kinetic model. Chemical surface analysis indicated that Na+ ions form ionic bonds with available surface functional groups created by pre-treatment, especially oxidation by nitric acid, thus increasing the removal efficiency of the modified ACs for NH4+-N. Na+-impregnated ACs had a higher removal capability in removing NH4+-N than unmodified AC, possibly resulting from higher numbers of surface functional groups and better intra-particle diffusion. The good fit of Langmuir isotherm adsorption to the data indicated the presence of monolayer NH4+-N adsorption on the active homogenous sites within the adsorbents. The applicability of pseudo second-order and intra-particle kinetic models revealed the complex nature of the adsorption mechanism. The intra-particle diffusion model revealed that the adsorption process consisted not only of surface adsorption but also intra-particle diffusion.     

太湖内源营养盐负荷状况及其对上覆水水质的影响

以太湖沉积物-上覆水界面为研究对象,于2013年夏季采集46个样点的沉积物柱状样,分析表层沉积物孔隙水中营养盐(正磷酸盐、氨氮、硝氮)的浓度空间分布,估算表层沉积物中磷、氮的扩散通量,明确营养盐在沉积物-水界面的分布规律,以探明内源营养盐负荷对太湖上覆水的污染贡献,并为沉积物-水界面氮磷的转移过程理论补充证据.结果表明:太湖西北部区域的表层沉积物孔隙水中正磷酸盐和硝氮浓度较高,分别达到1.11 mg·L~(-1)和1.25 mg·L~(-1)以上;大部分湖区的氨氮浓度超过2 mg·L~(-1).全湖区范围内,从表层沉积物的上覆水到孔隙水,氨氮含量呈现升高趋势而硝氮含量呈现降低趋势.北部3个湖湾区的沉积物营养盐扩散通量最高,正磷酸盐为2.69~4.60 mg·m~(-2)·d~~(-1),氨氮为17.8~45.7 mg·m-2·d~(-1),而湖岸河口区是沉积物硝氮内源释放显著的区域.沉积物向上覆水释放正磷酸盐和氨氮的年内源污染负荷分别为64.6 t·a~(-1)和1756 t·a~(-1);而上覆水向沉积物汇入硝氮的年负荷为1102 t·a~(-1).氨氮的内源污染负荷与外源污染负荷之比高达18.7%,氨氮、总磷和总氮内源污染为上覆水贡献的浓度分别为0.361、0.013和0.134 mg·L~(-1),表明自由扩散带来的内源负荷会使太湖水中营养盐污染恶化,需引起重视.     

微藻固定化条件优化及其污水氨氮去除潜力分析

微藻污水处理被视为新概念引领下极具潜力的一项绿色技术,然而,微藻分离与采收一直是限制其大规模应用的瓶颈.本研究立足于固定化技术,以斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为研究对象,采用响应曲面法(RSM)耦合Box-Behnken设计,以固定剂浓度、交联剂浓度和交联时间为自变量,以藻球的机械强度、传质速率和生长速率为响应值,对固定化的过程参数进行优化,制备性能最优的固定化藻球;并探索和分析藻球对氨氮(NH4+-N)去除的最佳条件及其潜力.结果表明,固定剂浓度、交联剂浓度和交联时间分别为5%、2%和16 h为制备固定化藻球的最优条件,且包埋密度为1×106cells·m L~(-1),有机物(COD)浓度为300 mg·L~(-1)时,藻球混合培养去除NH4+-N的能力最强;此外,固定藻对高浓度NH4+-N的去除潜力显著优于自由藻,当初始浓度约为50和70 mg·L~(-1)时,固定藻混合培养5 d后NH4+-N去除率分别为(96. 6±0. 1)%和(65. 2±4. 5)%,而初始浓度约为30 mg·L~(-1)时,自由藻优势明显,3 d后NH4+-N去除率高达(97. 8±0. 6)%;但异养条件下固定藻对NH4+-N的去除率整体偏低且随浓度增加而降低,当初始浓度约为30 mg·L~(-1)时,去除率仅为(49. 0±3. 1)%.本研究为污水可持续处理提供了新思路,为资源回收提供了新途径,更为该技术推广应用奠定了较好的理论基础.     

腐殖酸对NH+4-N在饱和含水层中迁移的影响

通过等温吸附实验,研究了有和无腐殖酸2种情况下,NH 4＋-N在石英砂上的等温吸附过程,并运用Langmuir方程和Freundlich方程进行了拟合,计算了不同条件下NH 4＋-N在石英砂上的最大吸附量;通过室内土柱模拟实验,测定了不同时间内土柱出水中的NH 4＋-N、NO 3--N和NO 2--N的含量,分析了腐殖酸在饱和含水层中对水中NH 4＋-N迁移转化的影响,并运用伪二级动力学方程和二阶段吸附速率方程对动力学过程进行了拟合.结果表明,Langmuir方程和Freundlich方程均能很好地描述NH 4＋-N的等温吸附过程;腐殖酸的存在增加了石英砂对NH 4＋-N的吸附量,无腐殖酸时NH 4＋-N最大吸附量为0.205mg.g-1,有腐殖酸时NH 4＋-N最大吸附量为0.354 mg.g-1.室内土柱实验结果表明,在实验前期,腐殖酸通过增加吸附空间而增大了NH 4＋-N吸附量;当吸附饱和后,腐殖酸可能为硝化细菌等微生物提供碳源和能量,参与NH 4＋-N转化为NO 3--N和NO 2--N的化学反应,使有腐殖酸条件下的NH 4＋-N出水浓度始终低于无腐殖酸条件.伪二级动力学方程和二阶段吸附速率方程均能很好地描述NH 4＋-N的吸附过程（无腐殖酸条件下R2=0.992 3,R2=0.994 4;有腐殖酸条件下R2=0.997 7,R2=0.998 1）,推测石英砂对NH 4＋-N的吸附属于化学吸附过程;通过比较二阶段吸附速率常数k3（有、无腐殖酸时分别为0.247和0.143）和k4（有、无腐殖酸时分别为0.006 27和0.001 7）,发现NH 4＋-N的吸附主要表现为第一阶段吸附,不定向地吸附在石英砂表面的活性点位上,且腐殖酸的存在使NH 4＋-N的平衡吸附量qe增大.     

介质筛护岸的水质净化功能与机理

以桂林桃花江介质筛护岸工程为依托,对介质筛护岸的水质净化功能进行了试验研究.结果表明,介质筛护岸两侧水位波动促进了生物地球化学反应的发生.介质筛护岸对COD、NH 4-N和TN的平均去除率分别为76.5%、95%和81%.介质层内的COD浓度逐层降低,在距离岸边2.5 m左右的沸石强化层中,其浓度接近5 mg·L-1;在介质筛的第5、6层内NH 4-N的浓度基本稳定在0.3 mg·L-1.沸石层对NH 4-N吸附的有效厚度为10 cm,能够满足水质净化的目的.