Ca2+与CO32-协同作用对MAP结晶法去除污泥厌氧消化液中磷的影响

以模拟厌氧消化液为处理对象,进行了磷酸铵镁(MAP)结晶实验,考察了p H值、CO2-3、Ca2+以及CO2-3和Ca2+共存对磷酸铵镁结晶反应的影响;利用扫描电子显微镜(SEM-EDX)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对产物进行了表征.结果表明,随着p H值升高,磷的去除率显著提高,并在p H值为9.5时得到具有良好沉降性能的针状MAP晶体;CO2-3的存在会使磷去除率降低,在实验设定CO2-3浓度最大的条件下,磷去除率降低约17%,同时CO2-3会削弱Ca2+对MAP结晶反应的贡献,但并不改变MAP晶体形态和纯度;Ca2+存在则可以提高P去除率,但对MAP结晶反应抑制作用显著,当体系中n(Ca)/n(Mg)0.65,产物主要以无定形磷酸钙盐为主;在Ca2+与CO2-3共存的体系中,Ca2+可有效地消除CO2-3对除磷效果的影响,随着两者浓度的增加,产物Ca CO3含量增多,磷酸盐则主要以MAP形式沉淀.     

零价铁（ZVI）去除Cu2+的特性及机制研究

研究了零价铁去除水溶液中铜离子的影响因素及动力学特性,并利用X射线衍射(XRD)分析对反应机制进行了探讨.结果表明,当溶液中Cu2+的浓度为300 mg/L,零价铁的用量为1 g/L时,Cu2+的去除率99%.Cu2+的去除速度很快,且反应前30min零价铁去除Cu2+的过程可以用一级反应动力学方程模拟.零价铁去除Cu2+的机制主要基于氧化还原反应,Cu2+的还原产物主要为Cu和Cu2O.     

碳酸盐矿化菌固结Pb2+的生物矿化

为了研究碳酸盐矿化菌在修复重金属污染过程中的生物矿化作用及其在不同污染体系下对生物矿化的影响,以从南京栖霞山土壤中筛选出的一株耐受Pb的碳酸盐矿化菌株——Bacillus cereus Pb₂₁为研究对象,选用葡萄糖作为底物,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等分析测试手段对其矿化产物进行表征.结果表明:碳酸盐矿化菌可以利用2%葡萄糖底物诱导下的酶化作用将游离态Pb2+转变为稳定态PbCO₃,从而达到修复环境中Pb2+污染的目的.不同污染体系下的生物矿化分析结果显示,随着pH的升高,矿化产物的平均粒径也在变大,由pH为3时的约24 μm增至pH为9时的99 μm.而且,当环境溶液为中性或碱性(pH为7、9)时,矿物生成的速度较快,结晶较好,Pb2+的固结率达到90%以上;而当pH较低(pH为3、5)时,晶体不易成核生长,Pb2+的固结率低于60%.ρ(Pb2+)对Pb2+固结率的影响差异较小,几乎都在90%以上,但是其对矿化产物结构形态的影响较大,随着ρ(Pb2+)的增加,矿化产物的形态越清晰,对微生物矿化固结重金属形成矿化产物也越有利.      

酒石酸钾钠对重金属絮凝剂MAMPAM除Cu2+性能的影响

镀铜废水中由于存在酒石酸钾钠可与Cu2+形成酒石酸钾钠铜配合物使Cu2+的处理变得困难,为提高镀铜废水中Cu2+的处理效果,文章以聚丙烯酰胺(PAM)、甲醛、氢氧化钠、巯基乙酸(TGA)为原料,经羟甲基化反应和酰胺化反应制备出重金属絮凝剂巯基乙酰化羟甲基聚丙烯酰胺(MAMPAM).分别以单一含Cu2+水样以及含Cu2+、酒石酸钾钠的混合水样为考察对象,研究MAMPAM对水样中Cu2+的去除性能.通过正交实验得出絮凝最优水力条件:快搅时间1.0 min,快搅速度160 r/rmin,慢搅时间20 min,慢搅速度30 r/min.MAMPAM对Cu2+有较好的去除效果,对于单一含Cu2+水样中,当水样pH值为3.0～6.0时,Cu2+的去除率随着pH值的增加而升高,Cu2+的最高去除率为92.12％.酒石酸钾钠的存在对MAMPAM除Cu2+具有促进作用,当混合水样初始pH值为4.0～6.0时,随着pH值的增加,促进作用增强,MAMPAM对混合水样中Cu2+的最高去除率可达98.84％.絮体分形维数结果表明,单一水样和混合水样中螯合絮体MAMPAM-Cu的分形维数与Cu2+的去除率之间均呈正相关性.     

Ca2+在饮用水铜绿微囊藻控制中的应用

为改善饮用水藻类的混凝去除效果,以铜绿微囊藻为研究对象,考察了单独投加Ca²⁺、Ca²⁺与PAC联用、Ca²⁺与CO₃^2-原位结晶三种方法的除藻效果,并对Ca²⁺和结晶产物CaCO₃的除藻机制进行探讨.结果表明,单独采用Ca²⁺时,Ca²⁺在低浓度下对藻细胞具有吸附电中和作用,高浓度时同时还有架桥作用,但两者均无法实现对铜绿微囊藻的去除.Ca²⁺与PAC联用,Ca²⁺可以通过吸附电中和显著提高PAC的除藻效果,最大去除率可达98.0%,同时Ca²⁺与溶解性藻源有机物（dAOM）的络合可将残余铝降低50%以上.含藻水中原位CaCO₃结晶对铜绿微囊藻的去除率最高可达83.5%,其产物为带正电荷、粒径2~4 μm左右的球型球霰石.球霰石对藻细胞的去除机制包括球霰石与藻细胞的互絮凝,以及球霰石团聚物对藻细胞的卷扫絮凝,同时球霰石还可以作为加重剂促进藻晶产物沉降分离.自来水厂采用CaCO₃原位结晶与PAC联用除藻,可望降低PAC投加量和残余铝风险,并解决CaCO₃原位结晶导致的浊度和pH偏高问题.研究成果为饮用水除藻提供了新思路.     

白云石石灰流化结晶污水除磷工艺

实验研究了白云石石灰流化床工艺除磷的可行性.石灰一方面可以提高水体的pH值并提供充足的Ca2+、Mg2+,另一方面可作为晶种加快结晶沉淀反应,提高磷去除效率,是一种廉价高效的药剂.设计了新型气体搅动式白云石石灰流化床结晶反应器,以模拟污水厂污泥厌氧消化上清液为处理对象,实验考察了药剂投加量、停留时间和曝气量对反应器运行的影响.结果表明:药剂投加量在600~650 mg·L-1、停留时间5.0 h及曝气量50 mL·min-1的条件下,可以获得较好的磷去除效果,去除率可达87.0%.采用扫描电子显微镜、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱对产物进行了表征,发现磷主要以磷酸铵镁(MAP)和羟基磷灰石(HAP)两种形式去除;由于反应体系碱度较高,产物中混杂大量CaCO3.     

磷酸铵镁结晶法去除和回收养猪废水中营养元素的实验研究

以模拟养猪废水为处理对象,进行了磷酸铵镁结晶小试实验,考察了pH值、NH4 、Mg2 、Ca2 和CO23-浓度对磷酸铵镁结晶反应的影响;利用扫描电镜-能谱分析仪(SEM-EDX)和X射线衍射仪(XRD)对结晶产物进行了表征.结果表明,磷酸铵镁结晶反应的最佳pH值范围为9.5～10.5;随着NH4 与磷摩尔比的增加,磷的去除率增大;最佳的镁与磷的摩尔比为1.4:1,过高的镁盐投加量对提高反应效率作用不明显;Ca2 的存在对磷酸铵镁结晶产物的晶形、纯度均产生干扰,当Ca2 增至一定浓度时,反应将生成无定形的磷酸钙沉淀;CO2-3的存在会降低磷的去除率,但不影响磷酸铵镁的晶形与纯度.     

低磷污水的HAP诱导结晶磷回收

为考察羟基磷酸钙（HAP）诱导结晶对低磷污水中PO₄^3--P的回收效果,以污水厂尾水为研究对象,采用方解石为晶种,首先全面对比了HAP诱导结晶与均相结晶的PO₄^3--P去除效果,然后通过改变晶种粒径和投加量,研究了晶种对PO₄^3--P回收的影响,并探讨了结晶反应条件对PO₄^3--P回收和产物晶型的影响.结果表明：HAP诱导结晶除磷效果要优于均相结晶,当结晶体系pH不超过9.0且残余Ca²⁺为100 mg·L^-1时,前者可将PO₄^3--P浓度降至0.5 mg·L^-1左右,后者则为5.0 mg·L^-1左右.构晶离子的扩散过程是HAP诱导结晶的控速步骤,减小晶种粒径和增加晶种投加量有利于构晶离子的扩散,可提高结晶反应速率,进而提高HAP诱导结晶对低磷污水的适应性,使PO₄^3--P回收率得到提高.对PO₄^3--P浓度为1.0 mg·L^-1的模拟废水,晶种投加量为10 g·L^-1、粒径为45 μm、Ca²⁺投加量为50 mg·L^-1和pH=9时,在10 min的反应时间内HAP诱导结晶可获得80%以上的PO₄^3--P回收率,出水PO₄^3--P和pH满足GB 3838—2002的Ⅱ类标准（0.1 mg·L^-1）.实验条件下,HAP诱导结晶产物晶型主要为HAP及其前驱物无定形态羟基磷酸钙（ACP）,产物结晶度随着pH的提高和晶种粒径的减小而提高.     

Fe~(3+)对氨法脱硫工艺中氧化和结晶的影响

烧结烟气经氨法脱硫后,吸收液中含有Fe3+等金属离子,随着工艺循环运行,Fe3+浓度逐渐升高,副产物硫酸铵质量变差。为研究Fe3+对氨法脱硫工艺中氧化和结晶的影响,设计了亚硫酸铵氧化实验和硫酸铵结晶实验。结果表明:Fe3+对亚硫酸铵氧化有催化作用。在亚硫酸铵初始浓度为0.6 mol/L,pH为5.0,Fe3+浓度为0.01 mol/L时,亚硫酸铵氧化效果最好,SO42-转化率为87.67%。在硫酸铵结晶实验中,通过XRD及SEM对硫酸铵结晶进行表征分析,在Fe3+对晶体特定晶面的抑制作用以及Fe(OH)3胶体絮凝作用下,当Fe3+浓度达到0.02 mol/L时,硫酸铵晶体无法正常结晶。吸收液中Fe3+浓度应控制在低于0.02 mol/L。     

多微孔苄基化木粉对Cu2+和Pb2+的吸附研究

以中国杉木粉为研究对象,经苄基化改性和水热处理制得多微孔苄基化木粉.同时,以多微孔苄基化木粉为吸附材料,研究了苄基化木粉的增重率、溶液的p H值、接触时间、离子初始浓度和吸附温度等因素对Cu2+和Pb2+吸附效果的影响,并采用红外光谱、扫描电镜、核磁共振等分析手段对木粉改性与水热处理前后的材料进行了结构表征.结果表明:木粉经苄基化改性及水热处理后所制得的多微孔苄基化木粉对Cu2+和Pb2+的吸附百分率比原木粉分别提高57%和209%,木粉的苄基化程度、溶液的p H值、接触时间、离子初始浓度和温度是影响Cu2+和Pb2+吸附百分率的重要因素.当溶液的p H值为5.5,Cu2+和Pb2+的浓度为30 mg·L-1,吸附温度为40℃,吸附时间为60 min,多微孔苄基化木粉质量为溶液质量的2.0%时,Cu2+去除率达94.4%,Pb2+去除率达88.7%.     

Phosphate removal and recovery through crystallization of hydroxyapatite using xonotlite as seed crystal

Xonotlite was synthesized and tested for phosphate removal and recovery from synthetic solution in a batch mode. The e ects of pH, initial calcium concentration, bicarbonate concentration on phosphate removal through crystallization were examined. The morphology and X-ray di raction (XRD) pattern of xonotlite before and after crystallization confirmed the formation of crystalline hydroxyapatite. The results indicated that the crystallization product had a very high P content (> 10%), which is comparable to phosphate rock at the dosage of 50–200 mg xonotlite per liter, with a maximum P content of 16.7%. The kinetics of phosphate removal followed the second-order reaction equation. The phosphate removal ability increased with increasing pH. The precipitation of calcium phosphate took place when pH was higher than 7.2, whereas the crystallization occurred at pH 6.0. A high calcium concentration could promote the removal of phosphate via crystallization, while a high bicarbonate concentration also enhanced phosphate removal, through that the pH was increased and thus induced the precipitation process. When xonotlite was used to remove phosphate from wastewater, the removal e ciency could reach 91.3% after 24 h reaction, with removal capacity 137 mg/g. The results indicated that xonotlite might be used as an e ective crystal seed for the removal and recovery of phosphate from aqueous solution.     

Water softening by induced crystallization in fluidized bed

Fluidized bed and induced crystallization technology were combined to design a new type of induced crystallization fluidized bed reactor. The added particulate matter served as crystal nucleus to induce crystallization so that the insoluble material, which was in a saturated state, could precipitate on its surface. In this study, by filling the fluidized bed with quartz sand and by adjusting water p H, precipitation of calcium carbonate was induced on the surface of quartz sand, and the removal of water hardness was achieved.With a reactor influent flow of 60 L/hr, a fixed-bed height of 0.5 m, pH value of 9.5, quartz sand nuclear diameter of 0.2–0.4 mm, and a reflux ratio of 60%, the effluent concentration of calcium hardness was reduced to 60 mg/L and 86.6% removal efficiency was achieved. The resulting effluent reached the quality standard set for circulating cooling water. Majority of the material on the surface of quartz sand was calculated to be calcium carbonate based on energy spectrum analysis and moisture content was around 15.994%. With the low moisture content, dewatering treatment is no longer required and this results to cost savings on total water treatment process.     

碳酸钙诱导结晶动力学影响因素研究

碳酸钙诱导结晶速率受到水中多种因素的影响,采用pH-stat法对pH值、过饱和度、钙和镁离子活度和金属离子（铁、锰）等因素对碳酸钙诱导结晶速率的影响进行研究.结果表明,当pH值在8.0~10.0之间,过饱和度在1.4~4.03之间时,碳酸钙诱导结晶速率随着pH值的增大或者过饱和度的增大而增大,当钙离子和镁离子活度在0~1.18之间时,碳酸钙的结晶速率随着镁离子的增多而降低.碳酸钙结晶速率介于1.0×10^-10m/s~5.0×10^-10m/s.铁离子和锰离子的存在会促进碳酸钙的诱导结晶过程,且铁离子和锰离子同时存在时碳酸钙结晶速率高于其单独存在时碳酸钙的结晶速率.通过深入研究不同因素对碳酸钙诱导结晶动力学的影响,为碳酸钙结晶造粒工艺提供数据支持.     

三种有机酸对磷酸钙法回收模拟养猪场污水中磷的影响

采用磷酸钙(Calcium Phosphate,CP)结晶法回收模拟养猪场污水中的磷,考察了不同pH值条件下,3种有机酸(柠檬酸、丁二酸和乙酸)对模拟污水中磷去除率的影响,并利用扫描电镜和X射线衍射仪对结晶产物进行了表征.结果表明,CP结晶反应的最佳pH值约为9.5.在相同pH值条件下,柠檬酸对CP结晶反应中磷的去除效率和速率均有显著影响,高浓度柠檬酸能够完全抑制CP结晶反应,导致磷的去除率小于5%.相比之下,丁二酸和乙酸对磷的去除效率和速率影响不明显.3种有机酸对CP结晶产物的形状没有明显影响,所得产物均呈不定形的块状,但产物体积大小会随有机酸浓度升高而明显减小.不同浓度丁二酸和乙酸存在条件下均能得到羟基磷酸钙(Hydroxylapatite,HAP)晶体,但柠檬酸的存在会影响所得产物晶形.     

高温高盐矿井水药剂软化处理的试验研究

针对一种高温高盐矿井水,通过软化试验比较了不同药剂的软化效果。试验结果表明:最优加药量下,单独采用石灰硬度去除率为24.8%;单独采用碳酸钠,硬度去除率为71.5%;采用石灰-碳酸钠联合软化法,硬度去除率达95.4%。氢氧化钠软化试验说明该矿井水pH接近其临界值9.13,水质较稳定,不易析出碳酸钙沉淀。各种药剂软化后都存在pH值上升现象,处理后均需加酸调节pH值至中性。     

成核方式对诱导结晶工艺处理含铜废水的影响

研究了诱导结晶过程中成核方式对诱导结晶工艺处理含铜废水的影响.在2组严格控制的实验条件下,分别考察均相成核和非均相成核下诱导结晶工艺运行效果,并利用扫描电镜（SEM）、X射线能谱分析（EDS）等手段考察了2种成核方式下回收的结晶产物的生长状态以及纯度.结果表明,当废水中铜的浓度为50 mg.L-1时,均相成核条件下,结...     

铁钛改性膨润土对铬的吸附性能研究

通过X-荧光分析I、R光谱分析、X射线衍射分析、扫描电镜分析手段对制备的铁钛改性膨润土进行了结构分析。研究了吸附剂用量、溶液pH、吸附时间等因素对Cr(VI)吸附行为的影响,比较了去除效果。结果表明:铁钛改性膨润土去除Cr(VI)的工艺条件为:吸附剂用量为6g/L,pH=3,吸附时间为15min,改性土对Cr(VI)的去除能力明显优于原土,处理Cr(VI)浓度为22mg/L左右的电镀废水,Cr(VI)去除率均在99%以上,残留Cr(VI)浓度低于国家综合排放标准(0.5mg/L)。     

水泥在铜污染事故应急处理中的应用

采用水泥对含铜废水应急快速处理进行了研究,考察了投加量、时间、pH等条件对去除铜的影响,从铜与水泥的结合形态探讨水泥抗酸冲击性,并开展了水泥应急处理含铜废水的方法学研究。结果表明铜浓度为100 mg/L,最佳投加量为0.8 g/L,此时出水铜浓度已达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)一级标准,去除率达99.41%,其在3⁵ min即可快速去除铜离子且在pH 45 min即可快速去除铜离子且在pH 4⁵时无明显差别。水泥处理酸性重金属溶液后pH值升高,利于天然水体pH值的稳定。和氢氧化钠沉淀相比,水泥抗酸冲击性较强,这是由于处理后水泥和铜以碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机物结合态居多。因此,水泥高效、快速、抗酸冲击的处理特点及其廉价易得的优点使其在突发铜污染事故的应急处理中具有较好的应用前景。     

臭氧氧化分解饮用水中嗅味物质2-甲基异莰醇

比较了几种常见氧化剂对饮用水中嗅味物质2-甲基异莰醇(2-methylisoborneol,MIB)的氧化去除效果.结果表明,KMnO₄、NaClO、H₂O₂等氧化剂的氧化作用对水中MIB的去除效果均较差,而臭氧却能有效地将其氧化;考察了pH对臭氧化去除MIB的影响规律,发现pH在7.0～10.0条件下,随着pH值增加MIB去除率增加,但当pH达到10.0左右时,MIB的去除率反而下降;MIB的臭氧化去除效果随着自由基捕获剂(重碳酸盐和叔丁醇)的浓度增加而明显地降低,说明臭氧化去除水中MIB主要遵循自由基作用机理;以松花江江水为本底进行试验和与蒸馏水进行试验的结果相差不大,原因可能是由于松花江水体中碳酸盐浓度较低(小于50 mg/L),对自由基捕获能力较小,同时江水中的部分腐殖质(NOM)对臭氧去除MIB的过程起到了促进作用.     

O_3催化氧化深度处理兰炭废水的试验研究

采用O3催化氧化法深度处理兰炭废水,提出了兰炭废水达标排放的新处理方法。以铜为活性组分,氧化铝为载体采用浸渍法制备CuO/γ-Al2O3催化剂,并采用XRD对其进行表征,利用催化剂结合O3催化氧化法去除兰炭废水中经生化处理后残留的污染物。设计了催化氧化试验装置,考察了催化剂投加量、反应时间、O3用量以及pH等因素对处理效果的影响。实验结果表明,pH在酸性条件下有利于COD去除率的提高,O3用量提高有助于COD去除率的提高,将催化剂用量和反应时间控制在一定范围内有利于污染物的去除;最佳条件下催化剂投加量300 g,反应时间1 h,O3用量0.08 m3/h,pH为7左右时COD去除率可达到95%左右。另外,催化剂在20次反应过程中表现出较高的催化活性及较强的稳定性。