UV/氯联合处理含溴溶液中溴酸根的生成

研究了UV和氯联合作用下溴酸根离子(BrO^-₃)在低浓度含溴溶液中的生成,旨在探讨pH、次氯酸钠(NaOCl)浓度、溶解氧(DO)、光强和温度等因素对其生成的影响.研究表明,暗反应条件下H₂O-NaOCl-Br^-体系较稳定,而UV照射可使游离氯浓度持续降低,同时伴有部分Br^-（6 .6%～32%）被氧化成BrO^-₃离子;pH、温度和光强恒定时余氯的分解可用拟一级反应速率方程拟合;实验条件下（I为610～1 896 μW/cm²,T为12 .2～36 .1℃）,拟一级反应速率常数分别与体系温度和光强值有线性关系;BrO^-₃的生成大致可以分为快速、慢速和平缓3个阶段;在慢速生成阶段,BrO^-₃的生成量与余氯的分解量有良好的线性关系（绝大部分相关系数在0 .96以上）;实验范围内（pH为4 .41～11 .07,DO为1 .5～9 　mg/L,Cl₂为1 .23～4 .50 　mg/L）,低pH、低DO和高初始NaOCl（以氯计）浓度有利于溴酸根的生成,提高温度与光强均不同程度提高溴酸根生成速度,但同时因加速余氯的分解而减少了溴酸根的总生成时间.     

UV/TiO_2光催化还原Cr(Ⅵ)过程中吸附作用的影响及其消除

研究了水体中Cr(Ⅵ)离子在UV/TiO₂体系中光催化还原过程.结果表明,Cr(Ⅵ)离子UV/TiO₂光催化还原过程符合Langmuir-Hinshelwood动力学规律.不存在有机物时,TiO₂吸附作用是该反应的前提.pH=1.5～2.5时吸附性能较好,而且pH=1.5～10的初始反应速率同pH值有线性关系.在TiO₂表面的竞争吸附能力按PO₄^3->SO₄^2->Cl^->NO₃^-依次减弱.甲酸、甲醛有机物的协同作用可提高Cr(Ⅵ)离子的光催化还原速率和效率,并消除由暗态吸附对反应所起的作用,磷酸根离子极强的竞争吸附能力,使有机物的协同作用减弱.     

改性活性炭除亚砷酸盐的性能研究

制备了2种负载铁锰氧化物的改性活性炭（FM-GAC-1、FM-GAC-2）并研究其对水中的亚砷酸盐的去除性能.考察了2种改性活性炭除三价砷的吸附等温线、反应动力学及pH、温度、水中共存离子对其去除三价砷的影响,发现FM-GAC-1和FM-GAC-2对三价砷均有较好的去除效果,吸附容量分别为32.37、 26.67 mg·g^-1.吸附速率符合拟二级反应动力学,化学反应控制过程是改性活性炭除砷的限速步骤.pH值偏酸性有利于吸附的进行,温度升高,吸附容量有所下降,该吸附过程是自发的放热过程.同时,水体中的共存阴离子在其浓度值为三价砷的200倍时,SiO^2-₃、 PO^2-₃、NO^-₃对FM-GAC-1吸附三价砷有明显影响; SiO^2-₃、CO^2-₃对FM-GAC-2吸附三价砷有显著影响.总体上讲,FM-GAC-1较FM-GAC-2有更为优异的去除三价砷性能.     

阳离子表面活性剂改性的活性炭吸附砷(V)和砷(Ⅲ)

选用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）、癸基三甲基溴化铵（MTAB） 以及三甲基正十四烷溴化铵（DTAB） 改性活性炭. 结果发现,表面活性剂加载使得活性炭的比表面积、孔径体积和表面Zeta电位发生改变. 改性后的活性炭用来吸附水中的砷酸盐和亚砷酸盐. 吸附等温实验结果显示,改性后活性炭对砷酸盐的吸附能力有显著提高,但对亚砷酸盐则只有在pH>10才有明显吸附.无论对砷酸盐还是亚砷酸盐,CTAC改性效果均要好于MTAB和DTAB. 改性后活性炭对砷酸盐的吸附主要通过离子交换,但离子交换并不是唯一的吸附机理. 砷酸盐的吸附受到溶液pH值和水中其他阴离子的竞争吸附的影响.中性pH范围内吸附最佳,而阴离子对砷酸盐的竞争则是PO₄^3- >SO₄^2- > NO₃^-.     

Cr(VI)离子在TiO2表面的吸附与光催化还原消除

随着体系pH值增大,Cr(VI)离子在TiO₂表面的吸附下降。当Cr(VI)离子初始浓度为300μmol/L时,其在TiO₂表面具有最大值吸附。H₂PO₄^-阴离子及乙酸的存在对Cr(VI)离子的吸附有阻抑作用,甲酸存在会提高Cr(VI)离子的吸附。Cr(VI)离子在TiO₂半导体催化剂表面的光催化还原受体系的酸度影响较大。H₂PO₄^-阴离子或Mn²⁺离子存在会降低Cr(VI)离子的光催化还原效率。在太阳光照下,Cr(VI)离子在TiO₂上的光催化还原也可实现。通过调节反应结束后水溶液的酸碱度,Cr(VI)离子得以消除。反应后催化剂经酸处理,其活性恢复并可重复使用。     

壳聚糖复合树脂对亚硝酸盐氮的吸附性能

采用反相乳液交联法制备了活性炭负载壳聚糖的新型复合树脂,研究了该树脂对亚硝酸盐氮（NO^-₂-N）的吸附性能.结果表明,复合树脂表面具有发达的微孔,与壳聚糖树脂相比,活性炭的加入使复合树脂的堆积密度、骨架密度和孔度参数值略有降低.壳聚糖复合树脂的吸附量远大于活性炭与壳聚糖树脂简单机械组合的吸附量.当温度低于40℃时,吸附类型是以静电引力为主要作用力的物理吸附,树脂对NO^-₂-N的吸附选择性会受共存阴离子浓度及其所带负电荷数的影响,吸附平衡时间约为60 min,平衡吸附量计算值为0.479 mg/g,吸附速率较快,吸附量较小;当温度高于40℃时,吸附类型为化学吸附,吸附热力学特性为吸热、自发、熵增,吸附平衡时间约为90 min,平衡吸附量计算值为0.700 mg/g,吸附速率下降,但吸附量增大.化学吸附和物理吸附的等温方程符合Freundlich模型,二者的吸附速率方程都更符合二级吸附速率模型.     

水铁矿及其腐殖酸复合体对Sb(Ⅴ)的吸附行为研究

在实验室条件下制备了水铁矿和水铁矿与腐殖酸复合物,通过X射线衍射、傅里叶红外光谱、Zeta电位及比表面积的测定对其基本性质进行了表征,并采用静态批处理吸附试验研究了水铁矿及其腐殖酸复合物对Sb（V）的吸附行为特征,探讨了吸附时间、初始pH值、初始浓度、不同干扰离子（PO₄^3-、CO₃^2-、NO₃^-和Cl^-）对水铁矿及其复合物吸附Sb（V）的影响.结果表明：腐殖酸与水铁矿结合后未改变水铁矿的晶型结构,但降低了水铁矿的零电点与比表面积.水铁矿及其复合物对Sb（V）的吸附过程符合Langmuir和伪二级动力学模型,腐殖酸的加入抑制了水铁矿对Sb（V）的吸附.随着pH的上升,水铁矿与复合物的去质子化能力增强,对Sb（V）的吸附量减小;溶液中共存离子PO₄^3-、CO₃^2-对水铁矿及其腐殖酸复合物吸附Sb（V）有较强的抑制作用.     

荞麦皮生物炭对奥硝唑的吸附研究

以农林废弃物荞麦皮为原料制备生物炭（BBC）,采用XRD、Raman、N₂吸附/脱附、FTIR和XPS方法对BBC进行表征,研究其对奥硝唑（Ornidazole,ONZ）的吸附性能及机理.结果表明,热解温度在400~800 ℃, BBC的得炭率为24.5%~34%;温度升高,BBC的芳香性和稳定性增加（H/C由0.047降低至0.013）,比表面积和孔容升高,对ONZ的吸附率增加.采用不同动力学和吸附等温线模型对不同热解温度BBC吸附ONZ的过程进行模拟,吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线模型,表明BBC对ONZ的吸附为单层吸附.其中热解温度为800 ℃时的BBC（BBC-800）对ONZ的吸附效果最好,最大吸附量达到27.12 mg?g^-1.初始pH为3.02~11.03,对BBC-800吸附ONZ的影响不大;共存离子（Na⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、HCO₃^-和SO₄^2-）对吸附过程有一定促进作用; 腐殖酸（HA）抑制吸附效果, 5.0 g?L^-1时ONZ的吸附率由97.15%下降至56.86%. FTIR、N₂吸附/脱附和XPS分析结果表明, BBC-800对ONZ的吸附机制主要包括孔隙扩散,生物炭表面与ONZ分子间的氢键、π-π和p-π共轭作用. BBC-800能够有效去除实际水体（污水厂二沉池出水、湖水）中ONZ的残留. 吸附-解吸3次循环实验表明,BBC-800仍具有较好的吸附性能, 对ONZ的吸附容量为14.10 mg?g^-1. 研究结果对荞麦皮的资源化及奥硝唑类药物的有效去除具有重要参考价值.     

不同水化学因素对砷在河砂上的吸附影响研究

河岸带作为一种常见的地下水和地表水相互作用带,砷在其主要含水层介质中的行为特征及其影响因素较少有研究报道.基于此,采集河岸带河砂开展室内实验,查明砷在河砂上的吸附动力学和等温吸附特征,重点探究不同pH、氧化还原条件和共存离子对砷与河砂相互作用的影响.结果发现：As（Ⅲ）和As（V）在河砂上的吸附过程符合准二级动力学模型,均能很好地用Langmuir和Freundlich模型拟合（R²>0.99）;随着pH值（3~11）的增大,河砂对As（Ⅲ）和As（V）的平衡吸附量（q_e）逐渐减小;相对于有氧环境,缺氧环境下q_e较低且随着初始S^2-含量的增加而逐渐减小;整体上,共存阴离子对河砂吸附砷存在抑制作用,顺序为：PO₄^3- > SiO₃^2- > S^2->HCO₃^- > SO₄^2- > NO₃^-,共存阳离子对河砂吸附砷具有促进作用,顺序为：Fe³⁺>Fe²⁺.     

地浸井场外围含水层砂岩对铀的吸附行为

天然含水层介质对铀的吸附是地下水铀天然衰减的决定因素.然而,人们对天然含水层砂岩吸附铀行为的认识相当有限.因此,本文采用静态实验及数值模拟相结合的方法研究了地浸井场外围砂岩对铀的吸附行为,探究了天然砂岩对溶液中铀的吸附动力学和等温吸附特征,研究了铀初始浓度、pH、其他离子种类与浓度对铀吸附的影响.结果表明,准二级动力学方程与Freundlich等温吸附模型可以更好地表征砂岩对铀的吸附行为;随着溶液中铀初始浓度的增大,砂岩对水溶液中铀的吸附量增大,吸附率减小;在初始pH=3时,铀的吸附率达到最大,为77%;砂岩对溶液中铀的吸附率会随反应体系中Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、HCO₃^-等离子浓度的升高而下降,4种共存离子对该吸附过程抑制能力的顺序为：SO₄^2- < Mg²⁺ < Ca²⁺ < HCO₃^-.这些研究结果可为地浸铀矿山地下水的修复提供理论支持.     

阳离子型可逆表面活性剂在膨润土上的吸附行为

研究可逆表面活性剂十一烷基二茂铁三甲基溴化铵(FTMA)在膨润土上的吸附机理,并与CTAB进行对比;同时考察土壤关键因子对FTMA吸附的影响.结果表明,FTMA与CTAB在膨润土上的吸附变化规律一致,饱和吸附量为66cmol/kg,约为膨润土1倍CEC,吸附机制主要为阳离子交换作用.不同温度下FTMA吸附等温线均可用Langmuir模型描述,吸附量随温度升高(298→318K),由280.6mg/g增大至350.8mg/g.吸附在8h达到平衡,吸附速率较CTAB慢,并符合准二级动力学方程,化学吸附是主要控制速率步骤.热力学参数计算得出,该吸附是自发吸热过程.随体系离子强度的增大,吸附量下降;共存阳离子对吸附有抑制作用,且影响程度大小为: Ca2+>K+>Na+; pH值对吸附影响较小;腐植酸(HA)的加入促进了FTMA的吸附.     

改性颗粒活性炭对水中溴酸根的吸附特性研究

采用阳离子表面活性剂氯化十六烷基吡啶(CPC)改性颗粒活性炭以提高活性炭对溴酸根的吸附能力.通过小试研究了改性颗粒活性炭(GAC-CPC)对溴酸根的吸附特性,考察了BrO-3初始浓度、pH、共存阴离子等因素对吸附过程的影响.结果表明,CPC改性能显著提高GAC对BrO-3的吸附能力,吸附量随着初始浓度升高而增大;在碱性条件下GAC-CPC对BrO-3的吸附量减小;共存阴离子与BrO-3在GAC-CPC上存在竞争吸附,其影响顺序为:NO-3SO2-4PO3-4CO2-3.用准一级、准二级和颗粒内扩散动力学模型拟合GAC-CPC吸附BrO-3的动力学过程,结果表明,准二级动力学能更好的描述吸附过程,且孔扩散可能是改性GAC吸附BrO-3初始阶段的主要速率控制因素.用Langmuir和Freundlich等温吸附模型拟合不同温度下BrO-3的吸附平衡过程,结果表明,Langmuir等温吸附模型能很好的描述吸附平衡过程,GAC-CPC吸附BrO-3的过程是自发且放热的,温度升高不利于吸附.     

臭氧生物活性炭工艺运行中产生溴酸盐的可能性分析

为合理评估应用臭氧生物活性炭工艺中溴酸盐的生成情况,提出既能保证出水水质又能降低溴酸盐超标风险的方案.进行了小试与中试试验,系统地从原水水质和工艺参数两个方面入手,研究水质因素、初始溴离子浓度和臭氧氧化条件等对溴酸盐生成的影响,同时分析生物活性炭对溴酸盐的去除能力.结果表明:高初始溴离子浓度水平和臭氧接触程度(Ct值)促使更多BrOx-生成.在相同Ct值条件下,升高臭氧投加浓度可使溴酸盐生成量增高200%左右.以长江南京段江心洲夹江下游原水进行臭氧生物活性炭深度处理不会产生溴酸盐超标风险.生物活性炭(BAC)对于溴酸盐去除效果并不明显.运用臭氧生物活性炭工艺进行深度处理时,工艺中应着重注意控制溴酸盐在臭氧化过程中的生成而非依靠后续生物活性炭将其去除.     

Examining bromate ion removal by GAC through RSSCT and pilot-scale columns

The ozonation of water containing bromide ion leads to the formation of bromate ion, a suspected human carcinogen. The United States Environmental Protection Agency (US EPA) has recently set a drinking water standard for bromate ion of 10 7g/L. Granular activated carbon was examined through rapid small-scale column (RSSCT) and pilot-scale experiments for bromate ion removal using treated surface water. Adsorption followed by chemical reduction were found to be the removal mechanisms of bromate ion. Removal rates were higher at lower pH levels. The RSSCT provided a good approximation of pilot-scale test performance, although breakthrough of pilot-scale experiments preceded those of RSSCT experiments, which may be attributed to biological or biofilm activity in pilot-scale columns.     

Adsorption of Co(Ⅱ) from aqueous solutions by water treatment residuals

A study on the removal of Co(Ⅱ) from aqueous solutions by water treatment residuals(WTR)was conducted in batch conditions. The sorption process of Co(Ⅱ) followed pseudosecondorder kinetics, with 30 hr required to reach equilibrium. Using the Langmuir adsorption isotherm model, a relatively high maximum sorption capacity of 17.31 mg/g Co(Ⅱ) was determined. The adsorption of Co(Ⅱ) was dependent on pH values and was affected by the ionic strength. Results show that Co(Ⅱ) adsorption was a spontaneous endothermic process and was favorable at high temperature. Most of the adsorbed Co(Ⅱ) stayed on the WTR permanently, whereas only small amounts of adsorbed Co(Ⅱ) were desorbed. The shifting of peaks in FT-IR spectra indicated that Co(Ⅱ) interacted with the WTR surface through strong covalent bond formation with Fe(Al)–O functional groups. It was concluded that WTR can be a suitable material from which to develop an efficient adsorbent for the removal of Co(Ⅱ) from wastewater.     

臭氧催化氧化控制溴酸盐生成效能与机理

比较了单独臭氧氧化和金属氧化物存在下臭氧催化氧化过程中溴酸盐的生成规律,探讨了催化剂投量、溴离子浓度、水的pH值、反应温度等对臭氧催化氧化控制溴酸盐生成的影响规律及在催化剂存在下控制溴酸盐生成的机理.结果表明,催化剂投量从0 mg/L增加到250 mg/L,能减少溴酸盐生成量85.1%;当溴离子浓度为0.5、1.0、2.0 mg/L时,臭氧催化氧化分别能减少溴酸盐生成量69.2%、83.5%和15.2%,溴离子浓度变化对催化作用的影响无明显规律;pH值升高会降低催化作用的效果;反应温度在5～25℃之间时,臭氧催化氧化能降低43%～59%的溴酸根生成量(溴离子浓度1.5 mg/L),反应温度变化不影响催化效果.催化剂通过抑制臭氧对次溴酸的氧化减少了溴酸根的生成量.催化剂表面的某些基团与硫酸根络合会削弱臭氧催化氧化控制溴酸根生成的能力,因此,利用催化剂控制溴酸盐的机理与催化剂表面性质密切相关.     

氢基质自养微生物还原降解水中溴酸盐的可行性

BrO₃-（溴酸盐）作为饮用水中存在的2B级潜在致癌物已引起社会公众的广泛关注.微生物还原降解是一种净化水中BrO₃-的有效途径.基于序批式试验,研究了厌氧条件下微生物利用氢气作为电子供体还原降解水中BrO₃-的可行性及关键影响因素.结果表明,氢自养微生物能利用氢气为电子供体、BrO₃-为电子受体,将BrO₃-完全还原成一种稳定的无毒的终产物Br-.在120 h的反应期内,ρ（BrO₃-）从初始时的1.02 mg/L降至0.56 mg/L（去除率为44.5%）,最高去除速率达0.26 mg/（L·d）,出水ρ（Br-）相应地升至0.29 mg/L.对照处理中,ρ（BrO₃-）和ρ（Br-）均没有明显的降低和升高趋势.影响因素试验表明,NO₃--N和SO₄2-作为常规氧化性污染物（电子受体）,反硝化和SO₄2-还原对BrO₃-还原耗氢产生了竞争,致使BrO₃-生物还原过程受到电子供体的竞争性抑制.反硝化对BrO₃-还原效率的影响程度比SO₄2-还原更加强烈.初始ρ（BrO₃-）对氢自养微生物还原降解BrO₃-效率有较大影响.氢自养微生物还原降解BrO₃-最适宜的pH范围处于7.0~7.5之间.研究显示,利用氢气作为电子供体的氢自养微生物将BrO₃-还原成无毒的Br-是一种较为可行的生物处理技术或手段.      

A comparative study and evaluation of sulfamethoxazole adsorption onto organo-montmorillonites

Three organo-montmorillonites were prepared using surfactants, and their adsorption behaviors toward sulfamethoxazole（SMX） were investigated. The surfactants used were cetyltrimethyl ammonium bromide（CTMAB）, 3-（N,N-dimethylhexadecylammonio） propane sulfonate（HDAPS） and 1,3-bis（hexadecyldimethylammonio）-propane dibromide（BHDAP）. The properties of the organo-montmorillonites were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and N2adsorption–desorption isotherm measurements. Results showed that the interlayer spacing of montmorillonite was increased and the surface area as well as the morphology were changed. Batch adsorption experiments showed that the surfactant loading amount had a great effect on the adsorption of SMX. The adsorption process was p H dependent and the maximum adsorption capacity was obtained at p H 3 for HDAPS-Mt, while CTMAB-Mt and BHDAP-Mt showed a high removal efficiency at 3–11. The adsorption capacity increased with the initial SMX concentration and contact time but decreased with increasing solution ionic strength.Kinetic data were best described by the pseudo second-order model. Equilibrium data were best represented by the Langmuir model, and the Freundlich constant（n） indicated a favorable adsorption process. The maximum adsorption capacity of SMX was 235.29 mg/g for CTMAB-Mt, 155.28 mg/g for HDAPS-Mt and 242.72 mg/g for BHDAP-Mt. Thermodynamic parameters were calculated to evaluate the spontaneity and endothermic or exothermic nature. The adsorption mechanism was found to be dominated by electrostatic interaction,while hydrophobic interaction played a secondary role.     

四溴双酚A在潮土中的吸附和解吸

采用批量平衡实验方法,研究了四溴双酚A(TBBPA)在潮土中的吸附和解吸行为,并且探讨了pH值和离子强度对TBBPA吸附的影响.结果表明,TBBPA在潮土中的吸附过程可以分为快速吸附阶段(0～24 h)和慢速吸附阶段(24～48 h),其中快速吸附阶段在吸附过程中起主要作用,在48 h时吸附基本达到平衡.TBBPA在潮土中的吸附等温线呈现为非线性,其吸附行为可以很好地用Freundlich方程描述.在溶液pH值为6.0-8.0的范围内,TBBPA在潮土中的吸附量随pH值的增大而减少,当溶液pH>8.0后吸附量未表现出明显的变化趋势.离子强度也明显影响TBBPA在潮土中的吸附,随着离子强度的增加TBBPA的吸附量增加.吸附.解吸过程表明TBBPA在潮土中的解吸相对于吸附过程具有滞后性,说明潮土对TBBPA有较强的结合能力.     

Thermodynamics and kinetics of cadmium adsorption onto oxidized granular activated carbon

Cadmium sorption behavior of granular activated carbon oxidized with nitric acid was systematically studied by sets of the equilibrium and time-based experiments under various conditions.The cadmium adsorption capacity of oxidized granular activated carbon enlarged with an increase in pH,and reduced with an increase in ionic strength.Experimental data were evaluated to find out kinetic characteristics.Adsorption processes were found to follow pseudo-second order rate equation.Adsorption isotherms correlate well with the Langmuir isotherm model and the maximum sorption capacity of cadmium evaluated is 51.02μmol/g.Thermodynamic parameters were calculated based on Van't Hoff equation.Equilibrium constant Kd was evaluated from Freundlich isotherm model constants,Langmnir isotherm model constants,and isotherms,respectively.The average change of standard adsorption heatΔH~0 was -25.29 kJ/mol.NegativeΔH~0 andΔG~0 values indicate the adsorption process for cadmium onto the studied activated carbon is exothermic and spontaneous.The standard entropyΔS~0 was also negative,which suggests a decrease in the freedom of the system.