邻苯二甲酸二甲酯在颗粒活性炭中的穿透特性

在25℃条件下,研究了颗粒活性炭(GAC)对水中邻苯二甲酸二甲酯（DMP）的动态吸附特性及其影响因素.在不同进水流量（0.65～4 mL·min^-1）、GAC粒径（550～1　250　μm）、DMP初始浓度（50～400　mg·L^-1）和GAC炭量（0.75～1.4 g）条件下,考察了DMP在GAC柱中的穿透特性.研究表明,GAC对DMP的吸附容量较大,Yoon-Nelson模型能够很好地拟合各种工况下的动态穿透曲线;动态吸附容量随着进水流量和GAC粒径的增大而减小,相反,随着DMP初始浓度和GAC炭量的增大而增大.根据试验数据和Yoon-Nelson模型计算出穿透参数K′、T和穿透点t₁以及平衡点t₂.在建立了各影响因素与Yoon-Nelson穿透模型参数之间的关系基础上,得到了活性炭柱出水浓度与穿透时间和各影响因素之间的动态关系模型.     

改性生物炭固定床对模拟湖库水体中Mn2+的吸附

湖库是社会生产发展的重要水资源,而湖库饮用水中锰离子（Mn²⁺）的季节性超标成为威胁人类的生活健康和社会安全生产的重要因素之一.首先,开展了NaOH改性生物炭的静态吸附研究,并考察了热解温度（400、500和600℃）和改性条件（未改性、碱前处理改性和碱后处理改性）对吸附性能的影响,研究表明碱前处理改性能提高生物炭的吸附容量,在400℃时获得最大吸附容量为41.06 mg ·g^-1.之后,开展了改性生物炭固定床对Mn²⁺的动态吸附研究.结果表明,碱改性生物炭在静态吸附状态下的吸附能力越强,其在固定床动态吸附过程中的穿透点（c_t/c₀=0.1）和饱和点（c_t/c₀=0.9）时间越长;当分别提高Mn²⁺初始浓度和进水流速时,固定床吸附的穿透点时间由360 min分别缩短至160 min和200 min,饱和点时间由865 min分别缩短至700 min和600 min.Thomas吸附模型能较好地拟合生物炭固定床吸附过程,表明动态吸附过程中,生物炭对Mn²⁺的去除由化学吸附主导,研究结果可为实际运行提供科学指导.     

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⁺.     

锑矿冶炼区周边土壤吸附Sb (V)的行为研究

本文通过吸附平衡和动力学实验方法对Sb（V）在锑矿冶炼区周边土壤表面开展吸附行为研究,用常用的等温吸附模型和动力学吸附模型分别对等温吸附曲线和动力学吸附曲线进行拟合。结果表明：Langmuir与Freundlich模型对荒地土和林地土吸附Sb（Ⅴ）的等温吸附曲线均有较好的拟合效果,拟合系数R²0.988。荒地土对Sb（Ⅴ）的吸附能力大于林地土,其吸附量是林地土的2.9±0.2倍,这与Langmuir模型预测的该两种土壤的吸附倍数相当,荒地土表现出强烈吸附Sb（Ⅴ）的能力,尤其在锑浓度较高的体系中更为明显。结合土壤基本理化性质及矿物学特征,认为土壤秥粒、铁矿物和碳酸钙是影响土壤吸附Sb（V）的主要因素。有机质对土壤吸附Sb（Ⅴ）有一定促进作用,但这种影响只表现在Sb（Ⅴ）初始浓度低的条件下;而在Sb（Ⅴ）初始浓度高的条件下,有机质对土壤吸附Sb（Ⅴ）的影响不明显。土壤吸附Sb（Ⅴ）的过程分为快速吸附和慢速吸附两个阶段,快速反应发生在70 min以内。初始浓度低（0.01 mmol/L）的条件下,Elovich方程能够很好地拟合荒地土和林地土吸附Sb（V）的动态曲线;初始浓度高（2 mmol/L）的条件下,双常数方程对荒地土吸附Sb（V）的拟合效果较好,拟一级动力学方程和拟二级动力学方程则适用于拟合林地土吸附Sb（V）的过程。     

四种植物材料对废水中铅离子的吸附特征

为解决重金属废水处理问题,寻找高效低成本的生物吸附剂,本文选用了野菊杆（Dendranthema indicum, DI）、艾杆（Artemisia argyi, AA）、薄荷杆（Mentha haplocalyx, MH）和柠檬皮（Citrus limon, CL）四种植物材料对水中铅离子进行吸附研究。并利用SEM、BET和FTIR对材料进行表征,探讨了吸附剂投加量、溶液初始pH和共存阳离子对吸附量的影响。结果表明,四种材料对模拟废水中铅的吸附量随投加量的增加呈对数下降（P<0.05）;随初始pH的升高,四种材料呈现先增加后逐渐趋于稳定的趋势。准一级动力学能更好地描述野菊杆对Pb²⁺的动力学吸附过程,准二级动力学能更好描述艾杆、薄荷杆和柠檬皮对Pb²⁺的动力学吸附过程。野菊杆和艾杆对铅的吸附是以化学吸附为主的单层吸附,符合Langmuir模型;薄荷杆和柠檬皮对铅的吸附过程主要为不规则的多分子层吸附,更符合Freundlich模型。共存阳离子Mg²⁺、Cu²⁺、Al³⁺与Pb²⁺产生竞争吸附,显著降低材料对Pb²⁺的吸附量（P<0.05）。四种植物材料吸附性能大小顺序为薄荷杆 > 艾杆 > 柠檬皮 > 野菊杆。因此,四种植物材料是吸附废水中铅离子的潜在材料。     

PEI改性生物炭的制备及对CO2吸附性能的评价

采用超声辅助-水热法将聚乙烯亚胺（PEI）成功接枝到玉米芯生物炭表面,制备了PEI改性生物炭材料（PBC）,并通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、比表面积分析仪和傅里叶红外光谱仪（FTIR）等方法对其表征.结果表明,虽然PEI通过CN、C-N和离子键与生物炭表面的活性基团链接,但制备的PBC材料仍保持原生炭的无定型结构和形貌,且比表面积高达928.1 m²·g^-1.同时,还研究了PBC的吸附性能和热力学行为,结果表明,吸附过程符合Langmuir等温吸附机制,属于微孔单层吸附过程,而且随温度的降低,吸附量增大,在10、20和30℃时,饱和吸附量（Q_m）分别为6.47、4.75和2.64 mmol·g^-1.此外,PBC重复利用性能良好,容易实现热再生,即使循环利用10次,吸附性能也无显著变化（p>0.05）,且穿透吸附量（Q_B）保持在2.6~2.7 mmol·g^-1.     

活性炭纤维对活性染料的吸附动力学研究

研究了活性炭纤维从水溶液中吸附4种活性染料（活性艳红K-2BP、活性翠蓝KN-G、活性金黄K-3RP、活性黑KN-B）的吸附特性,从动力学角度探讨了吸附机理.结果表明,活性炭纤维对4种染料的平衡吸附量q_e均随着初始浓度和温度的增加而升高,相同条件下,q_e的大小顺序为：活性艳红＞活性金黄＞活性黑＞活性翠蓝.吸附过程符合伪二级吸附速率方程,染料分子的空间结构、大小和极性是影响初始吸附速率的主要因素.活性炭纤维对4种染料的吸附活化能都比较低,依次为16 .42、3 .56、5 .21和26 .38 kJ·mol^-1,说明吸附过程以物理吸附为主.     

纳米活性氧化铝负载磁性纳米零价铁对不同重金属的吸附机理

采用液相还原法将纳米零价铁（nZVI）均匀负载在纳米活性氧化铝（γ-Al₂O₃）表面和孔道内壁上,制备出磁性纳米零价铁/活性氧化铝复合材料（nZVI/γ-Al₂O₃）并对其进行了表征,模拟了5种典型重金属离子Zn（Ⅱ）、Cu（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）、Cr（Ⅲ）、Mn（Ⅱ）在nZVI/γ-Al₂O₃上的吸附等温线和动力学,并研究了多元重金属离子体系中竞争吸附和协同吸附行为.结果表明,磁性纳米零价铁负载在纳米活性氧化铝上,不仅克服了因体积效应和表面界面效应所导致的nZVI颗粒团聚,而且使nZVI仍处于稳定的高表面能状态.nZVI/γ-Al₂O₃复合材料兼具高表面积、高还原性和高表面活性,其对Zn（Ⅱ）、Cu（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）、Cr（Ⅲ）、Mn（Ⅱ）离子表现出了良好的吸附性能,单一重金属离子的饱和吸附容量分别为53.0、74.9、114.7、99.1、42.9 mg·g^-1.在多元重金属离子体系中5种重金属离子存在竞争吸附和协同吸附作用.当pH为6.67,吸附剂投加量为0.5 g·L^-1,各重金属离子初始浓度为10 mg·L^-1时,300 min内Cr（Ⅲ）、Cu（Ⅱ）、Zn（Ⅱ）、Mn（Ⅱ）的去除率分别高达99.9%、99.9%、99.9%、81.7%,处理后Cr（Ⅲ）、Cu（Ⅱ）、Zn（Ⅱ）平衡浓度均低于检出限,Mn（Ⅱ）和Cd（Ⅱ）平衡浓度分别为1.9 mg·L^-1和6.4 mg·L^-1;在多元体系下Zn（Ⅱ）与其他金属离子存在协同吸附,但Cd（Ⅱ）与其他重金属离子存在竞争吸附,其去除率仅为37.7%.因此,nZVI/γ-Al₂O₃复合吸附材料用于去除废水中典型重金属具有良好的应用前景.     

3种人工湿地基质材料对氨氮的吸附特性

对陶粒、石英砂和砾石这3种人工湿地基质材料进行了氨氮（NH₄⁺-N）吸附特性研究.通过扫描电镜和BET比表面积分析仪对材料进行表征分析,发现陶粒表面相比石英砂和砾石更为粗糙,内部孔隙也较发达,陶粒（18.97 m²·g^-1）比表面积高于石英砂和砾石.在纯氨氮溶液和模拟污水厂出水一级B标准的混合溶液中,3种基质对NH₄⁺-N的吸附能力均表现为：陶粒>砾石>石英砂.陶粒对NH₄⁺-N的饱和吸附容量在混合溶液中最大（63.55 mg·g^-1）.陶粒对NH₄⁺-N的吸附过程符合伪二级动力学模型（在纯氨氮溶液中R²为0.99、在混合溶液中R²为0.98）.在纯氨氮溶液中运用Freundlich和Langmuir模型对等温吸附试验结果进行拟合,发现Freundlich模型（R²=0.93）描述陶粒的吸附特性比Langmuir模型更为精确（R²为0.93）,表明陶粒对NH₄⁺-N的吸附为多层吸附.综上所述,陶粒的吸附容量较强,在混合溶液中吸附容量较纯氨氮溶液增大了31%,适用于作为人工湿地基质填料.     

微纳米粒径生物炭的结构特征及其对Cd2+吸附机制

为探究不同微纳米粒径生物炭的结构特性和对Cd²⁺吸附性能的影响.通过筛分法和球磨法制备不同粒径（180~250、50~75和≤20 μm,分别表示为BC-1、BC-2和BC-3）玉米秸秆生物炭,利用元素分析、激光粒度分析、SEM、BET、FTIR和XPS等手段对生物炭的结构进行了表征,采用静态吸附实验研究了不同初始Cd²⁺浓度、吸附时间和pH条件下生物炭对Cd²⁺的吸附行为与机制.结果表明,随粒径减小,生物炭表现为pH值和Zeta电位均下降、芳香性和极性降低、比表面积和孔体积增大.不同粒径生物炭对Cd²⁺的吸附动力学符合准二级动力学模型,以化学吸附为主,其平衡时间依次为：BC-1（540 min）>BC-2（360 min）>BC-3（80 min）.Langmuir模型能更好拟合Cd²⁺在不同粒径生物炭上的吸附等温过程（R²>0.97）,Cd²⁺最大吸附量随粒径减小而增大,表现为：BC-3（74.43 mg ·g^-1）>BC-2（45.71 mg ·g^-1）>BC-1（44.59 mg ·g^-1）.生物炭吸附Cd²⁺主要机制有静电吸引、表面络合和阳离子-π作用.     

改性荔枝皮对水中Pb(Ⅱ)的动态吸附特性

以改性荔枝皮为吸附剂对Pb(Ⅱ)进行固定床动态吸附试验,考察了填料柱高(3.1、5.2和10.4 cm)、Pb(Ⅱ)溶液进水流速(2、4和6 mL/min)和初始ρ〔Pb(Ⅱ)〕(50、100和200 mg/L)对Pb(Ⅱ)的吸附穿透曲线和传质区长度的影响. 结果表明:降低柱高、增大流速、增大初始ρ〔Pb(Ⅱ)〕均会使穿透时间提前;柱高、流速和初始ρ〔Pb(Ⅱ)〕引起的传质区长度的平均变化率绝对值分别为0.076、0.090和0.004,可见与初始ρ〔Pb(Ⅱ)〕相比,柱高和流速对传质区长度的影响更大. 吸附穿透曲线的试验数据符合Thomas模型的使用条件(R2>0.95),吸附容量实测值(q_exp)大于59.1 mg/g,与Thomas模型预测值(q_cal)较为接近,说明内部扩散和外部扩散均非该吸附过程的限速步骤. 在仅改变流速或者初始ρ〔Pb(Ⅱ)〕时,穿透时间预测值和实测值间的最大误差分别为7.14%和8.45%,表明可以通过BDST(bed depth service time)模型确定固定床的使用周期.      

粟米糠-耐Pb菌株复合吸附剂固定床穿透曲线特性

以粟米糠(MC)为原料,添加自铅锌尾矿渣中分离的耐铅菌米曲霉(HA)制成粟米糠-耐Pb菌株复合吸附剂(MCH),研究固定床系统中MCH对Pb~(2+)的动态吸附特性,考察吸附柱高度、初始离子浓度、进水流速对穿透曲线特性的影响.研究结果表明,复合吸附剂在固定床系统中的吸附性能明显优于单一吸附剂;MCH对Pb~(2+)的吸附穿透时间与吸附柱高成正相关,与初始离子浓度和进水流速成负相关,传质区长度与吸附柱高成负相关,与初始离子浓度和进水流速成正相关;初始离子浓度对穿透曲线和传质区长度影响最小.采用BDST、Yoon-Nelson和Thomas模型拟合试验数据结果显示,在较高流速和初始离子浓度条件下,实测与BDST模型拟合数据的相对误差最小,其原因可解释为BDST模型忽略了内部扩散和质量传递间阻力的影响;在吸附柱较低、初始离子浓度或进水流速较大条件下,由于传质推动力过大以至传质区被瞬间穿透,吸附质在吸附柱内停留时间很短,Yoon-Nelson和Thomas模型无法准确预测其穿透时间和拟合穿透曲线;总体上对比其它模型,Thomas模型拟合穿透曲线的效果较好,说明在MCH固定床Pb~(2+)的吸附过程中没有轴向扩散且具有平推流作用.     

黏胶基活性炭纤维对三氯一氟甲烷的吸附性能

采用动态吸附试验,利用自制的试验装置研究了黏胶基活性炭纤维〔Viscose-Based Activated Carbon Fibre (Viscose-Based ACF)〕对三氯一氟甲烷(CFC-11)气体的吸附效果. 在进口ρ(CFC-11)为0.5～8.0 mg/L,空塔气速为0.2 m/s,气体体积流率为0.72 m3/h的条件下,计算出黏胶基活性炭纤维对CFC-11气体的吸附,容量为0.788 g/g,传质区高度为0.077 2 m,全床层饱和度为65.47%,并作出活性炭纤维(AFC)的穿透曲线. 用Freundlich方程对等温吸附曲线进行拟合显示,进口ρ(CFC-11)在0.5～8.0 mg/L时,Freundlich方程较好地拟合了等温吸附曲线,且便于实际计算.      

固定床中好氧颗粒污泥动态吸附结晶紫染料

针对印染废水色度高,脱色难度大的问题,通过固定床工艺利用灭活的好氧颗粒污泥(AGS)对水中结晶紫(CV)进行动态吸附.通过对固定床高度、CV初始浓度和和流速对穿透曲线的影响进行探讨,采用Thomas模型和BDST模型对动态吸附试验所得数据拟合并获得了相应参数.试验结果表明,随着固定床高度的增加,穿透时间和饱和吸附时间延长;当CV初始浓度和流速增加时,穿透时间和饱和吸附时间急剧缩短.Thomas模型能够很好地描述AGS对CV的动态吸附动力学.当CV浓度为100mg/L,流速为8.3mL/min,固定床高度为20cm时AGS对CV的吸附动力学与Thomas模型拟合程度最好,相关系数为0.9813.BDST模型能准确预测穿透时间,平均误差小于10%.吸附CV染料后AGS可用无水乙醇进行再生.     

气提升交替循环流复合滤池的流体力学和氧传质特性研究

气提升交替流复合滤池（AALCF）在气提升循环流化床（ALR）和曝气生物滤池（BAF）研究基础上发明的一种新型生化反应器。通过该反应器,研究了其流体力学和氧传质特性以及它们的主要影响因素,即气体流量和颗粒滤料层高度。结果表明,气体流量对反应器内液体流速、循环时间、气含率以及氧传质系数均有线性的影响;而随着颗粒层高的增加,液体流速会减小从而循环时间延长,但其对气含率的影响并不明显,另外。氧传质系数随之呈现先增加后减小的趋势,且在颗粒层高为15cm时可达最大值。     

活性炭对非离子型表面活性剂中菲的吸附效能

为研究表面活性物质与疏水有机物的分离效能,以TX100(曲拉通100)为代表性的非离子型表面活性剂,以PHE(菲)为代表性的多环芳烃,使用活性炭对二者共存体系进行静态吸附和固定床吸附. 静态吸附结果表明,活性炭对TX100和PHE的吸附均满足Langmuir等温吸附模型和准二阶动力学模型,吸附量分别为437.31和58.86 mg/g. 固定床吸附时,对应于14.7 cm的活性炭柱高,PHE穿透10%和TX100穿透90%的时间分别是420和270 min,从BDST(bed depth service time)模型中可以得到TX100传质区长度小于PHE,这为二者分离提供了条件. 通过活性炭固定床吸附可以在回收90%TX100的同时去除90%PHE,说明吸附法是一种回收表面活性剂的有效方法. 利用微波法再生活性炭,可使购置活性炭的成本降低4/5,进一步提高了回收法的经济性和可行性. 研究表明,活性炭吸附是一种可用于土壤洗涤工艺中回收表面活性剂的有效方法.      

玉米秸秆黄原酸盐对铅离子的动态吸附特征

玉米秸秆黄原酸盐是一种新型的重金属吸附材料.为了揭示玉米秸秆黄原酸盐对溶液中铅离子的动态吸附特征,本文通过柱体穿透吸附模拟实验方法,研究了玉米秸秆黄原酸对流体中铅离子的吸附穿透曲线、吸附效率及水体流速、初始浓度、填柱高度等因素对其吸附特性的影响,并采用The Thomas、The Bohart-Adams、The Wolborskal和The Yoon-Nelson等模型进行动力学拟合.结果表明,流速、初始浓度、填柱高度等因素对玉米秸秆黄原酸盐吸附铅离子的穿透曲线都有明显影响,Thomas模型和Yoon-Nelson模型能较好反映吸附过程特征.实验表明,玉米秸秆黄原酸盐对铅离子的吸附量为175 mg·g~(-1),吸附后的玉米秸秆黄原酸盐残渣体性能稳定.     

颗粒活性炭对水中邻苯二甲酸二甲酯的吸附特性

研究了颗粒活性炭(GAC)对水中邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的静态与动态吸附特性.结果表明,Freundlich和Langmuir等温线模型可以较好的拟合GAC对DMP的吸附.GAC对DMP的吸附容量较大,溶液初始浓度为200mg/L时,GAC对DMP的动态和最大静态吸附容量分别为484.60,450.89mg/g.考察了不同流速条件下(0.65～4.00mL/min)GAC吸附DMP的穿透特性,Yoon-Nelson模型能很好地拟合DMP在GAC柱中的穿透曲线,根据试验数据和Yoon-Nelson模型计算出穿透参数K′、T和穿透点t1以及平衡点t2.在建立了进水流量与Yoon-Nelson穿透模型的参数之间的关系基础上,得到了活性炭柱出水浓度与进水流量和穿透时间之间的动态关系模型.     

静态旋流强化湿法烟气脱硫研究进展

静态旋流作为湿法烟气脱硫中一种强化传质的方式,对其发展现状与趋势展开研究。分析了旋流吸收器的内部气相速度场以及强化传质的过程原理,综合比较了各类气液接触的脱硫方式、脱硫剂的特征,确定了在运行范围内脱硫剂浓度、气液流速、SO₂浓度等操作参数对于脱硫效率η和气相总体积传质系数K_ga的影响及其机理,剖析了利用传质理论进行旋流吸收的研究及发展,介绍了旋流脱硫的工业应用。结果表明:静态旋流有助于脱硫传质过程的强化,在工况范围内,吸收液浓度、气液流速的增加,提高了η和K_ga,但随着SO₂浓度的增加,η及K_ga略有下降,分别最高下降7.1%和0.75 s-1,总工况范围内η和K_ga分别为68.58%~97.63%和5.08~8.46 s-1。研究结果可对基于旋流强化的工业烟气脱硫提供参考。