离子交换树脂在污泥处理中的应用及展望

离子交换树脂(IER)因其不溶性以及可循环利用性被广泛用于废水处理,但目前仍缺乏其对污泥应用研究的综述。本文汇总了污泥中常见IER类型(阳离子交换树脂、阴离子交换树脂以及螯合树脂),并介绍了树脂的基本特性以及适用的污泥方向,其中阳离子交换树脂,尤其是强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂,适用范围最广。IER在污泥中的应用归为4类,分别为去除/回收重金属、回收磷、胞外聚合物提取以及调理污泥,并阐述了基本应用机理以及优缺点。针对IER在污泥中应用的不足,提出未来的研究方向,包括改性或开发新型IER去除/回收污泥中的重金属,优化IER直接回收污泥中磷的方法,改进IER调理污泥的方式以及开发新型分离IER与污泥的手段。本文有助于研究人员更好的了解IER在污水厂污泥中的应用现状,优化IER处理污泥的应用方式以及开发应用于污泥处理的新型IER。     

低温湿式化学法制备ZnO纳米棒阵列膜及其光催化活性研究

采用一种简单的低温湿式化学方法,即将预处理好的锌片直接放人5%甲酰胺水溶液中,在65℃烘箱中加热24 h,在锌片基底上成功制备出了大面积具有良好取向的ZnO纳米棒阵列.用XRD、SEM、DRs、PL等测试手段对其进行了表征.研究结果表明,ZnO纳米棒是六方钎锌矿晶,与基底垂直,具有沿(002)晶面择优生长的特征.另外,该阵列薄膜在379 nm附近发出强荧光,禁带宽度为Eg=3.28 eV.以自镇流高压汞灯为光源、以ZnO纳米棒为催化剂处理水中的甲基橙.结果显示,ZnO纳米棒的光催化反应为一级反应,表观速率常数与甲基橙的初始浓度有关.     

Regeneration of spent powdered activated carbon saturated with inorganic ions by cavitation united with ion exchange method

Using ion exchange resin as transfer media, regenerate powdered activated carbon (PAC) adsorbed inorganic ions by cavitation to enhance the transfer; we studied how the regeneration time and the mass ratio of resin and PAC influence the regeneration rate respectively through re-adsorption. The result showed that the effective regeneration of PAC saturated with inorganic ions was above 90% using ion exchange resin as media and transfer carrier, the quantity of PAC did not reduced but activated in the process.     

磁性树脂对地下水中硝酸盐的去除效能及影响因素

利用小试实验研究了磁性离子交换树脂对水中硝酸盐的去除效能,并探讨了地下水中常见有机物及无机离子对其去除效能的影响.结果表明,磁性离子交换树脂对纯水中20mg/L的NO3--N的交换容量为55.91mg/mL,且去除速率较快,10min基本达到去除平衡;地下水中的腐殖酸类有机物对NO3--N的去除基本没有影响,而常见阴离子具有较明显的影响,其影响程度为SO42->CO32->Cl->HCO3-;针对徐州某水厂地下水的去除研究表明,通水倍数为500BV时磁性离子交换树脂对地下水中NO3--N的去除率约为50%左右.综上,磁性离子交换树脂可以作为去除地下水中的硝酸盐一种处理技术.     

锯末对Cu~(2+)的吸附特性研究

以工业废弃物锯末为吸附剂,研究其对水中Cu2+的吸附特性.结果表明,锯末对Cu2+的吸附速度较快,1 h后基本达到平衡.准二级速率方程很好地模拟了吸附反应的动力学方程(R20.99).锯末对Cu2+吸附主要机制是离子交换,吸附量随pH升高而升高.离子强度对吸附反应有一定影响:Cu2+和锯末一部分是内层结合,一部分是外层结合.经过酸碱处理的锯末在吸附能力上有了一定程度的提高.Langmuir模型对原始锯末的吸附等温线拟合最好,Langmuir-Freundlich模型对经过酸碱处理的锯末拟合最好.热力学分析显示吸附反应具有自发性、放热、熵增特性.     

AgCl/ZnO/GO光催化降解甲基橙的性能研究

为了提高ZnO对偶氮染料污染物的光催化降解效率,以AgCl和GO（氧化石墨烯）作为改性剂,通过水热法和化学沉积法制备了AgCl/ZnO/GO光催化材料,采用XRD、SEM、XPS、UV-Vis方法对材料的物相组成、微观形貌及光学特性进行表征;以MO（甲基橙）为目标污染物,探究其在可见光下的催化降解性能,考察AgCl含量、催化剂投加量、pH对其可见光催化活性的影响.结果表明:①AgCl的沉积和GO的负载增强了ZnO对可见光的响应能力,提高了光生电子-空穴产生、分离效率,同时增加了材料的分散性及其对MO的吸附率,因此AgCl/ZnO/GO光催化材料对MO有良好的可见光催化降解效率.②AgCl/ZnO/GO对MO的催化降解效率随着AgCl含量的增加而增加,随着催化剂投加量的增加呈先增后降的趋势,溶液pH对其降解效果有一定影响,但不显著.③当AgCl/ZnO（二者物质的量的比）为2:1、AgCl/ZnO/GO投加量为70 mg、pH为7、室温下经过可见光照射50 min后,AgCl/ZnO/GO对质量浓度为10 mg/L的MO的降解率可达98.93%;此外,该催化剂重复使用4次对MO仍具有88%的去除率,显示出良好的稳定性.因此,AgCl/ZnO/GO是一种高效、稳定的可见光光催化剂,在废水净化方面具有良好的应用前景.      

纳米TiO2和ZnO颗粒对红壤理化性质的影响

通过对耕作红壤的现场实验,较为系统的反映了人工纳米颗粒(TiO_2、ZnO)对土壤理化性质的影响。数据表明,在本实验周期(90 d)内,耕作红壤掺杂不同剂量(0. 1 mg/g、0. 2 mg/g、0. 5 mg/g、1 mg/g、3 mg/g)人工纳米颗粒后,纳米颗粒显著提升了土壤pH和电导率值;纳米颗粒对土壤微生物菌落数有一定的抑制作用;纳米颗粒对土壤有机质含量的影响不明显。整体而言,人工纳米颗粒(TiO_2、ZnO)进入土壤体系后,对土壤理化性质产生了一定程度的影响,且剂量越大,影响越明显。     

磁性离子交换树脂对原水中有机物去除效能的研究

采用磁性离子交换树脂(MIEX)预处理原水中有机物的中试试验结果表明,MIEX技术可有效地去除原水中的有机物,对UV254,DOC和CODMn的去除率分别稳定在82%、66%和50%,MIEX预处理可以有效强化混凝沉淀对有机物、藻细胞和浊度的去除.与常规工艺相比,在混凝剂聚合氯化铝投加量降低56%时,该工艺对UV254和CODMn的去除率分别为90%和71%,对藻细胞数和浊度的去除率分别为99%和95%.对溶解性有机物分级和分子量分布的测定表明,MIEX预处理主要去除混凝沉淀无法有效去除的小分子区间的亲水性和疏水性有机物,可以有效控制消毒副产物的产生,MIEX预处理与混凝沉淀联用工艺出水的三卤甲烷生成势(THMFP)和卤乙酸生成势(HAAFP)比原水降低了88%和87%.     

Enhanced photocatalytic activity of quantum-dot-sensitized one-dimensionally-ordered ZnO nanorod photocatalyst

An efficient photocatalyst was fabricated by assembling quantum dots （QDs） onto one-dimensionally-ordered ZnO nanorods, and the photocatalytic properties for Methyl Orange degradation were investigated by scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction, UV-Vis-NIR absorption spectroscopy and photoluminescence. The results indicate that the catalyst with assembled QDs is more favorable for the degradation than the pristine ZnO nanorods. The QDs with core-shell structure lower the photocatalytic ability due to the higher carder transport barrier of the ZnS shell layer. Besides its degradation efficiency, the photocatalyst has several advantages given that the one-dimensionally-ordered ZnO nanorods have been grown directly on indium tin oxide substrates. The article provides a new method to design an effective and easily recyclable photocatalyst.     

废偕胺肟型螯合树脂再生工艺及吸附性能研究

为了解决废弃螯合吸附树脂堆积对环境造成污染,在参考了原树脂合成路线的基础上,设计出了资源化处理该树脂的方法。在二乙胺溶剂中,以废偕胺肟型螯合树脂为原料,加入羟胺试剂,使废树脂发生偕胺肟化反应改性为偕胺肟基聚丙烯腈-二乙烯基苯,实现了废树脂的再生。探讨了废螯合树脂改性工艺及吸附性能,在实验中单因素考察了反应温度、反应时间、二乙胺浓度、盐酸羟胺浓度以及NaOH浓度等因素对偕胺肟化反应效率的影响,同时对树脂及二乙胺溶液进行循环使用。结果表明,二乙胺浓度为70%,盐酸羟胺浓度为1.2mol/L,NaOH浓度为2mol/L,反应温度为50℃,反应时间为2h时达到最佳再生综合效能。以Cu(Ⅱ)离子进行吸附效率测试,有效地恢复该种树脂的吸附能力的90%。树脂循环使用四次之后,吸附效率仍能达到60%。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对螯合树脂表征表明,腈基转化成了偕胺肟基团。在废树脂再生的反应过程中,二乙胺溶剂表现为激活剂的作用。     

纳米ZnO胁迫下SBBR污染物去除性能及微生物群落响应

为探究生物膜处理系统对纳米ZnO的耐受性能,构建序批式生物膜反应器（SBBR）开展纳米ZnO对生物膜的胁迫试验.计算纳米ZnO在生物膜中的累积量,研究其对有机物、氮、磷的去除性能影响,判定SBBR对纳米ZnO的耐受阈值.通过测定生物量、微生物活性及群落结构变化,分析微生物群落对纳米ZnO的响应.结果表明：低浓度（1~10mg/L）纳米ZnO对COD、NH₄⁺-N、溶解性磷（SOP）去除无显著影响,但5mg/L纳米ZnO对微生物代谢速率和生物活性产生促进作用.纳米ZnO浓度逐增至50mg/L,对生物量、微生物活性抑制作用增强,COD、NH₄⁺-N、SOP去除率分别下降26.45%、57.83%和43.50%.纳米ZnO的胁迫对SBBR中COD去除性能影响最小,对NH₄⁺-N影响较大.COD所指示SBBR的纳米ZnO耐受阈值为911.49mg,而NH₄⁺-N、SOP所指示的耐受阈值为579.83mg.纳米ZnO的胁迫降低了系统中微生物群落的多样性,改变了群落结构组成,Proteobacteria和Chlorofiexi相对丰度由21.09%和7.03%分别降至8.00%和2.60%,致使NH₄⁺-N去除受到显著抑制;Patescibacteria丰度由9.33%突增至56.64%,为有机物的去除起到至关重要的作用.污染物去除性能及微生物活性表明,SBBR生物膜系统对纳米ZnO的耐受性强于活性污泥法.     

A simple and cheap method for preparation of coupled ZrO2/ZnO with high photocatalytic activities

The objective of this study was to prepare a new photocatalyst with high activities for degradation of organic pollutants. Coupled ZrO₂/ZnO photocatalyst was prepared with a simple precipitation method with cheap raw materials zinc acetate and zirconium oxychloride, and was characterized by X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). Reactive brilliant red X-3B was used as a model compound to investigate the photocatalytic activity of synthesized catalysts in water under 254 nm UV irradiation. Results show that the optimal calcination temperature and coupling molar ratio of Zr were 350°C And 2.5%, respectively. At the calcination temperature of 350°C, ZrO₂ was dispersed on the surface of hexagonal ZnO in the form of amorphous clusters. The particle size of ZrO₂/ZnO decreased with the decrease of calcination temperature and the increase of Zr coupling amount. ZrO₂/ZnO has better photocatalytic activity for degradation of reactive brilliant red (RBR) X-3B than pure ZnO and P25-TiO₂.     

离子交换膜的制备及发展趋势研究

总结当前离子交换膜制备技术的发展状况.从膜的分类及膜性能出发,讨论均相膜及异相膜的差异和今后各自的发展前景,并就提升膜单方面性能(如:选择透过性、离子交换容量、膜电阻、抗氧化性等)的方式进行归纳总结.离子交换膜的改进制备大多从结构上入手,提出今后膜制备的主要研究方向为:深化均相膜制备技术、结合国内成熟的离子交换树脂制备工艺改进异相膜的制备技术.     

Cu2O@ZnO复合光催化剂对难生物降解有机物的光降解

通过改进的浸渍-还原-空气氧化法成功制备了Cu₂O@ZnO复合光催化剂,考察Cu₂O@ZnO对对硝基苯酚（PNP）和聚丙烯酰胺（PAM）2种不同化学结构污染物的光催化效果,同时探究了催化剂的稳定性和降解机制.结果表明,在模拟太阳光照射下,当铜锌物质的量比为0.15时,Cu₂O@ZnO复合光催化剂具有最佳的光催化降解性能,其中对硝基苯酚的光催化降解率为98.2%,聚丙烯酰胺光催化降解率为99.7%.基于X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、光致发光（PL）光谱、紫外-可见（UV-Vis）吸收光谱等表征手段可以推断,Cu₂O和ZnO形成Ⅱ型异质结,有效地抑制光生电子空穴对的复合.自由基捕获实验指出超氧自由基和空穴为主要活性物种,经过4次循环使用后光催化剂仍具有很高的光催化性能.     

纳米ZnO粉体吸附非标柴油有害物质研究

文章用纳米ZnO粉体对非标柴油中的有害物质进行吸附去除。在投加粉体量为非标柴油质量20%,研磨时间为8h的条件下,氧化锌粉体能有效吸附非标柴油中有害物质,通过ICP分析发现,纳米ZnO粉体对Ca、Na、Pb等有较强的吸附效果,第一次吸附量分别达到15.236mg/g、8.506mg/g、2.06mg/g,平均吸附率分别达73.41%、80.76%、70.14%;粉体的SEM和IR分析表明,纳米级粉体具有优越吸附性能主要是因为其具很高的比表面能以及粉体表面含有羰基、羟基等多种官能团;取吸附后粉体经环己烷洗涤,在300℃下煅烧后进行X射线和EDS分析,并重复吸附实验发现,粉体吸附性能仍然良好。     

Removal of bentazone from micro-polluted water using MIEX resin: Kinetics, equilibrium, and mechanism

The contamination of surface and ground water by bentazone has attracted increasing global concern in recent years. We conducted a detailed investigation using MIEX resin to eliminate bentazone from waters. Batch experiments were carried out to evaluate the e ect of process parameters, such as retention time, resin amount, and initial pesticide concentration, on removal e ciency of bentazone. Results showed the sorption process was fast and bentazone could be e ciently removed in 30 minutes. The kinetic process of bentazone sorption on MIEX resin was well described by pseudo second-order model and intraparticle di usion was the rate controlling step. The MIEX resin possessed the highest sorption capacity of 0.2656 mmol/mL for bentazone according to Langmuir fitting. Bentazone is a hydrophobic ionizable organic compound, and both ionic charge and hydrophobic aromatic structure governed the sorption characteristics on MIEX resin. The di erent removal e ciencies of ionic and non-ionic pesticides, combined with the charge balance equations of bentazone, SO4 2??, NO3?? and Cl??, indicated that removal of bentazone using MIEX resin occurred primarily via ion exchange.     

长江流域主要干/支流水化学特征及外源酸的影响

为了探究人类活动对长江流域水化学特征的影响,本文以流域内主要干/支流代表断面的采样点为研究对象,分别于2016年丰水期和平水期采集地表水样各13组,通过离子比值法、主成分分析法和化学离子平衡计算法,综合分析水化学特征,并估算碳酸和外源酸参与碳酸盐岩的溶蚀比例.结果表明,水化学类型主要为HCO₃-Ca型,指示流域内水化学的主要影响因素为碳酸盐岩的溶解,在碳酸盐岩风化过程中,碳酸与碳酸盐岩的相对快速风化为主导反应.此外,丰水期和平水期各采样点碳酸溶蚀比例均值分别为60.33%和59.14%,不同采样点的溶蚀比例差值较大,指示外源酸对河流与岩石侵蚀风化过程的影响不容忽视,且阳离子交换对水化学有一定影响,但并不是主要的反应过程.与多年前水文监测初期的数据相比,硫酸和硝酸对岩石风化作用加强,人为因素对长江的水质影响增大.     

Electro-assisted regeneration of ion exchange resins

Electro-assisted regeneration (EAR) for the mixed bed of strongly acidic cation and weakly basic anion exchange resins with the Al(OH)3 suspension in a three-compartment cell was investigated. The desalination experiments were carried out to evaluate the characteristic of the regenerated mixed resins. Experimental results showed that the efficiency of resin regeneration was strictly dependent on the voltage, regeneration time, and feed regenerant flow rate. The amount of the effluent reached 50 times the volume of the resins bed, and the conductivity was less than 1.0 μs/cm. Compared to the conventional ER, the total effluent volume of EAR was about 1000 mL more than that of ER under the same conditions, and the outlet conductivity was significantly lower. The desalination and regeneration reaction mechanisms of the mixed resins indicated the regeneration efficiency of resin with Al(OH)₃ as the regenerant was much higher than that with H₂O.     

高寒地区饮用水处理中离子交换除硼中试

温度影响物质在环境中的存在形态及其生化反应速率,而高寒地区由于常年低温,常规处理方式是否能有效去除该地区污染物仍有待研究。基于此,选用硼选择性螯合树脂处理某高寒地区硼超标地下水,通过现场中试探讨工艺运行参数及效果,采用FTIR、SEM和BET表征探究树脂除硼机理。结果表明:16 BV/h(BV:树脂床体积,1 BV=22.5 L)的进水流速适用于该工程,此时的出水水质可达到GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》;树脂柱的穿透点为871.11 BV,树脂的交换容量为3.58 mg/g;树脂再生水中硼浓度为342.81 mg/L,可用作硼产品生产原料。树脂除硼后,树脂表面羟基官能团含量和孔容减少,且表面出现明显的褶皱,说明树脂对硼的去除过程包括颗粒内扩散和螯合过程。该试验结果可为高寒地区硼超标水处理提供理论支持和技术参考。     

纳米ZnO光催化剂的制备及性能研究

以Zn(CH3COO)2·H2O和NH4HCO3为原料,以室温固相反应和微波辐射技术相耦合的方法制备出粒径在19nm左右的ZnO光催化剂,同时以活性艳兰KN-R为模拟染料废水考察了所制备纳米ZnO的光催化性能。结果表明,所制备纳米ZnO具有良好的光催化活性,在适宜的操作条件下,活性艳兰KN-R的脱色率在96%以上,COD的去除率在69%以上。此外,在染料的浓度为30～100mg/L时,ZnO/UV体系光催化降解活性艳兰KN-R符合一级反应动力学模型。