新型复合材料处理氮磷废水的性能研究

采用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（Hexadecyl Trimethyl Ammonium Bromide，HDTMA）和稀土溶液氯化镧（LaCl₃）对人造沸石进行改性，以增强其对水中氨氮和总磷的同步去除效果.结果表明，HDTMA和LaCl₃可有效负载于人造沸石表面，且在pH为7的条件下，改性沸石对氨氮和总磷的去除率分别由改性前的75%和1%提高到95.67%和91.96%.影响因素的实验表明，改性沸石对不同浓度废水的氨氮和总磷去除率均达到90%以上；氮、磷的去除率随改性沸石投加量的增加而上升；准二级动力学模型适合描述改性沸石对氨氮吸附的动力学过程，准一级动力学模型适合描述改性沸石对总磷吸附的动力学过程；吸附等温线说明改性沸石对水中氨氮的吸附属于离子交换，对水中磷酸盐的吸附包含离子交换和化学吸附两种过程.此外，通过再生性能、负载强度和离子竞争的试验证明改性沸石能应用于实际生化尾水的氮、磷去除.     

镧改性粉煤灰合成沸石的同步脱氨除磷研究

以火电厂固废粉煤灰为主要原料,采用改良水热法研制合成了低成本的P型沸石,对其进行了稀土镧改性处理,以强化其脱氮除磷能力.实验研究了改性镧离子浓度、投加量、pH值对同步去除氨氮和磷的影响;运用XRD和SEM分析技术对合成沸石进行了表征.结果表明,在改性镧离子浓度0.5%、pH值为4~8、投加量为10g/L时,改性后的合成沸石对氨氮和磷的去除率分别达到90%,95%以上.改性后的合成沸石对氨氮及磷的吸附动力学数据符合伪二级方程.Langmuir方程能更好地描述氨氮及磷在改性合成沸石上的等温吸附行为,氨氮和磷的Langmuir最大吸附量分别为3.94,1.65mg/g.     

几种吸附材料对磷吸附性能的对比研究

针对白洋淀府河水体磷污染问题,研究了天然沸石、硅藻土、粉煤灰、赤泥、铁铝泥五种材料对磷的吸附性能,并利用盐酸改性铁铝泥、铁盐改性粉煤灰和赤泥,对比研究了改性后材料对磷的吸附能力,探讨了水体pH值和其他离子对其吸附性能的影响。结果表明:沸石、硅藻土、粉煤灰、赤泥对磷的吸附符合一级动力学模型,而铁铝泥和改性后材料吸附磷符合准二级动力学模型;改性前后各材料吸附磷等温线均符合Langmuir方程。各材料吸附磷能力为:改性赤泥>改性粉煤灰>改性铁铝泥>铁铝泥>赤泥和粉煤灰>沸石>硅藻土,改性材料吸附磷能力明显提高。溶液pH值显著影响改性材料吸附磷效果,pH为7时吸附量最大;硫酸根和碳酸氢根离子抑制磷的吸附,氯离子和硝酸根离子没有明显影响。     

改性沸石/羟基氧化铁复合材料对亚甲基蓝的吸附性能

以改性沸石/羟基氧化铁复合材料作为吸附剂,通过静态吸附实验,研究了不同因素影响下复合材料对废水中亚甲基蓝的吸附性能.研究结果表明:改性沸石/羟基氧化铁复合材料对亚甲基蓝有很好的去除效果,当废水pH值为13.0,吸附平衡时间为20min时,向电解质(NaNO3)浓度为0.01mol/L的含亚甲基蓝50mg/L的废水中投加5g/L改性沸石/羟基氧化铁复合材料,亚甲基蓝去除率达到94.65％.Langmuir型方程比Freundlich型方程对等温吸附实验数据拟合效果更好,D-R方程分析表明,该吸附以物理吸附为主.分别用拟一级、拟二级动力学方程和颗粒内扩散模型对吸附动力学过程进行拟合.结果表明,拟二级动力学方程对实验数据拟合效果较好,扩散过程以膜扩散为主.     

改性粉煤灰的沉淀与吸附协同作用去除水体中磷研究

以建筑废弃物粉煤灰砖为吸附材料,经硫酸和盐酸改性研究了粉煤灰砖块粉末(fly ash brick powder,简称FABP)对水体中磷的净化效果,并探究了酸改性种类、投加量、接触时间、p H对磷去除率的影响。结果表明:酸改性后的FABP比表面积显著增大,且表面变得粗糙。硫酸改性粉煤灰砖块粉末(sulfuric acid modified fly ash brick powder,简称S-FABP)对水体中磷有良好的去除效果,当投加量为3.0g时磷去除率达到98.5%,且反应初始的5 min内磷的去除率达92.7%。分析S-FABP去除磷的机理为沉淀反应和吸附反应协同作用的结果,在酸性和碱性条件下有不同的沉淀反应发生。根据Langmuir和Freundlich方程拟合结果,S-FABP对水中磷的吸附等温模型符合Langmuir模型,理论饱和吸附量为7.69 mg/g。     

酸改性粘土矿物处理含磷废水的研究

文章用盐酸对膨润土、高岭土、凹凸棒土及沸石进行了改性研究,对含磷废水的吸附处理结果表明,改性后的实验样品对磷的净化能力明显增强,去除率分别增加膨润土27.45%、沸石19.11%、高岭土39.7%、凹凸棒土11.3%,最大去除率可达到膨润土45.59%、沸石32.84%、高岭土77.45%、凹凸棒土30.9%。膨润土、沸石、高岭土的改性随着酸用量的增加对磷的吸附效果随之增加,凹凸棒土最佳酸用量为3%(体积分数)。处理模拟的废水的结果表明,在改性后的高岭土投加量为0.5 g/25 mL废水时,对磷的去除率达到95.9%,吸附后水中的磷浓度为0.49 mg/L,处理后水中的磷浓度达到废水排放一级标准的要求。四种粘土样品改性前后对磷的吸附特征可以用Langmuir方程和Freundlich方程描述。     

不同材料对磷和铁的吸附性能研究

文章以P、Fe为处理对象,考察了活性炭、沸石、陶粒和石英砂4种材料的吸附特性。结果表明:当pH为7.0时,P的饱和吸附量依次为活性炭(0.14 mg/g)沸石(0.09 mg/g)陶粒(0.08 mg/g)石英砂(0.06 mg/g),Fe的饱和吸附量依次为活性炭(0.79 mg/g)陶粒(0.76 mg/g)沸石(0.51 mg/g)石英砂(0.26 mg/g);颗粒内扩散模型表明各材料对P、Fe的吸附分为表面扩散和内扩散2个阶段,且内扩散为速率控制步骤,吸附饱和时间为240 min;(3)P和Fe的有利吸附条件分别为酸性和碱性,结合实际水体的pH和实验结果,pH为7.0最为合适;随材料投加量增加,P和Fe的单位吸附量减少,但去除率增大;吸附材料的最佳投加量为100 g/L。     

几种基质对水中磷的吸附特性

选取钢渣、活性炭、天然沸石、粗砂4种基质,结合矿物成分分析研究其对磷的等温吸附特征和吸附动力学过程,并考察pH值对其吸附磷的影响.结果表明:活性炭、天然沸石、粗砂的等温吸附特征与Freundlich方程拟合较好(r>0.9);而钢渣更符合Langmuir方程.其吸附能力大小为:钢渣>活性炭>沸石>粗砂.沸石、粗砂对磷酸盐的吸附以物理吸附为主,钢渣以化学吸附为主,而活性炭在前期以物理吸附为主,后期则以化学吸附为主.Elovich方程和双常数速率方程能较好的反映4种基质对磷的吸附动力学特征.pH值的变化对钢渣的吸附性影响不大,沸石在酸性及弱碱性条件下对磷的吸附性相当,活性炭在pH3~13吸附量维持在190mg/kg左右,粗砂在pH3时吸附量达最大,综合而言,在土地处理系统的实际应用中,选取钢渣可获取最佳的除磷效果.     

粉煤灰合成沸石同步脱氨除磷特性的研究

利用粉煤灰合成沸石,研究其在同步去除氮、磷方面的特性.合成沸石对氨氮和磷酸盐的吸附净化均随时间增加而变化,但均在24h后基本达到平衡.随合成沸石投加量的增加,同步去除污水中氮磷的效果越好,但在投加量为8 g·L^-1以上时去除率的增加明显放慢.在pH为7～9时氨氮去除率最高(约60%),超过此pH范围时去除率降低.在pH 7～9范围磷去除率达最低(约为85%),超过此pH范围时去除率增加(最高达到近100%).合成沸石对氨氮的吸附为放热反应,对磷的吸附为吸热反应.不同阳离子饱和的合成沸石对氨氮的吸附顺序依次为:Al>Mg>Ca>Na>Fe,对磷的吸附顺序则为:Al>Fe>Ca>Mg>Na.合成沸石的氨氮吸附机理为阳离子交换作用,对磷的去除除化学沉淀作用外尚有吸附机制.     

镧改性沸石活性覆盖控制重污染河道底泥溶解性磷酸盐和铵释放研究

通过实验考察了镧改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附性能,并探讨了低溶解氧情况下镧改性沸石覆盖控制底泥溶解性磷酸盐和铵态氮释放的效率.镧改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附动力学过程满足准二级动力学模型.镧改性沸石对水中磷酸盐的吸附平衡数据可以采用Langmuir等温吸附方程加以描述,对水中铵的吸附平衡数据可以采用Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)等温吸附方程加以描述.当pH 7时,镧改性沸石吸附水中磷酸盐的机制包括配位体交换、路易斯酸碱反应和静电吸引,吸附水中铵的机制是阳离子交换.镧改性沸石覆盖不仅可以有效地控制溶解性磷酸盐从底泥向上覆水的释放,而且可以明显降低铵态氮从底泥向上覆水迁移的速率.镧改性沸石覆盖量越多,控制底泥铵态氮释放的效果越好.镧改性沸石覆盖层吸附从底泥中释放出来的溶解性磷酸盐后主要以较为稳定的形态存在,低溶解氧情况下不容易重新释放出来.上述结果表明,镧改性沸石适合作为一种覆盖材料用于控制低溶解氧情况下溶解性磷酸盐和铵态氮从底泥向上覆水的释放.     

几种人工湿地基质净化磷素的机理

研究了砂子、沸石、蛭石、黄褐土、下蜀黄土、粉煤灰和矿渣7种人工湿地基质材料净化污水磷素的机理,并初步评价了其作为人工湿地基质可能导致的磷素二次污染的风险.结果表明,矿渣、粉煤灰有很好的磷素去除效果,蛭石、黄褐土和下蜀黄土次之,沸石和砂子的去除效果较差.上述人工湿地基质净化磷素的机理主要为化学机理,表现为基质全钙、氧化钙、水溶性钙的含量越高,其固定形成的磷酸钙盐越多,在pH值较高的情况下,主要形成难溶性的磷酸八钙和磷酸十钙,有利于磷素的净化;基质中游离氧化铁、铝和胶体氧化铁、铝含量越高,其固定形成的磷酸铁盐和磷酸铝盐数量越多,基质净化磷素的能力越强.除砂子外,上述基质磷素饱和吸附后,磷素释放比例很低.加强人工湿地基质管理,其基质吸附的磷素一般不会对水体环境造成二次污染.     

造粒合成沸石滤料对污水中磷的净化与回收

以粉煤灰为原料,采用水热合成法制备沸石,造粒后合成沸石填充至滤柱中. 研究了不同运行条件下合成沸石对污水中磷的净化与回收效果. 结果表明:合成沸石对模拟污水和城市生活污水经二级生化处理后的排放水中磷的去除能力相近,且在磷含量低的情况下后者高于前者;与造粒前相比,造粒后的合成沸石仍具有良好的固磷能力. 水力负荷明显影响滤柱中磷的去除效果,其在177.9 L/(m2·h)以下时,磷的去除效果较好. 此外,进水pH也明显影响合成沸石的除磷效果,当进水pH调至酸性或碱性范围时,合成沸石的除磷能力显著提高. 该滤柱能够长期有效地净化与回收污水中的磷,达到饱和时合成沸石的w(磷)达20.04 g/kg(以磷元素计),可实际应用于农田改良.      

几种人工湿地基质净化磷素污染性能的分析

通过基质磷素等温吸附、净化磷素污染效果和基质磷素饱和吸附后磷素释放实验,研究了砂子、沸石、蛭石、黄褐土、下蜀黄土、粉煤灰和矿渣7种人工湿地基质净化磷素污染效果和影响因素,并评价了基质磷素饱和吸附后磷素释放可能造成的二次污染风险结果表明:Freundlich和Langmuir等温吸附曲线方程均能很好地描述上述基质磷素吸附过程,其磷素理论饱和吸附量依次为矿渣＞粉煤灰＞蛭石＞表土＞下蜀黄土＞沸石＞砂子.磷素的净化能力依次为矿渣＞粉煤灰＞蛭石＞表土＞下蜀黄土＞沸石＞砂子,模拟污水磷素净化实验也证实矿渣、粉煤灰、蛭石净化磷素污染效果较好,表土和下蜀黄土次之,沸石和砂子净化磷素污染效果较差.矿渣和粉煤灰等钙素含量较高的碱性基质,影响磷素吸附净化效果的主要因素是基质的全钙含量,碱性条件下,基质全钙含量越高,其吸附的磷素越多,净化磷素污染的效果越好.砂子、沸石、下蜀黄土、黄褐土和蛭石等活性胶体氧化铁铝含量较多的中性基质,影响其磷素吸附净化效果的主导因素是其胶体氧化铁的含量,胶体氧化铁能促进基质吸附磷素效应,提高磷素净化能力.基质磷素饱和吸附后磷素释放实验也表明:除砂子基质磷素释放比例较高以外,其它基质磷素释放的比例很低,加强人工湿地基质的管理,上述人工湿地基质一般不会对水体环境造成二次污染.     

Evaluation of zeolites synthesized from fly ash as potential adsorbents for wastewater containing heavy metals

Both pure-form zeolites (zeolites A and X) were synthesized by applying a two-stage method during hydrothermal treatment of fly ash prepared initial gel. The difference of adsorption capacity of both fly ash-synthesized zeolits was assessed under the same adsorption conditions. Copper and zinc were chosen as target heavy metal ions. It was found that adsorption capacity of zeolite A showed much higher value than that of zeolite X. Thus, attention was focused on investigating the removal performance of heavy metal ions in aqueous solution on the synthetic pure-form zeolite A from fly ash, zeolite HS (hydroxyl-solidate) prepared from the residual fly ash (after synthesis of pure-form zeolite A from fly ash) and a commercial grade zeolite A. Batch method was employed to study the influential parameters such as initial pH value, adsorbents dosage and adsorption temperature on the adsorption process. The equilibrium data were well fitted by the Langmuir model and showed the affinity: Cu2+ > Zn2+ (adsorbent FA-ZA). The removal mechanism of metal ions followed adsorption and ion exchange processes. Attempts were also made to recover heavy metal ions and regenerate adsorbents (adsorbent FA-ZA).     

不同吸附剂处理废水中磷的对比研究

为了降低富营养化,实验中讨论了粉煤灰、活性炭两种吸附剂对人工配制的含磷废水的去除效果。从投药量、废水pH值以及振荡时间三个方面考察了对吸附作用的影响。实验结果显示：粉煤灰对磷的去除效果远比活性炭的好,而且还可达到以废治废的效果。粉煤灰、活性炭的最佳投药量分别为0．06g／ml、0．05g／ml;最佳pH值均为6;最佳振荡时间分别为5h、7h;在上述条件下,粉煤灰对磷的吸附率可达90．38％,而活性炭则为31．54％。     

利用粉煤灰合成沸石处理重金属污水研究

本研究中利用粉煤灰合成沸石对含有Cu^2 、Pb^2 、Cd^2 的制备水样进行批处理振荡实验，其吸附容量分别为9．56、0．89和0．25mg／l。实验证明，用合成沸石处理含重金属离子污水达到平衡所需的时间约为3h。对污水中重金属离子的去除率随pH值降低而降低，随沸石用量增加而增加。同等条件下，利用粉煤灰处理含Cu^2 的污水，其吸附容量仅为6．49mg／l，低于合成沸石。     

Use of zeolitized coal fly ash in the simultaneous removal of ammonium and phosphate from aqueous solution

Discharge of wastewater containing nitrogen and phosphate can cause eutrophication. Therefore, the development of an efficient material for the immobilization of the nutrients is important. In this study, a low calcium fly ash and high calcium fly ash were converted into zeolite using the hydrothermal method. The removal of ammonium and phosphate that coexist in aqueous solution by the synthesized zeolites were studied. The results showed that zeolitized fly ash could efficiently eliminate ammonium and phosphate at the same time. Saturation of zeolite with Ca²⁺ rather than Na⁺ favored the removal of both ammonium and phosphate because the cation exchange reaction by the NH₄ ⁺ resulted in the release of Ca²⁺ into the solution and precipitation of Ca²⁺ with PO₄ ³⁻ followed. An increase in the temperature elevated the immobilization of phosphate whereas it abated the removal of ammonium. Nearly 60% removal efficiency for ammonium was achieved in the neutral pH range from 5.5 to 10.5, while the increase or decrease in pH out of the neutral range lowered the adsorption. In contrast, the removal of phosphate approached 100% at a pH lower than 5.0 or higher than 9.0, and less phosphate was immobilized at neutral pH. However, there was still a narrow pH range from 9.0 to 10.5 favoring the removal of both ammonium and phosphate. It was concluded that the removal of ammonium was caused by cation exchange; the contribution of NH₃ volatilization to immobilization at alkaline conditions (up to pH level of 11.4) was limited. With respect to phosphate immobilization, the mechanism was mainly the formation of precipitate as Ca₃(PO₄)₂ within the basic pH range or as FePO₄ and AlPO₄ within acidic pH range.     

响应曲面分析优化改性粉煤灰漂珠对水中氟的吸附性能及机理研究

为提升粉煤灰漂珠对水溶液中氟的吸附性能,以氧化钙为原料,采用煅烧法制备钙改性粉煤灰漂珠吸附材料.通过响应曲面分析中的Box-Behnken设计吸附氟试验,探讨各吸附因数及其交互作用对吸附效果的影响,确定最佳吸附条件.利用SEM（扫描电镜）、EDS（能量散射光谱）、XRD（X射线衍射）以及BET比表面积等手段对吸附材料进行表征,并结合吸附动力学、吸附等温试验探讨钙改性粉煤灰漂珠吸附剂的除氟机制.结果表明:①初始ρ（F-）和吸附温度对改性粉煤灰漂珠吸附水中F-的去除率有显著影响,当pH为5.0、初始ρ（F-）为125 mg/L、吸附温度为40℃时,改性粉煤灰漂珠对水中F-的吸附效果最佳.②动力学试验显示,改性粉煤灰漂珠对水中F-的吸附过程符合准二级动力学模型,说明该吸附过程主要以化学吸附为主;与Langmuir和Freundlich吸附等温模型相比,Temkin吸附等温模型更适合于描述该吸附平衡过程.③SEM、EDS和BET比表面积分析显示,改性后的粉煤灰漂珠内部生成了具有不规则表面和多孔结构的含钙团簇物质,从而增加了BET比表面积,改善了孔隙结构.XRD分析显示,钙改性粉煤灰漂珠主要通过离子交换作用吸附去除水中的F-.研究显示,以工业废物为原料制备的钙改性粉煤灰漂珠吸附剂的最大除氟率为93.59%,是一种具有应用潜力的低成本吸附材料.