天然斜发沸石粉对溶液中NH4+的吸附机理研究

采用天然斜发沸石粉(平均粒径30μm)进行吸附溶液中NH4+的试验研究,并对系统中金属阳离子的液相和固相含量进行了全程跟踪测定.等温吸附试验、吸附动力学研究结果表明,天然斜发沸石对溶液中NH4+的吸附过程符合Freundlich线性模型(R2=0.996),该吸附过程属于优惠吸附;吸附动力学符合假二级方程(R2>0.99),且随着初始NH4+浓度的增加,吸附反应的优惠程度降低.沸石粉对NH4+的吸附过程中离子交换以Ca2+和Na+为主,Na+首先被交换出来,随着吸附过程进行,Ca2+交换量逐渐增加并超过Na+,两者交换当量分别占39%~60%和35%~57%.由于沸石粉粒径较小,其对NH4+的去除除了依靠离子交换作用外,物理吸附作用的贡献不容忽视.     

竞争性阳离子对粉煤灰合成沸石除氨氮的影响

研究了四种竞争性阳离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+)对三种改性粉煤灰合成沸石(Na沸石,Ca沸石,Al沸石)除氨氮能力的影响,并测定了合成沸石对四个湖泊水样(太湖、巢湖、洱海、抚仙湖)中氨氮的去除效果。结果表明,与Na+、Ca2+、Mg2+比较,K+对合成沸石除氨氮影响大得多;而前三者的影响大小的顺序为Na+Ca2+Mg2+。在纯水中,或不同竞争性阳离子存在下,或天然湖泊水样中,Al沸石和Ca沸石对氨氮的去除能力均远高于Na沸石。太湖和巢湖主要含Na+和Ca2+;洱海水样主要含Ca2+;抚仙湖水样主要含Ca2+和Mg2+;但四个湖泊水样中K+的浓度均为最低。Al沸石和Ca沸石对四个天然湖泊水样中的氨氮具有良好的去除效果,去除率达77%～90%。     

碱改性ZSM-5沸石分子筛吸附去除水中Pb~(2+)的研究

采用Na OH溶液对市售ZSM-5沸石分子筛进行改性,研究发现,碱改性分子筛吸附去除水中Pb2+的性能得到提高,经0.50 molL Na OH改性效果最好。对改性前后分子筛的吸附动力学及等温线开展研究,结果表明,改性前后分子筛吸附过程均符合假二阶动力学模型,吸附等温线均符合Langmuir吸附等温式,30℃下碱改性分子筛最大吸附容量为54.64 mgg,是未改性分子筛的1.60倍。对于初始浓度为20 mgL的Pb2+,当碱改性分子筛投加量大于1.0 gL时,吸附去除率大于98.5%。考察水中常见阳离子Cu2+、K+、Na+、Mg2+的干扰作用,各离子影响顺序为Cu2+Na+≈K+Mg2+。此外,采用红外光谱、BET和XRD手段对改性前后分子筛进行表征,发现分子筛孔径增大,硅铝比降低是改性分子筛吸附性能提高的主要原因。     

天然沸石对氨氮的动态去除过程研究

针对天然沸石去除氨氮的动态过程问题,通过动力学实验、等温吸附实验、共存阳离子实验和阳离子交换实验展开研究。结果显示:沸石对NH+4的吸附过程与准二级动力学模型拟合良好,但在反应初期更符合粒子内扩散模型;沸石对NH+4的吸附等温线符合Langmuir方程;共存阳离子与NH+4存在竞争吸附,其中Ca2+和K+的影响最大;阳离子交换是沸石吸附氨氮的主要方式,并且在反应初期存在不等量交换现象。     

天然斜发沸石对溶液中NH4+的物化作用机理

选择中国浙江缙云天然斜发沸石为试验材料,以摇床试验和离子跟踪监测,研究了斜发沸石对溶质NH4+的物化作用机理.在天然斜发沸石对溶液中NH4+的作用过程中,离子交换作用决定了NH4+的全部转移量,沸石晶体内Na+和Ca2+与溶液中NH4+的交换量占总离子交换量的97%以上.对于粒径1.0~3.2mm的沸石,交换反应前3h时可完成83%的Na+交换量和50%的Ca2+交换量.     

黑臭河道中聚乙烯醇/海藻酸钠固定微米沸石粉去除氨氮

采用聚乙烯醇和海藻酸钠对微米沸石粉进行固定,通过批次吸附实验探究水凝珠去除氨氮的效果及其机制.结果表明:PAZ-20的投加量超过10 g·L-1时,氨氮去除率达到了 80％之上.pH为3～8时,pH增加对PAZ吸附氨氮影响不大,当pH从9增至11时,氨氮去除率随pH的增大而显著减小,PAZ吸附氨氮的最佳pH为7.水温为5～25℃时,氨氮去除率随温度升高而逐渐上升,25～35℃内略有上升,水温升至401,氨氮去除率有所下降.准二级动力学方程和Langmuir吸附等温线模型能够更好地拟合PAZ吸附氨氮.PAZ-20对于水中阳离子的吸附能力为:K+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+.共存阳离子对PAZ吸附氨氮的影响程度为:K+＞Na+＞Ca2+＞Mg2+.扫描电镜和傅里叶红外光谱分析显示微米沸石粉被良好地固定在聚乙烯醇/海藻酸钠中.PAZ可用于黑臭河道的治理,且受共存阳离子的干扰较小.     

沸石吸附氨氮辅助鸟粪石法去除养猪废水营养物质

利用镁盐为沉淀剂,以鸟粪石沉淀的形式去除养猪废水中的氮、磷,同时采用天然斜发沸石吸附法来提高氨氮的去除效果,以及曝气吹脱CO2方式提高溶液的pH值.考察了沸石投加量、镁盐投加量、曝气时间及初始pH等因素对氨氮和磷酸盐去除效果的影响.结果表明,对于原养猪废水(pH=7.51),在沸石投加量为0.5 g/L,Mg/P摩尔比...     

几种天然多孔矿物对钾肥的吸附及缓释效果

以KCl为钾源、斜发沸石、膨润土和凹凸棒石粘土3种天然多孔矿物为缓释载体,进行矿物对钾肥的吸附性能和缓释效果研究。探讨了吸附时间、K+初始浓度与吸附量的关系,确定出K+吸附量最大时的K+初始浓度。用pH=5的HCl溶液和(Ca2++Mg2+)浓度为1.6、3.2、6.4、12.8、19.2、25.6 mmol/L的混合溶液对各矿物缓释肥进行解吸。结果表明:各矿物对K+的吸附在30 min内达到平衡。斜发沸石、膨润土和凹凸棒石粘土对K+的饱和吸附量分别为44.53 mg/g、21.38 mg/g和13.97 mg/g。斜发沸石和膨润土对K+的吸附曲线符合Langmuir吸附等温式,凹凸棒石粘土对K+的吸附曲线总体符合Freundlich等温式。pH=5的HCl溶液对K+的解吸量最小,随解吸溶液中(Ca2++Mg2+)浓度增加,解吸量增大,解吸速率远小于吸附速率。斜发沸石的固钾能力最强,凹凸棒石粘土次之,膨润土相对最弱。     

pH和共存阳离子对草莓茎吸附水体氨氮的影响

为了开发新型氨氮吸附剂和探讨环境因素对氨氮吸附的影响,以草莓茎为吸附材料,通过批平衡法研究了不同初始pH、共存阳离子、初始浓度和温度下氨氮去除的特点.结果表明,等温吸附符合Langmuir和Freundlich这2种模型,理论最大吸附量qm在15、25和35℃下分别为3.05、4.24和4.79 mg.g-1.温度升高有利于草莓茎对氨氮的吸附.草莓茎吸附氨氮最适初始pH为4～8.低pH减少草莓茎表面负电荷,高pH减少溶液中NH 4+的含量,都减少氨氮的吸附.草莓茎对溶液pH的缓冲则缓和了两者对氨氮吸附的影响.共存阳离子K+、Na+、Ca2+、Mg2+对草莓吸附铵离子没有竞争作用,而Zn2+、Al3+则由于其水解降低溶液的pH而显著降低草莓茎对氨氮的吸附.草莓茎吸附氨氮的应用pH范围较广且不易受废水中常见金属阳离子的干扰,说明草莓茎不仅可以作为废水中氨氮的吸附剂原料,而且较大多数矿物原料还有其自身的优势.     

人工湿地生物沸石快速吸附-再生性能与再生机理研究

在填充生物沸石和石灰石的强化硝化模拟人工湿地中,考察了生物沸石快速吸附-再生动态平衡性能和生物沸石再生的机理.研究结果表明,生物沸石模拟人工湿地中硝化作用明显,产生的氧化态氮主要为硝氮,平均浓度为106.31 mg·L~(-1)(大于吸附去除的氨氮浓度).模拟人工湿地出水中的金属阳离子主要为Na+和Ca~(2+),30 d后Ca~(2+)浓度大于Na+浓度.生物沸石的再生是离子交换释放氨氮和微生物协同作用的结果.石灰石缓慢释放的Ca~(2+)可促进生物沸石再生,生物沸石与石灰石投加量的最佳质量比为5∶1.生物沸石再生过程中,微生物起主导作用.     

牛粪生物炭对水中氨氮的吸附特性

以牛粪生物炭为吸附剂,研究了p H、粒径、投加量、温度和共存阳离子等因素对牛粪生物炭吸附氨氮的影响及吸附特性.结果表明,共存阳离子Na+、Ca2+的存在对牛粪生物炭吸附氨氮有抑制作用,在Na+、Ca2+浓度相同条件下对氨氮吸附影响大小顺序为Na+Ca2+;牛粪生物炭吸附氨氮的最佳初始p H值应在5~8范围;通过对动力学数据进行分析,发现准二级动力学方程(R2=0.967 3)比准一级动力学方程(R2=0.765 9)和Elovich方程(R2=0.724 9)能更好地拟合动力学数据,颗粒内扩散方程拟合结果发现牛粪生物炭对氨氮的吸附包括表面吸附和颗粒内扩散两个过程.吸附等温线拟合发现Freundlich方程(R2=0.976 2)能很好地描述氨氮在牛粪生物炭上的吸附行为.吉布斯自由能变化(ΔGθ)、焓变(ΔHθ)和熵变(ΔSθ)的计算结果表明,牛粪生物炭对氨氮的吸附是自发的吸热过程.     

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.     

钙型天然斜发沸石同步脱氮除磷特性

以钙型天然斜发沸石为试验材料进行废水同步脱氮除磷特性研究,考察反应时间,沸石投加量,pH,温度及废水中的有机物含量对斜发沸石同步去除氨氮和磷的影响. 结果表明:在沸石投加量为250 g/L,pH为7.0～9.0,温度为25 ℃,吸附时间为24 h的条件下,钙型天然斜发沸石对氨氮的去除率达到96%,对磷的去除率接近100%. pH对钙型天然斜发沸石除磷效果影响显著,但对氨氮去除效果影响不大. 当pH由3.0升至5.0时,磷的去除率由54%降低至43%,吸附作用是磷的主导去除机制;当pH由5.0升至8.0时,磷的去除率迅速升高,化学沉淀逐渐成为磷的主导去除机制;pH为8.0以上时,磷的去除率接近100%. 废水有机物对钙型天然斜发沸石去除磷的效果存在差异,其中柠檬酸的加入使磷的去除率降低16%,显著抑制了磷的去除;腐殖酸的加入仅使磷的去除率降低3%,影响甚小. 柠檬酸和腐殖酸的加入对氨氮的去除效果影响均较小(低于3%).      

阳离子对磺胺嘧啶在河流沉积物中吸附特性的影响

采用OECD Guideline批量平衡法,研究磺胺嘧啶在大凌河义县段沉积物中不同Ca2+离子浓度(0.01、0.03、0.05、0.08和0.1mol/L Ca Cl2溶液)和阳离子类型(0.01 mol/L的Ca Cl2、Mg Cl2、Na Cl、KCl溶液)对磺胺嘧啶在河流沉积物中吸附特性的影响。研究表明不同价态阳离子的竞争吸附能力为价态越高,竞争能力越强:M+(Na+、K+)M2+(Ca2+、Mg2+)。不同Ca Cl2浓度下,磺胺嘧啶在河流沉积物吸附中随着阳离子浓度的增加吸附量减小。沉积物中磺胺嘧啶的最大吸附量与沉积物的阳离子交换量呈正相关。     

热水环境中Na+活化斜发沸石吸附钙离子除硬过程研究

本实验以Na+活化天然斜发沸石为吸附剂模拟研究其在工业热水环境中对钙离子(Ca2+)吸附除硬,考察了吸附剂的活化/再生条件、溶液p H等影响因素,并对Ca2+吸附动力学和热力学行为进行了分析探讨.结果表明:1该吸附过程具有准二级动力学特征且更符合Langmuir吸附等温模型;2温度升高可有效提升Ca2+吸附效率,而对其最大吸附量影响较小;3过程属化学吸附且为自发、吸热的熵增反应;4建议溶液p H控制在6~10之间,且当初始Ca2+浓度小于20 mg·L-1时活化斜发沸石可再生高效使用9次以上.研究证明活化斜发沸石是一种工业热能动力系统高温在线除硬的理想吸附剂.     

酿酒酵母与Ag+的相互作用机制研究

为探讨酿酒酵母与Ag+的相互作用机制,分析了酵母吸附Ag+过程中细胞阳离子的释放状况,并利用红外光谱(FTIR)、带能谱仪的扫描电镜(SEM-EDX)、带能谱仪的透射电镜(TEM.EDx)等手段表征了酵母细胞在吸附Ag+前后表面官能团的变化以及Ag+在酵母细胞中的存在位置和状态.结果表明,酵母细胞吸附Ag+伴随着大量细胞阳离子K+、Na+、Mg2+、Ca2+的释放.Ag+的存在会抑制体系pH值增加,并促进Mg2+、Ca2+的释放.与Ag+的吸附类似,K+、Na+、Mg2+、Ca2+的释放也很快,并且符合准二级动力学方程.酵母对Ag+的吸附,可被认为是离子交换机制和共价结合机制共同发挥作用FTIR证明酵母表面羧基对Ag+的吸附发挥重要作用.电镜分析结果表明,酵母细胞表面不仅吸附了Ag+,同时产牛更高浓度的含Ag沉淀物,使Ag+从溶液中去除,这些含Ag沉淀不均匀地分布于细胞表面,含Ag沉淀的性质以及形成过程还需要借助其他分析手段进行进一步确认.     

沸石分子筛的碱改性及其吸附去除水中铜离子

考察了市售ZSM-5沸石分子筛的碱改性及其吸附去除水中重金属离子Cu2+的效果。研究结果表明,碱改性可有效提高材料吸附容量,经0.40 mol/L氢氧化钠碱改性效果最好。以碱改性分子筛为研究对象,研究其吸附动力学及吸附等温过程,结果表明:吸附过程符合假二阶动力学模型;吸附等温线符合Langmuir等温模型,极限吸附容量达40.49 mg/g。考察投加量、干扰离子等影响因素对碱改性分子筛吸附去除Cu2+离子的影响,对于初始浓度50 mg/L的Cu2+离子,改性材料投加量为0.4~2.4 g/L时,吸附去除率随投加量的增大而增大;当投加量大于1.6 g/L时,对铜离子去除率均在97%以上。当干扰离子Na+、K+、Mg2+、Pb2+与Cu2+离子共存时,Pb2+的干扰影响最大,去除率由不加干扰离子时的98.3%下降至56.5%。此外,采用BET和XRD手段对改性前后的材料进行了表征,并对改性机理进行了探讨。     

Cl~-、F~-共阴离子存在时Na型斜发沸石与废水中Cu~(2 )交换性能的研究

研究了Cl-、F-共存时Na型斜发沸石对废水中Cu2 交换量及废水深度净化率的影响规律 .实验结果表明 ,经NH4 Cl预处理 ,NaCl改性的Na型斜发沸石深度净化工业废水中Cu2 时 ,可以忽略Cl-、F-共阴离子及其温度通常变化对Na Cu2 水热交换量的影响 ,废水的深度净化率可达 97%以上 ,而Na型沸石的阳离子交换率仅达 8% .因此在工业废水的治理中Na型斜发沸石有很好的应用价值     

沸石的改性及其吸附废水中氨氮的实验研究

分别采用高温、酸、碱、盐及其联合处理等对天然斜发沸石进行改性实验,研究了沸石投加量、反应时间、温度、pH值、氨氮初始浓度等因素对最佳改性沸石吸附氨氮能力的影响。结果表明,盐溶液和高温联合处理改性得到的改性沸石吸附氨氮效果更好;模拟氨氮废水浓度为15mg/L条件时,最佳沸石投加量为1.5g,最佳反应时间为40min,最佳温度为30℃,最佳pH值为8.0,氨氮去除率可达91.4%以上。     

贵州典型森林群落植被冠层的酸雨淋溶特征及缓冲作用

在贵州龙里地区开展酸雨模拟实验,并进行天然降雨连续监测,采集马尾松、灌丛冠层穿透雨,结果表明:①研究区降雨中主要阳离子浓度依次为NH4+Ca2+K+Na+Mg2+,降雨pH值大于6.0时,降雨中NH4+含量降低,Ca2+占优势;降雨中主要阴离子浓度依次为SO42-NO3-Cl-;冠层穿透雨与降雨相比,Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、NO3-、SO42-和有机酸富集,特别是K+、Ca2+、SO42-和有机酸富集倍数最大.②森林冠层对酸雨的缓冲作用体现在酸雨中H+与树叶组织中的盐基阳离子发生交换反应,淋出K+、Mg2+、Ca2+等阳离子,减少了酸雨中H+含量.Na+相对惰性,在降雨和穿透雨中的含量变化不大;K+、Mg2+、Ca2+的淋出是冠层缓冲降雨酸度的主要原因,其中K+和Ca2+作用最突出,其次是Mg2+.③贵州典型森林群落植被冠层的缓冲作用随降雨pH值而变化.对pH值接近3.0的强酸性降雨,经过冠层形成的穿透雨pH值大于降雨,典型森林群落植被冠层对酸雨的缓冲作用依次为马尾松林针阔混交林灌丛;对4.0pH6.0的降雨,马尾松林冠层使降雨更加酸化,典型森林群落植被冠层对酸雨的缓冲作用依次为针阔混交林灌丛马尾松林;对pH值大于6.0的非酸性降雨,经过冠层后被酸化,穿透雨pH值小于降雨;穿透雨pH值基本在4.0～6.0范围内.