锆-十六烷基三甲基氯化铵改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附特性

采用锆(Zr)和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)对活性炭进行联合改性,考察了所制备的Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附去除作用,并探讨了相关的吸附去除机制.结果表明,Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐均具备较好的吸附去除能力.Zr-CTAC改性活性炭对硝酸盐和磷酸盐吸附动力学过程满足准二级动力学模型.Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)等温吸附模型可以较好地描述Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐的等温吸附过程,Langmuir和D-R等温吸附模型可以较好地描述Zr-CTAC改性活性炭对水中磷酸盐等温吸附过程,通过Langmuir模型计算得到吸附剂对硝酸盐和磷酸盐的最大单位吸附量分别为7.58 mg·g-1和10.9 mg·g-1.高的p H会抑制Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附.水中共存的Cl-、HCO-3和SO2-4等阴离子均会抑制Zr-CTAC改性活性炭对硝酸盐和磷酸盐的吸附,且对吸附硝酸盐的抑制作用较强而对吸附磷酸盐的抑制作用较弱.水中共存的磷酸盐对Zr-CTAC改性活性炭吸附硝酸盐的抑制作用较强,而水中共存的硝酸盐对Zr-CTAC改性活性炭吸附磷酸盐的抑制作用较弱.1 mol·L-1Na Cl溶液可以使90%左右被吸附到Zr-CTAC改性活性炭表面上的硝酸盐解吸下来.1 mol·L-1的Na OH溶液可以使78%左右被吸附到Zr-CTAC改性活性炭表面上的磷酸盐解吸下来.Zr-CTAC改性活性炭对硝酸盐的吸附机制主要包括阴离子交换作用和静电吸引作用,对磷酸盐的吸附机制主要包括配位体交换作用、阴离子交换作用和静电吸引作用.上述结果说明Zr-CTAC改性活性炭适合作为一种吸附剂去除废水中的硝酸盐和磷酸盐.     

厌氧氨氧化启动过程及微生物群落结构特征

采用UASB反应器以体积比1∶2接种实验室培养的具有厌氧氨氧化(ANAMMOX)功能的厌氧污泥和城市污水厂的好氧污泥,耗时17 d成功启动ANAMMOX反应,启动阶段分为菌体水解期、活性提高期和稳定运行期.稳定运行后,逐步提高反应器容积负荷富集厌氧氨氧化菌,当容积负荷由0.10 kg·(m~3·d)~(-1)增至0.44 kg·(m~3·d)~(-1)时,总氮(TN)去除负荷也随之由0.09 kg·(m~3·d)~(-1)提高到0.42 kg·(m~3·d)~(-1),反应器污泥逐渐由浅红色加深,粒径大于0.2 mm的污泥所占比例由10.90%增至38.37%.采用高通量测序对接种污泥和负荷提高期的污泥进行检测,其中绿曲挠菌门(Chloroflexi)、变形菌门(Proteobacteria)、WWE3门、放线菌门(Actinobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)等占据主导.随着厌氧氨氧化菌富集程度的增大,脱氮功能菌中的变形菌门所占比例逐渐减少,从21.60%降至14.20%,而浮霉菌门随之增多,相对丰度由0.73%升至15.50%.当反应器的容积负荷增到0.44 kg·(m~3·d)~(-1)时,浮霉菌门中,Candidatus Brocadia属、Candidatus Jettenia属和Candidatus Kuenenia属是主要菌属,Candidatus Brocadia属占13.40%,是主要的厌氧氨氧化菌属.     

容积负荷对ABR-MBR工艺反硝化除磷性能的影响

采用连续流ABR-MBR组合工艺处理生活污水,研究不同容积负荷(volume loading rate,VLR)对该工艺反硝化除磷性能的影响,获得最佳工艺参数.试验考察ABR进水容积负荷(以COD计,下同)分别为0.76、1.01、1.51和2.27 kg·(m~3·d)~(-1)时系统去碳脱氮除磷的性能,并在各ABR容积负荷条件下考察MBR容积负荷对MBR反应器硝化性能的影响.结果表明,在ABR进水容积负荷为1.51 kg·(m~3·d)~(-1)的条件下,系统A2隔室COD去除量最大,并在MBR容积负荷为0.462 kg·(m~3·d)~(-1)时,MBR反应器中实现了短程硝化,系统NH_4~+-N和TN去除率分别达到90%和72%以上,厌氧释磷量为7.41 mg·L~(-1),缺氧吸磷量达到15.42 mg·L~(-1),出水PO_4~(3-)-P浓度低于0.5 mg·L~(-1),这表明短程硝化更有利于强化ABR-MBR系统的反硝化除磷性能.     

磷酸盐对亚硝化系统的抑制及恢复

通过接种城镇污水处理厂的污泥,采用连续流反应器启动亚硝化系统并改变进水磷酸盐的浓度,研究了不同磷酸盐浓度对亚硝化系统的影响.结果表明经过14 d的运行,亚硝化系统启动成功,氨氮转化率达到92.2%,亚硝酸盐累积率为73.66%,亚硝酸盐产生速率达到14.42 g·(m~3·d)~(-1).磷酸盐浓度在10~30 mg·L~(-1)时对亚硝化系统的影响并不大;随着磷酸盐浓度持续提高,氨氮转化率在不断降低.当磷酸盐的浓度为80 mg·L~(-1)时,系统的氨氮转化率为13.6%,亚硝酸盐累积率仅18.19%,亚硝酸盐产生速率仅0.54 g·(m~3·d)~(-1),亚硝化反应受到严重抑制.将进水磷酸盐浓度降低到0,经过14 d运行,亚硝化系统获得恢复,且氨氮转化率可以达到80%以上,亚硝酸盐累积率达到86.96%,亚硝酸盐产生速率为15.63g·(m~3·d)~(-1).     

福建省重点城市路面尘负荷及化学组成研究

采集并分析了福建省重点城市厦门、漳州、泉州和莆田城区具有代表性的57个地面扬尘和16个土壤样品的26种无机元素、8种水溶性离子和碳成分等组成.不同城市粒径≤100μm的路面尘负荷平均值在6.99 g.m-2与10.11 g.m-2之间,而粒径≤2.5μm的路面尘(PM2.5)负荷平均值在4.0 mg.m-2和12.5 mg.m-2之间.不同城市土壤尘和路面尘PM2.5中浓度最高的元素都是Si、Ca、Al、Fe和K,路面尘中Ca元素明显富集,而主要人为来源的重金属元素如Cu、Pb、Zn、Cr在路面尘PM2.5中的浓度显著高于土壤尘.漳州城区路面尘PM2.5中二次离子NH4+、NO3-和SO24-的含量明显高于其它地区,厦门、漳州和泉州城区路面尘PM2.5中Mg2+和Ca2+之间都存在显著的正相关关系.四城市路面尘中有机碳(OC)的含量均高于济南、石家庄以及北京地面扬尘OC的含量,元素碳(EC)的含量均低于北京地区路面扬尘EC的含量.泉州和莆田两地OC和EC的相关性较好,说明路面尘中OC和EC有相同或相似的来源.质量平衡结果显示泉州和莆田路面尘PM2.5中含量最高的是土壤尘,其次为有机物.按化学组成特征对路面尘PM2.5进行聚类解析,得到受大气沉降影响、受土壤尘影响、受大气沉降和土壤尘共同作用以及受土壤尘和建筑尘共同作用4类样品.     

氧化镁基生物质炭高效去除水体中磷的特性

利用花生壳为前驱体,在高温限氧条件下,将氧化镁(MgO)负载于生物质炭(BC)表面制备出氧化镁基生物质炭(MgOBC)复合材料.系统研究了MgO-BC对水体中P的吸附特性,并探讨了溶液pH值、接触时间、竞争离子等因素对P的吸附效果的影响.结果表明,P的最佳吸附初始pH为7~9,过酸过碱的环境均不利于P的吸附;P的吸附过程可在540 min内达到平衡,且动力学曲线较好地符合伪一级和伪二级动力学模型,拟合系数可达97.3%和99.0%;当Cl~-、HCO_3~-、NO_3~-等共存离子的量浓度达到P的10倍时,MgO-BC对P仍具有较强的吸附能力;P的吸附过程较好地符合Langmuir等温模型,拟合系数达99%,理论最大吸附容量为138.07 mg·g~(-1),远高于其它未经改性或改性的生物质炭和几种典型P吸附剂的吸附容量.此外,吸附P后的复合材料可作为肥料施入土壤,可有效实现P的再利用.综上所述,该MgO-BC复合材料在净化实际P污染水体中有着广阔的应用前景.     

不同锆负载量锆改性膨润土对水中磷酸盐吸附作用的对比

通过实验对比考察了不同锆负载量的锆改性膨润土对水中磷酸盐的吸附作用.结果表明,锆改性膨润土对水中磷酸盐的吸附动力学过程符合准二级动力学模型,整个过程可以分为快速吸附阶段、缓慢吸附阶段和平衡吸附阶段,其中缓慢吸附阶段的吸附速率受膜扩散和颗粒内扩散所控制.锆改性膨润土对水中磷酸盐的吸附等温实验数据可以采用Langmuir、Freundlich、Sips和Dubinin-Radushkevich等温吸附模型进行拟合.实验条件下,磷酸盐吸附性能随pH增加而降低.溶液共存的Na~+、K~+和Ca~(2+)促进了锆改性膨润土对磷酸盐的吸附,并且Ca~(2+)的促进作用远远大于Na~+和K+,而溶液共存的HCO-3和SO2-4一定程度上抑制了锆改性膨润土对磷酸盐的吸附.锆改性膨润土吸附水中磷酸盐的主要机制为配位体交换并形成内层磷酸盐配合物.锆改性膨润土对水中磷酸盐的吸附能力随着锆负载量的增加而增加,而锆改性膨润土中单位质量ZrO_2对水中磷酸盐的吸附量则随着锆负载量的增加而降低.当ZrO_2负载量由3.61%增加到13.15%时锆改性膨润土的最大单层单位吸附量(以P计)显著地由3.83 mg·g~(-1)增加到9.03 mg·g~(-1),而继续增加ZrO_2负载量至19.63%时锆改性膨润土的最大单层单位吸附量则缓慢地提高到9.66 mg·g~(-1)(以P计).当ZrO_2负载量由3.61%逐渐增加到19.63%时,锆改性膨润土中单位质量ZrO_2的磷酸盐最大吸附量[m(P)/m(ZrO_2)]由106 mg·g~(-1)逐渐下降到49.2 mg·g~(-1).综合考虑吸附剂的经济成本和吸附容量,ZrO_2负载量为13.15%锆改性膨润土更为适合作为吸附剂去除水中磷酸盐.     

碳素纤维在近岸海洋污染物磷酸盐、硅酸盐处理中的应用

对碳素纤维进行氧化改性,利用改性后的碳素纤维处理近岸污染海水,重点研究了改性碳素纤维对海水中活性磷酸盐和活性硅酸盐的吸附作用。考察了碳素纤维液相改性时间、碳素纤维投加量、活性磷酸盐初始浓度、活性硅酸盐初始浓度、吸附时间、海况、pH值等单因素对近岸海洋污染物磷酸盐、硅酸盐吸附效果的影响。研究结果表明:改性碳素纤维对硅酸盐的吸附效果较好,去除率可达70%,对活性磷酸盐的去除率为31%左右。通过正交实验确定改性碳素纤维材料修复模拟近岸海水的优化条件为:碳素纤维改性时间为1.5 h,投加量为0.01 g,硅酸盐初始浓度为3mg/L,磷酸盐初始浓度为20 mg/L,海况为3级,pH值为8,吸附时间为3 h。在此条件下,碳素纤维对磷酸盐的去除率可达31.06%,硅酸盐去除率可达70.88%。     

铁锰氧化物/坡缕石复合材料吸附磷的性能

将铁锰氧化物与坡缕石黏土结合制备了复合材料FO/P、MO/P和FMO/P,由静态吸附实验研究了复合材料吸附磷的性能,考察了氧化物与坡缕石质量比、焙烧温度、溶液p H值、离子强度和振荡时间对吸附量的影响,探讨了吸附动力学、吸附平衡和机理。结果表明,FMO/P的吸附性能优于FO/P和MO/P,铁锰氧化物与坡缕石黏土的质量比为0.1的FMO/P对20mg/L的磷溶液去除率可达95%,吸附量明显受溶液p H的影响,离子强度对吸附量影响较小,磷吸附在复合材料表面主要形成内层络合物,60 min可基本达吸附平衡,过程符合pseudo-second-order方程,具有化学吸附的性质,FMO/P吸附等温线符合Freundlich方程,有不均匀吸附的性质,饱和吸附量达49 mg/g。     

氯化磁性凹土树脂的制备与表征研究

利用表面负载的方法将有机化磁性凹土与苯乙烯、二乙烯苯等制备磁性凹土树脂;对磁性凹土树脂进行氯甲基化改性,制备出氯化磁性凹土树脂.表征了样品的形貌、结构以及表面积,研究了树脂对天然有机物(腐殖酸)的吸附性能.结果表明:氯化后的磁性凹土树脂的比表面积是原有的1.9倍,对附腐殖酸的饱和吸附能力也从原有的41.84 mg/g提高到了51.02 mg/g,这表明改性后的树脂增强了其对腐殖酸的去除能力.