Influence of extracellular polymeric substances from activated sludge on the aggregation kinetics of silver and silver sulfide nanoparticles

• The NPs aggregation in the electrolyte solution is consistent with the DLVO theory. • In NaNO₃ and low Ca(NO₃)₂, EPS alleviates the NPs aggregation by steric repulsion. • In high Ca(NO₃)₂, EPS accelerates the NPs aggregation by exopolysaccharide bridging. • Ag₂S NPs have stronger stability compared with Cit-Ag NPs in aqueous systems. Extracellular polymeric substances (EPS) in activated sludge from wastewater treatment plants (WWTPs) could affect interactions between nanoparticles and alter their migration behavior. The influence mechanisms of silver nanoparticles (Ag NPs) and silver sulfide nanoparticles (Ag₂S NPs) aggregated by active EPS sludge were studied in monovalent or divalent cation solutions. The aggregation behaviors of the NPs without EPS followed the Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) theory. The counterions aggravated the aggregation of both NPs, and the divalent cation had a strong neutralizing effect due to the decrease in electrostatic repulsive force. Through extended DLVO (EDLVO) model analysis, in NaNO₃ and low-concentration Ca(NO₃)₂ (<10 mmol/L) solutions, EPS could alleviate the aggregation behaviors of Cit-Ag NPs and Ag₂S NPs due to the enhancement of steric repulsive forces. At high concentrations of Ca(NO₃)₂ (10‒100 mmol/L), exopolysaccharide macromolecules could promote the aggregation of Cit-Ag NPs and Ag₂S NPs by interparticle bridging. As the final transformation form of Ag NPs in water environments, Ag₂S NPs had better stability, possibly due to their small van der Waals forces and their strong steric repulsive forces. It is essential to elucidate the surface mechanisms between EPS and NPs to understand the different fates of metal-based and metal-sulfide NPs in WWTP systems.     

氯酸钠氧化盐酸酸洗废液制备聚氯化铁

钢材在深加工过程中通常使用盐酸对其表面进行酸洗除锈,从而产生大量废液。为了实现盐酸酸洗废液的资源化处理,以氯酸钠作为氧化剂制备聚氯化铁,考察了氧化剂加入量、浓盐酸加入量、反应时间、反应温度等因素对Fe²⁺转化率的影响。实验得到的最佳工艺条件为：每处理100 mL废液需加入7.0 g氯酸钠、12 mL浓盐酸（12 mol/L）、0.3 g磷酸二氢钾,反应温度30 ℃,反应时间30 min,搅拌转速5 r/s。该条件下,Fe²⁺转化率可达98.51%,得到的聚氯化铁产品符合《水处理剂 聚氯化铁》（HG/T 4672—2014）标准。     

聚合氯化铝铁(PAFC)絮凝剂污水除磷的研究

用聚合氯化铝铁(PAFC)絮凝剂对城镇生活污水除磷处理效果进行研究,研究内容包括:PAFC用量对模拟污水和实际生活污水除磷效果的影响,污水经PAFC处理后pH值的变化情况,污水酸度对除磷效果的影响,PAFC用量对模拟污水和实际生活污水除浊效果的影响.结果表明:铝铁复合絮凝剂有良好的除磷效果,除磷处理后磷含量可低于0.5mg·l-1,能达到生活污水国家一级排放标准;污水处理后pH值较稳定;除浊效果好,除浊率可达到95%以上.     

用改性赤泥吸附废水中的六价铬

用国内烧结法产生的赤泥作主要原料,以氯化铁为改性剂制得改性赤泥,用其吸附含铬废水中的重铬酸根阴离子。当废水中六价铬的质量浓度为80mg／L时,在环境温度为30℃、改性赤泥投加量为10g／L、pH为2左右的酸性环境中,2h达到吸附平衡,去除率可达96．18％。并且利用Langmuir等温式和Freundlich等温式对其吸附机理进行了探讨,结果表明,氯化铁改性赤泥对重铬酸根阴离子的吸附是通过物理吸附和化学吸附的协同作用来进行的。     

散射光下铁(Ⅲ)-丙酮酸盐配合物还原铬(Ⅵ)的研究

研究了在散射光下铁（Ⅲ）-丙酮酸盐配合物对铬（Ⅵ）的光还原反应;考察了溶液pH、铁（Ⅲ）、丙酮酸钠、铬（Ⅵ）浓度对反应的影响;分析了铬（Ⅵ）光还原反应的动力学。实验结果表明：铁（Ⅲ）-丙酮酸盐配合物体系能在较弱的散射光下还原铬（Ⅵ）。在铬（Ⅵ）浓度为19．2μmol／L、铁（Ⅲ）浓度为10．0μmol／L、丙酮酸钠浓度为240μmol／L、pH为3．0、光照240min的条件下,铬（Ⅵ）的还原率达到99．7％。从表观动力学方程的反应级数看,铁（Ⅲ）的级数（0．83）最高,铁（Ⅲ）浓度是影响铬（Ⅵ）光还原反廊速率的主要因素．铁（Ⅱ）是铬（Ⅵ）光还原的主要还原剂。     

高锰酸钾强化三氯化铁共沉降法去除亚砷酸盐的效能与机理

研究了不同水质条件下KMnO₄强化FeCl₃共沉降去除亚砷酸盐[As(Ⅲ)]的效能与机理.考察了pH值、天然有机物(NOM)等因素对As去除效能的影响.结果表明,投加KMnO₄显著提高了FeCl₃共沉降除砷(FCP)工艺对As(Ⅲ)的去除效能.随着Fe(Ⅲ)投量由2.0mg/L增大到8.0mg/L,对于FCP工艺,As去除率由41.3%提高到75.4%;而对于KMnO₄-FeCl₃共沉降除砷(POFCP)工艺,As去除率则由61.2%提高至99.3%.FCP及POFCP工艺对As的去除率均随着pH值的升高而升高;与FCP工艺比较,pH值对POFCP工艺除As效果影响较小;NOM降低了FCP工艺对As的去除率,而对POFCP工艺无明显影响.KMnO₄的氧化作用是强化As(Ⅲ)去除效能的主要因素,而KMnO₄的还原产物水合MnO₂(s)对As(Ⅲ)也具有一定的去除能力.POFCP工艺是强化去除水中As(Ⅲ),以保障安全饮用水供给的有效方法.     

新型聚硅氯化铁铝絮凝剂的制备及性能

以二甲基二氯硅烷为硅源,与氯化铁、氯化铝聚合制得新型的聚硅氯化铁铝（PSFAC）絮凝剂,考察了制备条件及PSFAC对含油废水和药厂废水的絮凝效果。制备PSFAC的最佳条件：nFc：nAl为0．4,nSi：n（Al＋Fe）为0．1,碱化度为2．0,C（Al,Fe）、为0．1mol／L,熟化时间为1-2d。当PSFAC加入量为10mg／L时,对含油废水、药厂废水的浊度去除率分别为84％和86％。PSFAC具有加入量少、沉降速度快、适用的pH范围较宽等优点。     

活性污泥性质对短期膜污染影响的解析研究

采用统计分析方法研究了16种不同性质活性污泥混合液对膜生物反应器膜污染的影响机理.结果表明,胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)、溶解性有机物(soluble microbial products,SMP)、上清液胶体颗粒(suspended solids insupernatant,SS_s)、污泥混合液粘度(μ)、相对疏水性(relative hydrophobicity,RH)、Zeta电位(Zeta potential)均对膜生物反应器膜渗透性能有显著的影响作用,其与膜污染阻力的皮尔逊相关系数r_p分别为:0.898、0.712、0.810、0.691、0.837、-0.881;同时发现,胞外聚合物是影响活性污泥中溶解性有机物含量(r_p=0.682)、污泥粘度大小(r_p=0.633)、上清液胶体颗粒含量(r_p=0.783)、Zeta电位(r_p=-0.953)及相对疏水性大小(r_p=0.877)的主要因素;在活性污泥性质中胞外聚合物是影响膜污染的根本原因,是膜生物反应器膜污染的重要影响因素.     

含有机物铁泥的超临界水氧化法资源化

氨基染料生产过程中产生大量含有机物的铁泥,对环境造成严重污染并造成资源的极大浪费.利用超临界水氧化法对含有机物铁泥进行资源化处理研究,并对产物进行了X射线衍射分析(XRD)、色差实验与电子探针分析.研究结果显示,用超临界水氧化法处理铁泥可以将铁泥中所含的有机物完全氧化,真正实现环境友好;超临界水首先将铁泥氧化成α-Fe2O3与γ-Fe2O3,再经过800℃煅烧后可以作为氧化铁红颜料使用;超临界反应压力对样品的晶型与颜色影响不大.     

聚硅酸铝铁/羧基壳聚糖复合絮凝剂处理硫化黑染料废水的研究

用聚硅酸铝铁/羧基壳聚糖复合絮凝剂对硫化黑染料废水进行了处理,研究了影响絮凝剂处理硫化黑染料废水的影响因素。结果表明,较佳的条件为转速50 r/min、聚硅酸铝铁和羧基壳聚糖的质量配比为3、废水pH值为9.0、絮凝剂用量为60 mg/L。在该条件下,复合絮凝剂对硫化黑染料废水的COD、色度、浊度去除率分别为92.1%,88.6%,96.3%。