重金属Pb(Ⅱ)污染原水的应急处理工艺研究

采用2种常用混凝剂--聚合硫酸铁(PFS)和聚氯化铝(PACl),以水中Pb(II)浓度突增为背景,研究了混凝剂投加量、目标物初始浓度以及调节pH值和高锰酸钾(KMnO4)预氧化等措施对混凝除Pb(II)效果的影响,同时比较了粉末活性炭(PAC)吸附 混凝和硅藻土吸附 混凝等工艺对Pb(Ⅱ)的去除效果.结果表明,单独投加混凝剂时,投加PFS对Ph(Ⅱ)的去除效果优于投加PACI.2种混凝剂的投加量为10 mg/L时,对Ph(Ⅱ)的去除效果基本达到最好水平,并且Pb(Ⅱ)初始浓度对混凝效果影响最小.在此投加量下调节pH值到9,2种混凝剂对应Pb(Ⅱ)的去除率都在95%以上.KMn04预氧化只在以PACI为混凝剂时对除Pb(Ⅱ)起到一定促进作用.以PFs为混凝剂时,投加10 mg/L的PAC或投加25 mg/L的硅藻土会取得相同的除Pb(Ⅱ)效果,即水中Pb(11)浓度从402 μg/L降至10 μg/L以下;而混凝剂为PACl时,活性炭投加量为20 mg/L或硅藻土投加量为50 mg/L时,水中剩余Ph(Ⅱ)的浓度也可以达标;通过硅藻土与KMnO4联用试验发现,高锰酸钾氧化会削弱硅藻土对Pb(Ⅱ)的吸附作用.综合考虑得出,硅藻土吸附 混凝才是原水应急除Pb(Ⅱ)简单、经济和有效的方法.     

交联壳聚糖-CdS颗粒可见光催化脱色甲基橙研究

利用壳聚糖对金属离子的配位络合作用和吸附性能,模拟生物矿化仿生制备交联壳聚糖/CdS复合粒子。以甲基橙为处理对象,氙灯模拟可见光,研究了该复合材料对甲基橙的降解脱色性能。用Langmuir-Hinshelwood方程从动力学的角度,考察了不同催化剂浓度、甲基橙的初始浓度、反应体系的pH值、外加无机阴离子等对甲基橙降解脱色的影响。结果表明,该复合材料的吸附性能和光催化活性产生的协同作用能较有效促进甲基橙染料的脱色,在低质量浓度条件下可见光催化过程为假一级反应。光催化剂的最佳用量为1.5g/L,甲基橙降解的最佳pH为4.0。Cl-和Br-均对MO的光催化脱色起抑制作用,而NO3-的添加明显促进MO的光催化速率。     

Fenton法氧化甲基橙溶液的脱色动力学实验研究

实验对甲基橙的Fenton氧化脱色降解反应过程进行了研究,结果表明在pH值为3、反应温度为30℃的反应条件下,Fenton试剂氧化甲基橙溶液脱色反应可以用一级动力学过程来描述,而且其反应速率常数受到亚铁离子初始浓度和过氧化氢初始浓度的影响很大,经过数据拟合分别得到了反应速率常数与亚铁离子初始浓度和过氧化氢初始浓度之间的数学关系。实验还对30℃～60℃不同温度下的Fenton反应过程进行了考察,结果表明不同温度下Fenton氧化甲基橙的脱色反应仍可以用一级动力学过程来描述,而且其反应速率常数受温度变化的影响不大,基本保持恒定。     

Photocatalytic degradation of methyl orange over ITO/CdS/ZnO interface composite films

ITO/CdS/ZnO interface composite films were successfully prepared by subsequent electrodeposition of CdS and ZnO onto indium tin oxide (ITO) glass substrates. The obtained ITO/CdS/ZnO composite films were characterized with X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and UV-Vis spectroscopy. The photocatalytic activity of ITO/CdS/ZnO composite films were investigated using methyl orange (MO) as a model organic compound under UV light irradiation. The influence of operating parameters on MO degradation including initial concentration of MO, pH value of solution, and inorganic anion species over the composite films were examined. A blue shift of absorption threshold was observed for the ITO/CdS/ZnO film in comparison with ITO/ZnO film. ITO/CdS/ZnO composite films prepared under specific conditions showed a higher photocatalytic activity than that of ITO/ZnO films. It was also found that the photocatalytic degradation of MO on the composite filing followed pseudo-first order kinetics.     

Synthesis, characterization, and adsorption performance of Pb（Ⅱ）-imprinted polymer in nano-TiO2 matrix

Surface ion-imprinted in combination with sol-gel process was applied to synthesis a new Pb(II)-imprinted polymer for selective separation and enrichment of trace Pb(II) from aqueous solution. The prepared material was characterized by using the infrared spectra, X-ray di ractometer, and scanning electron microscopy. The batch experiments were conducted to study the optimal adsorption condition of adsorption trace Pb(II) from aqueous solutions on Pb(II)-imprinted polymer. The equilibrium was achieved in approximately 4.0 h, and the experimental kinetic data were fitted the pseudo second-order model better. The maximum adsorption capacity was 22.7 mg/g, and the Langmuir equation fitted the adsorption isotherm data. The results of selectivity experiment showed that selectively adsorbed rate of Pb(II) on Pb(II)-imprinted polymer was higher than all other studied ions. Desorption conditions of the adsorbed Pb(II) from the Pb(II)-imprinted polymer were also studied in batch experiments. The prepared Pb(II)-imprinted polymer was shown to be promising for the separation and enrichment of trace Pb(II) from water samples. The adsorption and desorption mechanisms were proposed.     

有机修饰土对苯酚的吸附动力学

以十六烷基三甲基溴化铵单一修饰（CB）和十六烷基三甲基溴化铵+十二烷基磺酸钠混合修饰（CS）土耕层和黏化层土样,采用批处理法通过不同的速度参数研究了修饰土样对苯酚的吸附动力学特征,并对其机制进行了探讨.结果表明,在2个温度下,土两层次修饰土样吸附苯酚的总吸附速度V_t和快速吸附反应速度V_f在低添加浓度下分别为2.64～3.31 μg·(g·h)^-1和39.19～61.23 μg·(g·h)^-1,在较高添加浓度下分别为13.09～16.30 μg·(g·h)^-1和247.87～325.64 μg·(g·h)^-1,耕层土样V_t、V_f的大小顺序均为100 CB>120 CS>50 CB>CK,而黏化层土样均为100 CB>50 CB>120 CS>CK.结果证实土两层次土样的有机修饰能够显著加快对苯酚的吸附速度.苯酚的吸附反应分为快速反应和慢速反应2个阶段,总吸附反应以快速吸附反应为主,与快速反应有关的不同速度参数之间具有良好的相关性,而慢速吸附反应则影响不大.修饰土样快速反应和慢速反应的转折时间均小于2　h,且与吸附速度呈现相反的大小顺序.黏化层修饰土样对苯酚的吸附速度高于耕层修饰土样.吸附温度的升高、苯酚添加浓度的提高均可以加快修饰土样对苯酚的吸附反应速度.指数Ⅱ型动力学模型是描述修饰土样吸附苯酚的最佳模型.拟合参数A值与快速吸附反应相关的各项速度参数具有良好的相关性,而模型参数-B与转折时间具有良好的相关性,-B可以作为描述吸附反应速度的特征参数.修饰土样对苯酚的吸附机制以有机相对苯酚的疏水吸附为主.     

高度有序的TiO2纳米管阵列光催化性能研究

采用恒压阳极氧化法在纯钛箔表面制备TiO2纳米管阵列,利用SEM和XRD对其进行了形貌和晶型的分析和表征,并通过TiO2纳米管阵列膜对甲基橙光催化降解,探讨光照时间、甲基橙溶液的初始浓度、溶液的初始pH值和H2O2加入浓度等因素对甲基橙的脱色率影响.结果表明,H2O2加入浓度为50mg·L-1,紫外光照射2h,溶液为中性时,在30 mg·L-1的甲基橙溶液(50mL)中,甲基橙溶液的脱色率达到100%.当H2O2加入浓度进一步增大到100 mg·L-1时,光催化的效率进一步提高,紫外光照射1h,甲基橙溶液的脱色率就已经达到了100%,并未出现抑制光催化的现象.同时还研究了TiO2纳米管阵列电极的稳定性.实验结果表明,随着TiO2纳米管阵列使用次数的增加,其光催化效果略有所下降.     

水合氧化铁的制备及其吸附性能研究

采用恒pH沉淀法,以NaOH溶液为沉淀剂,在溶液pH为3~9的范围内制得4种水合氧化铁(即水铁矿,Fh)。通过XRD、表面零电荷时pH(pHPZC)的测定、N2吸附-脱附对其进行了表征。研究了溶液pH对Fh的甲基橙去除率的影响。表征结果显示:4种Fh均为2-线Fh;它们的pHPZC为6.7~7.9;溶液pH为5,7,9时制备的Fh(Fh5,Fh7,Fh9)的N2吸附-脱附曲线均为IUPAC定义的第Ⅲ种类型。实验结果表明:4种Fh均在溶液pH为4时对甲基橙去除率最高;当甲基橙初始质量浓度为30 mg/L时,Fh5对甲基橙的去除率最高,为92.8%。Langmuir方程更适合描述Fh5对甲基橙的吸附行为,甲基橙在Fh5上产生单分子层吸附,该吸附是自发、放热的物理吸附过程。     

用铜钨合金废料制备氧化亚铜

用硝酸浸取铜钨合金废料中的铜,再用亚硫酸钠还原硝酸铜制备氧化亚铜。采用X射线衍射仪对氧化亚铜进行表征,考察了氧化亚铜产品对溶液中甲基橙的光催化效果,并与分析纯五水硫酸铜制备的氧化亚铜进行了对比。实验结果表明:在硝酸浓度为5.6 mol/L,硝酸用量为2.5 m L/g(为理论用量的1.5倍),浸取温度为40℃,浸取时间为6 h的最优浸取条件下,铜浸取率稳定在87%以上;在还原反应温度为80℃、还原反应时间为4h、硝酸铜浓度为0.8 mol/L的条件下,可制备得到较高纯度的氧化亚铜;在甲基橙质量浓度为20 mg/L、氧化亚铜加入量为2 g/L,500 W氙灯照射时间为2.5 h的条件下进行光催化反应,甲基橙降解率可达93%以上。与分析纯五水硫酸铜制备的氧化亚铜相比,两者形貌相似、光催化效果基本相当。     

电镀污泥脱水稳定剂制备及应用研究

针对电镀污泥脱水过程中金属离子大量溶出带来的处理难题,以四甲基乙二胺、二硫化碳为主要原料,以氢氧化钾为引发剂,采用聚合法制备了一种脱水稳定剂,并考察了稳定剂投加量、污泥pH值、反应温度和反应时间对电镀污泥离心脱水时重金属溶出的影响。结果表明,在稳定剂投加量(稳定剂与污泥的质量比)为1%、反应温度为20℃、pH=1、反应时间为30 min、转速为3 000 r/min条件下对含Ni(Ⅱ)电镀污泥离心脱水后,Ni(Ⅱ)脱水稳定率达96.88%,且脱水稳定剂对混合电镀污泥中Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)的选择性大于Zn(Ⅱ)。脱水稳定剂的脱水稳定机理是其中的二硫代氨基甲酸盐与重金属离子M(Ⅱ)(Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)等)形成配位键,从而形成稳定的交联网状结构,达到化学稳定,实现了离心脱水极少重金属离子溶出(即脱水稳定)的效果。所合成的脱水稳定剂可广泛用于含镍、铜、锌等金属离子的电镀污泥脱水处理。