电吸附活性炭电极制备及电吸附特性

电极的材料和制备是电吸附技术的核心。本研究进行了活性炭电极的制备、改性和表征,并分析其电吸附特性。结果表明,物理化学改性活性炭电极比表面积可达748.54 m2/g,分别是物理改性、化学改性活性炭电极的1.22和12.16倍,电吸附效果最佳。其对Na Cl紊态电吸附效果是物理改性活性炭电极的1.28倍,化学改性活性炭电极的3.75倍。对Na Cl紊态电吸附单位吸附量为7.19 mg/g,是静态吸附的8.78倍。对Na Cl、Na2SO4和Na3PO4紊态电吸附单位吸附量依次为5.94、11.83和21.47 mg/g,单位吸附量和吸附平衡时间随着被吸附离子的负电荷增加而增加。紊态电吸附过程符合一级动力学,吸附过程是由扩散机制控制的、伴随着电场作用的慢吸附过程。     

双室悬浮载体低温工业废水脱氮处理研究

根据生物脱氮原理设计了一套一体化反应器并将其用于工业废水处理,研究双室悬浮载体对工业废水脱氮影响的同时分析了系统中微生物群落的结构组成。结果表明:在低温状态下,双室载体内生物种类较多,且主要以杆菌为主,钟虫和线虫等也较多。COD去除率总体较低但相对稳定,各反应器平均去除率均在65%以上。双室悬浮载体比普通悬浮载体的氨氮和总氮去除率高7%~10%。对处理前后废水进行GC-MS扫描后发现,双室悬浮载体可去除废水中的苯酚类同系物及甲苯并具有一定的脱硫能力。以Grau模型计算了进水底物浓度变化时的底物降解常数,利用双室悬浮载体,HRT为20 h时的底物降解常数最大(0.358)。因此,双室悬浮生物载体对工业废水低温脱氮来说是一种较好的微生物载体。     

改性沉积物除藻对水质改善的效果研究

通过生态模拟箱(1m×1m×1m)模拟天然湖泊环境,研究了改性沉积物的除藻效果和对水质的改善作用.改性沉积物除藻后,测定和分析了除藻箱体和不除藻箱体内的叶绿素、浊度、DO、TN、TP、DIN、DIP等水质指标.在改性沉积物投量为43mg·L-1时,4h除藻率可达到85%以上.除藻2d后,水体中叶绿素和浊度降低90%,总氮、总磷分别降低70%、80%,这些指标在15d的连续监测期间变化不大.除藻后2箱体中DO都有不同程度的下降,但除藻箱体中DO明显高于不除藻箱体.并且在此实验期间,除藻箱体DIN降低,DIP稳定在较低水平,而不除藻箱体中DIN与DIP均有明显升高.说明改性沉积物除藻能有效减缓水体的厌氧情况,在短期内能抑制营养盐的释放.以上结果表明了改性沉积物在除藻的同时能有效改善水质,可用于水源地的水质保护.     

于桥水库秋季浮游植物群落结构与水质因子的关系

针对于桥水库秋季藻类大量爆发引发的富营养化所导致的供水安全问题,研究了浮游植物群落结构与水质因子的关系,找出影响浮游植物群落结构的主要水质因子和富营养化的主控因子.结果显示,2009年秋季于桥水库共有浮游植物110种,隶属于7门52属,平均丰度为3.46×105个/L,优势种为弯形尖头藻、圆柱鱼腥藻、双头针杆藻、尖针杆...     

纳米Fe3O4磁性粒子的制备及吸附性能研究

采用共沉淀法制备了纳米Fe3O4磁性粒子。应用透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射仪（XRD）和振动样品磁强计（VSM）等对纳米磁性粒子的粒径、结构、形貌、磁性能进行了表征，进行了磁分离沉降性能和腐殖酸吸附去除实验研究。结果表明：在未添加任何分散剂的条件下，制得的纳米Fe3O4磁性粒子主要呈球状，平均粒径约11nm，为典型的反尖晶石结构；饱和磁化强度、矫顽力和剩余磁化强度分别为73．10emu／g、159．2A／m和0．41emu／g；磁分离沉降速度为重力场的50倍；纳米Fe3O4磁性粒子对腐殖酸的吸附符合Langmuir型吸附等温线。     

原子力显微镜分析聚二甲基二烯丙基铵盐的吸附和絮凝行为:反离子的影响

通过对聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDADMAC)改性得到了高分子量的聚二甲基二烯丙基硝酸铵(PDADMANO₃)和聚二甲基二烯丙基硫酸铵(PDADMASO₄).通过电导率,比浓粘度,原子力显微镜,以及高岭土悬浊液絮凝试验的残余浊度,Zeta电位和絮凝指数,研究了一价阴离子(Cl^-,ON₃^-)和二价阴离子(SO₄^2-)对聚二甲基二烯丙基铵盐(PDADMAX)的溶液性质、吸附的结构与形貌和絮凝性能的影响.结果表明:不同的反离子对PDADMAX的溶液性质、吸附的结构与形貌和絮凝性能有显著影响.PDADMANO₃具有更高的絮凝效率和“电中和作用”,而PDADMASO₄具有更宽的最佳絮凝范围和更大的絮体粒径,及更强的“吸附架桥作用”.特别对于聚电解质的吸附和絮凝机理的研究,单个高分子的原子力显微镜图象是一种非常有效地分析方法.     

4种纳米氧化铁对大型蚤的急性毒性

为了评价纳米氧化铁材料的水生态安全性,参照国家化学品生态毒性测试标准方法(GB/T13266-91),以大型蚤(Daphniamagna)为受试生物,研究了4种纳米氧化铁水悬浮液(nα-FeOOH:针状,15 nm;nFe3O4:球形,9 nm;nα-Fe2O3:近球形和纺锤形,40 nm;nγ-Fe2O3:针形和近球形,22 nm)对水生甲壳类动物大型蚤的毒性效应。结果显示,4种纳米氧化铁水悬浮液对大型蚤活动抑制的48 h EC50值分别为:0.267、0.097、3.717 mg/L,>100.0 mg/L。据此可得到4种氧化铁纳米材料的毒性大小顺序为:nFe3O4>nα-FeOOH>nα-Fe2O3>nγ-Fe2O3。通过对4种纳米氧化铁水生态安全性的初步评价,表明人工纳米材料的生态毒性和环境效应不容忽视,应重视并深入研究其制毒作用机制。     

pH对中和沉淀法处理涂装废水效果影响及作用机理

采用中和沉淀法对涂装废水进行处理,研究了pH(4~12)对废水中总磷、COD、浊度、总铁、总镍、总锰等12种主要污染物去除率的影响,并结合絮体粒度分布、Zeta电位、絮体形貌和XRD图谱等表征方式对COD和重金属的去除机理进行了分析。研究结果表明,在综合考虑后续生化处理需要和处理成本的条件下,中和沉淀法处理涂装废水的适宜pH为8,废水经处理后所有重金属离子浓度和总磷浓度均达到《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T 31962-2015)B级标准,COD、浊度和氨氮的去除率分别为30.05%、46.51%和72.49%。无机污染物去除的主要途径包括磷酸盐沉淀形成、氢氧化物沉淀形成和吸附絮凝作用。COD的去除机制随着pH的变化而不同,在pH=2.18~8时,COD的去除主要由于不溶性金属络合物的形成、电性中和与卷扫网捕,在pH=10~12时,主要的作用机制为氢氧化物絮体对其的吸附作用和卷扫网捕。这对中和沉淀法工艺处理实际涂装废水有重要的指导意义。     

电吸附对卤族阴离子的吸附性能研究

分别以物理法和物理化学法对活性炭电极改性进行电吸附实验。采用BET、SEM和FT-IR对电极结构及表面性质进行表征,不仅考察了不同改性方法的电极对卤族阴离子(Cl-、F-、Br-及I-)的吸附性能。并对活性炭电极吸附过程进行动力学分析。结果表明,活性炭电极经物理改性后对NaCl、NaF、NaBr及NaI的单位吸附量分别为5.86、7.29、6.73、20.81 mg/g;经过物理化学改性后电极对4种盐单位吸附量分别达到7.14、9.1、12.02、17.48 mg/g。经拟合吸附过程均符合伪二级动力学方程。在电吸附过程中,2种改性方法增强了活性炭电极对卤族阴离子(Cl-、F-、Br-及I-)的吸附。     

Fe3O4纳米磁性微粒对全氟辛烷磺酸盐的吸附

采用共沉淀法合成Fe3O4纳米磁性颗粒,用透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）以及振动样品磁强计（VSM）对Fe3O4纳米磁性颗粒的粒径、形貌和磁性进行表征并研究Fe3O4纳米磁性微粒对全氟辛磺酸盐的吸附。结果表明：在PFOS初始浓度4 mg/L,pH为3,反应时间24 h,Fe3O4纳米磁性微粒投加量1.25 g/L,对全氟辛磺酸盐去除率达到90%。Fe3O4纳米磁性微粒对PFOS的吸附符合Freundlich吸附方程。