磁性硅藻土负载纳米过氧化钙对水中磷酸盐吸附

本研究以磁性硅藻土为载体,负载纳米过氧化钙(CaO_2),制备了一种可高效吸附磷酸盐且可回收的复合材料(MDCP),并利用SEM、EDX-mapping、XRD、XDS和VSM等技术对MDCP的微观形貌、内部结构、晶体组成以及元素组成进行了表征.结果表明,MDCP表面成功负载了CaO_2,并具有良好的磁性. MDCP对水中磷酸盐的吸附数据符合Langmuir等温吸附模型,根据Langmuir模型确定当T=20℃时MDCP对水中磷酸盐的最大单位吸附容量为191. 84 mg·g~(-1).吸附等温线与吸附动力学的结果表明,MDCP对磷酸盐的吸附过程属于化学吸附. pH对MDCP吸附磷酸盐具有显著的影响,MDCP对磷酸盐的有效吸附pH范围为4～10,且MDCP对溶液pH具有调节效果,可使溶液pH保持在7～9的水平.当溶液共存Cl-、SO_4~(2-)、CO3_~(2-)、HCO_3~(2-)、F-和NO_3~-等阴离子时,MDCP对水中磷酸盐仍具有良好的选择吸附性.回收后的MDCP可用HCl溶液对其吸附的磷酸盐进行解吸,解吸后的MDCP再次负载CaO_2后对磷酸盐去除率仍可达到初次吸附量的70%.     

纳米过氧化钙对地下水中硝基苯的类-Fenton降解效果

为了探究基于纳米过氧化钙（CaO₂）的类芬顿氧化技术（Modified Fenton,MF）修复污染地下水的可行性,本研究先对纳米CaO₂制备方法进行改进,制备出有效含量高达88.35%的纳米CaO₂粉末;其次,通过分析静态试验中反应体系的pH值、DO以及硝基苯浓度变化,探究纳米CaO₂降解硝基苯的过程和影响因素,确定了硝基苯的降解动力学和最佳反应条件;通过掩蔽实验探究不同自由基的作用效力;最后进行一维模拟柱动态模拟,综合分析评估纳米CaO₂去除硝基苯的机理和效果.结果表明：CaO₂投加量、EDTA-Fe²⁺浓度与硝基苯初始物质的量浓度满足48：8：1时降解效果最佳,其降解曲线符合一级动力学曲线,且反应过程中起主要降解作用的自由基是·OH,但降解效果会受到HCO₃^-、SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等离子的影响;一维模拟柱的模拟结果表明,在存在适量铁的条件下,纳米CaO₂可以作为过氧化氢缓释剂,通过类芬顿催化产生自由基降解污染物,这说明纳米CaO₂在场地修复中具有较好的应用前景.     

过氧化钙重塑底泥对水中磷酸盐的吸附作用

本研究模拟原位覆盖CaO₂流失后状态,以修复后表层2cm底泥为研究对象,通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线能谱仪（EDX）对底泥修复前后表面进行观察和元素分析,发现CaO₂重塑明显改变了底泥结构,去除底泥表面附着的大部分有机物和铁锰氧化物,提高底泥颗粒孔隙率,增加底泥表面Ca²⁺含量;CaO₂重塑使底泥内源磷更加稳定,TP含量减少约20%,潜在活性磷含量减少约30%,Ca-P和Res-P含量明显增加,同时厌氧环境下重塑底泥磷释放量明显小于原始底泥,表明CaO₂重塑极大降低了底泥内源磷释放风险;Langmuir模型与Freundlich和Dubinin-Radushkevich模型相比,更适用于描述CaO₂重塑底泥对水中磷酸盐的等温吸附行为,CaO₂重塑明显提高底泥对水中磷酸盐的吸附能力,其最大磷吸附量由1.44 mg·g^-1增加到20.91 mg·g^-1,其对水中磷酸盐的吸附机制由化学吸附转变为物理化学吸附共同作用,此外准二级动力学模型可以较好地描述CaO₂重塑底泥对水中磷酸盐的吸附动力学过程,且CaO₂重塑显著提高底泥对水中的磷酸盐的吸附速率.     

过氧化钙/海泡石海藻酸钠缓释凝胶复合材料的制备及其对内源磷的控制性能

以载纳米过氧化钙海泡石为基本骨架,采用海藻酸钠包覆和镧离子交联研制了CPS60@SA/La复合材料,通过批量吸附实验和表征分析考察了其对富营养化水体中磷的去除效果及机制.结果表明,所制材料具有良好的释氧性和除磷能力,纳米过氧化钙和镧位点是其主要的活性组分.随着缓释凝胶用量增加,磷的去除率也相应增加;CPS60@SA/La对高浓度磷的去除过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型的描述,最大吸附容量为198.25 mg·g^-1 (20℃);CPS60@SA/La在p H 3～9范围内均对磷酸盐有良好的去除能力,F^-、HCO₃^-、CO₃^2-和HA的共存对CPS60@SA/La的除磷效果有轻微抑制作用;在实际河道水体中,该复合材料可缓慢释氧,保持水体溶解氧浓度大约为8.51 mg·L^-1,为泥水界面处的好氧微生物提供良好条件,对上覆水和间隙水中的磷酸盐均有良好的去除和固定能力,去除效果稳定,其使用有望提升水体自净能力.     

过氧化钙联合絮凝剂调理污泥改善脱水性能

污泥经过CaO_2联合絮凝剂处理后,其脱水性能得到明显改善。采用改变初始pH、调理剂投加量以及改变调理剂投加顺序的方法,调理污泥改善脱水性能;采用Zeta电位、激光粒度、胞外聚合物及结合水分析对调理前后的污泥进行了表征;研究了调理剂不同投加量对污泥脱水性能的影响;探讨了不同调理剂下污泥脱水机理。结果表明:CaO_2联合絮凝剂(微生物絮凝剂或壳聚糖)明显改善污泥脱水降低污泥含水率;CaO_2联合絮凝剂调理后的污泥粒径和Zeta电位均有所减小,并且CaO_2在絮凝剂之前投加,降低幅度更加明显;先投加CaO_2,污泥层状结构会在氧化作用下发生裂解破碎,形成不规则的小絮体,使污泥破坏得更彻底;在絮凝剂之前投加CaO_2,污泥经过处理后的可溶性糖类和可溶性蛋白质的浓度增加,而结合的糖类、蛋白质及结合水的变化量却减小。因此,CaO_2联合絮凝剂可以优化污泥脱水性能,且CaO_2与絮凝剂的投加顺序对于污泥脱水有显著影响。     

不同原位处理对黑臭底泥污染物抑制效果分析

为掌握不同原位处理对黑臭底泥污染物释放抑制效果的差异从而指导工程实践,于2015年12月11日—2016年1月28日采用室外模拟实验,研究了硝酸钙(Ca(NO_3)_2)、过氧化钙(CaO_2)及沸石3种材料以5种不同原位处理方式对黑臭底泥污染物释放的抑制效果。实验期间,各处理对COD_(Mn)抑制效果顺序为:沸石+CaO_2>CaO_2>空白>沸石+Ca(NO_3)_2>Ca(NO_3)_2,对TP抑制效果顺序为:沸石+Ca(NO_3)_2>Ca(NO_3)_2>沸石+CaO_2>CaO_2>沸石>空白,对NH_3-N抑制效果顺序为:沸石+Ca(NO_3)_2>沸石+CaO_2>沸石>CaO_2>Ca(NO_3)_2>空白。研究结果表明:上述实验材料均可抑制底泥污染物释放但效果不一,且同种处理对不同污染物抑制效果也不尽相同。沸石覆盖的加入大大加强了单一材料对黑臭底泥污染物抑制的效果,但各实验材料对污染物抑制效果均具有时效性,随着药效衰退抑制效果会逐渐减弱,因此在工程实践中应根据需要选择合适处理方式及定期补充材料以持续发挥抑制作用。     

钙掺杂四氧化三铁回收水中磷的实验

吸附法是回收水中磷酸盐经济有效的方法之一,为提高四氧化三铁(Fe_3O_4)对磷酸盐的吸附能力,且保证其在外加磁场的作用下仍易于从水中分离,本研究选取过氧化钙(CaO_2)作为氧化剂部分氧化Fe~(2+)制备了磷回收吸附剂——Ca掺杂Fe3O4(CMIO),并利用XRD、XRF和VSM等技术对CMIO进行表征.结果表明,CMIO为嵌入Ca的Fe3O4晶型结构,其饱和磁化强度为38. 82 emu·g~(-1),在外加磁场作用下易从水中分离.CMIO对磷的吸附容量随pH增加而降低,在pH=2,T=25℃时达到最大吸附容量24. 10 mg·g~(-1),几乎是纯Fe3O4吸附容量的5倍.CMIO对磷的吸附符合Langmuir等温吸附模型,帒其吸附过程遵循准二级动力学模型.磷酸盐在CMIO内表面发生络合反应,形成了■Fe-Ca-P三元复合物,从而吸附磷.与水中其他阴离子相比,CMIO对PO_4~(3-)有良好的选择吸附性,且吸附的PO_4~(3-)可用NaO H溶液解吸; CMIO每循环利用一次质量减少不超过4%,可多次循环利用.     

CaO2不同投加方式对底泥磷释放的抑制效果分析

利用CaO₂进行底泥修复,在实验室模拟条件下,研究了2种不同的CaO₂投加方式(混匀和覆盖)上覆水活性磷酸盐(SRP)的变化趋势,并通过底泥磷形态之间的转变来分析其不同效果的原因.结果表明,混匀条件和覆盖条件下上覆水的SRP浓度呈现2种不同的变化趋势,前者先降低后增加而后者则持续降低,平均释放速率分别为6.077 mg/(m²·d)和-0.879mg/(m²·d).底泥磷的分级提取实验结果表明,铁磷的不同变化趋势是CaO₂投加方式引起底泥磷释放不同效果的内在原因.     

CPC/CaO2氧缓释复合材料的制备及其释氧性能探讨

利用过氧化钙（CaO2）遇水释放氧气的特性,采用混合法将CaO2载入到磷酸钙骨水泥（CPC）中,并通过挤出-滚圆造粒方法制备出CPC/CaO2氧缓释复合材料,旨在为污染地下水的好氧生物修复技术提供一种长期、高效的供氧源。由X射线衍射（XRD）分析可知,通过固相反应制取的CPC主要成分为Ca5（PO4）3（OH）和Ca10（PO4）6（OH）2,具有较快的固化时间和固化效果;CPC/CaO2氧缓释复合材料分3个阶段进行释氧,其中2、3阶段分别符合一级和零级释氧动力学特征,且其释氧速率和释氧周期得到明显改善。本研究成果可用于实际地下水修复工程,解决污染地下水原位生物修复过程中溶解氧（DO）的输送问题。     

纳米零价铁和过氧化钙联合降解土壤淋洗废液的α-HCH

采用纳米零价铁(nZVI)和过氧化钙(CaO_2)组成非均相类芬顿试剂降解土壤淋洗废液中的α-HCH,研究其降解效能及机制.结果表明,nZVI/CaO_2可在较广的pH范围内有效降解α-HCH,当nZVI和CaO_2的投加量为1 g·L~(-1),pH值为5时降解率可达93. 23%. nZVI和CaO_2单独或联合处理α-HCH过程均呈准一级反应动力学模式,联合处理的反应速率常数大于单独处理之和,表明两者联合降解α-HCH具有较好的协同作用.自由基淬灭实验发现,超氧自由基对降解α-HCH的贡献率远大于羟基自由基. nZVI/CaO_2降解α-HCH的中间产物主要是三氯苯和氯苯,其中三氯苯呈先急剧上升后迅速降解趋势,氯苯含量较低且变化较小,因此推测α-HCH主要降解途径是先还原为三氯苯,再继续还原为氯苯或矿化为二氧化碳和水.