Al／C／Fe复合电极电絮凝法同时除氟除砷（V）

为了同时去除地下水中的氟和砷,提出了Al／C／Fe复合电极电絮凝法和Al／C—Fe／C依次除氟砷法,并进行效果对比。研究了Al／C／Fe复合电极电絮凝法的影响因素,并对复合电极电絮凝产生的絮体进行了SEM-EDX分析。结果表明,Al／C／Fe复合电极电絮凝法对氟、砷的去除速率分别是Al／C-Fe／C依次除氟砷法的1．43倍和4．73倍;初始氟／砷浓度为4．0／1．0、4．0／0和0／1．0mg／L3种条件下,通过铝极板、铁极板的电流密度均为0．10mA／cm2时,达到最好的除氟除砷效果,与初始氟／砷浓度无关。     

双铝电极电絮凝处理高含氟地下水的影响因素及动力学分析

为探求电絮凝处理高含氟地下水工艺技术参数及其除氟动力学,采用双铝电极电絮凝装置处理人工模拟高含氟地下水,研究了双铝电絮凝除氟过程及其除氟动力学模型,分别考察了电流密度、pH、极板间距及初始氟浓度对电絮凝除氟过程影响。结果表明,电絮凝除氟过程符合一级反应动力学模型,理论所需除氟时间取决于初始氟浓度和除氟动力学常数,而除氟动力学常数受电流密度、极板间距和初始氟浓度影响;当电流密度为300 A·m⁻³,pH为6.0~7.0,极间距为10 mm时,双铝电絮凝除氟能效最高,氟离子去除率为89.56%,能耗为0.157 8 kWh·g⁻¹;但较高的初始氟浓度容易使铝氟比下降,导致除氟效果下降,不利于除氟过程。以上结果可为电絮凝处理高含氟地下水工程化应用和除氟反应器开发提供参考。     

基于电絮凝法处理矿区高浓度含氟地下水动力学分析

采用铝电极电絮凝体系对矿区高含氟地下水进行处理,研究了高氟浓度下电絮凝除氟过程,分别考察了电流密度、极板间距、进水氟质量浓度及pH对除氟效果和动力学常数的影响,并建立了电絮凝除氟动力学方程模型。结果表明：最佳除氟参数为电流密度为450 A·m⁻³,极间距为5 mm,pH为6.0~7.0;当进水氟质量浓度为12.1 mg·L⁻¹时,经60 min电絮凝除氟后可使进水氟质量浓度由12.1 mg·L⁻¹降为0.6 mg·L⁻¹以下,整个除氟过程遵循一级反应动力学模型且除氟动力学常数取决于电流密度、极板间距和进水氟质量浓度。絮体结构与成分分析表明,在pH=6.0~7.0条件下,电絮凝体系中主要形成的无定型羟基铝化合物使除氟效果达到最好,较高的进水氟质量浓度有助于提高铝离子利用效率。     

电絮凝-气浮-砂滤组合工艺除氟

为了有效去除水中的氟离子,对电絮凝-气浮-砂滤组合工艺除氟(F-)离子进行了研究。详细考察了电压、电絮凝停留时间和初始F-离子浓度等参数对除F-离子效率的影响。结果表明:当初始F-离子浓度为1.50 mg/L,停留时间为10 min,电压为15 V条件下,出水F-离子浓度为0.92 mg/L;当初始F-离子浓度为2.5 mg/L,停留时间为15 min,电压15 V条件下,出水F-离子浓度为0.98 mg/L。用Al-Ferron逐时络合比色法表征了电絮凝和气浮单元出水中铝形态随时间的变化。结果显示:电絮凝出水Ala含量随时间增加迅速降低到5%以下,电絮凝和气浮单元出水Alb含量均占到50%以上,Alc含量均随时间增加而增加。     

单极性三维电极法除氟实验研究

采用单极性三维电极法去除配制水中的氟离子,探讨了填充材料、极板间距和电压对除氟效果的影响。结果表明,填充颗粒比表面积越大、极板间距越小、电压越高,越有利于氟离子的去除。当采用活性炭颗粒作为填充材料、极板间距为10 mm、电压为5 V时,氟离子浓度可由4 mg/L降至0.8 mg/L,达到我国饮用水氟含量标准。     

电增强载铝活性炭纤维吸附除氟的效果与影响因素

以含氟地下水为研究对象,采用自制电促吸附除氟反应器,开展电增强载铝活性炭纤维吸附除氟的动态实验,研究了不同电压、极板间距、地下水碱度和流速对吸附除氟效果的影响。实验结果表明,在负载炭纤维毡的电极一端加正电,可以提高除氟效果。当电压为1.6 V时除氟效果较好,单位面积炭毡处理达标水量为56.7 L/m2;极板间距设置为4mm时电吸附反应器除氟效果最佳;通过调节pH改变地下水碱度,当地下水pH调节为5.5时,电吸附反应器除氟效果较未调节前提高50%;当采用3对电极板,流速为1.88 m/h时,达到最高表面处理负荷2 073.6 L/(m2.d);探究了反应器的反洗再生方式,并连续进行了吸附再生的动态实验;穿透的反应器以Al2(SO4)3溶液为再生液并采用反向加电1.6 V的方式,可以达到较好的再生效果,实现连续动态运行。     

负载TiO2的活性炭纤维改性电极电吸附除氟

采用溶胶-凝胶法制备TiO2凝胶,将TiO2凝胶涂覆在活性炭纤维表面并进行热处理制备改性电极(TiO2/ACF),利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射光谱仪(XRD)、比表面和孔隙度分析仪对负载前后电极的表面特性进行表征,并探讨了其对NaF溶液的电吸附效果。结果表明,电极负载TiO2后表面变得粗糙,比表面积和总孔体积减小,而介孔体积和平均孔径增大。此外,表面的TiO2同时以金红石和锐钛矿的晶型存在。电吸附实验结果显示,加电可以提高吸附容量,而且电压、pH和初始氟离子浓度均对电吸附容量产生影响:电压增大,吸附容量增加,当施加电压为2 V时,电吸附容量为1.03 mg/g,比开路电位时提高40%;pH可以通过影响氟离子在溶液中的存在形态和TiO2/ACF电极表面的羟基基团对电吸附容量产生影响;初始氟离子浓度升高,电极吸附容量增大,但是去除率降低。在处理初始氟离子浓度为4 mg/L的NaF溶液时,在2 V电压、中性pH和12 h的吸附时间下,改性ACF为电极的吸附量为1.32 mg/g。     

电絮凝过程处理含铬废水的工艺及机理

以六价铬废水为处理对象,采用电絮凝过程研究了槽电压、初始浓度、初始pH值、电极材料等工艺参数对电絮凝过程分离Cr(Ⅵ)离子效率的影响机理。结果表明,采用Fe/Fe电极,对初始浓度为105 mg/L的Cr(Ⅵ)离子废水,最优槽电压为4 V,初始pH值为6,电解60 min,去除率可达到98.84%。Cr(Ⅵ)的去除率随着槽电压的升高而增大,随着初始浓度以及初始pH值的增加而减小。研究发现,初始pH值决定电絮凝过程中Cr(Ⅵ)的主要去除方式,在偏中性范围内Cr(Ⅵ)主要通过絮体吸附作用去除。对不同电极材料的电絮凝过程电解产生的絮体进行了初步分析,结果表明,絮体成分因电极不同而异,不同絮体对重金属离子吸附能力的差异也较大。     

平板炭气凝胶电极电吸附除氟

采用自制的炭气凝胶平板电极进行模拟水样中氟的电吸附去除研究,通过单因子实验优化了该电吸附技术的操作参数和适用的溶液条件,并研究了反接电极法的再生效果。研究结果表明,自制的炭气凝胶平板由纳米颗粒组成三维网络结构,比表面积为670.90 m2/g,具有良好的充放电可逆性和迅速形成表面双电层的特点。静态电吸附除氟效果最佳的条件为:水样氟离子浓度6 mg/L,pH 7.0,极板间距4 cm,电压1.6 V;共存物质硝酸根、腐殖酸、碳酸根和碳酸氢根等对氟离子的电吸附具有一定的促进作用。吸附氟离子后的炭气凝胶材料的比表面、孔体积、电容值有所减小。对于吸附氟离子后的炭气凝胶平板电极,采用反接电极法取得较好再生效果的条件为:流动状态、电压1.6 V、极板间距4 cm。再生后的炭气凝胶电极与原始炭气凝胶相比,依然具有良好的充放电可逆性。     

负载TiO_2的活性炭纤维改性电极电吸附除氟

采用溶胶-凝胶法制备TiO2凝胶,将TiO2凝胶涂覆在活性炭纤维表面并进行热处理制备改性电极（TiO2/ACF）,利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射光谱仪（XRD）、比表面和孔隙度分析仪对负载前后电极的表面特性进行表征,并探讨了其对NaF溶液的电吸附效果。结果表明,电极负载TiO2后表面变得粗糙,比表面积和总孔体积减小,而介孔体积和平均孔径增大。此外,表面的TiO2同时以金红石和锐钛矿的晶型存在。电吸附实验结果显示,加电可以提高吸附容量,而且电压、pH和初始氟离子浓度均对电吸附容量产生影响：电压增大,吸附容量增加,当施加电压为2 V时,电吸附容量为1.03 mg/g,比开路电位时提高40%;pH可以通过影响氟离子在溶液中的存在形态和TiO2/ACF电极表面的羟基基团对电吸附容量产生影响;初始氟离子浓度升高,电极吸附容量增大,但是去除率降低。在处理初始氟离子浓度为4 mg/L的NaF溶液时,在2 V电压、中性pH和12 h的吸附时间下,改性ACF为电极的吸附量为1.32 mg/g。     

聚合氯化铝/聚丙烯酰胺复合改性凹凸棒土絮凝材料的制备及其除浊除藻效果

蓝藻水华已成为我国湖库面临的主要环境问题,而利用黏土治理有害藻华技术在我国应用已有十多年的历史,是国际上公认的最具发展前景的措施之一。通过选用凹凸棒土(AT)为原材料,聚合氯化铝(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)作为改性剂,制备新型复合絮凝材料凹凸棒土-聚合氯化铝-聚丙烯酰胺(AT-PAC-PAM)。比较不同原料配比条件下复合絮凝材料的除浊效果,并对絮凝材料改性前后微观形貌、物化性质进行表征分析,然后通过单因素实验对复合絮凝材料除浊除藻条件进行优化,最后采用电子显微镜观察不同絮凝材料处理藻液所生成的絮体形貌差异。研究结果表明：AT-PAC-PAM絮凝材料的最佳原料组分质量配比为m(AT)∶m(PAC)∶m(PAM)=100∶20∶0.2;材料改性后铝离子含量增加、表面积增加、孔径增大、空隙增多,使得吸附能力增强;在相同实验条件下,AT-PAC-PAM(20%)除浊除藻效果最优,其最佳条件为pH =7、复合絮凝材料质量浓度为60 mg·L⁻¹、藻液初始浊度50 NTU、慢搅转速100 r·min⁻¹、慢搅时间20 min、沉淀时间30 min;在对絮体微观观察中发现,复合絮凝材料AT-PAC-PAM加强了吸附架桥和网捕作用,使所形成的絮体密集紧实,从而促进藻-土复合絮体的沉降,具有很好的应用前景。     

三维电极/电-Fenton法降解苯酚

采用电-Fenton耦合三维电极法处理苯酚模拟废水,研究了活性炭作为第三电极的三维电极体系中苯酚的去除效果,重点考察了常温下初始pH值、电流强度、Fe²⁺浓度等因素对苯酚降解的影响。结果表明：在常温下,曝气速率20 L/min,初始pH=3,电流强度为0.3 A/m²,Fe²⁺浓度为0.1 mmol/L,反应时间60 min时,废水的苯酚的氧化降解率为91%,COD去除率为64%。在此条件下,三维电极/电-Fenton表现出较强的氧化能力,具有较好的去除效果,可应用于含苯酚废水的处理。     

三维电极电吸附动态反应器的除氟特征研究

采用自制的单极性复合型三维阳极作为第三维电极对含氟水进行动态电促吸附实验,通过研究不同填充床高度、阴阳极板间距、隔膜材料对电促吸附除氟效果的影响,确定反应器的最佳结构参数为:填充床高度20 cm、阴阳极板间距4 cm、隔膜为nafion117膜。工作电压、进水pH、进水流速、共存物质对氟离子去除效果的影响结果表明:在一定范围内增大工作电压,降低进水pH或进水流速均可提高除氟效果。相应的最佳操作条件为:工作电压7 V、进水流速4 mL/min、酸性pH;腐殖酸和碳酸根离子的存在会对氟离子去除产生较强抑制作用,低浓度的氯离子可促进氟离子的电促吸附。扫描电镜(SEM)-电子能谱(EDX)的表征结果显示三维颗粒电极的表面及孔隙内部均可吸附氟离子,且电吸附后并未出现电极腐蚀现象。     

电絮凝-超滤除氟控铝工艺参数优化

电絮凝-超滤（electrocoagulation-ultrafiltration process,EC-UF）工艺在饮用水除氟方面具有良好的应用前景,但是存在着能耗较高和出水余铝不达标的问题。实验通过优化电絮凝参数和pH,解决了EC-UF工艺能耗高和出水余铝不达标问题。主要考察了电絮凝pH、电流密度、水力停留时间、初始氟浓度对氟离子的去除效果以及膜污染的控制情况,并分析了铝络合物对氟的去除机理。结果表明,在电流密度10 A·m-2、水力停留时间30 min、pH在6.0~7.0的最佳工艺条件下,EC-UF工艺的出水氟、余铝含量均可达到生活饮用水水质标准。与传统工艺相比,调控pH的EC-UF工艺能耗为0.467 kWh·g-1,降低了33.9%,并且具有较好的出水水质,表明pH的调控是EC-UF除氟控铝工艺优化的关键因素。     

电絮凝法去除水中四环素的效能及机理

为了探讨电絮凝法去除水中四环素的效能及机理,分别研究了电极材料、电流强度、电导率和四环素初始浓度等参数对电絮凝去除四环素的影响;并通过氧化性能评估实验、UV-vis光谱分析、X射线衍射(XRD)等方法探究电絮凝去除四环素的性能。结果表明：使用铁电极(面积300 mm × 80 mm,厚2 mm),对初始浓度0.05 mmol·L-1的四环素模拟废水进行处理,在电流强度为0.3 A、电导率为1 000 μS·cm-1、电解15 min时,四环素和总有机碳(TOC)的去除率分别可达99.6%和79.8%,并且约41.9%的四环素通过氧化降解作用从水中被去除。使用铁电极电絮凝技术能够快速高效地去除四环素,具有高氧化率、低成本的特点。     

电絮凝-超滤除氟工艺参数优化研究

电絮凝-超滤(electrocoagulation-ultrafiltration,EC-UF)工艺在饮用水除氟方面具有良好的应用前景。研究了EC-UF除氟效果和膜污染过程,考察了电流密度、水力停留时间、初始pH、初始氟浓度对除氟效果和膜污染的影响。结果表明,在连续流下EC-UF工艺除氟效果良好,在电流密度30 A/m2、水力停留时间20 min、初始pH在6.0~7.0的最佳工艺条件下,氟的去除率达到80%以上。膜污染主要是由电解过程产生的铝絮凝剂与氟离子形成的颗粒物质导致。上述结果为EC-UF除氟工艺改进提供了参考和依据。     

电絮凝同步去除水中铜(Ⅱ)和铬(Ⅵ)复合污染物的影响因素及其作用机理

铜(Cu(Ⅱ))和铬(Cr(Ⅵ))是水和废水中一类重要的重金属复合污染物。电絮凝(electrocoagulation,EC)是目前很有效的重金属深度处理技术,因此,采用电絮凝静态反应器对水中Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的复合污染物的同步去除进行研究。在单极式连接条件下,考察电极材料、电流密度、初始pH、极板间距和电导率等因素对电絮凝效果的影响。结果表明,与铁电极相比,铝电极显示出更好的Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)同步去除效果。因此,采用铝电极进行因素筛选实验,筛选出的实验条件为:Cu(Ⅱ)的进水浓度为18.73~20.08 mg·L~(-1),Cr(Ⅵ)的进水浓度为12.98~14.35 mg·L~(-1),在初始pH为3~6,电流密度为11.57 A·m~(-2),极板间距为1 cm,电导率在899~2 000μS·cm~(-1)的范围内。去除结果表明,总铬(TCr)、Cr(Ⅵ)和Cu(Ⅱ)的去除率均在94%以上,出水Cu(Ⅱ)、TCr和Cr(Ⅵ)的浓度分别为0.081.24、0.491.21和0.120.49 mg·L~(-1),出水pH在6~9之间,可以满足《污水综合排放标准》(GB 8978-7996)要求。     

改性粘土除氟剂处理高氟地下水研究

利用自行制备的改性粘土除氟剂处理含氟量较高的配水,研究了改性粘土的优化制备条件和不同因素对其除氟效果的影响,并进行地下水原水除氟验证,最后考察了改性粘土除氟剂的再生性能.结果表明,将0.3 mol/L的Al2(SO4)3和2%(质量分数)的NaOH按1:3(质量比)混合制成改性溶液.再将改性溶液与粘土按1.0:3.0(质量比)混合后,在400℃下煅烧2 h所制得的除氟剂除氟效果最好,最高氟吸附容量可达0.216 8 mg/g;地下水出水氟质量浓度为0.807 mg/L,低于<生活饮用水卫生标准>(GB5749--2006)限值(1 mg/L);制得的改性粘土除氟剂对氟具有较好的吸附重复性,可实现多次再生.     

氧气促进纳米零价铁除砷效果及其作用机制

为了探究氧气对纳米零价铁(nZVI)除砷的影响,考察了不同的氧含量(厌氧、低氧、中氧和高氧)条件下nZVI对As(Ⅲ)/As(V)的去除效果,并结合表征结果分析了氧气对nZVI除砷的影响机制。结果表明：氧气存在会显著促进nZVI对As(Ⅲ)/As(Ⅴ)的去除,但不同氧含量对nZVI除砷的促进程度有所不同;随着氧含量的增加,As(Ⅲ)/As(Ⅴ)的去除率呈现先增大后减小然后再增大的趋势。在初始砷浓度为50 mg·L⁻¹、nZVI投加量为200 mg·L⁻¹、O₂/nZVI摩尔比等于0.5时,砷的去除率达到最大,As(Ⅲ)和As(Ⅴ)体系中砷的去除率分别为96.27%和51.75%。固相表征结果表明：氧气对nZVI的氧化程度及除砷效果具有较大的影响,在低氧条件下,nZVI被少量氧化为无定型铁矿物进而提高除砷效果;在中氧条件下,nZVI被氧化为大量的溶解态Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ),溶解态铁对砷没有去除效果,从而导致砷的去除率降低;在高氧条件下,nZVI被大量氧化,溶解态Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)进一步被氧化形成新的无定型铁矿物,可增强除砷效果。以上结果可为评估不同氧含量条件下纳米零价铁除砷效果以及人为强化纳米零价铁除砷效果提供参考。     

铝盐复合改性凹凸棒石及其除氟性能

通过静态吸附实验,研究了Al2（SO4）3、AlCl3、Al（NO3）3 3种铝盐对凹凸棒石的复合改性及其除氟效果。复合改性的最优条件为Al2（SO4）3 浓度0.05 mol·L-1、浸泡时间2 h、固液比1：3,AlCl3浓度0.4 mol·L-1、浸泡时间5 h、固液比1：2,Al（NO3）3浓度0.2 mol·L-1、浸泡时间6 h、固液比1：2。复合改性的凹凸棒石吸附容量达到1.317 mg·g-1,是改性前的13.9倍,吸附容量显著提高。复合改性的凹凸棒石对水中氟的吸附动力学符合拟二级动力学模型,吸附等温线更符合Langmuir等温吸附规律。吸附最佳pH为7,改性后的凹凸棒石表面更疏松粗糙,孔穴和孔道增多增大,但晶体结构未变。