泡沫混凝土对模拟氨氮废水的吸附

氨氮废水的大量排放导致水体污染严重,如何寻求一种简单、高效的氨氮废水处理方法显得尤为重要。以泡沫混凝土作为氨氮吸附剂,通过静态吸附模拟氨氮废水实验,探索了不同建筑材料、吸附剂用量、pH值、温度和时间等因素对氨氮吸附效果的影响。实验结果表明,泡沫混凝土对氨氮有较好的吸附性能,在泡沫混凝土投加量为40.0 g·L~(-1)、pH值为8.38、温度为25℃、时间为90 min时,对于质量-体积浓度为100 mg·L~(-1)氨氮废水,氨氮的去除率达59.19%,吸附量为1.479 9 mg·g~(-1)。等温吸附表明,泡沫混凝土对氨氮的吸附符合Freundlich等温方程,对氨氮的吸附属于良性吸附;动力学吸附实验结果与准二级动力学方程拟合更好,表明泡沫混凝土对氨氮的吸附符合准二级动力学。     

酒糟生物炭负载铝对饮用水中氟的去除

以酒糟生物碳为原料,采用负载Al(OH)_3改性制得生物吸附剂(CDGB)。通过静态吸附实验研究吸附剂用量、初始浓度、吸附时间、pH值和共存离子对CDGB吸附氟能力的影响。结果表明:CDGB具有非常宽的最适pH值范围,在pH值为5.0~9.0范围内CDGB均能有效地去除饮用水中的氟离子;并且在氟初始浓度为10 mg·L~(-1),吸附时间40 min,CDGB的添加量为2 g·L~(-1)时氟的去除率可达90%以上,且吸附后水中氟离子含量低于1 mg·L~(-1),符合国家饮用水标准;溶液中常见的共存离子(硝酸根、氯离子和硫酸根)对吸附剂吸附没有显著影响;CDGB对氟离子吸附过程符合Langmuir吸附等温线模型和伪二级吸附动力学模型,理论饱和吸附容量为18.05 mg·g~(-1)。     

分子筛对水中Pb2+的吸附行为及回收利用

以4A和13X分子筛为吸附材料,考察了分子筛投加量、废水pH值、Pb2+初始浓度和吸附时间对去除率的影响。结果表明,4A和13X分子筛投加量为0.16 g/L,废水pH为5,Pb2+初始浓度为30 mg/L时,吸附10 min后Pb2+去除率达到95%以上。通过吸附等温线和吸附动力学方程拟合,4A和13X分子筛对Pb2+的吸附过程均符合Langmuir吸附模型和Lagergren二级速率方程,计算出的饱和吸附容量Q0分别为714.3 mg/g和684.9 mg/g,二级反应速率常数k2分别为8.9×10-4g/(mg·s)和7.1×10-5g/(mg·s)。4A分子筛沉降性能较好,适宜回收;经过4次吸附-解吸仍保持88.7%的Pb2+去除率和493.2 mg/g的吸附容量,经解吸后的浓缩液中富含铅离子720.3 mg/L,富集倍数3.78,加入Na2S生成硫化物沉淀能够达到回收金属铅的目的。     

固定床吸附柱处理含Mn~(2+)酸性矿山废水

为了探究同步去除酸性矿山废水(AMD)中酸度及重金属离子的新型多功能矿物环保材料,确定最佳运行方式,在固定床操作条件下,对比研究复合颗粒吸附柱、锰砂柱、复合颗粒-锰砂混合填充柱对AMD中酸度、Mn~(2+)的去除效果,确定小型连续流反应器的最佳吸附剂;在确定最佳吸附剂的基础上,对比研究升流淹没式、降流淹没式、降流非淹没式吸附柱对AMD中酸度、Mn~(2+)的去除效果,确定小型连续流反应器的最佳运行方式;并结合SEM、XRD等微观分析揭示复合颗粒动态吸附去除重金属离子的规律及机理。实验结果表明:3种吸附材料对Mn~(2+)的吸附容量关系为:PG柱(28.871 mg·g~(-1))PG-MS柱(16.935 mg·g~(-1))MS柱(2.194 mg·g~(-1));3种运行方式对Mn~(2+)的吸附容量关系为:降流非淹没式(28.817mg·g~(-1))升流淹没式(26.532 mg·g~(-1))降流淹没式(23.479 mg·g~(-1))。因此,固定床吸附柱处理含Mn~(2+)酸性矿山废水动态实验的最佳吸附材料为膨润土-钢渣复合颗粒,复合颗粒的最佳运行方式为降流非淹没式。PG在去除Mn~(2+)的过程中不仅存在吸附、化学沉淀等作用,还存在聚沉作用,即具有吸附-聚沉协同作用,并且Mn~(2+)在复合颗粒表面的赋存状态主要以Mn-Si-O相结合的矿物相以及Ca Mn7O12沉淀物存在。     

给水污泥对水中磷的吸附性能

以给水污泥为磷的吸附材料,采用静态吸附和动态吸附方法对比研究了干、湿状态下给水污泥对磷的吸附特性。静态吸附实验结果表明,给水污泥对磷的吸附过程以化学吸附为主,满足Freundlich等温吸附方程式。在300 K条件下,原始状态的湿污泥相比烘干后的污泥能更快地达到磷吸附平衡,且具有更高的理论饱和吸附量,分别为3.487mg·g~(-1)(相当于11.710mg·g~(-1),以干污泥计)和9.832mg·g~(-1)。长期动态吸附实验结果表明,原始状态的给水污泥对磷的实际饱和吸附量为3.065 mg·g~(-1),接近理论饱和吸附量。因此,原始状态的给水污泥可直接用作除磷材料,无需预先烘干处理。     

采用强酸型阳离子交换树脂分离铝离子和磷酸盐

三氯硫磷作为重要的农药中间体,在生产过程中可能产生高浓度Al~(3+)与磷酸盐共存的强酸性废水,有效分离Al~(3+)与磷酸盐并进一步分别对其回收利用具有重要意义。围绕上述问题,选择001×7强酸型苯乙烯系阳离子交换树脂,研究了Al~(3+)与磷酸盐在单一和共存体系下的动态吸附交换行为。研究发现,该树脂对Al~(3+)有良好的吸附性能,Al~(3+)穿透曲线表现为典型的"S"型,采用Thomas模型可以很好地模拟Al~(3+)吸附过程。当初始Al~(3+)浓度([Al~(3+)]0)为1 000 mg·L~(-1)且流速为4、6和10 BV·h~(-1)时,穿透交换容量(Al~(3+)平衡浓度为10 mg·L~(-1))分别为14.08、12.16和11.09 mg·g~(-1);磷酸盐的存在促进了Al~(3+)的交换,当体系存在4 300 mg·L~(-1)磷酸盐时,穿透交换容量分别提高了16.50%、9.61%和6.37%。对于吸附饱和的树脂,采用4%HCl溶液可达到98.3%再生率。采用阳离子交换树脂分离Al~(3+)与磷酸盐共存废水,这可能是实现二者分离与后续回收的有效手段之一。     

沸石曝气生物滤池预处理微污染水源水中氨氮的研究

利用沸石曝气生物滤池预处理微污染水源水中的氨氮,研究了沸石的静态吸附性能以及不同运行参数对处理效果的影响.结果表明:(1)沸石具有快速吸附,缓慢平衡的特点.采用氨氮质量浓度为5.00 mg/L的使用溶液进行静态吸附实验,当吸附时间为30 min时,氨氮质量浓度为0.66 mg/L,去除率为86.8%,之后氨氮浓度和去除率基本保持不变.(2)水力负荷对氨氮的去除率影响不大,随着水力负荷的升高,氨氮去除率总体呈小幅度下降趋势.当水力负荷由0.4 m~3/(m~2·h)提高到1.3m~3/(m~2·h)时,氨氮平均去除率降低了13.2%.(3)在实验范围内,随着气水比的增大,氨氮平均去除率略有上升.当气水比为0.5(体积比,下同)、1.0、1.5时,氨氮平均去除率分别为81.8%、85.3%、86.7%.(4)氨氮去除主要发生在填料层200～600 mm处,600mm处的氨氮去除率已经达到89.7%,占总去除率的96.9%,而600 mm处后的氨氮浓度趋于平缓,去除率变化很小.     

壳聚糖包覆介孔微孔分子筛去除水中的氨氮

以壳聚糖包覆介孔-微孔复合分子筛(CS/MCM-41-A)为吸附剂去除水中的氨氮,研究了反应时间、溶液p H、溶液氨氮初始浓度、CS/MCM-41-A投加量、竞争离子对吸附的影响,分析了CS/MCM-41-A的吸附动力学和热力学特征。结果表明,298 K下,当CS/MCM-41-A投加量为5 g/L,溶液氨氮初始浓度50 mg/L,p H为7,吸附时间为40 min时,溶液中氨氮的去除率达到74.35%,CS/MCM-41-A对离子的选择吸附顺序为Mg2+K+Ca2+Na+。CS/MCM-41-A吸附氨氮符合拟二级动力学方程,吸附等温线更好地符合Freundlich方程,CS/MCM-41-A对氨氮的去除有良好的吸附性能。     

香蕉皮改性吸附剂对氨氮吸附特性

利用Na OH对香蕉皮进行改性,制备改性吸附剂,研究吸附时间、温度、p H等3个因素对其氨氮吸附性能的影响。实验结果表明,Na OH改性提高了该吸附剂对氨氮的吸附能力,在较广温度范围内,该改性吸附剂保持着较高的吸附效率,在吸附氨氮过程中氨氮去除率随着p H值增大呈上升趋势,水质呈中性和碱性时,改性吸附剂表现出较高的吸附效率。相同氨氮初始浓度条件下,在吸附剂投加量增加,氨氮去除率升高,在氨氮浓度为6 mg/L时,可达到96.78%。在20℃温度条件下,饱和吸附量理论值达到9.478 7 mg/g。改性香蕉皮吸附剂对氨氮的吸附符合伪二阶吸附动力模型,氨氮饱和吸附数据符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型。     

MFPAC混凝沉淀-矿化垃圾吸附预处理垃圾渗滤液

采用化学还原法制备纳米四氧化三铁,与聚合氯化铝(PAC)制备MFPAC磁性混凝剂,利用混凝沉淀-矿化垃圾吸附预处理垃圾渗滤液,用单因素变量法确定实验的最佳运行参数。结果表明:MFPAC磁性混凝剂对COD和色度的去除效果优于单独投加混凝剂PAC,在纳米四氧化三铁与PAC的质量比为1∶3、MFPAC的投加量为1.5 g·L~(-1)、搅拌条件为转速为300 r·min-1下搅拌60 s、溶液pH值为7.5(垃圾渗滤液原水的pH值)、絮凝时间为30 min的最佳运行条件下,COD由5 810 mg·L~(-1)降低到2 173 mg·L~(-1),色度由1 658倍降低到556倍,其COD去除率为62.6%,色度去除率为66.5%;利用矿化垃圾作为吸附剂处理MFPAC混凝处理后的出水,在矿化垃圾粒径小于2 mm、焙烧温度为700℃、吸附剂投加量为40 mg·L~(-1)、pH值为9的最佳条件下,经过12 h的处理,COD和氨氮的去除率分别为56.7%和68.4%,最终出水的COD和氨氮的浓度分别为941 mg·L~(-1)和343 mg·L~(-1);最终,MFPAC混凝沉淀-矿化垃圾吸附工艺对垃圾渗滤液COD、色度和氨氮的去除率分别为83.8%、78.5%和74.3%。