响应面优化制备粉煤灰基PASC混凝剂性能与表征

研究了以粉煤灰为原料制备聚硅氯化铝（PASC）混凝剂的影响因素、产品性能和微观结构.选取A（碱化度）、B（n（Si）：n（Al））、C（聚合温度）和D（反应时间）对混凝高岭土模拟废水后透光率进行四因素三水平响应面实验.最终优化方案为：A为1.18,B为5.64,C为47.40℃,D为2.48h,透光率预测值达86.58%,验证试验均值相对误差仅为0.18%,模型相关系数为0.9984,表明RSM优化模型可靠.混凝剂性能随投加量增加而不断增加,最终趋于稳定;随废水pH值增大呈现先增大后减小的趋势.XRD分析PASC主要物相为氯化钠,非晶态衍射峰形成预示着浸出液和聚硅酸加碱聚合形成了新的无定形物;FT-IR测试表明聚硅酸与Al³⁺及其水解产物间络合形成了金属-OH等非离子键;SEM显示产品为高聚集度和枝化度的空间网状结构.     

Fe3O4/GO对水溶液中Cd(II)去除的影响因素

为探索高效且快速去除水溶液中Cd （Ⅱ）污染方法,采用自制磁性四氧化三铁负载氧化石墨烯（Fe₃O₄/GO）纳米复合材料对水溶液中Cd （Ⅱ）进行去除,利用单因素实验确定影响因素水平范围（初始Cd （Ⅱ）浓度、温度、反应时间、初始pH值）,并采用响应面法（RSM）及人工神经网络-遗传算法（ANN-GA）对去除水溶液中Cd （Ⅱ）的影响因素（4因素3水平）进行优化,利用等温吸附、动力学及热力学参数研究吸附剂性能.通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪及超导量子干涉器件（SQUID）对复合材料表征.结果表明,平均粒径为30.9nm的磁性Fe₃O₄/GO纳米复合材料被成功制备.RSM用于磁性Fe₃O₄/GO纳米复合材料对水溶液中Cd （Ⅱ）去除条件优化,预测去除率达到86.451%,验证试验为82.220%,对应条件：温度为20.14℃,反应时间为57.78min,初始pH值为6.41和初始Cd （Ⅱ）浓度为11.18mg/L; ANN-GA优化条件后的预测去除率为89.722%,验证试验为87.723%,相应条件：温度为29.96℃,pH值为5.49,初始Cd （Ⅱ）浓度为28.36mg/L,反应时间为65.78min.根据模型R²值,预测的最大去除率及验证试验,ANN-GA模型性能及预测能力均高于RSM.RSM方差分析表明4个因素对磁性Fe₃O₄/GO纳米复合材料去除水溶液中Cd （Ⅱ）的影响大小为：初始Cd （Ⅱ）浓度>温度>反应时间>pH值.吸附机理分析结果显示,Fe₃O₄/GO纳米复合材料对Cd （Ⅱ）吸附过程同时存在着物理吸附和化学吸附.结合ANN-GA优化,利用磁铁实现且快速分离,磁性Fe₃O₄/GO纳米复合材料用于去除Cd （Ⅱ）是可行的.关键字：Cd （Ⅱ）;四氧化三铁负载氧化石墨烯;单因素实验;响应面法;人工神经网络-遗传算法中图分类号：X53     

新型水泥基材料富镁C3A对氮磷的共去除

将镁掺杂进水泥基材料铝酸三钙（C₃A）制得新型富镁铝酸三钙（Mg@C₃A）应用于水体氨氮（NH₄⁺-N）和磷（PO₄^3-）的共去除.通过批量实验,考察了Mg@C₃A投加量、氮磷浓度、溶液pH值、温度等因素对NH₄⁺-N、PO₄^3-共去除的影响,并阐述了共去除机制.结果表明：Mg@C₃A是由Mg掺杂C₃A同构体和表面MgO组成,其中Mg的引入未改变C₃A晶体结构和基本形貌.Mg@C₃A材料对NH₄⁺和PO₄^3-具有良好的共去除效果.当Mg@C₃A的投加量为3g/L,NH₄⁺和PO₄^3-的最大去除量分别为38.4,78.9mg/g;温度升高有利于Mg@C₃A对NH₄⁺和PO₄^3-的共去除,而高pH值可促进NH₄⁺的去除.Mg@C₃A材料对NH₄⁺的去除主要是OH^-的中和作用和鸟粪石的沉淀作用主导,PO₄^3-主要是与Mg²⁺或Al³⁺结合形成鸟粪石或磷酸铝被去除.     

聚合铝水解聚合形态分布的影响因素研究

聚合铝的水解聚合形态有Ala、Alb、Alc,其中最佳絮凝形态Alb的含量是衡量聚合铝絮凝活性的主要指标。采用一次加碱法制备聚合铝时,水解聚合形态分布的主要影响因素依次为碱化度,加热温度,氯化铝浓度,碱浓度。实验确定的优化工艺条件为碱化度2.2,加热温度72℃,氯化铝浓度0.5mol/L,碱浓度0.7～1.0mol/L。检测结果表明在优化工艺条件下,制备的聚合铝中Alb含量为80.26%。应用实验表明在同等加药量的条件下,高Alb含量聚合铝对生活污水絮凝效果明显优于工业聚合铝和氯化铝     

农业废弃物基生物炭对水溶液中镉的吸附效果与机制

以畜禽粪便（牛粪、鸡粪、猪粪）为原料分别在300℃和700℃下制备生物炭,以作物秸秆（小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆）为原料分别在300℃和500℃下制备生物炭,利用比表面积和孔径分析仪、扫描电镜、傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪和CHN分析仪等对农业废弃物基生物炭的理化性质、表面结构和元素组成进行表征,研究生物炭理化性质差异和其对镉吸附效果和机制.结果表明,不同农业废弃物基生物炭对Cd²⁺的等温吸附符合Langmiur方程,拟合结果发现随着热解温度的升高,牛粪、鸡粪和猪粪基生物炭对Cd²⁺的最大吸附量分别从83.40、19.65和96.74 mg·g^-1增加至106.54、 268.89和164.53 mg·g^-1;而不同热解温度下制备的秸秆基生物炭对Cd²⁺的最大吸附量差异不显著.农业废弃物基生物炭呈碱性,除牛粪生物炭外,灰分含量随热解温度上升而增加.随着热解温度的上升,生物炭孔隙结构变丰富,含氧官能团增加,出现芳香结构.通过定量分析,发现生物炭Cd²⁺总...     

聚合铝水解聚合形态分布的影响因素研究

聚合铝的水解聚合形态有Ala、Alb、Alc，其中最佳絮凝形态Alb的含量是衡量聚合铝絮凝活性的主要指标。采用一次加碱法制备聚合铝时，水解聚合形态分布的主要影响因素依次为：碱化度，加热温度，氯化铝浓度，碱浓度。实验确定的优化工艺条件为：碱化度2．2，加热温度72℃，氯化铝浓度0．5mol／L，碱浓度0．7～1．0mol／L。检测结果表明：在优化工艺条件下，制备的聚合铝中Alb含量为80．26％。应用实验表明：在同等加药量的条件下，高Alb含量聚合铝对生活污水絮凝效果明显优于工业聚合铝和氯化铝。     

MIL-101(Fe)的优化制备及其对硝酸盐的吸附机制研究

采用溶剂热法,制备金属有机骨架(MOFs)材料MIL-101(Fe)吸附去除水中的NO₃^-,利用Box-Behnken响应面法对MIL-101(Fe)的合成条件进行了优化,设定FeCl₃投加量、TPA投加量及合成时间3个影响因素,建立了NO₃^-吸附量与各因素之间的二次多项式模型,确定了MIL-101(Fe)的最优合成条件,并利用SEM-EDS、FTIR和BET等方法对吸附材料进行了表征.同时,通过静态吸附实验,探究了MIL-101(Fe)投加量、吸附时间、溶液pH值对材料吸附性能的影响.结果表明,MIL-101(Fe)吸附NO₃^-的最优条件为：MIL-101(Fe)投加量0.2 g,pH=8.0,温度15℃,NO₃^-初始浓度30 mg·L^-1,吸附时间120 min,在此条件下NO₃^-的吸附量为12.12 mg·g^-...     

污泥生物炭活化过硫酸盐介导产单线态氧降解罗丹明B

以污水厂填埋污泥为原料,在不同热解温度下制备了污泥生物炭(SBC),发现SBC能够高效活化过一硫酸盐(PMS),促进罗丹明B(RhB)降解,且900℃下制备的SBC降解RhB的速率常数(0.071 min^-1)分别为300和600℃下制备的SBC的7.1和4.7倍.SBC/PMS体系中RhB的降解速率随着PMS剂量(0.2～0.8 mmol·L^-1)的增加逐渐增加,达到0.8 mmol·L^-1后,继续增加投加剂量(1.6～3.2 mmol·L^-1)降解速率变化不明显;随着工作pH的提高(1～13),SBC/PMS体系中RhB的降解速率逐渐降低.光谱学分析显示,热解温度的升高会使官能团减少,提高SBC本身与PMS和RhB的电子传递速率,促进RhB高效降解.淬灭实验结果显示,SBC/PMS/RhB体系中产生的主要活性氧物种为¹O₂,其浓度约为1.5×10^-10mol·L^-1.本研究有望揭示SBC活化PMS处理难降解有...     

聚吡咯修饰电极测定微囊藻毒素

以微囊藻毒素(MC-LR)为模板,采用循环伏安法在金电极的表面电聚合成聚吡咯膜,制备了MC-LR分子印迹电极。在优化制备条件的基础上,对该传感器的线性范围、使用寿命、选择性等进行了研究。结果表明该传感器对MC-LR具有良好的选择性和灵敏度,在0.05⁰.30μg/mL浓度范围内呈良好的线性关系,其相对误差为3.2%,加标回收率为91.0%0.30μg/mL浓度范围内呈良好的线性关系,其相对误差为3.2%,加标回收率为91.0%¹03%,检出限为0.009 4μg/mL。     

改性粉煤灰填充聚丙烯酸钠高吸水性树脂合成工艺研究

改性粉煤灰与丙烯酸通过水溶液聚合法制备出粉煤灰／聚丙烯酸钠高吸水性复合材料。采用单因素法,分析了中和度、聚合温度、反应时间及静置分层处理对高吸水性复合材料吸水性能和耐盐性能的影响。实验结果表明：当中和度为50％、聚合温度为70℃、反应时间为5h时且静置分层处理所制备的高吸水性复合材料具有最佳的吸水性能。     

聚磷氯化铝铁溶液形态转化及电动特性

采用[Al+Fe]-Ferron逐时络合比色法研究了典型聚磷氯化铝铁溶液的形态转化,结果表明,聚磷氯化铝铁的形态转化主要由P(/Al+Fe)、OH(/Al+Fe)和nAl/nFe等因素决定,聚磷氯化铝铁的形态转化特征是优势形态之间的转变。通过对模拟悬浊水样的絮凝实验,对其除浊性能进行了考察,通过测定zeta电位对其水解物的电动特性进行了研究,结果表明,聚磷氯化铝铁水解聚合产物的电动特性与P(/Al+Fe)、OH(/Al+Fe)和nAl/nFe的变化密切相关,聚磷氯化铝铁是通过电中和、吸附架桥和沉淀网捕作用起混凝作用的,三种作用的综合能力越强,其混凝效果就越好。     

絮凝剂PSPAFC中铁铝共聚物的形态表征

通过pH值、测定波长、溶液浓度、分析试剂等确定改进了经典的Fenon逐时络合比色法,使其能用于测定Fe、Al共存溶液中[Fe,A1]的含量,从而测定实际含Fe、Al共聚物的溶液中[Fe,Al]的形态分布.结果表明,在pH=5.0,波长为362 nm,铝铁总浓度在1×10-5-1×10-4mol/L范围内,Fe、Al共聚...     

Species distribution of polymeric aluminium-ferrum--timed complexation colorimetric analysis method of Al-Fe-ferron.

The effects of the colorimetric buffer solutions were investigated while the two colorimetric reactions of Al-ferron complex and Fe-ferron complex occurred individually, and the effects of the testing wavelength and the pH of the solutions were also investigated. A timed complexation colorimetric analysis method of Al-Fe-ferron in view of the total concentration of (Al + Fe) was then established to determine the species distribution of polymeric Al-Fe. The testing wavelength was recommended at 362 nm and the testing pH value was 5. With a comparison of the ratios of nAl/nFe, the standard adsorption curves of the polymeric Al-Fe solutions were derived from the experimental results. Furthermore, the solutions' composition were various in both the molar nAl/nFe ratios, i.e. 0/0, 5/5, 9/1 and 0/10, and the concentrations associated with the total [Al + Fe] which ranged from 10(-5) to 10(-4) mol/L.     

硫铁矿废水资源化制备纳米铁黑颜料

硫铁矿废水预处理除铝后作为二价铁源,添加一定量的氯化高铁作为三价铁源,以化学共沉淀法制备纳米铁黑颜料.通过考察nFe3+/nFe2+( 1.8～2.1)、反应温度(30～70℃)、反应溶液初始pH值(7.5～12.5)和反应时间(0～60 min),探索了资源化利用硫铁矿废水制备纳米铁黑颜料的较优工艺条件.结果表明:在...     

高效无机混凝剂聚硅酸铁铝的研究

高效混凝剂是目前水处理研究的热点用水玻璃、硫酸铁和硫酸铝制取聚硅酸铁铝混凝剂（PSFA),确定了制备PSFA混凝剂的优化条件：硅酸聚合度n为05,Fe³⁺及Al³⁺与SiO²的摩尔比为1：l,Fe³⁺与A³⁺的摩尔比为1：l,水解度B*为0.5,而熟化时间对PSFA混凝剂的混凝性能影响不明显用PSFA混凝剂处理实际水样,并与单独投加混凝剂硫酸铁及硫酸铁加助换剂聚硅酸效果进行了比较,结果表明,PSFA混凝剂的效果最好,而且用药量少;同时还对PSFA混凝剂的混凝机理进行了讨论     

Cu2+在混凝中对富里酸氯化消毒副产物的影响

混凝实验采用硫酸铝作为混凝剂,以富里酸（FA）为目标物,考察Cu²⁺对浊度、溶解性有机碳（DOC）去除效果和氯化消毒副产物生成势（DBPsFP）的影响,并采用三维荧光光谱（3DEEM）和超滤膜分级对混凝出水进行表征.结果表明,Cu²⁺可以通过络合反应提高混凝过程对FA中亲水性组分和芳香结构DBPs前驱体的去除效果.在pH> 7时,可以使二氯乙酸生成势（DCAAFP）和三氯甲烷生成势（TCMFP）明显降低.Cu²⁺-混凝的作用更倾向于影响FA中分子量级分处于10~30kDa的物质,提高其对DOC和DBPs生成势的去除效果.     

酸浸粉煤灰混凝法处理制革废水的研究

笔者研究了在热电厂粉煤灰中加入少量的鼓风炉铁泥和适量的助溶剂HS,在加热条件下用稀硫酸搅拌浸取2h后,制得集物理吸附和化学混凝为一体的混凝剂。这种混凝剂与聚硅酸铝铁(PSAF)絮凝剂配合处理COD为1500～2000mg/L制革废水,SS,COD,硫化物和铬的去除率分别为95%,93%,92%和88%。该法的显著特点是混凝沉降速度快,污泥体积小,处理废水费用低,此外还探讨了酸浸粉煤灰混凝剂对制革废水的混凝沉降机理。      

利用粉煤灰研制高效无机混凝剂聚硅酸铝

研究了以粉煤灰为原料制取高效无机混凝剂聚硅酸铝的工艺及生产条件。产品用于处理工业废水水样 ,并与传统混凝剂处理废水的效果进行了比较。结果表明 ,聚硅酸铝混凝剂用药量少 ,处理效果较好     

多因素对ANAMMOX菌利用零价铁还原硝酸盐过程影响

以厌氧氨氧化（ANAMMOX）菌利用零价铁还原硝酸盐体系为研究对象,采用单因素调控法结合中心复合法（CCD）系统研究铁形态、进水pH值、温度、Fe/N等对该体系中硝酸盐去除率的影响.结果表明,在相同的反应条件下,投加纳米铁时ANAMMOX体系中硝酸盐的去除效果最优;反应温度和Fe/N对体系中硝酸盐去除率影响十分显著,而进水pH值影响较弱.利用CCD法得出模型预测的最佳反应条件为：进水pH值为4.00,反应温度为35.00℃,Fe/N为38.23,预测的硝酸盐去除率为94.70%,实际实验得出的硝酸盐去除率为88.99%.