原位水解生成的羟基氧化铁凝聚吸附除磷效能与机制简

将不同摩尔比Fe³⁺与OH^-（[Fe³⁺]：[OH^-]=1：0、1：1、1：2和1：3）反应获得原位水解生成的羟基氧化铁（in situ FeO_xH_y）,研究了具有不同水解程度的羟基氧化铁对凝聚吸附除磷效能与机制。研究显示,In situ FeO_xH_y对磷的去除率随铁投量增大而升高,且均在中性pH范围内具有最佳除磷效果;在相同铁投量条件下,磷去除率随着[OH^-]：[Fe³⁺]的升高而降低;当体系碱度较低时（pH<6）,引入OH^-可促进Fe³⁺水解而提高除磷效果。4种羟基氧化铁均可在15 s内可快速吸附磷,且吸附过程符合准二级动力学模型;Freundlich模型均可很好地描述磷在4种羟基氧化铁表面的吸附行为。磷酸盐吸附后,In situ FeO_xH_y表面Zeta电位明显降低,且[Fe³⁺]：[OH^-]为1：0的羟基氧化铁降低最为显著。结合MINITEQ计算软件磷酸盐、铁盐形态分析结果显示,对于碱度较低的体系,通过投加一定量OH^-可促进Fe³⁺水解,进而使得其更易与水中H₂PO₄^-与HPO₄^2-结合,生成具有多核羟基的磷酸铁络合物,进而提高除磷效果。     

磁性水滑石/生物炭复合材料的制备及其对水溶液中磷的吸附性能

以芦苇秸秆生物炭为基体,制备了磁性水滑石/生物炭复合材料(Fe3O4-Mg/Al-LDH/BC)。考察不同pH、Fe3O4-Mg/Al-LDH/BC投加量、初始磷浓度、吸附时间以及反应温度对Fe3O4-Mg/Al-LDH/BC吸附磷的影响。结果表明:Fe3O4-Mg/AlLDH/BC对磷的吸附符合准二级动力学模型和Freundlich模型,吸附过程是自发的吸热反应。在最佳的实验条件下(Fe3O4-Mg/Al-LDH/BC投加量为5.0g/L,磷初始质量浓度为20 mg/L,pH为6.0,温度为30℃,吸附时间为120 min),Fe3O4-Mg/AlLDH/BC对磷的去除率可达99.24%,该材料是一种新型高效的磷吸附材料。     

共存物质对钢渣除磷的影响

研究了pH、共存离子（Cl^-、NO3^-、SO4^2-、F^-、HCO3^-）和腐植酸对钢渣吸附除磷的影响。结合吸附饱和钢渣上的磷形态分析了产生影响的原因,采用SEM-EDS（扫描电子显微镜-X射线能谱分析）对吸附磷酸盐前后钢渣表面的微观形态特征进行观察。结果表明：钢渣对磷酸盐具有很好的去除效果,吸附饱和钢渣中的磷主要以Ca—P形式存在。钢渣吸附磷酸盐最适初始pH为3～5,高pH抑制Ca—P的生成,对吸附不利。NHf的存在提高了Ca—P含量,从而促进钢渣对磷酸盐的吸附。共存阴离子Cl^-、NO3^-、SO4^2-对钢渣吸附磷酸盐没有影响,但是F^-和HCO3^-明显抑制Ca—P的生成,从而减少了钢渣对磷酸盐的吸附。腐植酸的存在显著抑制了Ca—P和O-P的生成,使钢渣对磷酸盐的吸附量大大减小。     

改性粉煤灰处理低浓度含磷废水的研究

以酸改性粉煤灰为吸附剂,处理低质量浓度(1 mg/L左右)磷酸盐溶液,探讨了改性剂的种类、改性剂用量、吸附剂用量、反应时间、pH以及温度对除磷效果的影响.结果表明:(1)经过酸改性后粉煤灰的磷去除率显著提高,而且硫酸改性粉煤灰的除磷效果更好,磷去除率最高可达97.68％.(2)最佳条件:选择硫酸用量为5 mL/g进行改性,硫酸改性粉煤灰投加量为2.0g,反应时间为60 min,pH为7.2～10.8,温度为25℃(即室温).(3)改性粉煤灰对磷的吸附更符合Freundlich吸附等温模型,既有物理吸附,也有化学吸附,并以Ca、Mg氧化物与磷形成磷的沉淀物为主.     

城市污水处理厂二级处理出水中磷深度去除技术

以某城市污水处理厂二级出水为研究对象,分析了其中磷的形态及浓度分布,分别采用FeCl_3、PAC、Al_2(SO_4)_3混凝剂和羟基铁颗粒吸附剂开展了基于化学法和吸附法的深度除磷技术的研究。在相同的水质和环境条件下,对不同形态磷的去除效果进行了分析,并对两者的技术经济性进行了对比。结果表明,该厂二级出水中TP浓度的平均水平为0.332 mg·L~(-1),其中可溶性活性磷酸盐为主要存在形态,占TP浓度的64.16%。与FeCl_3相比,Al_2(SO_4)_3和PAC比较适合本实验原水水质,当其投加量为3 mg·L~(-1)时,出水TP可降至0.05mg·L~(-1)以下。以Al_2(SO_4)_3和PAC作为混凝剂,各种形态的磷均得到不同程度的去除,可溶性活性磷酸盐的去除效果最好,几乎全部得以去除,而颗粒态磷和其他溶解性磷的去除效果较差。通过技术经济比较,Al_2(SO_4)_3在除磷效果和药剂费用上均比PAC占有优势。羟基铁颗粒吸附剂对可溶性活性磷酸盐吸附效果显著,对其他溶解性磷吸附效果较差,当空床接触时间(EBCT)大于10 min时,出水TP可降至0.05 mg·L~(-1)以下。从长期的技术和经济效益综合考虑,吸附剂优于混凝剂。     

FeOOH对采矿废水中重金属的吸附

为了开发出吸附容量更大且制备过程更简便的新型重金属吸附剂,仅以三价铁化合物为原料,采用水热法一步合成羟基氧化铁,并用于矿山废水中铜、铁、锌、锰四种重金属的吸附分离。结果表明,在投加量为0.4 g·L-1、原水p H为1.50的情况下,合成的羟基氧化铁吸附剂对废水中重金属的总吸附容量为41.67 mg·g-1,其中铜、铁、锌、锰的吸附容量分别为6.17、19.55、2.22、2.53 mg·g-1。与羧甲基纤维素、活性炭、氧化铁相比,羟基氧化铁吸附剂在较低p H下仍然具有较高的吸附容量,无需事先投加碱性药剂,更适于吸附分离采矿废水中的重金属。     

催化铁耦合生物除磷工艺中生物与化学除磷的关系

研究证明,将催化铁添加至传统生物除磷工艺的厌氧段,可使得生物除磷和化学除磷两者作用耦合。为了研究工艺中生物除磷与化学除磷的关系,采用不同催化铁投配率分别为0、1和2 g Fe/(mg P·d)的3组反应器进行实验。结果表明,催化铁投配率为1 g Fe/(mg P·d)时,系统的除磷效率最佳,去除率在90%以上,生物除磷与化学除磷耦合作用好;负荷为2 g Fe/(mg P·d)时,系统在未达到稳定之前即发生恶化,生物除磷作用受到抑制。铁化合物的积累量过多是系统出现恶化的主要原因:在污泥中铁含量小于30 mg Fe/g MLSS时,生物除磷作用与化学除磷作用两者协同,除磷效率提高;当污泥中铁含量超过52.8 mg Fe/g MLSS时,出现竞争,生物除磷作用受到抑制;通过排泥,降低污泥中铁含量,则除磷功能可以得到恢复。     

天然黄铁矿的除磷性能

除磷是控制水体富营养化的重要手段。为了考察黄铁矿的除磷特征,采用序批实验,分别研究了反应时间、初始磷浓度和干扰离子（NH4＋、NO3- 和SO24-）对黄铁矿除磷的影响。动力学表明,黄铁矿的除磷过程符合伪二级动力学模型。pH=6．5时,磷的平衡去除量为6．82mg／kg。Langmuir方程能较好描述黄铁矿除磷的吸附等温过程,其磷的饱和吸附量为11．01mg／kg。NH4＋、NO3-和SO24- 对黄铁矿除磷基本没有影响。磷的去除主要是通过铁磷沉淀和铁氧化物及氢氧化物的吸附,去除的磷主要以可被生物利用的Fe、Al-P形态存在。黄铁矿的这些除磷性能和机制对选取黄铁矿作为人工湿地填料实现同步脱氮除磷具有重要指导作用。     

响应面分析法优化给水污泥吸附除磷工艺

以给水污泥为吸附材料,对模拟含磷废水进行了吸附研究.在单因素实验基础上,选取投加量、pH和粒径3种因素为影响因子,以磷的去除率为响应值,采用Box-Behnken响应面分析法(BBD)研究了3种因素对磷去除率的影响以及各因素间的交互作用.建立了二次多项式回归方程预测模型,成功预测出最佳除磷工艺条件为污泥投加量3.88 g/L,pH=3.00,粒径1.00 mm,该条件下磷的去除率可达95.13％.因此,响应面分析法是优化给水污泥吸附除磷工艺的可行方法.     

Mn_3O_4催化臭氧化处理钻井废水

采用锰系氧化物对钻井废水进行催化臭氧化处理,考察了不同初始pH、催化剂投加量以及臭氧投加量等因素对COD去除率的影响,探讨了Mn3O4表面电荷情况、化学吸附特性及催化臭氧产生·OH机理。结果表明,在初始pH为12,催化剂投加量为5g/L,臭氧投加量为18 mg/min,反应时间为20 min时,Mn3O4较Mn O2和单独臭氧氧化去除COD的效果更明显;Mn3O4的表面带负电荷,发生了水合羟基化过程,且Mn3O4与钻井废水中的污染物产生了化学吸附;臭氧与锰原子形成σπ-键合吸附于Mn3O4表面,经π*轨道能级的下降而进入活化状态,最终导致吸附于Mn3O4表面的OH-与臭氧相互作用产生·OH。     

给水处理厂铁铝泥对正磷酸盐的吸附效果

通过批量实验和柱状实验并结合磷的分级提取探究了给水处理厂废弃铁铝泥(ferric-alum water treatment re-siduals,FARs)吸附正磷酸盐的效果。批量实验结果表明,Langmuir和Freundlich方程均能较好地描述FARs对磷的等温吸附过程,且当pH从5增至9时,FARs磷的饱和吸附量从41.68 mg/g减小到17.08 mg/g。pH越低,磷与FARs的结合能力越强。柱状实验结果表明,FARs具有显著的磷吸附能力,在运行的89 d里,磷的去除率保持在80%以上。出水pH与进水相比略有增加,但增加量不会对地表水体造成影响。磷的分级提取结果进一步说明,被吸附的磷主要以释磷风险小的铁铝结合态存在。综合实验结果表明,FARs可以作为高效磷吸附剂应用于地表水除磷。     

无机柱撑膨润土对有机锡废水中锡的吸附研究

利用天然膨润土、羟基铁和羟基铁铝柱撑膨润土进行了吸附有机锡废水中总锡的实验.研究了膨润土投加量、pH、吸附时间和吸附等温线的变化规律.结果表明,达到吸附平衡的时间为1 h;总锡的吸附去除率最佳吸附pH在6.0～9.0;膨润土的投加量大于10 g/L时,总锡吸附去除率可达到最大值;总锡在天然膨润土上的吸附符合Freundlich吸附等温方程,而总锡在柱撑膨润土上的吸附同时符合Freundlich和Langmuir吸附等温方程;柱撑膨润土吸附活性位的数量是决定吸附性能的关键因素.在对总锡的吸附过程中,膨润土吸附容量的大小和吸附作用强弱的顺序为:羟基铁铝柱撑膨润土＞羟基铁柱撑膨润土＞天然膨润土.     

热活化硅酸钙对水溶液中磷吸附动力学研究

将硅酸钙进行高温热活化后作为吸附剂,研究了其对水溶液中磷酸盐的吸附动力学特性,考察了热活化硅酸钙投加量、溶液pH对磷去除效果的影响,并对其动力学特性进行了研究。结果表明,投加量为6g/L,pH为8时磷去除率可达99%以上;热活化硅酸钙对磷酸盐吸附过程符合准二级动力学方程和颗粒内扩散方程,其准二级吸附速率常数随磷酸盐浓度的增大而减小;而颗粒内扩散速率常数随磷酸盐浓度的增大而增大,吸附速率主要受颗粒内扩散控制。     

粉煤灰深度处理低浓度的磷

为了探讨低浓度磷吸附的方法,比较了粉煤灰、煤质活性炭和粉煤灰碎砖块颗粒这3种价廉易得的吸附材料的除磷效果。经对比确定以粉煤灰为吸附剂,研究了反应时间、粉煤灰投加量以及溶液p H对深度除磷效果的影响。同时为了解粉煤灰高效除磷原理,利用SEM和XRD对其表面形状、所含元素及其内部结构进行了表征。结果表明,粉煤灰比煤质活性碳和粉煤灰砖砖块颗粒的除磷效果更好,去除率高达98.9%;SEM和XRD表征结果显示,由于粉煤灰表面积较大、表面能高、含有Si—O—Si和Si—O—Al—O偶极键及铝、铁和钙的氧化物,使得粉煤灰对低浓度的磷有着高效的去除率;吸附磷后的粉煤灰表面形成了一层絮状物,经EDS分析显示其组成以钙磷沉淀为主;1 g粉煤灰对1 mg/L的磷酸盐溶液在p H=10、反应时间60 min时表现出最佳吸附性能。     

Fe/C微电解-超声波/Fenton氧化-活性炭吸附处理仲丁灵农药废水

采用Fe/C微电解-超声波/Fenton氧化一活性炭吸附处理高色度、高COD、高盐分、高毒性的仲丁灵农药废水.试验结果表明:(1)Fe/C微电解处理仲丁灵农药废水的最佳条件:pH为4,铁屑投加量为0.5 mol/L,Fe与C摩尔比为2:1,反应时间为4h.(2)Fenton氧化的最佳条件:pH为4,FeSO4·7H2O投加量为0.03 mol/L,H2O2投加量为0.4 mol/L,反应时间为2 h.(3)在Fenton氧化的最佳条件下,超声波/Fenton氧化对COD去除率最高(平均约为80%).(4)当吸附时间为2 h、PH为6、活性炭投加量为20 g/L时.COD去除率可达90.5%.(5)采用Fe/C锻电解-超声波/Fenton氧化一活性炭吸附处理后,COD、色度均可达到<污水综合排放标准>(GB 8978-1996)中的一级标准.     

锆改性铝氧化物对水中磷的吸附特性

采用共沉淀法制备锆改性铝氧化物。在研究其对水中磷吸附特性的基础上,结合SEM-EDS、XRD、FTIR和XPS等表征手段,分析吸附剂的结构组成以及反应前后的表面基团变化,探讨吸附除磷的机理。结果表明:Power动力学模型和Langmuir等温线模型可以很好地描述锆改性铝氧化物对磷的吸附特征;在投加量为0.3 g·L~(-1)、溶液pH为7时,磷的饱和吸附量为76.63 mg·g~(-1);pH=4~6时,吸附剂除磷效果较好,在偏碱性环境下,磷吸附量明显降低;Cl~-和SiO_3~(2-)对磷的吸附有较强的抑制作用,且干扰效果随着阴离子浓度的升高而加强。通过材料表征结果可知,吸附剂呈无定型结构,表面含有丰富的羟基。该吸附剂的除磷机制主要为表面络合和离子交换作用。     

几种常见离子对粉煤灰合成沸石除磷效果影响研究

研究了几种常见无机离子(SO2-4、HCO-3、NO-3、SiO2-3、Ca2 、Mg2 )对3种阳离子饱和的粉煤灰合成沸石(Ca沸石、Al沸石和Fe沸石)除磷效果的影响.结果表明,与纯水比较,NO-3和SO2-4的存在能提高沸石的磷去除率;HCO-3对沸石除磷起抑制作用;高浓度的SiO2-3显著提高溶液pH,从而促进Ca沸石的除磷,但抑制Al沸石和Fe沸石的除磷作用;Ca2 的存在能够显著提高沸石的磷去除率;Mg2 能促进Al沸石和Fe沸石除磷,但对Ca沸石除磷有一定抑制作用.     

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。     

亚铁离子活化过硫酸氢钾复合盐降解水溶液中萘普生

在不同pH值、Fe2浓度和过硫酸氢钾复合盐(PMS)浓度下,探究降解萘普生(NPX)的最佳条件,并通过分批投加Fe2+和改变投加顺序的方式,提高降解NPX的效率.结果表明,NPX在pH =3的条件下,降解效果最好;Fe2+浓度改变时,PMS/Fe2+/NPX=1/0.75/1条件下,NPX去除率最高;分批投加Fe2+和先投加Fe2+均可大幅提高NPX去除率.缓慢少量的产生硫酸根自由基(SO4--)更利于处理有机物,Fe2+的浓度则在产生自由基方面起着重要作用.     

铁屑粉煤灰组合处理含磷废水

实验研究了铁屑粉煤灰组合处理含磷废水的除磷效果.通过单因素实验,考查了铁屑粉煤灰质量比、反应时间、pH值和投加量对除磷效果的影响.实验结果表明,该法除磷的最优条件为铁屑和粉煤灰的质量比为2∶1,反应时间为20 min,pH值为6,投加量为20 g/L.在最优实验条件下磷的去除率达到了97.5％.对比了该法和粉煤灰吸附法与传统铁屑法的除磷效果.与单一粉煤灰吸附法和传统铁屑法除磷的结果相比较,铁屑粉煤灰组合除磷的方法具有明显优势.