Preparation of PFS coagulant by sectionalized reactor

The oxidation rate of ferrous sulfate is investigated for the preparation of polyferric sulfate(PFS)coagulant.In is proved that this reaction is zero order with respect to Fe^2 ,first order with respect to NO2(g),and first order with respect to the interface area between gas phase and liquid phase.According to this mechanism,sectionalized reactor(SR) is used in place of traditional reactor(TR),and the liquid of reaction mixture is recycled by pump.As a result,not only the flow path of reaction liquid is prolonged,but also gas-liquid contact area enlarged,and the reaction distinctly accelerated,compared with traditional reactor.The effects of parameters including temperature,acidity and others on the reaction rate are also discussed.     

膨化法制备固体聚合硫酸铁技术

以硫铁矿烧渣为原料,采用膨化技术制备得到固体聚合硫酸铁(SPFS).结果表明,在硫铁矿烧渣酸浸液中加入适量绿矾后进行加热,蒸发浓缩,当水分蒸发率为30.75%,反应温度为60℃,加入膨化剂氯酸钠,反应之后于60℃干燥12h即可得到SPFS.添加脱水明矾,干燥时间缩短为3h;;添加SPFS粉末,干燥时间缩短为4h.表面扫描电镜(SEM)实验结果表明,膨化法所得到的SPFS为片状、疏松体,加入脱水明矾和SPFS粉末,其SPFS片状体增大.XRD实验表明,SPFS化学式为Fe4.67(SO4)6(OH)·220H2O,加入添加剂脱水明矾和SPFS粉末,所得SPFS结构不变.与传统制备SPFS方法相比,膨化法制备SPFS具有干燥时间短、能耗低、设备简单、生产成本低等优点.     

Properties and coagulation mechanisms of polyferric silicate sulfate with high concentration

Polyferric silicate sulfate （PFSS） with high concentration was prepared using the composite-poly method. The coagulation properties and mechanisms of this new complex were probed using TEM, Fe-Ferron timed complex-colorimetric method, and infrared spectrum method. The results showed that the flocculating effect of polyferric silicate sulfate had an advantage over polyferric sulfate （PFS）, as the optimum coagulation effect could be obtained when the Si/Fe mole ratio was 0.75 in accordance with its macrostructure of PFSS. According to the Fe-Ferron timed complex-colorimetric method, the Si species was mainly Sic, whereas, the Fe species were Fea and Fec in the copolymerization system. The infrared spectra indicated that the structure of these new flocculants was formed by polymers, mainly by olation, which was different from polyferric sulfate, and the vibration of M-OH-M of around 1100 cm^-1, also proved that there existed Fe-OH-Fe and its polymers in some forms.     

Groundwater arsenic removal by coagulation using ferric(III) sulfate and polyferric sulfate: A comparative and mechanistic study

Elevated arsenic (As) in groundwater poses a great threat to human health. Coagulation using mono-and poly-Fe salts is becoming one of the most cost-effective processes for groundwater As removal. However, a limitation comes from insufficient understanding of the As removal mechanism from groundwater matrices in the coagulation process, which is critical for groundwater treatment and residual solid disposal. Here, we overcame this hurdle by utilizing microscopic techniques to explore molecular As surface complexes on the freshly formed Fe flocs and compared ferric(III) sulfate (FS) and polyferric sulfate (PFS) performance, and finally provided a practical solution in As-geogenic areas. FS and PFS exhibited a similar As removal efficiency in coagulation and coagulation/filtration in a two-bucket system using 5 mg/L Ca(ClO)₂. By using the two-bucket system combining coagulation and sand filtration, 500 L of As-safe water (<10 μg/L) was achieved during five treatment cycles by washing the sand layer after each cycle. Fe k-edge X-ray absorption near-edge structure (XANES) and As k-edge extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) analysis of the solid residue indicated that As formed a bidentate binuclear complex on ferrihydrite, with no observation of scorodite or poorly-crystalline ferric arsenate. Such a stable surface complex is beneficial for As immobilization in the solid residue, as confirmed by the achievement of much lower leachate As (0.9 μg/L-0.487 mg/L) than the US EPA regulatory limit (5 mg/L). Finally, PFS is superior to FS because of its lower dose, much lower solid residue, and lower cost for As-safe drinking water.     

Groundwater arsenic removal by coagulation using ferric(III) sulfate and polyferric sulfate: A comparative and mechanistic study

Elevated arsenic (As) in groundwater poses a great threat to human health. Coagulation using mono- and poly-Fe salts is becoming one of the most cost-effective processes for groundwater As removal. However, a limitation comes from insufficient understanding of the As removal mechanism from groundwater matrices in the coagulation process, which is critical for groundwater treatment and residual solid disposal. Here, we overcame this hurdle by utilizing microscopic techniques to explore molecular As surface complexes on the freshly formed Fe flocs and compared ferric(III) sulfate (FS) and polyferric sulfate (PFS) performance, and finally provided a practical solution in As-geogenic areas. FS and PFS exhibited a similar As removal efficiency in coagulation and coagulation/filtration in a two-bucket system using 5 mg/L Ca(ClO)₂. By using the two-bucket system combining coagulation and sand filtration, 500 L of As-safe water (< 10 μg/L) was achieved during five treatment cycles by washing the sand layer after each cycle. Fe k-edge X-ray absorption near-edge structure (XANES) and As k-edge extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) analysis of the solid residue indicated that As formed a bidentate binuclear complex on ferrihydrite, with no observation of scorodite or poorly-crystalline ferric arsenate. Such a stable surface complex is beneficial for As immobilization in the solid residue, as confirmed by the achievement of much lower leachate As (0.9 μg/L–0.487 mg/L) than the US EPA regulatory limit (5 mg/L). Finally, PFS is superior to FS because of its lower dose, much lower solid residue, and lower cost for As-safe drinking water.     

Properties of polyferric-silicate-sulfate(PFSS) coagulant

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷｉｔｈｍｅｔａｌｉｏｎｓ,ｔｈｅｈｉｇｈｌｙｐｏｌｙｍｅｒｉｚｅｄｐｏｌｙｓｉｌｉｃｉｃａｃｉｄｃａｎｇｉｖｅｎａｎｅｘｃｅｌｌｅｎｔｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ(Ｔａｋａｏ,19...     

胞外聚合物对微生物还原含镉聚合硫酸铁絮体过程次生矿物形成及镉迁移转化的影响

异化铁还原菌(Dissimilatory Iron Reducing Bacteria,DIRB)能够还原铁矿物,并对矿物中所含重金属的再分配产生深远影响.胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPSs)是决定细胞体表微环境理化性质的关键组分,对金属迁移转化及矿物形成具有重要...     

聚合硅酸铁处理含砷废水的研究

砷化镓晶片生产过程中，产生大量废水，其中主要污染物是悬浮状态的砷化镓微粒。本文以水玻璃为原料，合成了无机高分子聚合硅酸铁(PFSS)，并用它对此类含砷废水进行了混凝处理。条件实验表明：在PFSS的铁硅比1：(0．5～1)、熟化时间5～7d、使用量8～12mg／L、出水pH=6～8时，混凝效果较好，出水达到了GB8978-96的排放标准，且除砷效果优于常规混凝剂，用量较少，可作为一种新型无毒混凝剂推广使用。     

PAC与PDMDAAC复合混凝剂去除高浊度水中有机氯

以聚合氯化铝(PAC)和聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)为原料制备复合混凝剂,采用强化混凝的处理方法,对高浊度水体中有机氯(OCPs)以及浊度去除效果进行研究.考察了PAC-PDMDAAC复合比例、复合混凝剂投加量、水样初始浊度、慢速搅拌时间、pH值等因素对浊度和OCPs去除效果的影响,结合絮体分形维数和Zeta电位对去除效果进行验证.结果表明,复合比例对处理高浊水体中的OCPs以及浊度效果影响较大,PAC与PDMDAAC复合比例为5:1,投药量为1mL/L,慢速搅拌时间为15min时,OCPs和浊度去除率达到最佳;随着初始浊度的升高,水体中OCPs的去除率也随之增加,表明PAC-PDMDAAC复合混凝剂更适用于高浊度水中OCPs和浊度的去除;复合混凝剂与其他混凝剂相比,其最佳pH值范围较广,当pH值为4时,OCPs和浊度去除率达到最佳.利用絮体分形维数和Zeta电位两种表征手段对混凝效果进行进一步探讨,说明了实验结果的正确性.     

用褐铁矿制备聚硅氯化硫酸铁的研究

通过正交实验研究了用盐酸、硫酸、褐铁矿和硅酸钠制备聚硅氯化硫酸铁（PSFCS）絮凝剂的工艺条件。实验结果表明,浸取时间为2.5-3 h,浸取温度为110℃,硫酸浓度为6 mol/L,盐酸浓度为3 mol/L,质量液固比为4∶1,铁的浸出率可达95.7%-96.3%。溶液中加入少量聚乙烯醇作稳定剂,亚硝酸钠作氧化催化剂。PSFCS的合成条件：Fe/Si摩尔比为2,硅酸活化pH值为2,硅酸活化时间是30-40 min,陈化时间是2-2.5 h。与聚合硫酸铁（PFS）和聚合氯化铝（PAC）比较了处理印染废水的效果,表明PSFCS具有良好的絮凝性能,COD和浊度的去除率分别可达81.4%和96.1%。     

聚合氯化铁-腐殖酸(PFC-HA)絮体的不同拓扑空间下分形维数的研究

通过对PFC混凝去除水中HA过程中所形成的PFC-HA絮体的研究结果表明,原水pH分另4为9.0、7.0和5.0时,最佳投药量下形成的絮体的平均沉降速度之间的比值为1.17:1.00:0.49,而且所有絮体的水平投影方向的平均直径与垂直投影方向的平均直径的比值均接近0.85.结合Logan公式和有效密度-长轴的双对数关系计算出的絮体三维空间的分形维数Df较为可靠,在本试验中3种pH的原水下形成的PFC-HA絮体的Df均小于2.0.絮体沉降速度的变化是质量分形维数Df、有效密度和粒径等因素的变化综合影响结果,因此,絮体的Df、有效密度各自的变化趋势有可能与沉降速度的不一致.原水pH=7.0时絮体的Df稍大于原水pH=9.0时絮体的Df,但比原水pH=5.0时絮体的Df大11.73%.可见,与原水pH=9.0时形成的絮体相比,原水pH=7.0时形成了稍微密实的小絮体,但原水pH=5.0时却形成了较为疏松的、很小的絮体.在本试验的图像分辨率下,PFC-HA絮体在一维拓扑空间下的分形维数D1比较低,一般都低于1.10.基于投影面积-长轴关系计算的二维拓扑空间的分形维数D2变化趋势为样品3稍大于样品2,样品1最小;然而基于投影面积一周长计算的二维拓扑空间的分形维数D2却呈现不同的变化趋势.另外,尽管PFC-HA絮体的Df小于2,但其与基于投影面积-长轴关系计算的二维拓扑空间的分形维数D2不相等,不符合Meakin的结论,这与本试验中CCD相机的分辨率和絮体样本数量有关.     

煤矸石灰渣研制聚硅酸铝混凝剂及应用研究

利用煤矸石灰渣制取聚硅酸铝（PSA）混凝剂以及利用PSA混凝剂处理印染和钢厂除尘废水。实验表明,该混凝剂具有优良的除浊、除色、除SS性能。与常规混凝剂相比。PSA混凝剂的脱色率和SS去除率均提高20％～40％。综合考虑SS去除率、脱色率两方面因素,在处理废水时,选择pH值为6.0,沉降时间15～20min为最佳。本文还对PSA混凝剂的混凝脱色机理进行了初步探讨。     

阴离子嵌段磁性混凝剂去除低浓度亚甲基蓝

采用模板法合成具有阴离子嵌段结构阴离子聚丙烯酰胺(TAPAM),然后用聚多巴胺(PDA)进行改性,通过螯合作用接枝Fe3O4纳米颗粒,命名为TAPAM-PDA-Fe3O4,并对合成新型磁混凝剂进行多种表征分析.通过与PDA和APAM-Fe3O4对亚甲基蓝的去除效果对比,结果表明,TAPAM-PDA-Fe3O4去除率最高...     

淀粉改性混凝剂复合硅酸盐对微污染水强化混凝性能研究

传统混凝工艺对微污染地表水净化效果有限,此外,近年来淀粉等天然高分子混凝剂由于绿色环保等特点而备受关注.本研究采用一种阳离子改性淀粉材料(淀粉-3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵,St-CTA)为混凝剂,分别与实验室自制的聚硅酸(PSA)及聚硅酸钛锌(PSTZ)进行复合强化混凝,应用于处理微污染水体.首先以高岭土-腐殖酸(HA)混合液为模拟水样,基于表观混凝性能、絮体特征及混凝后上清液ζ电位等,详细考察了强化混凝工艺的净水效果及混凝机制.结果表明,St-CTA分别复合两种不同硅酸盐的强化混凝工艺均对模拟水样具有良好的净水效果;St-CTA与PSTZ复合优于其与PSA组合工艺的混凝性能,且St-CTA/PSTZ复合工艺能缓解St-CTA过量引起的再稳定效应,具有较宽的有效混凝范围.St-CTA通过电中和作用与污染物结合,可有效压缩表面双电层;而带正电性的PSTZ,相比于负电性的 PSA,不仅具有粘结架桥强化效应,还具有电中和作用,且与HA可形成Zn-HA复合物,实现高效净水效果.除模拟水样外,还考察了两种强化混凝工艺对实际微污染地表水的混凝效果,其均表现出良好的混凝性能,有效弥补单一混凝剂对有机微污染水体混凝效率较低的不足,进一步证实了该强化混凝工艺的有效性.此外,与处理模拟水样效果一致,St-CTA复合PSTZ的净化效果更佳,但PSA具有更低的应用成本.本研究提供了一种绿色环保的强化混凝工艺,可有效净化微污染水体,具有良好的应用前景.     

无机-有机复合混凝剂处理夏季引黄水库水的对比研究

合成了具有不同Fe(Al)/聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)质量比的无机-有机复合混凝剂PFC-PDMDAAC和PAC-PDMDAAC,并对夏季引黄水库水进行混凝处理.考察了复合比例、投药量、pH值和投加方式对浊度、有机物和叶绿素-a的去除效果;并通过混凝过程中形成絮体的Zeta电位的变化分析了2种混凝剂的混凝机理.结果表明,无机-有机复合混凝剂处理夏季引黄水库水的效果好于2种单独成分的复配使用;复合比例对PFC-PDMDAAC和PAC-PDMDAAC处理夏季引黄水库水的效果影响较大,Fe(Al)/PDMDAAC质量比为4:1,投药量为4mg/L时混凝效果最好;与无机混凝剂相比,复合混凝剂的最佳pH值范围较广,可在5.0~8.0的pH值范围内取得良好的混凝效果;2种混凝剂相比,PAC-PDMDAAC对浊度和叶绿素-a的去除效果较好,而PFC-PDMDAAC对有机物的去除效果更佳.     

水稻田土壤甲烷厌氧氧化在整个甲烷氧化中的贡献率

对黄松土水田土壤中>0.02mm的颗粒和<0.02mm的颗粒按不同比例组合成的土壤、不同绝对含水量的黄松土水田土壤、不同温育时段的水田土壤和长期定位不同施肥的水稻田土壤中的甲烷好氧氧化和厌氧氧化的速率的检测结果进行比较,结果相当一致,不仅证实了水稻田土壤甲烷厌氧氧化过程的存在,而且表明水田土壤中的甲烷厌氧氧化活性远较甲烷好氧氧化活性要低,如以两者的氧化活性作为对甲烷氧化的贡献来计,则甲烷厌氧氧化的贡献率一般都在整个甲烷氧化的10%以下.但在水田土壤被水淹没的情形下,由于土壤厌氧条件的形成和甲烷扩散受阻,甲烷厌氧氧化的速率明显超过好氧氧化的速率,甲烷厌氧氧化在整个甲烷氧化中的贡献率可到达30%以上.长期施肥对于水稻田土壤的甲烷好氧氧化活性和甲烷排放通量影响显著,而对甲烷的厌氧氧化活性有影响但未达到显著水平.长期施肥处理的土壤中甲烷好氧氧化活性在(9.072～41.088)×10^-6mol·(d·g)^-1之间,而甲烷厌氧氧化活性仅在(0.325～0.671)×10^-6mol·(d·g)^-1之间,仅及甲烷好氧氧化活性的1.31%～4.43%,占整个甲烷氧化的1.3%～4.14%.     

无机絮凝剂对SBR系统中活性污泥的影响研究

采用序批式活性污泥法（SBR）反应器进行模拟实验,系统地探究了聚合氯化铝（PAC）和聚合氯化铁（PFC）对活性污泥产生的影响.结果表明,PAC、PFC会使得污泥絮体变得紧实且边缘化,絮体中值粒径较未添加时分别增加了34.78%、12.90%.污泥的沉降性能和污泥活性随着PAC、PFC的积累而变差.微生物分泌的EPS含量降低,是因为添加PAC、PFC后微生物活性降低并导致微生物多样性降低.     

混凝沉淀-水解酸化-好氧氧化-混凝沉淀工艺处理印染废水

介绍了混凝沉淀-水解酸化-好氧氧化-混合沉淀法在印染废水处理工程中的应用,分析了工程的设计及运行情况.实践表明,该方法在处理色度较大的印染废水过程中,能有效去除各种有机物、色度及部分无机物,抗冲击负荷能力强.     

北京地区对流层低层臭氧及硫酸盐气溶胶的时空分布

基于OMI/Aura卫星资料,分析了北京地区2007~2016年近10a对流层O₃浓度（0~3km）、硫酸盐气溶胶光学厚度（0~2km）、SO₂（边界层以内）柱浓度时空演变特征.结果表明,近10a来北京地区O₃浓度总体呈现上升趋势,最低值在2007年,浓度为33.65 μg/m³;硫酸盐气溶胶污染总体变化呈现先下降后增长的趋势,2007年硫酸盐气溶胶污染最为严重,2011年污染最轻,对应的AOD值为0.252,但在2014年以后,硫酸盐气溶胶污染又出现增长趋势;SO₂浓度在2007~2016年总体呈现下降的变化趋势,且下降趋势明显,最高值为2007年,最低值出现在2016年,最低值比最高值降低了60.42%,但在2011年污染出现反弹.北京O₃季节变化明显,夏季高、春秋次之、冬季低;硫酸盐气溶胶污染季节特征与O₃相同;SO₂污染主要集中在冬季,采暖期污染程度高于非采暖期.     

北京地区对流层低层臭氧及硫酸盐气溶胶的时空分布

基于OMI/Aura卫星资料,分析了北京地区2007~2016年近10a对流层O₃浓度（0~3km）、硫酸盐气溶胶光学厚度（0~2km）、SO₂（边界层以内）柱浓度时空演变特征.结果表明,近10a来北京地区O₃浓度总体呈现上升趋势,最低值在2007年,浓度为33.65 μg/m³;硫酸盐气溶胶污染总体变化呈现先下降后增长的趋势,2007年硫酸盐气溶胶污染最为严重,2011年污染最轻,对应的AOD值为0.252,但在2014年以后,硫酸盐气溶胶污染又出现增长趋势;SO₂浓度在2007~2016年总体呈现下降的变化趋势,且下降趋势明显,最高值为2007年,最低值出现在2016年,最低值比最高值降低了60.42%,但在2011年污染出现反弹.北京O₃季节变化明显,夏季高、春秋次之、冬季低;硫酸盐气溶胶污染季节特征与O₃相同;SO₂污染主要集中在冬季,采暖期污染程度高于非采暖期.