Electro-assisted regeneration of ion exchange resins

Electro-assisted regeneration (EAR) for the mixed bed of strongly acidic cation and weakly basic anion exchange resins with the Al(OH)3 suspension in a three-compartment cell was investigated. The desalination experiments were carried out to evaluate the characteristic of the regenerated mixed resins. Experimental results showed that the efficiency of resin regeneration was strictly dependent on the voltage, regeneration time, and feed regenerant flow rate. The amount of the effluent reached 50 times the volume of the resins bed, and the conductivity was less than 1.0 μs/cm. Compared to the conventional ER, the total effluent volume of EAR was about 1000 mL more than that of ER under the same conditions, and the outlet conductivity was significantly lower. The desalination and regeneration reaction mechanisms of the mixed resins indicated the regeneration efficiency of resin with Al(OH)₃ as the regenerant was much higher than that with H₂O.     

用改进型CAJRIX离子交换技术去除水中镉、铜离子的研究

本文报道用离子交换技术去除镉、铜的新工艺,在传统的CARIX工艺中碳酸钙是便宜的再生添加剂,但再生效率较低,使用较困难.本文报道用镁型化合物作为再生添加剂加入饱和的二氧化碳溶液中,将弱酸性阳离子交换树脂转变为镁型。在不同条件下选用Mg(OH)_2、碱式碳酸镁、白云石等作添加剂。实验结果表明,出水中镉、铜含量可达到废水排放允许标准。     

巯基树脂的合成及对Hg2+的吸附特征

使用聚苯乙烯交联微球为前驱体,经一系列反应合成了一种苯环上含巯基的离子交换树脂(巯基树脂),研究了其对水中Hg2+的吸附特征. 巯基树脂的红外与元素分析结果表明,巯基官能团成功地嫁接到树脂表面,树脂中b(巯基)为2.89 mmol/g. pH对吸附的影响较大,当pH为1时,巯基树脂对Hg2+的吸附量很低,因此,可以用酸洗树脂使其再生. 当pH为2～7时,巯基树脂对Hg2+的吸附量相差不大. 巯基树脂对水中Hg2+的吸附等温线结果表明,温度的升高有利于吸附,吸附量高达14.500 mg/g,且符合Langmuir模型. Hg2+在巯基树脂上的吸附符合准二级动力学方程,对于初始ρ(Hg2+)为1 mg/L的溶液,吸附后最终ρ(Hg2+)可降到0.003 mg/L.      

TiO2@酵母复合微球固定床吸附荧光增白剂-VBL的研究

研究了Ti O2@酵母复合微球在固定床中吸附阴离子型荧光增白剂-VBL(FWA-VBL)的特性,考察了溶液p H(2.0~8.0)、床层高度(1~3 cm)、进水浓度(20~80 mg·L-1)和进水流速(5~11 m L·min-1)等因素对固定床吸附特性的影响.结果表明在溶液p H为2.0,床层高度为1 cm,进水浓度为80 mg·L-1和进水流速为5 m L·min-1时,吸附剂的最大吸附量为223.80 mg·g-1.BDST、Thomas和Yoon-Nelson模型均能很好地描述不同条件下动态吸附行为,相关系数均大于0.980.同时,Ti O2@酵母复合微球具有很好的再生性能,可以重复利用4次.     

镍铝层状氧化物薄膜电极的制备及其除盐性能

水滑石不仅是一种重要的水处理吸附剂,而且在超级电容器方面有广泛应用.本研究采用原位生长法,由泡沫镍作为基体并提供镍源,在泡沫镍表面合成了镍铝复合氧化物(Ni Al-MMO)薄膜即类水滑石煅烧产物.所制得的Ni Al-MMO薄膜电极的电化学性质稳定、电容量高,此薄膜电极的单位质量的比电容量可高达667 F·g-1.对此电极进行电容除盐性能研究,结果表明,增加电压和弱碱性p H环境有利于该电极除盐;初始浓度为0.003 mol·L-1的情况下,最佳工作条件为:电压1.0 V、p H值为8,在此时除盐效率可达58.17%.电极反接可使吸附饱和的电极材料迅速再生,脱附率可达87.96%.本研究为废水中盐离子的去除提供了新的技术选择.     

离子强度、pH值和Ca2+/Al3+对马尾松幼苗的铝毒影响

测定了在不同溶液酸度、不同离子强度和Ca²⁺/Al³⁺比下,铝对马尾松幼苗生长状况的影响。结果表明,溶液酸度增加,离子强度减小时,铝的毒害作用增大。钙对铝毒有明显缓解作用,当Ca²⁺/Al³⁺增大时,铝的毒性减小,但其缓解作用与铝浓度有关,当铝浓度增加,钙的缓解能力下降。     

水解聚合铝溶液中形态分布的定量模拟研究

通过Ａｌ－Ｆｅｒｒｏｎ逐时络合比色法和￣（２７）Ａｌ核磁共振（ＮＭＲ）法，并应用“ＭＩＮＥＱＬ”化学平衡模式计算法，对采用不同反应途径制得的聚合铝（ＰＡＣ）溶液中的化学形态分布规律进行了定量模拟研究和对比。模式计算结果与两种实验定量分析结果都较为吻合，结果表明，在水解聚合铝溶液中较稳定的化学形态主要有五种：一种单体形态［ａｌ＿ａ］，即Ａｌ￣（３＋），Ａｌ（ＯＨ）￣（２＋），Ａｌ（ＯＨ）＿２￣＋；３种聚合形态［Ａｌ＿ｂ］，即和以及一种溶胶或凝胶形态［Ａｌ＿ｃ］，即Ａｌ（ＯＨ）＿３（ａｍ）．这些化学形态的分布和转化不仅取决于溶液的化学特征，而且也取决于制备方法的不同。     

异步周期换向电凝聚法处理活性艳蓝X-BR模拟染料废水及其机理研究

针对传统电凝聚法处理废水过程中易出现的电极表面钝化和极化而影响处理效果的现象,采用铝和铁板作为两极同步换向方法,通过周期性改变电流方向使电极钝化和极化现象得以减缓或消失,并实现两极均可溶,利用铝、铁系无机絮凝剂共存时可提高处理效果的特点,对活性艳蓝X-BR模拟染料废水进行处理;通过正交试验,获得了该方法的最佳处理条件.在此基础上,为避免金属铝成分在废水中出现剩余影响水质,采用异步周期换向方式加以改进,考察了铝、铁电极不同通电时间对处理效果的影响,并利用紫外-可见光分光光度法、高效液相色谱法、ICP法、高分辨质谱技术、激光粒度分析仪等手段对废水处理过程主导因素和污染物去除机理以及该方法对强化处理效果的作用机理进行了分析.研究表明,最佳条件下采用异步换向周期电凝聚法处理活性艳蓝X-BR模拟染料废水30 min可使模拟废水脱色率接近100%,COD去除率可达76%以上;处理过程中起主导作用的是电凝聚过程而非电氧化还原过程;除大部分染料分子被电凝聚气浮或沉降导致脱色外,其余的活性艳蓝X-BR染料分子在电解作用下首先断裂生成了1,4-二氨基蒽醌-2-磺酸根,之后1,4-二氨基蒽醌-2-磺酸根又被直接絮凝上浮或沉降,或者在氢离子作用下发生了加氢反应使双键消失而脱色,模拟废水脱色是上述作用的综合结果.采用改进后的异步周期换向电凝聚法可以使铝铁离子凝聚过程形成的絮体具有更为合理的粒度和结构特性,从而更易于被去除,因此处理效果略优于同步换向和定向电流电凝聚过程,且可以实现处理后废水中铝离子含量降低到无法检出,避免其在处理后的废水中出现剩余影响水质.     

Natural organic matter(NOM) removal from surface water by coagulation

IntroductionNaturalorganicmatter(NOM)inriversandlakesisacomplexmixtureofmoleculeswithvaryingmolecularweightandchemicalnatureandoriginatesfromavarietyofsources(degradationofterrestrialandaquaticorganisms,biologicalactivityinthewaterbody,humaninputsetc.).NO…     

Photoassisted Fenton degradation of phthalocyanine dyes from wastewater of printing industry using Fe(Ⅱ)/γ-Al2O3 catalyst in up-flow fluidized-bed

Fe(II)/γ-Al2O3 powders synthesized using the dipping method were produced from a mixed aqueous solution containing aluminium oxide(γ-Al2O3) and iron(II)-precursor(FeSO4), and used for photoFenton degradation of phthalocyanine dyes(PCS) under ultraviolet(UV) irradiation in an up-flow fluidized bed. The catalysts were characterized by XRD, ESCA, BET, EDS and SEM. The results showed that Fe2+ion was compounded on the γ-Al2O3 carrier. The effects of different reaction parameters such as catalyst activity, dosage and solution pH on the decolorization of PCS were assessed. Results indicated that maximum decolorization(more than 95%) of PCS occurred with20 wt% Fe(II)/γ-Al2O3 catalyst(dosage of 60 g/L) using a combination of UV irradiation and heterogeneous Fenton system. The degradation efficiency of PCSincreases as pH decreases, exhibiting a maximum efficiency at pH 3.5. The recycled catalyst was capable of repeating three runs without a significant decrease in treatment efficiency, and this demonstrated the stability and reusability of catalyst.     

印染废水反渗透脱盐系统运行性能及膜污堵特性

反渗透(RO)脱盐工艺对实现印染废水再生利用具有重要的意义.膜污堵却制约了RO工艺应用.对广东省某工业园区印染废水RO脱盐系统运行性能及膜污堵特性进行了研究.结果表明,印染废水生化处理出水经臭氧氧化-砂滤-超滤(UF)预处理后,RO进水COD平均浓度为12.4 mg·L~(-1),浊度1 NTU.RO系统脱盐率稳定在98%,RO产水高锰酸盐指数约为0.7 mg·L~(-1),浊度约为0.12 NTU.但RO系统运行3 a后,跨膜压差高达0.6 MPa,产水量下降至120 m~3·h~(-1),且不能通过化学清洗恢复,在RO膜面沉积了不可逆的污堵物.RO膜面的有机物占总污堵物干重的(53.5±0.2)%,无机物占(46.5±0.2)%,RO膜面有机污堵与无机污堵贡献相近.Si、Al与Ca是RO膜面主要的无机元素.碱液(Na OH溶液)对沉积在RO膜面的Si与Al及有机物提取效果较好.     

催化还原法深度处理污水中硝态氮的研究

为有效降低城市污水处理厂出水硝态氮的含量,减轻氮素污染,依次进行了基础性试验和验证性试验.基础性试验以Fe0为还原剂,以配置的KNO3溶液为试验用水对分别添加H+、Fe2+、Cu2+、Pd/Al2O3等后的脱氮效果进行了对比研究.试验结果表明,系统pH值为2.1,Fe2+、Cu2+投加量分别为1000mg/L时,系统均可获得较好的脱氮效果,分别为92%、41%、61%,产物均以氨氮为主;当投加10g/L催化剂Pd/Al2O3,调节系统pH值为3.02时,系统脱氮率可达48%,且其产物以氮气为主,副产物较少.在此基础上,验证性试验以北京市某污水处理厂出水为试验用水,对上述各方法的脱氮效果进行了试验验证,并对其可行性进行了分析.结果表明,在一定条件下,各方法均可达到理想的脱氮效果,其去除率分别可达到87%、36%、50%、46%.但综合脱氮效果、产物分析、出水水质等考虑,相比较而言,添加催化剂的化学催化还原法在去除污水中的硝态氮时具有更好的可行性.     

CTAC改性活性炭去除水中砷(V)的柱实验吸附和再生研究

为了开发一种能有效去除水中砷的吸附材料, 研究了十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)改性活性炭后, 活性炭对水中五价砷As(V)的去除效果.研究中利用动态小柱实验(Rapid small-scale column test, RSSCT)探讨了CTAC改性后活性炭对砷的吸附能力、影响吸附能力的因素和活性炭再生方法.结果表明, CTAC改性能有效提高活性炭对As(V)的吸附.活性炭对As(V)的吸附受溶液pH、空床接触时间、进水中砷浓度及水中其他离子存在的影响.另外, 1 mol·L^-1的盐酸能有效对吸附穿透后的活性炭进行再生,再生后的活性炭可以重复使用.同时,柱实验中对出水CTAC的检测结果表明, CTAC和活性炭的结合非常稳定.     

Purification and characterization of Al13 species in coagulant polyaluminum chloride

Nano-Al₁₃ was separated and purified by four methods to investigate its characteristic, and was analyzed by Al-Ferron timed complexation spectrophotometer,²⁷ Al-NMR (nuclear magnetic resonance), and transmission electron microscopy (TEM). Coagulation efficiency of nano-Al₁₃, polyaluminum chloride (PAC), and AlCl₃ in synthetic water were also investigated by jar test. The dynamic process and aggregation state of kaolin suspensions coagulating with nano-Al₁₃, PAC, and AlCl₃ were also investigated. The experimental results indicated that the efficiency of gel column chromatography method was the highest for separating PAC solution with low Al concentration. Ethanol and acetone method was simple and could separated PAC solution with different Al concentrations, while silicon alkylation white block column chromatography method could separate PAC solution only with low Al concentration. The SO₄²−/Ba²⁺ displacement method could separate PAC solution with high Al concentration, but extra inorganic cation and anion could be introduced into the solution during the separation. The coagulation efficiency and dynamic experimental results showed that nano- Al₁₃ with a high positive-charged species was the main species of electric neutralization in coagulation process, and it could reduce the turbidity and increase the effective particles collision rate efficiently in coagulation process. Its coagulation speed and the particle size of coagulant formed were of greatest value in this study.     

Adsorption of heavy metal ions from aqueous solution by carboxylated cellulose nanocrystals

A novel nanoadsorbent for the removal of heavy metal ions is reported.Cotton was first hydrolyzed to obtain cellulose nanocrystals(CNCs).CNCs were then chemically modified with succinic anhydride to obtain SCNCs.The sodic nanoadsorbent(NaSCNCs) was further prepared by treatment of SCNCs with saturated NaHCO 3 aqueous solution.Batch experiments were carried out with SCNCs and NaSCNCs for the removal of Pb 2+ and Cd 2+.The effects of contact time,pH,initial adsorption concentration,coexisting ions and the regeneration performance were investigated.Kinetic studies showed that the adsorption equilibrium time of Pb 2+ and Cd 2+ was reached within 150 min on SCNCs and 5 min on NaSCNCs.The adsorption capacities of Pb 2+ and Cd 2+ on SCNCs and NaSCNCs increased with increasing pH.The adsorption isotherm was well fitted by the Langmuir model.The maximum adsorption capacities of SCNCs and NaSCNCs for Pb 2+ and Cd 2+ were 367.6 mg/g,259.7 mg/g and 465.1 mg/g,344.8 mg/g,respectively.SCNCs and NaSCNCs showed high selectivity and interference resistance from coexisting ions for the adsorption of Pb 2+.NaSCNCs could be efficiently regenerated with a mild saturated NaCl solution with no loss of capacity after two recycles.The adsorption mechanisms of SCNCs and NaSCNCs were discussed.     

河流沉积物中有机磷提取剂(NaOH-EDTA)提取比例与机制研究

选择海河流域高磷污染河流滏阳新河沉积物为研究对象,利用液相31P核磁共振(31P-NMR)技术优化了沉积物中有机磷提取剂NaOH和EDTA的配比,探讨了提取剂对总磷(TP)、有机磷(P o)及金属离子的提取机制.结果表明,不同配比的NaOH和EDTA提取液提取同一沉积物,所提取的TP和P o的量差异较大,但P o的提取量均高于NaOH单独提取,主要原因为EDTA与Fe、Al等离子的结合促进了无机磷(P i)和P o的释放;TP在1.00 mol·L-1NaOH+75 mmol·L-1EDTA配比的提取液中获得最大提取量,为3.88 mg·g-1,P o在0.25 mol·L-1NaOH+50 mmol·L-1EDTA配比的提取液中提取量最大,为0.24mg·g-1;相同浓度NaOH提取液中金属离子Fe、Mn、Ca、Mg、Al提取量随EDTA浓度增大呈升高趋势,主要是通过螯合作用、金属离子与OH-形成化合物实现.其中,Fe、Mn、Ca提取浓度与提取液pH呈显著负相关(P<0.01),说明其与OH-形成沉淀化合物;Al离子由于既可以与OH-生成可溶性的偏铝酸盐又可以被EDTA螯合形成可溶性络合物,因此其浓度随提取液pH升高呈指数增长趋势(P<0.01);NaOH与EDTA混合提取剂核磁共振图谱优于NaOH提取液,在本研究中均可以检测到膦酸盐、正磷酸盐、磷酸单酯、磷脂、DNA和焦磷酸盐.综合考虑:对北方河流富含Fe和Al的河流沉积物,0.25mol·L-1NaOH与50 mmol·L-1EDTA可以作为理想的沉积物有机磷提取剂.     

Quantitative model for species distribution of hydroxy polyaluminum chloride

ＱｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｍｏｄｅｌｆｏｒｓｐｅｃｉｅｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｘｙｐｏｌｙａｌｕｍｉｎｕｍｃｈｌｏｒｉｄｅＦｅｎｇＬｉ，ＬｕａｎＺｈａｏｋｕｎ，ＴａｎｇＨｏｎｇｘｉａｏＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＥｃｏＥｎｖｉｒ...     

悬浮态TiO_2光催化降解苯系物的方法研究

以高压汞灯为光源 ,在TiO2 粉末悬浮体系内 ,系统地研究了光照时间、光照距离、催化剂用量、苯系物浓度和溶液pH、空气流量、H2 O2 浓度、Fe3+ 浓度等因素对模拟水样中苯系物的光催化降解效率的影响。研究结果表明 ,当光照时间为 2 0min、光照距离为 6cm ,TiO2 用量为 4 0 0mg L、pH =7、苯系物浓度为 10 0mg L ,空气流量为 4 0 0mL min,苯系物降解率可达 93% ,添加H2 O2 与Fe3+ 能增加苯系物的降解率 ,当H2 O2 浓度为 6mmol L ,Fe3+ 浓度为 0 2mmol L ,苯系物可完全降解。实验测定精密度RSD为 0 5 %。     

改性海绵铁深度除磷及其再生磷回收方法

为了从污染水体中去除磷并有效回收磷资源,本文研究了海绵铁改性前后吸附除磷特性,并构建海绵铁除磷渗滤床,考察了其连续流除磷特性及再生活化方法,并探究再生废液中磷回收生成鸟粪石的工艺条件.结果表明:硫酸改性后的海绵铁对磷的最大理论吸附容量从改性前4.17 mg·g~(-1)提升至18.18 mg·g~(-1).吸附饱和的改性海绵铁,采用1 mol·L~(-1)氢氧化钠解吸和6%硫酸再活化后,能够达到98%的活化率.海绵铁除磷渗滤床在长达约200 d的连续流运行实验中表现出良好的除磷能力,在进水TP=10 mg·L~(-1),HRT=1 h条件下,磷综合去除率达30%～89%,累积单位容积磷吸附量达到6.95 kg·m~(-3).海绵铁碱再生后的废液可以用于回收鸟粪石,其最佳生成条件为:pH=10,n(Mg~(2+))∶n(PO_4~(3-))∶n(NH~+_4)=1.3∶1∶1.1.在最优条件下,磷回收率可以达到97.8%.本研究提供的方法对于污染水体中磷营养元素的去除及回收利用具有理论与实践意义.     

即时合成层状双氢氧化物法去除阴离子染料刚果红

利用层状双氢氧化物(LDH)合成原理,提出了即时合成LDH处理染料废水的方法,并对其可行性进行了实验研究.该方法的基本原理是由于Mg2+,Al3+水解共沉淀形成LDH,阴离子染料优先进入LDH结构层间平衡结构电荷,从而使阴离子染料以LDH沉淀的形式被去除.探讨了反应时间,pH,n(Mg2+):n(Al3+)及温度对染料去除率的影响.结果表明,在常温下,最佳pH为9.0,反应时间为2 h,n(Mg2+):n(Al3+)为2:1,对刚果红染料的去除率可达100%,效果十分显著.