天然菱铁矿改性及强化除砷研究

我国高砷地下水分布广泛,经济、高效地饮用水除砷技术受到广泛关注.静态批实验采用资源丰富、价格便宜的天然菱铁矿为主要原材料,考虑灼烧温度、时间及添加黏合剂等因素确定最优改性条件使除砷效果达到最佳.结果表明,在加铝量为10 mg.g-1、350℃下恒温灼烧90 min后造粒达到强度要求并除砷效果较优.25℃、固液比为0.5 g∶50 mL、As(Ⅲ)和As(Ⅴ)初始浓度为5 mg.L-1时,吸附后溶液中残留As浓度均<10μg.L-1.静态吸附批实验结果表明,25℃时,接触反应时间为12 h可达到吸附平衡,吸附过程较好地符合Lagergren假二级吸附速率方程;最优改性天然菱铁矿对砷的吸附规律可用Langmuir和Freundlich等温吸附模型很好地描述,As(Ⅲ)、As(Ⅴ)饱和吸附容量分别可以达到1 039、1 026μg.g-1.结合XRD、SEM等研究方法和比表面及孔结构分析初步探讨天然菱铁矿改性以及除砷的主要机制.分析表明,改性后天然菱铁矿比表面积大幅度增大,孔径减小,且在表面活化生成一层圆球状的含Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的化合物.改性天然菱铁矿是一种值得进一步研究并实际应用的除砷材料.     

载铝改性人造沸石对含氟水除氟效果的研究

采用盐酸浸泡活化和硫酸铝溶液浸泡改性的方法对人造沸石进行改性,用模拟高氟水样进行静态及动态除氟实验。动力学研究结果表明:吸附剂吸附速度快,30 min接近吸附平衡,吸附速率可用拟二级动力学方程描述。吸附等温线符合Langmuir方程,饱和吸附量为5.07 mg/g,吸附平衡常数为0.060 2 L/mg。静态实验对浓度...     

活化铁锰结核的除氟性能研究

通过批实验研究接触反应时间、温度、共存阴离子对除氟效果的影响.结果表明,接触反应时间为48 h时,吸附都将近平衡.温度越高,越有利于氟离子的吸附.Langmuir和Freundlich吸附等温模式都可以较好地描述氟离子的吸附特性.热力学分析发现活化铁锰结核对氟的吸附为自发的吸热反应.当其他阴离子存在时,会对吸附造成不利影响.柱实验结果表明,活化铁锰结核动态除氟效果很好,性能稳定,机械强度高,易洗脱再生,且洗脱再生后饱和吸附量明显增大.出水中铁、锰含量不超过我国生活饮用水卫生标准.用Thomas模型分析,得到的平均饱和吸附量可达1.340 mg/g.X射线衍射和扫描电镜分析表明,经FeCl3活化的铁锰结核表面附着大量铁的氧化物或氢氧化物.这些铁的氢氧化物或氧化物对水中氟离子的去除起重要作用.     

铝改性粉煤灰漂珠材料吸附水中氟的性能研究

采用湿法+干法制备铝改性漂珠材料,借助静态吸附实验研究吸附剂用量、pH值、共存离子、反应时间和反应温度对去除水溶液中氟离子性能的影响,并对实验数据进行吸附等温线和动力学拟合。结果表明:铝改性漂珠材料吸附水中氟离子的最佳pH值为3;最佳吸附剂用量2.5 g/L;共存离子影响由强到弱的顺序为H2PO4-,SO42-和NO3-的混合物﹥H2PO4-﹥SO42-﹥NO3-;在温度298 K、吸附剂用量2.5 g/L、pH值为3和反应时间24 h的条件下,最大吸附容量约10.2 mg/g;吸附等温线符合Langmuir单层吸附模型;动力学过程符合准二级动力学模型。     

改性废砖对氟的吸附性能研究

以将废砖作为除氟吸附剂材料为目的,对废砖采用不同的方法进行改性,采用单因素分析法,实验研究了不同改性方法、pH值、温度、时间、吸附剂用量等影响因素对改性废砖吸附废水中氟的性能影响,并实验考察了改性废砖对氟的等温吸附模型。结果表明:相同实验条件下,铝改性废砖对氟的去除率更高;pH在1~3之间,Al-废砖与氟的投加质量比率为110∶1时,Al-废砖对氟的去除率高;升高温度可以提高Al-废砖对氟的吸附性能,且吸附反应在进行20 min后基本达到平衡;在25℃,pH=2,投加比例为110∶1的条件下,Al-废砖对氟的吸附符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型,吸附容量为9.72 mg/g。     

天然菱铁矿去除水中磷的性能研究

采用批次试验研究菱铁矿对水溶液中磷的吸附特性,考察了初始磷浓度、p H值、菱铁矿投加量、粒径、共存离子对吸附的影响,并探讨了吸附动力学和吸附热力学特征.结果表明,当磷溶液初始浓度为20 mg·L-1,初始p H为6.0时,菱铁矿对磷的吸附效果较好,吸附平衡时间为48h.菱铁矿投加量为0.5~10 g时,随着投加量的增加,菱铁矿对磷的吸附效能逐渐提高.相对于NO-3、Cl-而言,SO2-4、HCO-3对菱铁矿去除磷有微弱的抑制作用.动力学研究发现,菱铁矿对磷的吸附过程更符合准二级动力学模型,吸附平衡可由Freundlich等温线方程描述,饱和吸附量为83.5μg·g-1.最后分别计算了288、303和318 K下的吸附热力学参数,发现吉布斯自由能(ΔG)均为负,焓变(ΔH)及熵变(ΔS)为正,表明该吸附过程为自发的吸热反应.     

载铁001×7改性树脂的除氟性能与机理研究

研究将H型001×7强酸树脂改性为Fe型,该树脂能有效吸附交换水中的F-.其静态饱和吸附容量达18.98mg/g,最适宜pH范围为4.5～6.0.因受膜扩散速度的制约,原水的水力条件对其除氟性能影响较大,在一定搅拌速度下,1.5小时即可达到吸附平衡.该树脂室温下的吸附等温线符合Langmuir公式,呈现出化学吸附的特征.红外光谱分析表明,除氟机理依赖于F-取代Fe3 原来吸附的配体水而与Fe3 生成配位化合物,从而具有一定的除氟能力.     

改性沸石用于饮用水除氟的试验研究

试验针对存在饮用水的氟污染问题,将天然沸石用NaOH和Al2(SO4)3溶液改性制成除氟材料。静态试验研究表明:改性沸石除氟吸附反应快,其最佳pH值范围为5￣9,而且对氟离子具有较好的离子选择性能。通过动态试验研究发现降低进水流量和原水浓度可以增大滤层的吸附容量。两种再生方式对比试验表明用Al2(SO4)3溶液再生效果优于用NaOH和Al2(SO4)3溶液联合再生。     

Ti(Ⅳ)改性颗粒活性炭的除氟性能研究

该研究采用Ti(Ⅳ)改性颗粒活性炭(GAC),并考察改性前后GAC的除氟性能。通过批试验确定Ti(Ⅳ)改性GAC对氟离子的吸附平衡、动力学和机理。实验结果表明该吸附过程符合Langmuir吸附等温线和拟二级动力学模型。初始氟离子浓度的提高和接触时间的延长可以提升吸附性能,而p H和温度的升高会抑制吸附性能。氟离子和羟基基团之间的离子交换作用是主要的吸附机理。批试验结果证明Ti(Ⅳ)改性GAC对氟离子就有优异的去除效果,能将水体水氟离子浓度降至饮用水标准限之下(1.0 mg/L)。Ti(Ⅳ)改性GAC具有良好的再生性能和工艺适应性,能处理同时含有氟离子和有机物污染的混合水体。     

新型除氟剂竹炭的优选和改性方法实验研究

采用不同产地的竹炭进行除氟研究,分别进行了直接除氟和改性后除氟的效果比较。在水浴恒温振荡箱,振荡速度100 r/min,温度30件下,保持固液比0.03,反应1.5 h,处理初始氟浓度10 mg/L的溶液,浙江丽水的机械竹炭的直接除氟效果比其它地方的竹炭都好,其对氟去除率为47.8%。通过该竹炭的直接除氟工艺参数优化结果可知,pH是影响竹炭除氟的关键因素,最佳值为4;随着竹炭量的增大,氟离子的去除率明显上升;氟离子的初始浓度增大,竹炭的单位吸附量也逐渐上升;反应时间为90 min时,反应逐渐趋于平衡。选用Al2（SO4）3对竹炭进行改性后,浙江丽水的机械竹炭的除氟率有很大的上升;采用MgSO4改性后各类竹炭除氟效果均有所下降。采用Fe2（SO4）3改性后,氟离子的去除率达到91.8%,剩余浓度为0.82 mg/L,达到国家饮用水的标准。     

铝锆改性生物炭对水体低浓度氟的吸附特性

针对低浓度含氟水难处理,氟超标排放造成水污染等问题,制备了铝锆改性生物炭(AZBC),研究其对水体低浓度氟离子(F^-)的吸附特性及吸附机制.结果表明,AZBC是具有均匀孔隙结构的介孔生物炭,能够快速吸附水体F^-,可在20 min内达到吸附平衡.当初始ρ(F^-)为10mg·L^-1,AZBC投加量为30 g·L^-1时,F^-去除率为90.7%,出水浓度低于1mg·L^-1.AZBC的pH_pzc为8.9,推荐pH使用范围为3.2～8.9.其吸附动力学符合拟二级动力学,吸附过程符合Langmuir模型,在25、 35和45℃下的最大吸附量分别为8.91、 11.40和13.76mg·g^-1.可用1mol·L^-1 NaOH脱附F^-,5次循环使用后,AZBC的吸附量下降约15.9%. AZBC的吸附机制为静电吸附和离子交换共同作用.以某工业园区污水厂污水为实验对象...     

pH和有机酸对氟溶出砖红壤中铝离子的影响

研究砖红壤对F-的吸附反应尤其是随后Al3+的释放过程,有助于增进对土壤酸化过程及其环境影响的理解. 在初步揭示出F-吸附反应以及Al3+释放反应的动力学特征基础上,重点考察了pH和有机酸对上述反应的影响. 结果表明:土壤对F-的吸附反应十分迅速,2 min内吸附量即可达到24 h内总吸附量95%,而土壤中不同含铝矿物的溶解度差异使Al3+的释放过程在前15 min十分迅速,释放量可达24 h内总释放量的80%,随后则逐渐减缓. 降低反应体系pH可促进Al3+释放,但会使F-吸附量减少,这是因为伴随Al3+的释放,部分F-又可以AlF络合物的形态重新进入溶液,尽管在低pH条件下,土壤表面以带正电荷为主而有利于F-吸附. 草酸和抗坏血酸对土壤吸附F-均有抑制作用,但对F-溶出土壤Al3+有促进作用. 此外,草酸对土壤铁氧化物的选择性溶解作用,可使更多F-吸附在土壤铝氧化物位点,并导致Al3+释放量增加.      

天然活化沸石负载壳聚糖对高氟水的处理

为提高天然沸石对氟的吸附能力,采用活化天然沸石负载壳聚糖改性处理,研究了除氟剂的性能,确定了除氟剂的最佳改性条件:2.0%冰醋酸溶液,壳聚糖浓度为0.05 g/mL,壳聚糖:沸石(质量比)=0.07,室温下改性5 min。最适除氟条件:pH=6.0,粒径1~2 mm,100 r/min的速度搅拌反应50 min,静置0 min。吸附剂对F-的吸附过程符合Langmuir吸附等温线,对氟离子的饱和吸附容量为10.63 mg/g。     

响应曲面分析优化改性粉煤灰漂珠对水中氟的吸附性能及机理研究

为提升粉煤灰漂珠对水溶液中氟的吸附性能,以氧化钙为原料,采用煅烧法制备钙改性粉煤灰漂珠吸附材料.通过响应曲面分析中的Box-Behnken设计吸附氟试验,探讨各吸附因数及其交互作用对吸附效果的影响,确定最佳吸附条件.利用SEM（扫描电镜）、EDS（能量散射光谱）、XRD（X射线衍射）以及BET比表面积等手段对吸附材料进行表征,并结合吸附动力学、吸附等温试验探讨钙改性粉煤灰漂珠吸附剂的除氟机制.结果表明:①初始ρ（F-）和吸附温度对改性粉煤灰漂珠吸附水中F-的去除率有显著影响,当pH为5.0、初始ρ（F-）为125 mg/L、吸附温度为40℃时,改性粉煤灰漂珠对水中F-的吸附效果最佳.②动力学试验显示,改性粉煤灰漂珠对水中F-的吸附过程符合准二级动力学模型,说明该吸附过程主要以化学吸附为主;与Langmuir和Freundlich吸附等温模型相比,Temkin吸附等温模型更适合于描述该吸附平衡过程.③SEM、EDS和BET比表面积分析显示,改性后的粉煤灰漂珠内部生成了具有不规则表面和多孔结构的含钙团簇物质,从而增加了BET比表面积,改善了孔隙结构.XRD分析显示,钙改性粉煤灰漂珠主要通过离子交换作用吸附去除水中的F-.研究显示,以工业废物为原料制备的钙改性粉煤灰漂珠吸附剂的最大除氟率为93.59%,是一种具有应用潜力的低成本吸附材料.      

改性灰岩除氟的实验研究

采用改性灰岩作为除氟材料,通过批实验和柱实验,考察不同条件下的除氟效果,并探讨了其实际应用的可能性。结果表明:FeCl3溶液联合灰岩除氟,可使高氟水中的氟浓度达到国家饮用水标准,在含氟水样中加灰岩后,直接加FeCl3会促进灰岩对氟的去除效率。在氟离子浓度为5 mg/L,粒径0.2～0.5 mm的灰岩为1 g的条件下,铁离子含量为0.016 mmol/L时,即可达到去除的最佳效果,除氟率可达95.74%。柱实验说明在FeCl3溶液浓度一定时,除氟率随着总出水量的增加而提高;填充的灰岩总量不变时,随着FeCl3溶液浓度的增加,除氟效果明显增加,说明本实验具有实际应用的可能性。