污泥活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附研究

研究了污泥活性炭对含Cr(Ⅵ)废水的吸附性能.利用西安某污水处理厂未消化脱水污泥,采用ZnCl2化学活化热解炭化法制备污泥活性炭,研究其处理含Cr(Ⅵ)废水的效果,考察其吸附Cr(Ⅵ)的动力学行为.结果表明,最佳吸附条件为溶液pH在1左右、污泥活性炭投加量5 g/L、吸附时间10 min、Cr(Ⅵ)初始质量浓度10 m...     

废电池-污泥吸附剂的优化制备及对Cr(Ⅵ)的吸附特性

以污水处理厂污泥为原料、废电池电极材料和ZnCl2为活化剂,耦合活化制备废电池-污泥吸附剂。利用筛选实验设计中Plackett-Burman和响应曲面法中Box-Behnken实验联用得出优化条件,3次平行实验验证得到制备的最优吸附剂碘吸附值和得率平均分别为474mg/g、44.8%。Cr(Ⅵ)吸附表明,Langmuir吸附等温模型(R2=0.995 3)和准二级动力学模型(R2=0.999 8)更适合描述该最优吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附行为。     

柚皮粉对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

采用柚皮粉吸附去除水中Cr(Ⅵ)。考察了pH、吸附时间、柚皮粉用量和Cr(Ⅵ)初始浓度等因素对吸附效果的影响,测定了吸附等温线,对等温吸附规律及吸附机理进行了探讨。结果表明,pH、吸附时间、柚皮粉用量、Cr(Ⅵ)初始浓度、温度等因素对柚皮粉吸附水中Cr(Ⅵ)有显著影响。适宜的吸附条件为:pH 1.5,吸附时间6 h,柚皮粉用量0.5 g/100 mL,Cr(Ⅵ)初始浓度不大于10 mg/L,温度25℃。在该条件下,Cr(Ⅵ)的去除率可达98%以上。柚皮粉对水中Cr(Ⅵ)的等温吸附规律可用Freundlich、Langmuir和Temkin模式较好地描述,吸附呈单分层形式,吸附性能良好,吸附易于进行。柚皮细胞成分中的活性基团与Cr(Ⅵ)发生表面络合作用是吸附的主要机理。     

改性木屑对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能

在木屑上接枝季氨基团制备了改性木屑,并用傅里叶红外光谱(FT-IR)对其进行了表征。通过静态实验研究了改性木屑对水溶液中六价铬Cr(Ⅵ)的吸附特性,并探讨了温度、pH、多组分共存离子等对Cr(Ⅵ)吸附效果的影响。结果表明,在30℃时,改性木屑对Cr(Ⅵ)的饱和吸附容量为218.33 mg/g,吸附规律符合Langmuir等温方程式。在pH为3~10时,改性木屑对Cr(Ⅵ)均有显著的吸附效能,吸附过程符合准二级动力学方程,反应活化能为21.71 kJ/mol,对吸附热力学参数△G0、△H0和△S0的计算表明,吸附过程是吸热的自发过程。多组分干扰离子共存时,对Cr(Ⅵ)的吸附影响不大。     

碳羟基磷灰石对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

利用废弃蛋壳为原材料,水热法合成碳羟基磷灰石(CHAP),并利用X射线衍射、扫描电镜、能谱分析手段对其结构进行了表征.将CHAP作为含铬废水的吸附剂,考察了pH、Cr(Ⅵ)初始浓度、吸附时间等对Cr(Ⅵ)吸附行为的影响.结果表明,初始质量浓度为50 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液,在常温(22±2) ℃、溶液pH为3.0、CHAP用量为5 g/L时,30 min基本达到吸附平衡,Cr(Ⅵ)去除率为98.3%,饱和吸附容量达29.85 mg/g.CHAP对Cr(Ⅵ)的吸附行为符合Langmuir吸附等温式和Freundlich吸附等温式,相关系数分别为0.998 4和0.922 6.通过10%(体积分数)H2SO4对吸附Cr(Ⅵ)的CHAP进行再生,再生率最高达95.8%.     

环糊精改性蛭石对水中Cr(Ⅵ)的吸附

以环糊精为改性剂,环氧氯丙烷为交联剂对蛭石进行改性,合成具有特殊结构的环糊精改性蛭石基吸附材料(CDMV)。采用FTIR、SEM、XRD对环糊精改性蛭石进行了表征,结果表明,蛭石表面性能得到改进。通过实验研究得到CDMV的最佳合成工艺:反应温度60℃,100 mL 质量浓度7% NaOH;MEPI: Mβ-CD摩尔比6: 1;第1阶段和第2阶段反应时间分别是6 h和5 h。同时对CDMV吸附Cr(Ⅵ)的等温吸附行为和吸附动力学进行了研究,结果表明,25℃ 下,1.00 g CDMV对Cr(Ⅵ) 的吸附量达到最大为0.973 mg/g;Langmuir等温线(R2=0.9985)和Freundlich等温线(R2=0.9585)均能很好地描述改性蛭石对Cr(Ⅵ)的吸附规律,且其对Cr(Ⅵ)的吸附符合准二级动力学方程(R2>0.99)。     

磁性介孔锰铁复合氧化物对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

以复合金属草酸盐为前驱体制备了纳米晶构筑的介孔锰铁氧化物材料,采用透射电镜、X射线衍射仪和固体比表面测定仪等对产物进行了表征.并研究了其对水体Cr(Ⅵ)的吸附性能,考察了pH及离子强度对吸附容量的影响、吸附动力学、吸附等温线以及碱液对Cr(Ⅵ)的洗脱率。结果表明,获得的锰铁氧化物为纳米晶构筑的介孔材料,比表面达277.4 m2/g,对Cr(Ⅵ)在酸性条件下有较强的吸附性能。在初始Cr(Ⅵ)质量浓度为100 mg/L,pH值在2时,10 min内能使溶液中的Cr(Ⅵ)去除率达96.8%,最大Cr(Ⅵ)吸附容量Qm为40 mg/g。     

给水厂污泥陶粒制备及其对氮磷吸附研究

水中氮磷的去除能有效控制水体富营养化。用给水厂的两种污泥在3种烧结温度下制备陶粒,并进行陶粒同步吸附氮磷的性能实验。结果表明,600℃烧结温度下平流沉淀池湿污泥制备的陶粒吸附氮磷的综合效果最好。该陶粒对磷酸盐和氨氮的吸附过程都符合Langmuir模型和准二级动力学模型。pH为7时,陶粒同步吸附氮磷,对氨氮的吸附量可达0.650mg/g,对磷酸盐的吸附量可达0.706mg/g。可见,给水厂污泥陶粒同步吸附氮磷表现出良好的吸附效果。     

花生壳活性炭对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附性能

为提高花生壳对Cr(Ⅵ)的吸附性能,采用ZnCl2对花生壳进行改性,制得花生壳活性炭。通过批次吸附实验,考察了花生壳活性炭投加量、pH值、吸附时间等因素对Cr(Ⅵ)的吸附性能影响,同时,对吸附动力学、等温吸附特征和热力学进行了系统研究。结果表明,当吸附剂投加量为0.2 g时,在Cr(VI)初始浓度为20 mg/L、pH值为2.0条件下,吸附反应180 min后,花生壳活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附率可维持在94.13%以上。吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型;由吸附热力学方程计算得到吸附焓变(ΔH)>0,吸附自由能变(ΔG)<0,吸附熵变(ΔS)>0,表明花生壳活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附过程是吸热和自发的。     

Fenton活化制备污泥炭对水中Cr (Ⅵ)的吸附性能

利用Fenton活化法活化脱水污泥制备活性炭,研究了Fenton试剂投加量、活化时间、炭化温度、炭化时间和升温速率5种因素对制备污泥炭的影响。污泥炭的最佳制备工艺：Fenton试剂投加量为150 mL,活化时间为2.5 h,炭化温度为350℃,炭化时间为1 h,升温速率为20℃·min-1。污泥炭碘吸附值达到331.90 mg·g-1,BET比表面积为24.265 m2·g-1。总孔容为0.146 cm3·g-1,微孔率为17%。分析了吸附时间、pH值和吸附温度3种因素对污泥炭吸附水中Cr（Ⅵ）的影响。在吸附时间为90 min,pH=3,吸附温度为50℃时,污泥炭对Cr（Ⅵ）的吸附量为9.93 mg·g-1。吸附动力学符合准二级动力学模型描述,吸附过程符合Langmuir和Tempkin等温吸附模型描述。     

自来水污泥堆肥化研究

研究了自来水污泥脱水防粘预处理技术、高温好氧堆肥技术及其应用于园林种植效果。机械组成测定和电镜扫描结果表明,调理剂QS可以显著改善自来水污泥的粘结性及脱水性能;堆肥实验结果表明,预处理的自来水污泥与枯枝落叶按体积比3∶7混匀,加入尿素调节碳氮比,27 d后,可达腐熟,EM菌可以加快堆肥物料腐熟,19 d后,即可达腐熟要求;桉树盆栽实验结果表明,自来水污泥经堆肥化处理后,保水性提高,促进桉树生长,而且堆肥过程中添加EM菌可以进一步促进桉树生长。     

不同炭材料吸附Cr(VI)的热力学研究

以4种碳基材料作为吸附剂,研究了不同吸附剂对Cr(VI)的去除效果,并对吸附热力学进行了研究。研究结果表明,木质活性炭和煤质活性炭对Cr(VI)的吸附效果较好;温度对木质活性炭与煤质活性炭的吸附能力影响较大,随着温度由298 K提升至343 K,其对Cr(VI)吸附能力提高50%以上,在343 K其最大吸附量分别为160.72 mg/g和151.88 mg/g;热力学参数研究说明2种活性炭吸附的过程为熵增过程;且随着温度升高,ΔG0的值变小,说明升高温度使吸附过程的自发程度增高。     

Investigation of Cr(VI) reduction in continuous-flow activated sludge systems

The aim of this research was to investigate hexavalent chromium, Cr(VI), reduction by activated sludge and to evaluate the use of continuous-flow activated sludge systems for the treatment of Cr(VI)-containing wastewater. Three series of experiments were conducted using two parallel lab-scale activated sludge systems. During the first experiment, one system was used as a control, while the other received Cr(VI) concentrations equal to 0.5, 1, 3 and 5mg l(-1). For all concentrations added, approximately 40% of the added Cr(VI) was removed during the activated sludge process. Determination of chromium species in the dissolved and particulate phase revealed that the removed Cr(VI) was sorbed by the activated sludge flocs mainly as trivalent chromium, Cr(III), while the residual chromium in the dissolved phase was mainly detected as Cr(VI). Activated sludge ability to reduce Cr(VI) was independent of the acclimatization of biomass to Cr(VI) and it was not affected by the toxic effect of Cr(VI) on autotrophic and heterotrophic microorganisms. During the second experiment, both systems were operated under two different hydraulic residence time (theta equal to 20 and 28h) and three different initial organic substrate concentration (COD equal to 300, 150 and 0mg l(-1)). Cr(VI) reduction was favored by an increase of theta, while it was limited by influent COD concentration. Finally, at the last experiment the effect of anoxic and anaerobic reactors on Cr(VI) reduction was investigated. It was observed that the use of an anoxic zone or an anaerobic-anoxic zone ahead of the aerobic reactor favored Cr(VI) reduction, increasing mean percentage Cr(VI) reduction to almost 80%.     

Selective removal of Cr(VI) from aqueous solution by adsorption on mangosteen peel

Mangosteen peel, rich in polyphenolic compounds, was used to prepare the adsorbent exhibiting highly selective adsorption for Cr(VI) over other metal ions such as Pb²⁺, Fe³⁺, Zn²⁺, Cd²⁺, and Cr³⁺ at the pH values of 1～4. The chemical modification method proposed by using calcium hydroxide is quite cost-effective and ecofriendly without using any toxic reagents or causing any secondary pollution. The adsorption isotherm results revealed that the adsorption of Cr(VI) on the gel fit well the Langmuir adsorption model, and the maximum adsorption capacity for Cr(VI) at pH levels 1, 2, 3, and 4 was evaluated to be 2.46, 2.44, 1.99, and 2.14 mol/kg, respectively. The adsorption mechanism for Cr(VI) on the saponified gel was verified to follow an esterifiaction reaction coupled with the reduction of Cr(VI) to Cr(III) in which H⁺ plays a role of promoter. Thus, modified mangosteen peel gel has the prominent selectivity and low cost for Cr(VI) removal.     

介孔铁锆复合氧化物的制备及其对Cr(VI)的吸附性能

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,以铁(Fe)和锆(Zr)为原料,采用不同Fe/Zr摩尔比例,制备出Fe/Zr复合氧化物吸附剂,对吸附剂的比表面积、孔径分布、晶型结构和零点电位(pHzpc)进行了表征.筛选吸附容量最佳的Fe/Zr吸附剂,考察了吸附条件对其去除水中Cr(VI)效果的影响,探讨了吸附动力学和等温线规律.结果表明:最佳吸附剂的Fe/Zr摩尔比为5/1,具有典型的介孔材料结构特征;该吸附剂在pH为2~8范围内均有良好的除Cr(VI)效率;30 min内即可达到吸附平衡,最大吸附容量为60.90 mg/g.介孔Fe/Zr复合氧化物与现有除Cr(VI)吸附剂相比具有更高的吸附能力,是一种具有较好应用潜力的水处理除Cr(VI)吸附剂.     

高比表面积活性炭的制备及对Cr(Ⅵ)吸附的研究

以椰树壳为原料,运用水蒸汽和二氧化碳复合物理活化法在4 h内制备了2 162.84 m2/g的高比表面积活性炭,其孔径分布范围为1.1~2.5 nm。应用此吸附剂考察了溶液pH、吸附剂用量、接触时间和初始浓度对Cr(VI)离子吸附效果的影响,并讨论了固定吸附床中不同溶液流量对Cr(VI)去除效果的影响。结果表明:在温度为298 K、溶液pH为1.96、吸附剂用量为0.10 g、铬离子初始浓度为100 mg/L与接触时间为70 min的条件下,活性炭对铬离子具有较高的吸附容量,去除率高达99.32%;铬离子在吸附床中的穿透曲线具有陡峭的传质锋面,但随着铬离子溶液流量的增大脱除果率降低。     

给水厂与污水厂污泥制陶粒技术研究

对天津凌庄自来水厂的给水厂污泥和天津东郊污水处理厂的污水厂污泥的成分进行了分析,在此基础上根据焙烧陶粒的原理,设计了以2种污泥为原料焙烧陶粒的工艺流程。通过实验,研究了其工艺过程中的影响因素并确定了工艺参数。性能检验结果表明,添加量为30％的混合污泥陶粒,在1 140℃焙烧5 min,可得到强度标号为40 MPa的高强陶粒。因此,以2种污泥为原料烧制陶粒的处置方法可行,并能带来一定的经济效益、社会效益和环境效益。得到的产品符合国标中高强陶粒的要求,可广泛应用于建筑行业中的承重结构。     

核桃壳炭化吸附废水中Cr(Ⅵ)的性能研究

采用氯化锌活化法制备生物质废物硬壳活性炭,工艺条件为:核桃壳与氯化锌溶液质量比为1∶1.5、氯化锌溶液质量分数50%、炭化温度300℃、炭化时间90 min、活化温度600℃、活化时间60 min。对产品比表面积、孔径和表征进行了分析,并探讨了该核桃壳活性炭吸附废水中六价铬的pH值、废水初始浓度、吸附时间、振动转速等影响因素。结果表明:制得的活性炭碘吸附值为1 038.33 mg/g,比表面积为645.36 m2/g,平均孔半径为1.37 nm。当活性炭用量为0.1 g,废水pH=3,吸附接触时间为1 h,取100 mL浓度为50 mg/L的含Cr6+废水时,处理吸附量可达48.57 mg/g。活性炭最大饱和吸附值为80.24 mg/g。吸附符合Langmuir等温模式,吸附等温方程式为Ce/Qe=0.0083+0.0121Ce。