电吸附法去除水中刚果红的研究

以一种典型的联苯胺类直接偶氮染料刚果红为模型物,利用自制活性炭电极,研究各种因素(扫描电压、溶液初始浓度、电解质浓度、pH、电极活性炭用量等)对电吸附效果的影响.结果表明,在-1.0～1.0V的扫描电压下,刚果红没有氧化还原反应发生,电吸附是一稳定而又可逆的过程;扫描电压负极化使刚果红的吸附率降低,而正极化能明显提高吸附率,在0.9V扫描电压下的吸附率比开路(扫描电压为零)时提高了18.6百分点;刚果红溶液的初始浓度越高,吸附平衡时的吸附容量越高,但吸附率反而降低,刚果红溶液的初始质量浓度为40 mg/l时的吸附容量是10 mg/L时的4.87倍,而吸附率降低了21.4％;随着电解质Na2SO4的加入,加快了刚果红在溶液中的运动速率,但刚果红的最终去除率有所降低,并且在一定范围内Na2SO4加入的越多,刚果红的最终吸附效果越差;pH为7(未调节)时,活性炭电极对刚果红的吸附率最高,pH为2、11时,吸附率均有所降低;随着电极活性炭用量的增加,刚果红的吸附容量逐渐降低,吸附率则逐渐提高,达到吸附平衡所需时间相应也延长.     

饮用水中硝酸盐的脱除

饮脾水中硝酸氮的污染问题日趋严重,对人类的健康有多方面的危害。离子交换、反渗透、电渗、生物反硝化、化学和化学催化反硝化都可从水中脱除硝酸盐,但目前投入实用的只有离子交换、生物反硝化、反渗透三种工艺。这些脱硝方法各有优缺点。本文综述了饮用水脱硝的应用现状,并对其发展的趋势进行了简单的论述。     

电增强活性炭滤芯吸附去除水中微污染物

选取了10种市售活性炭滤芯并测试其相关理化性质,筛选出比表面积高、导电性好的滤芯用于电增强吸附二氯乙酸(DCAA)、左氧氟沙星(LVFX)和环丙沙星(CIP) 3种典型饮用水中的微污染物。3种污染物的电增强吸附符合二级动力学模型,电增强活性炭滤芯吸附DCAA、LVFX和CIP的最佳初始吸附速率v₀分别达到12.4 mg·(g·h)⁻¹ (2 V)、45.3 mg·(g·h)⁻¹ (−2 V)和93.1 mg·(g·h)⁻¹ (−2 V),相比不加电情况下提高了1.2~1.7倍;3种污染物的电增强吸附等温线符合Langmuir模型,电辅助下DCAA、LVFX和CIP的最大吸附容量q_m可达到26.3 mg·g⁻¹ (2 V)、207.9 mg·g⁻¹ (−2 V)和106.1 mg·g⁻¹ (−2 V),相比于不加电时提升了1.2~3.2倍。在流动态吸附实验中,活性炭滤芯在电增强吸附下的出水的DCAA质量浓度比不加电时更低,出水水质更佳。电增强吸附下的处理水量达到1 300床体积,比不加电条件下提升了2.2倍。以上研究结果表明活性炭滤芯的电增强吸附在饮用水深度处理中有着较好的应用前景。     

活性炭三维电极电促吸附去除水中氟离子的研究

主要研究颗粒活性炭作为第三维电极电促吸附水中氟离子。通过在颗粒活性炭上施加不同电压,测定吸附容量和考察吸附动力学过程,结果表明,将电压控制在3~5 V范围内可有效增强三维电极的吸附容量,5 V电压下的电促吸附容量比开路电位下提高30%,同时此电促吸附反应符合一级反应动力学。在动态开放式实验中,所施加电压、含氟水样pH、电解质浓度、初始氟离子浓度和进水流量均对电促吸附容量产生影响。采用电子扫描电镜和氮气吸附脱附的方法比较吸附前后活性炭颗粒表面性质的变化,发现其表面并未发生氧化反应,孔容孔径也未发生明显变化,且孔径大小与电促吸附有一定的关联。综合这些实验结果表明,三维电极电促吸附可有效提高颗粒活性炭的吸附效果,这是由于活性炭电极表面产生双电层作用的结果,并非活性炭表面或者水溶液中产生氧化反应所至。     

饮用水中硝酸盐的脱除

饮用水中硝酸盐氮的污染问题日趋严重,对人类的健康有多方面的危害.离子交换、反渗透、电渗、生物反硝化、化学和化学催化反硝化都可从水中脱除硝酸盐,但目前投入实用的只有离子交换、生物反硝化、反渗透三种工艺.这些脱硝方法各有优缺点.本文综述了饮用水脱硝的应用与研究的现状,并对其发展的趋势进行了简单的论述.     

泡沫镍/活性炭电极电吸附去除水中的NO2-

采用涂覆法以泡沫镍为集流体制作活性炭电极并构建电吸附装置,研究电吸附装置去除NO2-的最佳运行工况,并在相同条件下对比装置对NO3-的去除效果。同时研究了离子强度对装置吸附NO2-和NO3-的去除效果和电流效率的影响,从节约能耗和提高装置去除效果的角度出发,提出装置去除NO2-的最佳方案。结果表明,当废水浓度低于800 mg·L-1时,装置对NO3-的去除效果优于NO2-;当NO2-废水浓度低于700 mg·L-1时,可以将NO2-预先氧化或自然氧化成NO3-后,再通过电吸附装置去除,能有效提高装置去离子效率并降低电耗成本。     

饮用水中硝酸盐氮去除技术的研究与应用

简单介绍了几种去除饮用水中硝酸盐氮的技术方法及其在实际中的应用情况。对生物反硝化法和离子交换法去除饮用水中硝酸盐氮的情况做了比较详细的讨论。     

离子交换生物脱氮组合工艺去除饮用水中硝酸盐

硝酸盐污染是饮用水行业面临的一大问题。为此,利用小试实验研究了不同树脂类型对硝酸盐的去除效果及相关的影响因素,以及生物膜系统对树脂再生废水的处理效能,建立了使用离子交换和生物脱氮组合工艺去除饮用水中硝酸盐的方法,优化了工艺参数。结果表明：优选的除硝酸盐树脂选择性强,最佳接触时间为15~20 min,可适应不同进水硝酸盐浓度;采用10%的NaCl溶液再生,再生效率可达90%以上;生物脱氮系统能够高效去除再生废水中的硝酸盐,且亚硝酸盐、氨氮和有机物没有明显积累,可循环用于树脂再生,在9次循环再生周期内,对树脂再生效能的影响很小,再生效率仍达85%以上。该组合工艺实现了硝酸盐的高效去除,以及树脂再生废水的生物脱氮与循环利用。     

颗粒活性炭吸附去除水中三氯乙烯的研究

通过吸附容量实验及微型快速穿透(MCRB)实验,考察了7种活性炭对水样中三氯乙烯(TCE)的去除效果.结果表明,表征活性炭对小分子化合物吸附容量的苯酚值可以预测各种活性炭对TCE的吸附容量;国内常用炭型对TCE的吸附性能与国际常用炭型相当.性价比更高;不同TCE初始浓度及低浓度甲醇对TCE吸附容量没有明显的影响,而自来水中天然有机物(NOM)的竞争吸附作用会降低活性炭对TCE的吸附容量;MCRB实验数据提供了较为准确的TCE平衡吸附容量.验证了各种活性炭对TCE的相对吸附容量,并显示使用2个串联活性炭炭床可以提高吸附容量利用率,节省处理费用,确保出水达标.     

去除饮用水中三卤甲烷和腐殖酸的活性炭选型方法

三卤甲烷(THMs)是水中天然有机物在氯化消毒过程中产生的对人体有致癌作用的挥发性有机物,腐殖酸是生成消毒副产物的主要前驱物.活性炭吸附是去除THMs和腐殖酸最常用的方法.不同炭型的活性炭对THMs和腐殖酸的吸附容量并不相同.以饮用水中最常见的THMs(即三氯甲烷)和腐殖酸为吸附对象,进行煤、椰壳和果壳3种不同材质活性炭的吸附容量实验.实验结果验证了苯酚值预测各类活性炭对小分子THMs吸附性能以及丹宁酸值预测各类活性炭对大分子腐殖酸吸附性能的有效性.具有丰富微孔和表面氧化程度较低的上海椰壳炭YK-2和上海果壳专用炭对三氯甲烷的吸附容量比上海原煤破碎高,大孔丰富的上海果壳专用炭和上海原煤破碎对腐殖酸的吸附性能高.将实验结果与美国环保局RREL(Risk Reduction Engineering Laboratory)水污染物处理数据库中相关信息对比发现,相比国外常用活性炭,国产活性炭对三氯甲烷的吸附性能与之相当或略高,具有更好的性价比,应用前景广阔.     

ZH-02树脂对水中腐殖酸的吸附去除研究

通过几种吸附树脂ZH 0 0、ZH 0 1、ZH 0 2、ZH 0 3、颗粒活性炭 (GAC)和AmberliteXAD 4对腐殖酸的静态吸附试验的筛选结果 ,发现大孔树脂ZH 0 2对腐殖酸具有较好的吸附效果。利用颗粒活性炭作为参照 ,探讨了ZH 0 2的动态吸附去除效果和脱附再生条件 ,发现常温下醇碱溶液效果较好。     

载钛活性炭电吸附去除Cr(Ⅵ)的研究

采用sol-gel法制备了载钛活性炭,并用于电吸附处理含铬废水.当Cr(Ⅵ)初始浓度为20 mg/L时,载钛活性炭上施加1.2 V的正向电压,电吸附3 h后的处理水水质满足国家排放标准.研究了载钛活性炭电吸附去除Cr(Ⅵ)的影响因素及TiAC的电脱附再生.     

选择性复合电极的制备及其对硝酸盐的去除性能

以IRA 402强碱性阴离子交换树脂为原料,通过静电纺丝技术制备对硝酸盐具有选择去除性能的薄膜(nitrate selective removal membrane,NSRM),采用扫描电镜、傅里叶红外、Zeta电位分析仪等仪器对其进行分析和表征,考察了纺丝时间、操作电压、循环流速、硝酸盐初始浓度和共存离子等因素对NO₃⁻去除性能的影响。表征结果表明,NSRM膜表面粗糙多孔且带正电,薄膜上C≡N、C(O)NH、N—H等基团的存在促进NO₃⁻的优先吸附。电吸附结果表明,纺丝时间3 h制得的NSRM膜对NO₃⁻去除率最优,在初始质量浓度为50 mg·L⁻¹,操作电压为2.0 V,循环流速为100 mL·min⁻¹时硝酸盐去除率达88.17%。多离子混合条件下,NSRM薄膜对F^-、Cl^-有较好的选择性,对SO₄²⁻有一定选择性,对PO₄^3-选择性不佳,其中,当NO₃⁻与F⁻、Cl⁻物质量浓度比值为1：1时,NO₃⁻的选择性分别为4.23和2.09。     

电吸附活性炭电极制备及电吸附特性

电极的材料和制备是电吸附技术的核心。本研究进行了活性炭电极的制备、改性和表征,并分析其电吸附特性。结果表明,物理化学改性活性炭电极比表面积可达748.54 m2/g,分别是物理改性、化学改性活性炭电极的1.22和12.16倍,电吸附效果最佳。其对NaCl紊态电吸附效果是物理改性活性炭电极的1.28倍,化学改性活性炭电极的3.75倍。对NaCl紊态电吸附单位吸附量为7.19 mg/g,是静态吸附的8.78倍。对NaCl、Na2SO4和Na3PO4紊态电吸附单位吸附量依次为5.94、11.83和21.47 mg/g,单位吸附量和吸附平衡时间随着被吸附离子的负电荷增加而增加。紊态电吸附过程符合一级动力学,吸附过程是由扩散机制控制的、伴随着电场作用的慢吸附过程。     

化学改性活性炭对水中阿特拉津的吸附去除

以5 mol/L HNO3,40%NaOH及5%H2O2对活性炭进行化学改性,采用序批式实验研究了活性炭改性前后对阿特拉津(AT)的吸附平衡特性,并以Langmuir和Freundlich模型对吸附等温线进行了拟合。结合活性炭改性前后孔结构和表面化学的变化特征,探讨了不同改性方法对AT吸附去除的影响效应。结果表明:活性炭经5 mol/L HNO3改性后对AT的吸附性能显著降低;而5%H2O2和40%NaOH改性炭对AT的吸附能力较原炭明显增强,且40%NaOH改性炭的吸附能力大于5%H2O2改性炭。原炭及改性炭对AT的吸附等温线均符合Langmuir模型。HNO3改性炭对AT吸附的降低主要是由于表面酸性基团的增加引起的;H2O2改性炭对AT吸附能力的提高主要是由于比表面积的增大引起的;而NaOH改性炭对AT吸附能力的提高是由比表面积增大和表面碱性基团增加共同作用的结果。几种改性炭和原炭对AT去除率的大小顺序依次为:NaOH改性炭>H2O2改性炭>原炭>HNO3改性炭。     

ZH-02树脂对水中腐殖酸的吸附去除研究

通过几种吸附树脂ZH-00、ZH-01、ZH-02、ZH-03、颗粒活性炭(GAC)和Amberlite XAD-4对腐殖酸的静态吸附试验的筛选结果，发现大孔树脂ZH-02对腐殖酸具有较好的吸附效果。利用颗粒活性炭作为参照，探讨了ZH-02的动态吸附去除效果和脱附再生条件，发现常温下醇碱溶液效果较好。     

负载TiO_2的活性炭纤维改性电极电吸附除氟

采用溶胶-凝胶法制备TiO2凝胶,将TiO2凝胶涂覆在活性炭纤维表面并进行热处理制备改性电极（TiO2/ACF）,利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射光谱仪（XRD）、比表面和孔隙度分析仪对负载前后电极的表面特性进行表征,并探讨了其对NaF溶液的电吸附效果。结果表明,电极负载TiO2后表面变得粗糙,比表面积和总孔体积减小,而介孔体积和平均孔径增大。此外,表面的TiO2同时以金红石和锐钛矿的晶型存在。电吸附实验结果显示,加电可以提高吸附容量,而且电压、pH和初始氟离子浓度均对电吸附容量产生影响：电压增大,吸附容量增加,当施加电压为2 V时,电吸附容量为1.03 mg/g,比开路电位时提高40%;pH可以通过影响氟离子在溶液中的存在形态和TiO2/ACF电极表面的羟基基团对电吸附容量产生影响;初始氟离子浓度升高,电极吸附容量增大,但是去除率降低。在处理初始氟离子浓度为4 mg/L的NaF溶液时,在2 V电压、中性pH和12 h的吸附时间下,改性ACF为电极的吸附量为1.32 mg/g。     

粘土矿物材料吸附去除水中痕量邻苯二甲酸酯

研究了天然沸石、2种有机改性沸石及Mg/Al水滑石对水中痕量邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯和邻苯二甲酸二辛酯的等温吸附情况和吸附机理,并与活性炭的吸附性能进行了比较。结果表明,Freundlich和Langmuir吸附等温方程均可以很好地描述天然沸石和Mg/Al水滑石对邻苯二甲酸酯的吸附,2种有机改性沸石对邻苯二甲酸酯的吸附更符合Linear吸附等温方程。与活性炭相比,天然沸石对邻苯二甲酸酯的吸附效果较差;2种有机改性沸石和Mg/Al水滑石对分子尺寸较小的邻苯二甲酸酯物质邻苯二甲酸二甲酯的去除率较低,分别低31.8%、31.4%和19.8%,但对分子较大的邻苯二甲酸酯物质邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯和邻苯二甲酸二辛酯的去除效果相差不大。     

电吸附对水中盐类、氨氮、COD的去除效果分析

电吸附技术作为高效、环境友好型的除盐、除氨氮技术,可应用与水的深度处理领域内。为了使污水回用达到工业用水的水质标准,对电吸附去除水中盐类、氨氮、COD的效果进行分析,结果表明,电吸附设备处理不同氨氮浓度的废水,对中低浓度的氨氮去除效果稳定,当进水氨氮浓度低于20 mg/L时,处理后出水氨氮浓度低于5 mg/L,COD浓度小于25 mg/L,达到回用标准;随着进水盐浓度的增大电吸附处理效果逐渐变差,在电导率低于2 500 μS/cm时除盐率在75%左右,氨氮去除率达到70%左右,COD去除率达到60%左右。经电吸附处理后的低氨氮浓度废水,TDS、氨氮浓度均可达到工业回用水标准。     

饮用水中硝酸盐污染及其去除技术

叙述了饮用水中硝酸盐污染的途径危害和各种去除技术与最新进展。