涂铁多孔陶瓷对水中亚甲基蓝的动态吸附

研究了涂铁多孔陶瓷填料柱对水中亚甲基蓝（MB）的动态吸附性能。探讨了填料高度、MB初始质量浓度和流速对穿透曲线的影响;分别用BDST模型、Thomas模型和线性回归对动态吸附实验数据拟合,获得了相关参数,并研究了填料的再生性能。结果表明,涂铁多孔陶瓷（IOCPC）能有效去除水中MB,填料层升高,穿透曲线上的穿透点向右移动,穿透时间延长;而随流速、MB初始质量浓度的增大,穿透曲线上的穿透点向左移动,穿透时间缩短。用BDST模型能准确预测穿透时间,误差＜5%;用Thomas模型可较好地描述了MB浓度为10和50 mg/L、初速为2 mL/min时IOCPC对MB的吸附动力学,相关系数分别为0.99和0.93,平衡吸附容量分别为0.078和0.13 mg/g。对吸附饱和后的涂铁多孔陶瓷可用pH=3的硝酸再生,重复使用3次穿透曲线上的穿透点基本不变。     

改性木屑对水中苯胺的动态吸附

采用β-环糊精对木屑改性用于吸附苯胺,通过固定床实验考察了吸附床高度(10~30 mm)、进水流速(2.7~8.1 m L·min-1)和苯胺初始浓度(50~200 mg·L-1)对穿透曲线的影响,同时使用BDST模型对吸附穿透曲线进行拟合。结果表明,改性木屑可以有效吸附苯胺,随着高度的增加,穿透时间延长,固定床对苯胺的去除率增大;随着苯胺进水流速和初始浓度的增加,穿透时间缩短,固定床对苯胺的去除率降低;BDST模型对穿透曲线的拟合效果较好(Ct/C0=0.7,R2=0.999 0),随着运行时间的增加,固定床的吸附速率常数(Ka)变小,对苯胺的吸附量(N0)增大;当改变流速时,运用该模型能较准确的预测吸附固定床的操作时间。     

多层滤料BAF处理城镇污水

为强化BAF对城镇污水中COD、SS、NH3-N和TN等污染物的同步去除效果,本研究建立新型多层滤料BAF系统,考察了其深度处理城镇污水的效能,并与2套单一滤料BAF系统进行对比。多层滤料BAF系统底部为缺氧段,采用火山岩滤料;中部和顶部为好氧段,分别采用陶粒和聚丙乙烯泡沫滤珠滤料。2套单层滤料BAF分别采用陶粒和火山岩滤料,也分为缺氧段和好氧段。结果表明,多层滤料BAF和陶粒BAF对SS的去除效果较好,平均去除率分别为(86.1±4.6)%和(83.5±4.4)%,而火山岩BAF对SS的平均去除率仅为(80.4±7.1)%;多层滤料BAF对COD的去除率为71.7%,与2种单层滤料BAF差别不大;多层滤料BAF对NH3-N和TN的去除效果与火山岩BAF接近,但明显优于陶粒BAF。对多层滤料BAF沿程去污特性进行分析发现:底部的火山岩层对COD和TN的去除效果较好,中部的陶粒层对SS和NH3-N的去除效果较好,顶部的聚丙乙烯泡沫滤珠层可进一步去除SS、NH3-N和TN。     

麦草对水中苯胺的动态吸附研究

通过对苯胺初始浓度、流速、初始pH值和吸附床高度对穿透曲线的影响进行探讨,采用BDST模型和Thomas模型对动态实验数据进行线性拟合分析,研究了麦草对水中苯胺的动态吸附性能。结果表明：麦草能够有效地去除水中的苯胺,随着吸附床高度增加,穿透时间延长;而随着苯胺初始浓度、流速和pH值的增大,穿透时间急剧缩短。BDST模型能够准确地预测新的操作条件下的穿透时间,误差均〈5％;Thomas模型能够很好地描述麦草对苯胺的动态吸附动力学,由Thomas模型获得的麦草吸附柱对苯胺的动态吸附量与实验值相符。对吸附饱和后的麦草可用0．6mol／L盐酸进行解吸。     

改性膨润土对水中磷和藻类的同步去除

为快速去除富营养化水体中的磷和藻类,制备了絮凝剂-镧复合改性膨润土(聚合氯化铝铁-镧复合改性膨润土(PAFC-La)、聚合硫酸铝-镧复合改性膨润土(PAS-La)、聚合硫酸铁-镧复合改性膨润土(PFS-La)、聚合氯化铝-镧复合改性膨润土(PAC-La)),对材料进行表征,通过吸附动力学和等温吸附模型比较4种复合改性膨润土的除磷性能,并探究投药量和pH对复合改性膨润土除磷除藻的影响。结果表明,4种材料吸附磷的过程均能由准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型描述。其中,PAC-La的磷吸附容量最大(44.677 mg/g);投药量为300 mg/L时,总磷(TP)去除率最高的是PAC-La(94.1%),叶绿素a(Chla)去除率最高的是PFS-La(78.2%);在pH为5～10时,PAC-La除磷除藻效果受pH影响最小。实验结果表明,采用絮凝剂-镧复合改性膨润土能够同步去除富营养化水体中的磷和藻类,尤其是采用PAC-La性能最优。     

乙二胺还原的氧化石墨烯对镉离子的动态吸附

以乙二胺(EDA)还原氧化石墨烯(GO)制得一种吸附剂材料,即还原态氧化石墨烯(RGO)。考察了动态条件下Cd2+溶液的初始浓度、流速及吸附床高度对穿透曲线的影响,同时利用Bed-Depth-Service Time(BDST)模型对吸附床高度与穿透时间的关系进行线性拟合分析,研究了RGO对Cd2+溶液的动态吸附性能。结果表明,RGO可以有效地去除水溶液中的Cd2+,随着吸附床高度的增加,离子的去除率增大,穿透时间延长;当溶液初始浓度增大时穿透时间缩短,离子的去除率减小;而溶液的流速加快,穿透时间和去除率都相应减小。吸附床高度与穿透时间的关系可用BDST模型较好地进行描述,预测新的操作条件下的穿透时间与实验值误差均小于5%。     

改性废弃皮革对U(Ⅵ)的动态吸附

以改性废弃皮革为吸附剂对U(Ⅵ)进行动态吸附实验,采用直径3 cm、高50 cm的玻璃吸附柱,在填料高度为3、4和5 cm,U(Ⅵ)溶液进水流速为0.85、1.7和2.55 m L·min~(-1),初始U(Ⅵ)浓度为6、12和18 mg·L~(-1)的条件下,考察了各因素对U(Ⅵ)吸附穿透曲线的影响。动态实验表明:柱高的降低、流速的增大和U(Ⅵ)浓度的增加均会使穿透时间提前;动态吸附穿透曲线能很好地符合Thomas模型的条件(R2 0.95),同时吸附量的预测值与实际测试值较为接近。使用穿透时间(ta)与填料高度(h)的关系式ta=220h-433(R2=0.998),在仅改变流速和初始U(Ⅵ)浓度时,穿透时间预测值与实际测试值相差较小,表明BDST模型能确定固定床的动态吸附周期。     

改性陶粒对水中内分泌干扰物的吸附去除

用CTMAB(十六烷三甲基溴化铵)对陶粒进行改性.实验研究了陶粒改性前后对5种内分泌干扰物EDCs(美托洛尔MTP、磺胺甲噁唑SMZ、卡马西平CBZ、对氯苯氧异丁酸CA、17α-乙炔基雌二醇EE2)的吸附特性.结果表明,CTMAB改性处理对陶粒的孔结构和表面性质都有影响,有效吸附的孔径所占比例和陶粒表面极性升高;室温条件下,EDCs初始浓度和吸附剂浓度均为1 mg/L时,实验用改性陶粒和陶粒达到吸附平衡的时间基本相同,均为5 min左右;改性陶粒能提高大部分EDCs的吸附量,5种内分泌干扰物混合物一起吸附时存在竞争,其中SMZ和MTP竞争力强,CA最弱;吸附机理包括表面物理吸附和分配作用.实验研究拟为改性陶粒应用于水中痕量污染物的处理提供理论依据,支撑保障饮用水处理达标的目的.     

改性花生壳粉对钙离子的吸附特性研究

利用改性花生壳粉吸附去除水中产生硬度的主要离子钙离子,考察了改性花生壳粉的吸附动力学和吸附平衡特性,并利用傅立叶红外光谱（FTIR）对其结构特性进行了表征。结果表明,钙离子吸附量的85％发生在45min时,其吸附平衡基本在4h内完成,可以通过准二级吸附动力学准确地表征该吸附过程,且改性花生壳粉对钙离子的吸附能够很好地遵循Langmuir等温吸附模型。当pH由2升高至12时,钙离子吸附量随之增加,且在强碱性时吸附效果尤为显著。在花生壳粉固定床吸附实验中,钙离子的穿透曲线很好地遵循Thomas方程。通过FTIR分析发现,改性花生壳粉中较高含量的不饱和基团（C=C,C=O）和C-O官能团在对钙离子的吸附过程中作用最强。     

改性沸石对低浓度氨氮废水的动态吸附

采用氯化钠溶液对甘肃白银天然沸石改性,以低浓度氨氮(NH4+-N)废水为处理对象,对比了天然沸石和改性沸石的动态吸附特性并绘制穿透曲线,利用Origin软件对实验数据分析处理,得出穿透曲线的通式。结果表明:在相同条件下,改性沸石的穿透时间和吸附饱和时间都比天然沸石的长约1.5倍;沸石经氯化钠改性后,对NH4+-N的吸附速率和饱和吸附量都明显提高,吸附性能显著改善。Origin软件对水溶液中NH4+-N的吸附穿透曲线的Logistic模型回归式具有较高的精度,该模型可以很好地反映沸石吸附剂的动态吸附过程。     

颗粒活性炭对水中典型医药类物质的吸附特性

通过静态与动态吸附实验考察了颗粒活性炭对水中4种典型医药类物质降固醇酸(CA)、卡马西平(CBZ)、萘普生(NAP)和双氯芬酸(DCF)的吸附特性。首先在比较木质炭(MAC)和椰壳炭(YAC)对药物吸附效果和表征测试基础上,优选YAC为实验活性炭。静态实验研究发现,当YAC投加量133 mg·L~(-1),温度25℃和转速150 r·min-1时,CA、CBZ、NAP和DCF的平衡吸附量分别为2.48、3.0、2.74和2.52 mg·g-1,YAC对4种药物的吸附强弱为:CBZNAPDCFCA;4种药物的吸附均符合假二级吸附动力学模型和Friendlich等温吸附模型,吸附速率受化学吸附、颗粒内扩散、表面吸附和液膜扩散等颗粒外扩散过程的控制;YAC对药物的吸附能力与其p Ka、lg Kow和水溶液中的存在状态等有关。通过YAC对超纯水溶液、污水厂过滤前后二级出水中4种目标物的去除率比较,发现污水中的离子强度是降低目标物去除率的主要因素,它减弱了目标物与活性炭的静电作用力,而溶解性有机物由于竞争椰壳炭上的吸附点位在一定程度上也降低了其去除率。YAC固定床动态吸附穿透实验表明,YAC对CBZ的吸附性能最强、CA最弱,动态与静态实验结果是一致的。     

改性芦苇生物炭对水中硫酸盐的吸附性能及机理

水中过高浓度硫酸盐赋存会对水生环境产生一定的影响。为此,选取芦苇秸秆作为生物炭原料,通过添加煤矸石共热解对生物炭进行了改性,采用扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸附脱附法(BET)和傅里叶红外光谱(FTIR)等手段对生物炭的物理化学性质进行了分析,考察了pH、吸附剂投加量、吸附时间和初始浓度对水中硫酸盐吸附性能的影响。结果表明：改性后生物炭(MBC)的吸附效果优于未改性生物炭(OBC);MBC的粗糙程度大于OBC,MBC拥有更大的比表面积和更多的孔隙结构,其比表面积为改性前的2.4倍;对吸附过程进行吸附动力学和吸附等温模型拟合,发现准一级动力学模型和Langmuir模型可以更好的描述MBC对硫酸盐的吸附行为,表明吸附过程以静电吸附和单分子层吸附为主。当pH为2、投加量为8 g·L^-1时改性材料吸附效果最好,最大吸附量可达29.69 mg·g^-1,且经过5次再生吸附后,硫酸盐去除率仍能达到50%以上。因此,改性后的生物炭可作为去除水体中硫酸盐的良好材料。     

酸碱盐改性对活性炭吸附油气特征的影响

采用酸碱盐溶液浸渍方法对活性炭进行改性,探究了其吸附油气的特征,考察了改性后的活性炭对油气吸附量和穿透时间的影响,采用BET、SEM、XRD及FT-IR等方法对活性炭进行了表征。结果表明:改性后的活性炭孔结构和表面化学性质发生了明显的变化,2~#样品(醋酸改性)比表面积最大为1 264.33 m~2·g~(-1),碱改性活性炭对油气的吸附性能优于其他改性方法,3~#样品(氨水改性)吸附容量最高为0.279 g·g~(-1),拟合动力学速率常数k′值是0.096 3,5#样品(氢氧化钾改性)穿透时间最长为130 min;改性处理后,增加了活性炭表面的—OH与C=C含量,正丁烷主要以—CH_2基团吸附在吸附剂表面。在综合酸碱盐溶液改性的基础上,利用Yoon-Nelson动力学方程对吸附曲线进行拟合,评价改性活性炭对油气的吸附性能。以上研究结果可为活性炭吸附油气的工业应用提供参考。     

多孔陶瓷滤料的亲油改性及其除油性能

研究了铝酸酯偶联剂对多孔陶瓷滤料的亲油改性及改性滤料的除油性能。用正交实验优化改性工艺,并对改性前后滤料用FTIR、SEM、密度、孔隙率及接触角等手段进行表征。结果表明:最佳改性工艺参数为铝酸酯偶联剂5%(改性液质量分数)、改性温度90℃、改性时间20 min和涂层次数1次。改性滤料FTIR图在2 920.95 cm-1和2 851.63cm-1处出现了CH3、CH2等特征吸收峰,其密度和孔隙率减小,而对水的接触角明显增大,表明多孔陶瓷滤料亲油改性成功。用改性滤料处理模拟油田采出水,控制滤速15 m/h,20 min后采样测出水中油的浓度,其去油率由预处理65.18%增加到96.46%;穿透曲线的研究表明,原始、预处理及改性滤料运行时间分别为48、85和149 min,可见改性滤料的运行时间更长,其较原始与预处理滤料分别延长了101 min和64 min,且其去油率能持续45 min维持在90%以上。可见经亲油改性的多孔陶瓷滤料是一种良好的聚结除油材料。     

铁表面改性石英砂去除混凝出水中的Cr(VI)

为了增加混凝出水中Cr(VI)的去除率,使用铁表面改性的石英砂进行了不同条件下的Cr(VI)吸附实验,实验结果表明,在实验p H值(2.0~13.0)范围内,表面附着的铁具有较高的稳定性。铁表面改性后石英砂的等电点向碱性范围内移动,有助于吸附去除带负电的Cr(VI)。随着吸附时间的增加,改性石英砂对Cr(VI)的去除能力逐渐提高。Cr(VI)的浓度逐渐减少,改性石英砂对Cr(VI)的吸附动力下降,110 min后,吸附基本达到平衡。腐殖酸对于Cr(VI)在改性滤料表面吸附的影响主要体现在与Cr(VI)的竞争吸附和对Cr(VI)的还原作用。随着Cr(VI)浓度的增加,Cr(VI)的去除率呈现先增大后降低的趋势,当Cr(VI)浓度为2.0 mg/L时去除率达到最高。未改性的石英砂对于混凝沉后水中的剩余Cr(VI)无明显的去除作用。当使用改性砂柱对AS混凝出水进行过滤时,30 min之内Cr(VI)的去除率仍然能够达到接近100%。当体系中无腐殖酸存在,Al_(30)做混凝剂时,Cr(VI)在较短的时间(20 min)通过滤柱。     

高岭土与腐殖酸对混凝过程中药物去除效能的影响

以对乙酰氨基酚(ACE)、卡马西平(CBZ)、萘普生(NAP)、雌二醇(E2)和双氯芬酸(DCF)5种药物为目标物,采用静态实验,分别投加高岭土和腐殖酸来模拟水源水中的悬浮颗粒和天然有机物,考察了混凝过程中高岭土和腐殖酸投加量对5种目标药物去除效能的影响。结果发现,在未投加高岭土与腐殖酸的去离子水体系中进行硫酸铝混凝实验时,ACE与CBZ 2种药物的最大的去除率都不超过10%,5种药物中疏水性最高的DCF去除效果最好,最高去除率达到了33%;高岭土加入后对ACE与CBZ的去除效率无明显影响,但对NAP、E2与DCF的去除则有显著的促进作用,最大去除率分别达到31.53%、36.46%和52.4%;而在不投加混凝剂时,单独高岭土对5种药物的最大吸附去除率仅有20%左右。腐殖酸与高岭土同时加入后,对E2的混凝去除效果有较明显的抑制作用,但NAP与DCF去除效率却得到了一定程度的增加,最大去除率分别达到了63.5%和66.6%。可见,当水中含有悬浮颗粒物及腐殖酸的情况下,混凝工艺对酸性药物(如NAP及DCF)有较好的去除效果。     

改性前后陶粒去除H2S的对比实验研究

分别以改性前后陶粒作为生物滴滤塔填料,进行去除H2S的对比实验研究.结果表明,改性后陶粒表面性质优于改性前陶粒;改性后陶粒挂膜时间短,对H2S降解菌有较强的吸附周定作用,适宜H2S降解菌生长,生物含量高;在H2S初始质量浓度为124～4 396 mg/m3时,改性后陶粒对H2S的去除能力优于改性前陶粒.     

pH对预氧化沸石滤柱启动过程中除锰效率的影响

针对当前接触氧化除锰法启动期较长的问题,采用改性沸石滤料耦合次氯酸钠预氧化辅助滤柱启动,采用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对滤料进行分析,探究了原水pH对滤柱启动中锰去除效率的影响,并对持续运行过程中次氯酸钠的投加量进行了优化,对改性沸石滤料进行静态吸附实验,并在进水pH分别为6.5、7.0、7.5时进行滤柱启动实验。结果表明,改性沸石滤料对Mn²⁺的吸附符合Langmuir模型与准二级动力学方程,当pH为5.5～8.0时,随pH升高改性沸石滤料对Mn²⁺的去除率上升。在3种pH条件下,滤柱的锰穿透期分别为5、8和9 d,并分别在第20、16和14天启动成功;次氯酸钠预氧化启动的3种滤柱次氯酸钠最低投加量分别为0.8、0.3与0.2 mg·L^-1。SEM与XRD表征结果证实了水钠锰矿在滤料表面的出现;而EDS与XPS结果分别表明,更高的pH会同时带来滤料表面锰元素含量和锰价态的升高。以上研究结果可为地表水水厂中对除锰有利的pH范围及沸石在启动过程中...     

壳聚糖改性对磁性Fe_3O_4吸附去除Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的影响研究

利用壳聚糖改性磁性Fe_3O_4以提高其对重金属Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附性能,考察了改性前后磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附等温线及吸附动力学过程。结果表明,经壳聚糖改性后,壳聚糖-磁性Fe_3O_4比表面积大幅增加,由原来的76.12m2/g增加到142.67m2/g;壳聚糖-磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附性能优于磁性Fe_3O_4;当pH为2.0~7.0时,提高pH有助于促进两种磁性材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附量;两种磁性材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学模型,吸附过程属于吸热过程;重复吸附—脱附循环再生5次后,壳聚糖-磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的去除率仍在80%以上,磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的去除率在75%以上,两种磁性材料再生性能较好。     

离子交换法改性的NaY分子筛对吸附含硫VOCs的性能提升

为解决分子筛在含湿条件下对小分子含硫VOCs吸附性能差的问题,并实现高效捕集,采用液相离子交换法选取不同金属离子(Ag、Cu、Mg、Zn、Ce、Ca等)对NaY和USY-3分子筛进行改性,以二甲基硫醚(DMS)作为模型物,考察2种改性分子筛对高湿度含硫VOCs脱除效果,进而优选性能优异的改性分子筛,再通过多组分VOCs竞争吸附实验来模拟实际应用效果。结果表明,NaY和USY-3分子筛改性后均可保持结构稳定,NaY型分子筛较USY-3分子筛具有更高的离子交换容量,改性后吸附性能提升更明显,CuY、AgY分子筛的DMS吸附性能优异(CuY的穿透吸附量为203 mg·g^-1,AgY的穿透吸附量为132 mg·g^-1)。然而,仅有Ag离子交换可提高NaY分子筛的抗水性,在1.5%水蒸气存在时,DMS穿透吸附量最高可达99 mg·g^-1,且5次循环再生后吸附容量仍在90%。在对二甲苯(PX)存在时,分子筛对2种VOCs的吸附量均高于80 mg·g^-1,且DMS具有绝对的竞争吸附优势。本研究表明AgY分子筛具有...