高分子重金属絮凝剂SSXA对Cu2+的捕集性能研究

以淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物、NaOH、CS2为原料,在一定条件下合成了一种新型高分子重金属絮凝剂--淀粉基黄原酸酯-丙烯酰胺接枝共聚物.研究了该絮凝剂的除Cu2 、去浊机理,并对硫酸铝浓度、初始Cu2 浓度、pH值、浊度等影响其除铜及去浊效能的因素作了考察.实验结果表明:(1)该絮凝剂对Cu2 有很好的捕集功能,但需要与硫酸铝复配以提高其沉降性能,适合复配使用.Al3 与初始Cu2 的体积摩尔浓度比值为0.3较为适宜,此时Cu2 去除率大于98%;(2)pH值对复配体系的除Cu2 、去浊效果影响不大;(3)Cu2 和致浊物质共存时,会互相促进彼此的去除.对初始Cu2 浓度为25 mg·L-1、浊度为5～300NTU的水样,处理后出水Cu2 浓度小于0.5mg·L-1、浊度小于3NTU.     

重金属螯合捕集剂NBMIPA的合成及其捕集Cu2+、Zn2+性能

以间苯二甲酰氯(IPC)和巯基乙胺盐酸盐(CHC)为原料,采用一步法合成重金属螯合捕集剂N,N’-双(2-巯基乙基)—1,3-苯二甲酰胺(NBMIPA),重点研究了物质的量比(n(CHC):n(IPC))和反应温度对NBMlPA产率的影响,并研究了NBMIPA投加量和pH对Cu2+、Zn2+捕集性能的影响.结果表明:重金属螯合捕集剂NBMIPA的最佳合成工艺为n(CHC):n(IPC) =2.8、反应温度-5℃,此时NBMIPA的最高产率为78.64％;NBMIPA对Cu2+和Zn2+的捕集性能优良,NBMIPA投加量越大,捕集性能越高;NBMIPA对pH具有较宽的适应性.当NBMIPA投加量分别为45 mL和30 mL时,NBMIPA对Cu2+和Zn2+的捕集效果最佳,Cu2+的去除率达到99.33％,残余Cu2+浓度为0.46 mg·L-1,Zn2+的去除率达到97.49％,残余Zn2+浓度为1.84 mg·L-1.     

重金属絮凝剂对水中Cu2+和腐殖酸的去除性能

采用聚丙烯酰胺、甲醛、氢氧化钠、巯基乙酸为原料,制备出重金属絮凝剂巯基乙酰化羟甲基聚丙烯酰胺（MAMPAM）,以含Cu²⁺、含腐殖酸（HA）水样为考察对象,研究MAMPAM对单一和混合体系中Cu²⁺、HA的去除性能.结果表明,MAMPAM对单一体系中Cu²⁺和HA均具有一定的去除效果,且Cu²⁺的去除率随着水样初始pH值的增大而升高;pH值为6.0时,Cu²⁺的最高去除率为95.92%,HA的最高去除率为66.98%.MAMPAM处理混合水样时,Cu²⁺和HA的共存会相互促进彼此的去除,具有协同作用;共存的HA对MAMPAM除Cu²⁺性能的促进作用随着水样中HA浓度或pH值的升高而增强,共存的Cu²⁺对MAMPAM除HA性能的促进作用随着水样中HA浓度的升高而增强.     

高分子重金属絮凝剂PEX捕集Ni2+及除浊性能研究

以聚乙烯亚胺、NaOH、CS2为原料,在一定条件下合成了一种新型两性高分子重金属絮凝剂--聚乙烯亚胺基黄原酸钠(PEX),研究了其捕集Ni2 及除浊性能,并对几个影响因素作了考察.实验结果表明:(1)该絮凝剂对Ni2 有很好的捕集功能,Ni2 的最高去除率可达99%以上;(2)pH值对PEX投加量有一定的影响,但对Ni2 的最高去除率影响不大;(3)水中存在碱金属或碱土金属离子时在一定程度上会促进Ni2 的去除;(4)当有Fe3 存在时,在较低pH值下会明显降低Ni2 的去除,但当pH值升高时对Ni2 的去除有促进作用;(5)Cl-与NO3-的存在可促进PEX对Ni2 的去除,而SO42-的存在对Ni2 的去除有抑制作用,需增加投药量才能得到较好的去除;(6)Ni2 和致浊物质共存时,会互相影响彼此的去除.     

重金属絮凝剂DTAPAM对Cu2+去除条件的响应面优化

采用聚丙烯酰胺、二甲胺、甲醛、氢氧化钠、二硫化碳为原料,制备出重金属絮凝剂二硫代羧基化胺甲基聚丙烯酰胺（DTAPAM）,以含Cu²⁺废水为研究对象,采用三因素五水平的响应曲面分析法对DTAPAM除Cu²⁺性能进行了研究.实验结果表明：响应面法建立的二次项回归模型p值为0.0037,模型显著;X₁X₂、X₁X₃、X₂X₃项的p值分别为：0.0240、0.0061、0.1322,X₁X₂、X₁X₃交互作用显著,而X₂X₃交互作用不显著.通过响应面分析,在Cu²⁺初始浓度为25 mg·L^-1,Cu²⁺初始浓度与絮凝剂投加量的比值为1：6.3,水样初始pH值为6.0时,DTAPAM对Cu²⁺的去除性能最佳.在此条件下,实测Cu²⁺的去除率为91.60%,模型预测值为93.35%,相对偏差为-1.87%,利用响应面法优化DTAPAM对Cu²⁺的去除条件可行.     

高分子重金属絮凝剂MAC除Cu2+、去浊性能

以壳聚糖、巯基乙酸等为原料合成了一种新型高分子重金属絮凝剂巯基乙酰壳聚糖(MAC),研究了其除Cu2 与去浊的机理,并对几个因素做了考察.实验结果表明:①MAC具有除铜与去浊的性能,当MAC与HPAM复配时,效果优于单独使用MAC,Cu2 去除率可达98%以上;②用MAC处理Cu2 和浊度共存的体系时,废水中的重金属离子和致浊物质可以起到相互促进去除的作用,出水中[Cu2 ]＜0.5mg·L-1,浊度＜3NTU;原水浊度越大,越有利于Cu2 的去除;③Cu2 的去除率随原水pH值的增大而提高,浊度的去除率则反之.     

改性聚乙烯亚胺捕集和回收水中的Cu2+

为提高含铜废水的处理效果及简化处理流程,采用CS₂、NaOH对聚乙烯亚胺进行改性,制备出一种新型高分子絮凝剂--PEX（聚乙烯亚胺基黄原酸钠）.以含Cu2+水样为处理对象,探讨了初始ρ（Cu2+）、pH、共存无机物质、有机物质以及浊度对PEX捕集Cu2+性能的影响,并考察了螯合絮体中Cu2+的回收情况.结果表明:PEX对含Cu2+水样具有很好的捕集性能,Cu2+去除率最高可达到100%;PEX对Cu2+的去除效果随着水样初始pH的升高而增强,但pH位于PEX等电点处时,Cu2+去除率有所降低.在较低的PEX投加量下,水样中共存的NaCl、CaCl₂、NaNO₃、Na₂SO₄、柠檬酸、焦磷酸钠对PEX去除Cu2+均可起到促进作用,而共存的EDTA、氨基乙酸、浊度对PEX去除Cu2+具有一定的抑制作用;增加PEX投加量后,可减弱或消除上述影响.螯合絮体采用HNO₃溶液进行静态浸泡30 d后,Cu的回收率可达100%.研究显示,PEX能有效去除和回收水样中的Cu2+.      

黄原酸化废弃污泥吸附Cu2+研究

将污水处理厂废弃污泥在碱性环境中用CS2处理,制备黄原酸酯类重金属吸附剂,探究一种有效的废弃污泥资源化途径.用傅里叶转换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)对污泥进行了表征,并通过批量实验研究了污泥对Cu2+的吸附性能以及pH和初始Cu2+浓度的影响.结果表明,黄原酸化成功引入了含硫基团,使黄原酸化污泥的吸附量相对于原始废弃污泥提高了20.6%~46.9%.当Cu2+初始浓度为25 mg·L-1时,黄原酸化污泥对Cu2+的去除率可达96.7%.吸附动力学遵循准二级动力学模型(Pseudo-second-order equation),平衡时间为3 h,吸附速率同时受膜扩散和颗粒内扩散两过程控制;吸附过程符合Langmuir等温模型和Freundlich等温模型,25℃下,由Langmuir模型得到的最大吸附量达142.92 mg·g-1(pH=5),且吸附容量随pH(1~5)及初始Cu2+浓度升高而升高.黄原酸化废弃污泥可作为高效重金属离子吸附剂,实现废弃资源的回收利用.     

酒石酸钾钠对重金属絮凝剂MAMPAM除Cu2+性能的影响

镀铜废水中由于存在酒石酸钾钠可与Cu2+形成酒石酸钾钠铜配合物使Cu2+的处理变得困难,为提高镀铜废水中Cu2+的处理效果,文章以聚丙烯酰胺(PAM)、甲醛、氢氧化钠、巯基乙酸(TGA)为原料,经羟甲基化反应和酰胺化反应制备出重金属絮凝剂巯基乙酰化羟甲基聚丙烯酰胺(MAMPAM).分别以单一含Cu2+水样以及含Cu2+、酒石酸钾钠的混合水样为考察对象,研究MAMPAM对水样中Cu2+的去除性能.通过正交实验得出絮凝最优水力条件:快搅时间1.0 min,快搅速度160 r/rmin,慢搅时间20 min,慢搅速度30 r/min.MAMPAM对Cu2+有较好的去除效果,对于单一含Cu2+水样中,当水样pH值为3.0～6.0时,Cu2+的去除率随着pH值的增加而升高,Cu2+的最高去除率为92.12％.酒石酸钾钠的存在对MAMPAM除Cu2+具有促进作用,当混合水样初始pH值为4.0～6.0时,随着pH值的增加,促进作用增强,MAMPAM对混合水样中Cu2+的最高去除率可达98.84％.絮体分形维数结果表明,单一水样和混合水样中螯合絮体MAMPAM-Cu的分形维数与Cu2+的去除率之间均呈正相关性.     

电炉钢渣对水中Cu2+、Cd2+和Pb2+的去除作用

以宝钢电炉钢渣为研究对象,考察了钢渣对溶液中重金属离子Cu2+、Cd2+、Pb2+的吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学特征,借助多种分析手段(XRD、BET比表面分析、SEM/EDS等)对钢渣进行了理化性能测试和表征.结果表明,电炉钢渣对重金属离子的吸附速率较快,吸附速率顺序为Cd2+>Pb2+>Cu2+,吸附过程符合一级动力学模型(R2>0.99).吸附等温实验结果表明,Langmuir模型较为适合重金属离子在钢渣上的吸附,实验条件下对Cu2+、Cd2+、Pb2+离子的最大吸附容量分别为0.101、0.058、0.120 mmol.g-1.3种重金属离子在钢渣上的吸附是一个吸热(ΔH0<0)、熵值增大(ΔS0>0)的自发反应过程(ΔG0<0),熵效应是吸附反应自发进行的主要驱动力.SEM/EDS分析结果揭示了吸附前后钢渣表面形貌和化学成分的变化.电炉钢渣以其低价、高效性在重金属废水处理中具有广阔的应用前景.     

重金属絮凝剂DTMPAM去除水中Cu2+和EDTA-Cu的性能

以聚丙烯酰胺、甲醛、二硫化碳、氢氧化钠为原料,制备出新型重金属絮凝剂二硫代羧基化羟甲基聚丙烯酰胺(DTMPAM).分别以含Cu~(2+)单一水样及含Cu~(2+)、EDTA的混合水样为考察对象,研究DTMPAM在单一和混合体系中对Cu~(2+)的去除性能.结果表明,单一体系中DTMPAM对Cu~(2+)有着良好的去除效果,当水样pH值为2.0～6.0时,Cu~(2+)的最高去除率在93.85%～97.49%之间.EDTA对DTMPAM除Cu~(2+)呈抑制作用,随着体系pH值的降低,这种抑制作用减弱;高pH值体系中,随着EDTA浓度的增大,抑制作用增强;在混合体系中,EDTA与DTMPAM存在配位竞争作用,高pH值体系中EDTA的配位竞争作用占主要优势.在单一体系和混合体系中螯合絮体DTMPAM-Cu的分形维数与Cu~(2+)的去除率均有显著的正相关性,即絮体分形维数越大,相对应的Cu~(2+)去除率越高.     

高分子重金属絮凝剂ISXA与ISX除浊、除Ni2+性能的比较研究

以交联淀粉、丙烯酰胺、CS2、NaOH等为原料,在一定条件下合成了一种新型高分子重金属絮凝剂不溶性淀粉黄原酸酯-丙烯酰胺接枝共聚物(ISXA).比较了它与不溶性淀粉黄原酸酯(ISX)的除浊、除Ni2 性能,探讨了各自的作用机理,并研究了几个影响ISXA和ISX去除水中浊度和Ni2 的因素.结果表明:1)在各种条件下,ISXA的除浊、除Ni2 性能均优于ISX;2)ISXA和ISX的投加量均为250mg·L-1时,Ni2 的去除率分别达到97%和87%;3)原水pH值对絮凝剂的除Ni2 效果有影响;4)在致浊物质和金属离子共同存在的水体中,两者会相互促进彼此的去除,Ni2 的去除率可达99%以上,浊度去除率提高10%左右;5)反应时间越长,处理效果越好,12min以后结果趋于平缓.     

有机配位剂对重金属絮凝剂DTSPAM去除水中Cd2+性能的影响

以聚丙烯酰胺、甲醛、亚硫酸氢钠、二硫化碳、氢氧化钠为原料,制备出新型重金属絮凝剂二硫代羧基化磺甲基聚丙烯酰胺（DTSPAM）,考察了3种常见有机配位剂EDTA、焦磷酸钠、柠檬酸钠对DTSPAM除Cd²⁺性能的影响.实验结果表明,在单一含Cd²⁺水样中,pH值为3.0~6.0时DTSPAM对Cd²⁺均有较好的去除性能;在不同EDTA浓度、不同pH值下的混合水样中,EDTA对DTSPAM除Cd²⁺均呈抑制作用;水样pH值为5.0、6.0时,焦磷酸钠、柠檬酸钠对DTSPAM除Cd²⁺均表现出促进作用,而pH值为2.0~4.0时,焦磷酸钠、柠檬酸钠对DTSPAM除Cd²⁺均呈抑制作用.     

径流溶解性有机物对生物滞留介质去除Cu2+和Pb2+的影响

分别以惰性介质（土、砂）和强化介质（给水厂污泥、铁锰复合氧化物）为研究对象,考察道路径流溶解性有机物（DOM）存在对生物滞留介质吸附去除Cu²⁺和Pb²⁺过程的影响,并揭示其主要响应组分及作用机制.结果表明,径流DOM、DOM各分子量组分和各化学组分均可抑制惰性生物滞留介质对Cu²⁺和Pb²⁺的吸附去除,促进强化生物滞留介质对两者的吸附去除;其中,径流DOM中<1kDa分子量组分和亲水性组分对惰性介质吸附去除Cu²⁺和Pb²⁺的抑制作用最明显、对强化介质吸附去除Cu²⁺和Pb²⁺的促进作用也最明显,是影响生物滞留介质对Cu²⁺和Pb²⁺吸附过程的关键DOM组分.<1kDa分子量组分存在使砂介质对Cu²⁺和Pb²⁺的吸附量减少了62.96%和83.70%,使铁锰复合氧化物介质对Cu²⁺和Pb²⁺吸附量增加了81.16%和4.67%;亲水性组分存在使土介质对Cu²⁺和Pb²⁺的吸附量最高减少了41.43%和69.12%,使给水厂污泥介质对Cu²⁺和Pb²⁺的吸附量最高增加了32.35%和39.06%.     

磁性竹基炭对Pb2+、Cd2+与Cu2+的吸附机理研究

采用微波辐照技术,以枯竹子为碳源制备了磁性竹基炭(BBMC),并将其用于对重金属离子Pb2+、Cd2+与Cu2+的吸附去除.同时,分析了吸附时间、pH值、离子强度及初始金属离子浓度等条件对吸附的影响,讨论了BBMC对3种金属离子的吸附特性与吸附机理.结果表明,金属离子在BBMC上的吸附符合Langmuir等温模式和准二级动力学吸附方程;吸附的机理可归结为金属阳离子与BBMC上的H+之间的离子交换作用,且吸附能力可能与金属离子半径有关,呈现出Pb2+Cd2+Cu2+的趋势,重金属离子Pb2+、Cd2+与Cu2+的最大平衡吸附量分别为16.2、14.0和9.5 mg·g-1.     

新型钛酸钠填料对Cu2+、Pb2+、Zn2+和Cd2+的竞争吸附研究

以钛酸钠纳米纤维为原材料制备新型钛酸钠填料,对水体中常见的重金属(Cu~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)和Cd~(2+))进行竞争吸附实验研究,分析了四元、三元及双组分竞争吸附的选择性吸附特性,并探讨了4种金属离子在钛酸钠填料上的相互作用关系.结果显示,初始浓度较低时,4种离子之间的相互影响差异性不明显;随着初始浓度的升高,4种离子的竞争吸附分配系数都呈下降的趋势,竞争吸附系数大小顺序为:Pb~(2+)Cu~(2+)Zn~(2+)Cd~(2+),这与重金属离子的第一水解常数大小顺序一致.竞争吸附结果表明,水中存在Pb~(2+)时,其余3种离子的吸附都会被抑制,尤其对Zn~(2+)和Cd~(2+)的抑制更显著,即在钛酸钠填料上Pb~(2+)的竞争吸附能力最强,Cu~(2+)次之,而Zn~(2+)和Cd~(2+)的竞争吸附能力较弱,其吸附过程容易受到其他二价金属离子的抑制.