基于除磷效果的人工湿地基质组合筛选及影响因素的动力学分析

选取6种人工湿地基质进行磷吸附实验,利用Langmuir和Freundlich两种等温吸附模型对6种基质的磷吸附能力进行对比,将吸附效果最佳的3种基质按不同比例混合构建混合基质,筛选磷吸附效果最佳的混合基质在不同浓度、温度和粒径下进行磷吸附动力学分析。结果表明,沸石、陶瓷滤料和石灰石以质量比3:1:1配比时获得的混合基质(FTS311)除磷效果最优,提高温度、增加进水TP质量浓度、减小基质粒径均有助于提高FTS311对TP的平衡吸附量,温度越高,一级动力学吸附速率常数越低,吸附反应进行的越慢,进水TP浓度越小越有利于磷的吸附去除,粒径变化对TP的吸附动力学速率影响不大,但增加FTS311粒径会降低其对TP的吸附量。     

建筑垃圾对雨水径流中Cu的吸附特性

以砖混建筑垃圾为研究对象,采用人工模拟雨水,通过静态和动态吸附实验研究了不同粒径粒级建筑垃圾对雨水径流中Cu的吸附效果。结果表明,准二级动力学模型比准一级动力学模型能更好地描述建筑垃圾对Cu的吸附过程;Freundlich等温模型能较好地拟合其等温吸附过程;不同粒径粒级建筑垃圾均对雨水径流中的Cu具有较好的净化效果,去除率均超过90%,粒径粒级越小,对Cu的净化效果越好,但其渗透性能越差;建筑垃圾的粒径粒级对Cu的吸附平衡时间、吸附速率和吸附量具有重要影响,粒径粒级2.36~4.75 mm的建筑垃圾对Cu的平衡吸附速率和平衡吸附量最大,分别为4.1μg/min和12.4μg/g。     

页岩陶粒对水体中磷的吸附作用及动力学

研究了页岩陶粒对水溶液中磷的等温吸附特征,考察了溶液磷初始浓度、吸附剂粒径和温度对吸附作用的影响,利用一级和准二级动力学模型对页岩陶粒吸附除磷动力学过程进行了分析.结果表明,页岩陶粒对磷的等温吸附特征符合Langmuir方程,最大磷吸附量为131.58 mg/kg.溶液磷初始浓度越大,温度越高,页岩陶粒对磷的吸附量越大.随着吸附剂粒径的减小,一级动力学速率常数增大,吸附平衡时间缩短.尽管一级和准二级动力学模型都能反映不同条件下页岩陶粒的吸附除磷动力学过程,但相比较而言,准二级动力学对该过程的描述更为准确,由该模型估算出页岩陶粒对磷的平衡吸附量qe,其误差基本小于13.00%.     

不同粒级的煤胶体对汞的吸附动力学

为了解煤胶体对汞的吸附动力学特性,采用沉降法和离心法提取由霍林河采集煤样中的煤胶体(0~2、2~5、5~10μm),采用批量实验对不同粒径和不同温度下,煤胶体对汞的吸附动力学特性进行了研究。结果表明:煤胶体对汞的吸附反应为吸热反应,以化学吸附为主,其吸附动力学过程可用准二级动力学方程和双室模型很好的描述。煤胶体对汞的平衡吸附量随粒径的减小和温度的升高而逐渐增大,不同粒径煤胶体受温度影响的大小关系为(5~10)μm(2~5)μm(0~2)μm。煤胶体对汞的吸附从初始阶段到达到表观平衡,快速吸附均占据优势。在表观平衡时,粒径越大,快速吸附的贡献率越小。煤胶体对汞的吸附反应速率随温度升高和粒径减小而增大。温度越高、粒径越小,快速吸附速率越大;而慢速吸附速率则随温度升高和粒径增大而增大。汞在0~2μm和2~5μm煤胶体上的吸附过程,粒内扩散是其主要控速步骤;而对于5~10μm的煤胶体,膜扩散是主要控速步骤。     

利用钢渣对聚驱采油废水进行深度处理

利用钢渣对模拟聚驱采油废水进行深度处理,依靠吸附作用去除水中的HPAM。考察了钢渣粒径、搅拌速度、pH以及吸附时间对HPAM去除率的影响,进行了吸附等温线和吸附热力学分析,并对钢渣进行了吸附再生实验。当搅拌速度为250r／min,pH为2～10,吸附时间为90rain,钢渣粒径为10-16目、投加量为100g／100mL时,HPAM的去除率可达到84％以上。钢渣对HPAM的吸附符合Langmuir等温式,吸附自由能变和吸附焓的结果都表明,该吸附属于物理吸附。吸附之后的钢渣可以通过600℃焚烧得到再生,再生后仍可保持良好的吸附性能。     

改性甘薯渣对亚甲基蓝的吸附特性及吸附机制

以甘薯渣作为材料,针对亚甲基蓝溶液初始浓度、溶液p H、改性甘薯渣加入量、吸附温度、吸附时间各因素对吸附率的影响进行实验,进一步对影响显著的初始浓度、加入量、时间采用二次正交旋转组合设计优化,得到浓度80 mg·L~(-1)、加入量1.0 g、时间1 h时预测最大吸附率96.25%,实测95.89%,二者吻合。改性甘薯渣对亚甲基蓝吸附过程符合Freundlich等温式及准二级动力学模型,说明其吸附过程由化学速率控制的多位点物理化学混合吸附。据Langmuir等温式计算饱和吸附量为20.16 mg·g-1。SEM观测得知改性甘薯渣处理后疏松多孔的表面有利于吸附。经FTIR可知,羟基、羧基在吸附过程中有主要作用。     

生物炭质吸附剂对硝基苯的吸附

以花生壳为生物炭质(P-BC)原料,Zn Cl2为活化剂,采用化学活化法制备生物炭质吸附剂(Z-BC),并以其吸附水中的硝基苯,考察了p H值、吸附剂投加量和吸附时间等因素对Z-BC吸附硝基苯过程的影响。分别采用吸附动力学模型和吸附等温模型对吸附动力学和等温线进行了系统分析。结果表明:p H值对吸附的影响不大,吸附剂适宜投加量为2 g·L-1,吸附平衡时间为120 min;Z-BC对硝基苯的吸附动力学过程用准一级动力学模型能很好地描述,其计算平衡吸附量与实验值相符;颗粒内扩散模型表明,吸附过程受液膜扩散与颗粒内扩散联合控制,并以颗粒内扩散为主要速率控制步骤;Langmuir吸附等温模型能更好地描述硝基苯在Z-BC上的吸附平衡;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和吸附熵变(ΔS)0,表明Z-BC对水中硝基苯的吸附为放热和熵值增加的自发过程。     

改性活性氧化镁的除氟效能及机制

通过静态吸附实验,研究了改性活性氧化镁的除氟效能,通过比表面积、孔容、孔径和表面元素及化合物含量分析,初步探讨了改性机制。结果表明,改性后的活性氧化镁吸附行为更符合Langmuir等温线的拟合,即吸附为单分子层吸附,饱吸附容量为88.50 mg/g,吸附平衡常数为0.3681 L/mg,吸附速率可用拟二级动力学方程描述;改性活性氧化镁的吸附除氟效果基本不受溶液中共存的Cl-、NO-3、SO2-4和HCO-3的影响,但HPO2-4对改性活性氧化镁等除氟效果影响较大,尤其当其浓度大于100 mg/L时,显著降低改性活性氧化镁的吸附容量。温度升高改性活性氧化镁的吸附容量增大,在实际饮用水处理中p H基本不会影响除氟效果。改性活性氧化镁吸附除氟的最佳温度为30℃,最适p H为6~9.5。比表面积和孔容的增大可能是改性活性氧化镁吸附容量提高的主要原因之一。     

苯并三唑在土壤中的吸附特性

为了解苯并三唑(BTA)在水-土系统中的迁移转化,通过批实验方法研究了BTA在华北平原土样(GSS13)中的吸附,考察了平衡时间、土壤投加量、溶液初始p H以及共存阳离子对吸附的影响。结果表明,在初始阶段,土壤对BTA的吸附速率较快,之后随着吸附点位的减少,吸附逐渐变慢;吸附过程符合准二级反应动力学方程。土壤对BTA的平衡吸附为非线性吸附,吸附等温线为Freundlich型;随着土壤投加量的增大,单位质量土壤吸附BTA的量减少,可能原因是所选土壤对BTA的吸附存在"固体浓度效应"。溶液的p H通过改变BTA的存在形式和土壤表面的带电性而影响吸附,当溶液p H在BTA的p Ka2(8.6)附近时,土壤对BTA的吸附效果最好。此外,溶液中共存阳离子对土壤吸附BTA有不同的影响,Na+对吸附影响不明显,而不同浓度Ca2+对BTA的吸附有不同程度的促进作用。     

天然沸石对海水中氨氮的吸附特性

以天然沸石为吸附剂进行吸附海水中氨氮实验研究,考察了沸石粒径、反应液pH值和盐度对吸附效果的影响,对吸附动力学和热力学特性进行了探讨。实验结果表明,天然沸石粒径越小,越有利于其对海水中氨氮的吸附,反应液pH值对氨氮吸附影响较小,但在碱性条件下NH+4能够与海水中的Mg2+、PO3-4反应生成Mg NH4PO4·6H2O沉淀,导致反应液氨氮平衡浓度降低。随着海水盐度梯度增加,天然沸石对氨氮的吸附量呈显著下降趋势。天然沸石对海水中氨氮的吸附是快速吸附、缓慢平衡的过程,吸附过程较好地满足准二级动力学模型。吸附等温线更好地符合Langmuir等温吸附方程,通过热力学计算发现,△G0为负值,而△H0和△S0均为正值,说明天然沸石对海水中氨氮的吸附是吸热易发过程。