有机膨润土负载纳米零价铁还原-类芬顿氧化降解2,4-二氯苯酚

目前,虽然有很多关于纳米零价铁(NZVI)通过吸附、还原和氧化作用去除各种污染物的报道,但关于如何联合这些方法来提高污染物的去除率仍然不是很清楚。本实验研究了联合有机膨润土DK1(十六烷基三甲基铵盐改性,d(001)=2.2 nm)吸附、NZVI还原、类芬顿氧化作用来去除溶液中2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的方法。在反应前30分钟,有机膨润土DK1负载NZVI(NZVI/DK1)通过吸附还原作用去除溶液中2,4-DCP,2,4-DCP和COD的去除率分别为16.1%和7.8%,说明了吸附还原作用对2,4-DCP的去除效果是有限的。接着向溶液中滴加适量的H2O2,在5 min内2,4-DCP的去除率由16.1%提高到了99%以上,COD的去除率达到了64.1%,这可能是由于NZVI腐蚀形成铁的氧化物缓慢释放出Fe2+和Fe3+,增强了芬顿反应对2,4-DCP和降解产物的氧化去除效果。通过SEM,EDS,UV-Vis和GC-MS等分析方法佐证了上面的结果。最后提出了联合吸附、还原和Fenton氧化去除2,4-DCP的机制。     

羧甲基纤维素改性纳米钯铁双金属去除水中2,4-二氯苯酚的影响因素及机理

利用液相还原法制备了纳米零价铁(nZVI)、纳米钯铁双金属(Pd/Fe)、羧甲基纤维素(CMC)改性nZVI(CMC-Fe)和CMC改性钯铁双金属(CMC-Pd/Fe)4种铁基纳米材料，并用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对其进行了表征。研究了这4种材料对水中2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的表观去除率，考察了铁基纳米材料投加量、Pd负载量、溶液初始pH及污染物浓度等因素对CMC-Pd/Fe去除2,4-DCP的影响，并探讨了可能的作用机理。结果表明，在4种材料中，CMC修饰的CMC-Pd/Fe的分散性最好，粒径明显小于未用CMC修饰的nZVI和Pd/Fe。4种材料对2,4-DCP的表观去除率为CMC-Pd/Fe>CMC-Fe>Pd/Fe>nZVI。随着CMC-Pd/Fe投加量和Pd负载量的增加，CMC-Pd/Fe对2,4-DCP的表观去除率增大，而随着2,4-DCP浓度的升高，CMC-Pd/Fe对2,4-DCP的表观去除率下降。当溶液初始pH=3、5和7时，CMC-Pd/Fe对2,4-DCP的表观去除率分别为94.34%、99.50%和96.62%;...     

十六烷基三甲基溴化铵改性沸石的制备及吸附废水中苯酚的性能

为高效去除废水中的苯酚,制备了十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)改性沸石(以下简称改性沸石),研究了改性沸石投加量、废水pH、反应时间等对废水中苯酚去除的影响,分析了改性沸石吸附废水中苯酚的动力学过程、等温线过程以及热力学特征,探讨了吸附作用机制。结果表明,CTMAB质量分数为1.2%时,改性沸石对苯酚的吸附量达到7.2mg/g,明显高于天然沸石(1.1mg/g);改性沸石投加量6g/L、反应时间40min、pH=10的条件下,废水中苯酚的去除率可达98.4%;二级动力学方程和Langmuir方程能更好地拟合改性沸石吸附废水中苯酚的过程,且吸附是自发、放热、熵增的过程。改性沸石吸附废水中苯酚的作用机制为:CTMAB中的R—N~+(R为基团)与天然沸石表面双电层中的H~+、K~+发生交换后,R—N~+与沸石表面结合,而CTMAB结构中的疏水基则向外(废水相),由此CTMAB在沸石表面形成了有机相,苯酚通过分配作用进入到沸石表面的CTMAB有机相中与R—N+缔合而得以去除。     

CMS包覆纳米零价铁去除2,4-二氯酚的条件优化

针对纳米零价铁(Fe~0)去除2,4-二氯酚(2,4-DCP)时易团聚、易氧化、去除效率差等问题,采用环境友好材料羧甲基淀粉钠(CMS)对纳米零价铁进行了包覆,制成包覆型纳米零价铁。探究了包覆比例(CMS:Fe0)、pH、包覆型纳米零价铁投加量等单因素对去除率的影响。在单因素实验的基础上,以包覆比例、pH、包覆型纳米零价铁的投加量为考察因素,以2,4-DCP的去除率为响应值,采用二次多项式响应面探究多因素交互作用对包覆型纳米零价铁去除2,4-DCP的影响。利用响应面优化模型对包覆型纳米零价铁去除2,4-DCP进行优化。模型优化结果显示:包覆型纳米零价铁去除2,4-DCP的最佳条件为pH 3.0,纳米零价铁包覆比例3.59:1,包覆型纳米零价铁的投加量7.96 g·L~(-1),模型预测2,4-DCP的最高去除率为90.03%,实验值为85.77%,两者相对误差为4.73%,证明了优化模型的可靠性。     

Fe(Ⅱ)活化过硫酸钠去除水中三氯生

采用Fe~(2+)活化过硫酸钠(SPS)对水中三氯生(TCS)的去除进行了研究,考察了Fe~(2+)、SPS的投加量、TCS初始浓度、p H值和腐殖酸(HA)等对TCS去除的影响,GC-MS鉴定识别了降解产物。结果表明Fe~(2+)活化SPS工艺能有效去除TCS,2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)为其主要降解产物,SPS浓度为1.0 mmol·L-1,Fe~(2+)的投加量为0.4 mmol·L-1时,初始浓度为460μg·L-1的TCS 2 min后去除率可达93.87%,TCS慢速反应阶段的降解符合一级反应动力学方程,其动力学常数K=0.140 min-1。TCS的去除随Fe~(2+)浓度的增加先增大后减小,高浓度的Fe~(2+)不利于2,4-DCP的降解,适量提高SPS浓度有利于TCS的去除和2,4-DCP的降解,TCS去除随初始浓度增大而降低,酸性环境有利于TCS的去除,腐殖酸对TCS的去除具有抑制作用,低浓度腐殖酸不利于2,4-DCP的降解。     

溶液中阴离子和腐殖酸对UV/H2O2降解2,4-二氯酚的影响

研究了UV/H2O2工艺对2,4-二氯酚(2,4-DCP)的去除效果和水中阴离子、腐殖酸对该工艺降解2,4-DCP的影响.结果表明:UV/H2O2工艺可以有效地去除水中2,4-DCP,光降解过程符合一级反应动力学模型;在H2O2投加量为8 mg/L、1个30 W低压汞灯照射下,2,4-DCP在蒸馏水和自来水中反应速率常数分别为0.023 2、0.016 2 min-1;NO-3、Cl-、HCO-3对2,4-DCP光降解有抑制作用,当3种阴离子摩尔浓度为0.5、10.0、20.0 mmol/L时,对2,4-DCP光降解的抑制程度为HCO-3＞NO-3＞Cl-;腐殖酸在低浓度时,促进光降解反应进行,在高浓度时,2,4-DCP的光降解受到抑制.自来水中的反应速率常数低于蒸馏水中的反应速率常数是由于水中多种阴离子和腐殖酸影响的结果.     

环糊精改性沸石制备方法及对对-硝基苯酚吸附性能的影响

在碱性条件下,β-环糊精与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵合成了阳离子化的β-环糊精(CCD),并用于改性沸石获得环糊精改性沸石(CDMZ).研究了CCD合成条件对CDMZ吸附对.硝基苯酚性能的影响.结果表明,在2,3-环氧丙基三甲基氯化铵与β-环糊精的配比为7:1,溶液pH=13的合成条件下,合成的CCD改性沸石所得CDMZ对对-硝基苯酚的吸附能力最佳.同时研究了沸石改性前的活化处理,CCD改性沸石的初始浓度和改性时间对CDMZ吸附对-硝基苯酚性能的影响.实验表明,改性前用NaCl溶液活化沸石有助于CDMZ吸附性能的改善;当CCD改性沸石的初始浓度和改性时间分别为15 g/L(以β-环糊精计)和8 h时,所得CDMZ对对-硝基苯酚(120 mg/L)的吸附能力可达263.7μg/g.     

阳离子表面活性剂改性四氧化三铁-沸石复合材料对水中刚果红的去除作用

制备了四氧化三铁-沸石复合材料(磁性沸石)和阳离子表面活性剂改性磁性沸石(有机改性磁性沸石),采用X射线衍射分析对有机改性磁性沸石进行了表征,通过批量实验考察了有机改性磁性沸石对水中刚果红的吸附性能,并对相关的吸附机制进行了讨论。实验表明,有机改性磁性沸石对水中的刚果红具备良好的吸附能力,且有机改性磁性沸石对刚果红的吸附能力远远高于磁性沸石。有机改性磁性沸石对水中刚果红的吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附平衡数据可以采用Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)等温吸附模型加以描述。根据Langmuir等温吸附模型计算得到的有机改性磁性沸石对刚果红的最大吸附容量为146 mg/g(pH 7和30℃)。有机改性磁性沸石对水中刚果红的吸附属于自发和放热的过程。有机改性磁性沸石吸附水中刚果红的作用机制包括静电吸引、有机相分配、氢键和表面配位。X射线衍射分析结果表明,有机改性磁性沸石含四氧化三铁,吸附刚果红后的有机改性磁性沸石可以很容易地通过外加磁场的作用快速地从水中分离出来。上述结果表明,有机改性磁性沸石适合作为一种吸附剂去除废水中的刚果红。     

光/电Fenton牺牲阳极法降解有机污染物

采用Fe片为阳极和石墨为阴极,在可见光(λ450 nm)照射并外加电压条件下,以有机染料橙Ⅱ(orangeⅡ)及有机无色小分子2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,DCP)为目标化合物,探讨了光/电Fenton牺牲阳极法降解有机污染物的最佳反应条件,结果表明,在电压=3 V,pH=3.0,H2O2浓度为5×10-5mol/L时,orangeⅡ的降解效果最好,反应10 h矿化率可达到78%,210 min内2,4-DCP降解率为91.4%。通过对光/电Fenton体系原位循环伏安参数测定及过氧化物酶催化反应吸光光度法和苯甲酸荧光分析法检测光/电Fenton降解orange II过程中H2O2和羟基自由基(.OH)的变化,表明orangeⅡ降解过程涉及.OH历程。     

表面铜螯合磁性二氧化硅固定化漆酶及其催化降解水中2，4-二氯酚

利用磁性二氧化硅表面接枝的聚丙烯酰胺络合Cu2＋离子,制备了表面铜螯合磁性SiO：材料,采用傅立叶红外光谱（FT．IR）,X射线衍射（XRD）对该磁性材料进行了表征,并通过配位作用固定化漆酶,考察了其对水中2,4-二氯酚（2,4-DCP）的催化降解效能及主要影响因素。结果表明,表面铜螯合磁性SiO：固定化漆酶对2,4-DCP具有较好的催化降解效能,利用8g／L固定化漆酶催化降解50mL初始浓度为24．25mg／L的2,4-DCP,反应12h2,4-DCP去除率达91％;当pH值在3．0～6．0范围内时,2,4-DCP的去除率随反应pH值的增加而升高;2,4-DCP初始浓度在14．39～257．6mg／L范围内时,反应12h,2,4-DCP的去除率均达85％以上;给酶量增加促进2,4-DCP的去除,但过多的给酶量导致单位质量固定化漆酶催化降解2,4-DCP的速率下降;水中硫酸根离子对固定化漆酶催化降解2,4-DCP具有明显的促进作用,而碳酸氢根离子明显抑制反应的进行。     

纳米Pd／Fe双金属颗粒对单氯酚及二氯酚的还原脱氯

采用改进液相化学还原法制备纳米Pd／Fe双金属颗粒,研究其钯化率为0．045％和0．135％的条件下分别对3种单氯酚（2-CP、3-CP和4-CP）和3种二氯酚（2,3-DCP、2,4-DCP和2,6-DCP）的脱氯反应。结果表明,合成的纳米Pd／Fe颗粒分散性良好,粒径分布介于25～40nm。纳米Pd／Fe双金属颗粒对单氯酚及二氯酚具有良好的去除效果,3种单氯酚和3种二氯酚的脱氯难易程度分别为2-CP〉4-CP〉3-CP和2,6-DCP〉2,4-DCP〉2,3-DCP,脱氯反应均符合拟一级反应动力学方程。通过还原脱氯实验揭示了分子中氯原子的化学环境对还原脱氯过程具有明显影响。     

超声联合过硫酸钠去除水中三氯生

采用超声(US)联合过硫酸钠(SPS)对水中三氯生(TCS)的去除进行了研究,GC/MS鉴定识别了联用工艺降解产物,考察了US功率、SPS的投加量、pH值、碳酸盐和溴离子等对TCS去除的影响。结果表明2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)为其主要降解产物,US/SPS工艺强化了单独US去除效果,SPS浓度为4 mmol·L~(-1),US功率为600 W时,初始浓度为410μg·L~(-1)的TCS 120 min后去除率可达100%。TCS的降解符合拟一级反应动力学方程,其动力学常数K=0.028 min~(-1)。TCS的去除率随SPS浓度的增加先增大后减小,实验范围内(0~600 W)TCS去除率随US功率增加而增大,强酸强碱环境不利于TCS的去除,TCS去除率随碳酸氢钠浓度的增加先减小后增大,碳酸钠的加入对TCS去除影响不大,溴离子对TCS的去除具有抑制作用。     

改性沸石对二级生化出水中氨氮的吸附特性

采用氯化钠联合高温对天然斜发沸石进行改性,通过批次实验探究改性沸石吸附氨氮特性。结果表明:氯化钠浓度为0.8 mol·L~(-1),焙烧温度为300℃条件下,氨氮去除效果最佳;改性沸石在氨氮初始浓度为8mg·L~(-1),投加量为10 g·L~(-1),反应时间为120 min的条件下,去除率可达71%,相比天然沸石提高23.1%。通过扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)和傅里叶光谱(FT-IR)考察改性前后沸石组成特征以及化学键的变化,可以看出,改性机制可去除孔道杂质及Na~+置换沸石中金属阳离子;氨氮吸附过程满足拟二级动力学方程(R~2=0.986),Langmuir等温线模型拟合结果 (R~2=0.998)优于Freundlich模型(R~2=0.839),且改性沸石最大吸附容量为5.94 mg·L~(-1)。热力学计算结果表明,沸石对氨氮的吸附过程是一个自发、吸热、熵增过程。上述结果表明,改性沸石能够有效地对污水厂二级生化出水中氨氮进行深度处理。     

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。     

非晶态Co_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4的制备及对水中五氯苯酚的吸附

以溶剂热法制备了Co0.5Ni0.5Fe2O4纳米吸附剂,用透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、BET比表面仪、磁强计等分析了结构特性。结果表明,Co0.5Ni0.5Fe2O4纳米吸附剂为非晶态,比表面积为426.8 m2/g,饱和磁化强度为10.4 emu/g,且靠外磁场易回收。Co0.5Ni0.5Fe2O4吸附处理水中五氯苯酚时,吸附动力学符合Langergren模型,平衡吸附量为27.87 mg/g;吸附等温线符合Freundlich模型。Co0.5Ni0.5Fe2O4纳米吸附剂的吸附量随煅烧温度升高吸附量明显降低,随Ni含量的增加先增加后平稳趋势。     

改性沸石去除微污染原水中的铊(Tl)

随着有色金属工业的发展,地表水的铊(Tl)污染问题已经对饮用水卫生安全构成严重威胁.在改性的基础上,采用实验室小试方法对"沸石吸附-混凝沉淀"工艺除Tl可行性及主要影响因素进行了研究。红外光谱(IR)和扫描电镜(SEM)结果表明,经壳聚糖改性后的沸石表面孔道增多,比表面积增大,有利于其吸附交换能力的提高.延长吸附时间和增加投加量,有利于去除效果的改善。对于Tl浓度不超过0.25μg/L的微污染原水,采用预先吸附10 min后进行混凝沉淀处理,可满足标准限值要求。改性沸石的吸附速度明显快于天然沸石。相对于单纯的混凝沉淀工艺而言,p H对"沸石吸附-混凝沉淀"工艺的影响更大。沸石除Tl最佳p H范围为8~9.5。综合考虑除Tl效果和对混凝沉淀的影响,改性沸石投加量宜控制在100~300 mg/L范围内。投加沸石对混凝除浊影响不大,低投加量下可以提高TOC去除率。     

3种表面修饰活性炭对水体中磷的吸附

为克服活性炭磷吸附能力有限的问题,使用ZnCl_2、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)和Fe/Al(氢)氧化物纳米颗粒分别研究了物理结构法、表面活性剂法和载体法3种表面修饰方法对活性炭磷吸附能力的影响。实验发现,载体法为3种方法中最好的修饰方法。对载体法制备吸附剂的材料用量的比较发现,在Fe(Ⅲ)和Al(Ⅲ)摩尔比为9:1的条件下,把1.5 g活性炭加入到总浓度为1 mol·L~(-1)的200 m L Fe(Ⅲ)和Al(Ⅲ)混合溶液中,形成的纳米Fe/Al(氢)氧化物能够较好地利用活性炭表面,该复合材料1.5AC-Fe/Al在磷平衡浓度约为50 mg·L~(-1)时吸附量达到29.3 mg·g~(-1)。该材料表征结果表明,纳米Fe/Al(氢)氧化物颗粒被成功负载在活性炭表面。在酸性条件下,复合材料表面的—H~+和—OH_2~+所引起的静电吸附和配位交换是促进吸附带负电磷酸根离子的原因。     

NaCl改性沸石对氨氮吸附性能的研究

采用NaCl溶液对天然沸石进行改性,考察了NaCl浓度、温度及沸石用量对改性效果的影响。通过表面特征分析、吸附机制分析、吸附等温试验和吸附动力学试验,进一步比较了天然沸石和改性沸石对氨氮的吸附性能。结果表明,在NaCl溶液为6%(质量分数)、温度为303 K、天然沸石用量为15 g(以100 mL的NaCl溶液计)的优化条件下,改性沸石对氨氮的吸附效果最佳。扫描电子显微镜(SEM)和比表面积(BET)分析可知,沸石经改性后表面变粗糙,平均吸附孔径变小,比表面积变大。2种沸石对氨氮的吸附过程均可用Langmuir、Freundlich吸附等温方程较好地拟合,在温度为303 K时,改性沸石比天然沸石单分子层饱和吸附量增幅为34%以上。颗粒内扩散是沸石吸附氨氮的限制性因素,其吸附动力学较符合准二级反应动力学方程,拟合结果表明改性沸石具有更好的动力学性能,其吸附速率常数略大于天然沸石。     

海藻酸钠-改性碳纤维复合材料对水中Cd~(2+)的吸附研究

采用海藻酸钠与改性聚丙烯腈基碳纤维(PAN-CF)制作复合材料吸附去除水溶液中的Cd~(2+),考察不同吸附时间和溶液pH对Cd~(2+)吸附效果的影响。结果表明,改性后PAN-CF的表面官能团增加,表面能提高,相比于未改性PAN-CF制备的复合材料,改性PAN-CF能够缩短复合材料对Cd~(2+)的饱和吸附时间,增加Cd~(2+)饱和吸附量,随着溶液pH的升高,复合材料对Cd~(2+)的吸附量呈先增加后下降的趋势,pH=6时Cd~(2+)的吸附量最大,为162.8mg/g。     

CPB改性沸石对磷酸盐的吸附-解吸性能研究

采用溴化十六烷基吡啶(CPB)对天然沸石进行改性,并考察了CPB改性沸石对磷酸盐的吸附-解吸性能。结果表明,CPB改性沸石对磷酸盐具备一定的吸附能力,且吸附行为满足Langmuir等温吸附模型;粒径、改性剂投加量、反应温度、pH值及共存阴离子等因素均会影响CPB改性沸石对磷酸盐的吸附能力;减小粒径和降低反应温度均有利于CPB改性沸石对磷酸盐的吸附去除;粒径≤0.18 mm CPB改性沸石吸附磷酸盐较优的改性剂投加量为250 mmol/kg;当溶液的初始pH值位于4~10之间时CPB改性沸石对磷酸盐的吸附能力随pH值的增加而增强;SO42-的存在会明显降低CPB改性沸石对磷酸盐的吸附效率,而提高溶液的pH值有助于消除SO42-存在对CPB改性沸石吸附磷酸盐的负面影响;HCO3-的存在会一定程度上抑制CPB改性沸石对磷酸盐的吸附去除,而提高溶液的pH值无法消除HCO3-存在对CPB改性沸石吸附磷酸盐的负面影响;CPB改性沸石吸附磷酸盐后一定条件下可以重新解吸出来,且随着解吸液SO42-浓度的增加解吸率明显增大。