新型铁碳微电解填料制备与除磷性能评价

针对传统铁碳填料处理污水活性低的问题,通过均质化-碳化-成型工艺制备新型铁碳微电解填料,采用SEM-EDS、XRD等方法对制备填料进行了表征,探讨了新型填料除磷机理;同时,开展了填料制备条件优化及生活污水除磷性能评价研究。结果表明,新型填料(Fe-C)由于焦油经高温碳化处理可在海绵铁表面及内部孔道形成大量铁碳微原电池,提高了电化学反应速率,其磷脱除率显著高于传统填料(Fe/C);在焦油/铁比(Tar/Fe)为0.3、碳化温度为950 ℃、恒温时间为0 min、黏结剂质量分数为30%、900 ℃焙烧90 min条件下,制备的填料除磷性能最佳,除磷效率达98%,可实现含磷废水达标排放。     

铁碳微电解与微生物共作用降解BDE-209

BDE-209是世界上应用最为广泛的溴代阻燃剂之一,同时也是环境介质中普遍存在的一类强亲脂性、高生物累积性的持久性有机污染物.鉴于其生物难降解特性,尝试采用铁碳微电解技术强化其微生物降解.研究中,首先采用单因素实验确定了反应体系的铁粉最佳投加量(0.1 g)及最佳的铁碳比(1:1),进而探讨了铁碳微电解体系促进BDE-209脱溴的降解机制.铁碳微电解体系处理BDE-209时,体系中pH及ORP值有明显的波动,反应120 h后降解率达53.0%;而铁碳微电解体系与微生物共作用体系中,120 h后BDE-209降解率可达到77.5%,降解产物主要为九溴、八溴以及七溴等低溴代联苯醚.实验结果表明,铁碳微电解与微生物共作用能够有效提高BDE-209的生物降解效率.     

纳米羟基铁改性活性炭对亚甲基蓝的吸附性能研究

采用乙醇分散法制备了纳米羟基铁修饰的玉米苞叶和竹笋壳的活性炭复合物(记为nFeOOH@AC),分析了nFeOOH@AC对水样中亚甲基蓝的吸附性能及动力学机理。研究表明,nFeOOH@AC对亚甲基蓝的吸附以化学吸附为主,符合准二级动力学模型。在亚甲基蓝初始质量浓度为3～120 mg/L,体积为50 mL,nFeOOH@AC投加量为10 mg, pH为3～12,吸附时间为1～24 h时,吸附率随着pH升高而增大,随着亚甲基蓝初始浓度的增大先增后减,随着吸附时间的增加而增加。nFeOOH@AC可以作为一种新型环境友好型吸附剂应用于亚甲基蓝废水处理。     

铁酸盐-还原石墨烯复合材料的制备及其对亚甲基蓝的吸附

以氯化铁(FeCl3·6H2O)、氯化锰(MnCl2·4H2O)、氯化锌(ZnCl2)、氯化钴(CoCl2·6H2O)、氯化镍(NiCl2·6H2O)和氧化石墨烯(GO)为原料,制备了4种铁酸盐与还原氧化石墨烯(RGO)的复合材料(RGO-MFe2O4,M=Mn,Zn,Co或Ni),通过扫描电子显微镜、X-射线衍射仪、拉曼光谱仪进行了表征,系统研究了4种材料对亚甲基蓝的吸附。结果发现,RGO-NiFe2O4对亚甲基蓝的吸附能力最好,而对吸附起主要作用的是RGO。随着温度升高、染料初始浓度的增加和吸附时间的延长,RGO-NiFe2O4吸附量逐渐增大。RGO-NiFe2O4对亚甲基蓝的吸附动力学拟合符合伪二级动力学模型。吸附等温线模型拟合结果表明,Langmuir方程可以很好地描述其对亚甲基蓝的吸附。热力学参数ΔG0在不同温度下均为负值,ΔH0为正值,ΔS0为正值说明吸附过程是自发的吸热反应。     

微生物耦合铁碳微电解强化水生植物浮床对农村生活污水的深度处理

为减少农村生活污水中有机物对河流水体的污染,以现有农村污水分散处理的一级出水为进水,研究了传统植物浮床、铁碳微电解和常规生物填料的耦合工艺对农村污水的处理效果。该耦合工艺应用物化反应、生物反应、化学反应为共生关系,建立人工生态系统,用以削减水体中的污染负荷。结果表明：微生物耦合铁碳微电解强化浮床在冬季对COD、TP、${{\rm{NH}}_4^ +} $-N和TN的去除率分别可达到78.6%、78.2%、72.2%和73.3%,在夏季的去除率分别可以达到88.8%、75.6%、78.1%和80%;在冬季和夏季的耦合强化浮床中COD的降解速率分别达到2.933 mg·(L·d)⁻¹和3.529 mg·(L·d)⁻¹,TP的降解速率分别为0.055 mg·(L·d)⁻¹和0.061 mg·(L·d)⁻¹,${{\rm{NH}}_4^ +} $-N的降解速率分别为0.583 mg·(L·d)⁻¹和0.8 mg·(L·d)⁻¹,TN的降解速率分别为0.73 mg·(L·d)⁻¹和1.114 mg·(L·d)⁻¹,均优于传统植物浮床与微生物强化浮床的作用效果;微生物耦合铁碳微电解强化浮床对植物的促生长作用明显强于传统浮床和微生物强化浮床,冬季实验前后植物增重为23.3 g,夏季植物增重达到67.4 g;耦合浮床中微生物活性是微生物强化浮床中的1.81倍和1.45倍;最后利用因子的相关性分析与主成分分析,结果进一步表明,由于微生物与铁碳微电解的协同作用促使微生物数量与活性的提升,进而对污染物去除效果产生重要影响。以上研究结果可为农村生活污水的深度处理提供技术支持。     

铁碳微电解/H_2O_2耦合类Fenton法深度处理制药废水

采用铁碳微电解/H2O2耦合类Fenton法深度处理制药废水,考察不同铁碳比、H2O2投加量、溶液p H及反应时间对COD去除效果的影响,通过单因素实验和正交实验确定最优条件并与铁碳微电解法的去除效果进行对比。结果表明,各因素对COD的去除效果均呈现先增加后降低或趋于稳定的趋势,且对去除效果的影响顺序为:Fe/CH2O2投加量溶液p H反应时间;在固液比为1∶10的条件下,Fe/C(质量比)为1∶1,溶液p H为2.5,反应时间为60 min,H2O2(30%)投加量为12.24 mmol/L时对COD的去除效率最高,可达71.56%;H2O2对铁碳微电解法有显著的加强作用。     

铁碳微电解预处理汽车电泳涂装废水

采用铁碳微电解法对汽车电泳涂装废水进行处理,研究其处理效果及COD降解动力学。结果表明,进水pH≤4时,铁碳微电解的处理效果影响因素依次为铁碳反应次数、反应时间、进水pH。COD降解率随微电解反应时间的增加而升高,随反应次数的增加而降低,之后趋向稳定。当进水pH=3,反应时间90~150 min时,铁碳微电解的处理效果可稳定在40%左右。同时通过模拟分析,汽车电泳涂装废水COD降解动力学符合三级反应动力学模型。     

实验室有机废水的铁碳微电解预处理

采用铁碳微电解法对实验室有机废水进行小型处理实验,研究该方法的废水净化特性,并优化进水pH值、水力停留时间(HRT)和曝气量等主要运行工艺参数。通过正交实验得到最佳处理条件pH值为5,水力停留时间为6 h,曝气量为12 L·h-1。以实际最佳条件运行反应器,废水COD去除率可达到85%,废水中芳香族化合物等难降解物质得到降解,BOD5/COD由0.1提高到0.4以上,出水可生化性大幅提高。研究表明,铁碳微电解法适于处理实验室难降解有机废水,估算处理成本约为9.84元·m-3废水。     

印染废水铁碳微电解深度处理出水生物毒性

实验利用铁碳微电解对印染废水二级生化出水进行深度处理研究,结果表明,该工艺可使COD从120 mg/L降至60 mg/L以下,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级B排放标准。通过微生物生长曲线、乳酸脱氢酶(LDH)释放、活性氧物质(ROS)产生水平等检测手段,对比深度处理前后废水的生物毒性。结果表明:印染废水经深度处理后对大肠杆菌的生长抑制明显减弱;进水导致大肠杆菌的LDH释放量和ROS产生水平分别为空白的2.4和28.9倍,深度处理后分别下降至1.8和6.9倍;另外,毒性较大的双酚A和2,4-二氨基甲苯在深度处理过程被降解。可知,铁碳微电解具有毒性削减作用。然而,出水中含有的某些污染物使其仍表现出一定的生物毒性。     

非均相Fenton体系中无机助剂对亚甲基蓝脱色的影响

直接使用有机过渡金属化合物二茂铁作为催化剂,研究了非均相Fenton反应中亚甲基蓝的降解,并考虑了实际排放的印染废水中存在的无机助剂,进一步分析了典型无机助剂CuSO4、NaCl、Na2CO3、Na2SO4、Na2S的存在对该非均相Fenton体系的影响,结果表明：直接使用二茂铁做催化剂反应120min后,亚甲基蓝的剩余率为0．6％,羟基自由基的表观生成率为83．4％。NaCl、Na2CO3、Na2SO4、Na2S的加入会阻碍反应的进行,而CuSO4的加入会促进反应的进行。     

亚甲基蓝溶液的光催化脱色及降解

以高压汞灯为光源,在自ＴｉＯ２纳米粉末悬浮体系内,以在蓝溶液光催化降解脱色反应为模型,研究了其脱色降解动力学及其影响因素。研究表明,亚甲基蓝光催化反应动力学常数为４．５３μｍｏｌ／Ｌ．ｍｉｎ．吸附常数为３３．５５Ｌ／ｍｍｏｌ;随着ｐＨ值的上升以及Ｈ２Ｏ２的加入,其脱色降解速率加快。     

光纤传导可见光降解亚甲基蓝

针对浓度大、色度高的印染废水难以处理的情况,选用加入光纤的光催化体系进行研究。采用溶胶凝胶法制备了Ag+/TiO2粉体光催化剂,用固体紫外可见光谱、X射线衍射对其进行表征。选用亚甲基蓝溶液作为目标降解物,评价了Ag+/TiO2在可见光下的光催化活性。分别考察了加入石英芯侧光光纤与塑料侧光光纤反应体系下,催化剂量、光纤数量、光照强度和pH值等因素对亚甲基蓝降解实验的影响。结果表明,选用20 mg/L的亚甲基蓝,采用催化剂量为11.67 g/L,500根侧光光纤,300 W的外部光源,pH值约为11时,光催化降解效果最佳,均能达到90%以上。     

Ru-TiO2光电极对亚甲基蓝的光电催化降解

采用阳极氧化法制备Ru—TiO2光电极,以该电极为工作电极,石墨作对电极,饱和甘汞电极为参比电极,对亚甲基蓝溶液的光电催化降解进行了研究。结果表明：煅烧温度600oC,掺杂1％Ru的Ru-TiO2光电极催化活性最好;以紫外灯（125W）为光源,当外加偏压0．2V,pH为5时,Ru-TiO2光电催化亚甲基蓝120min可使其完全脱色;亚甲基蓝的光电催化降解遵从Langmuir—Hinshelwood动力学模型,测得其反应速率常数k：0．781mmol／（L·min）,吸附常数K=0．225L／mmol。     

LiFePO_4非均相Fenton法处理亚甲基蓝染料的研究

采用水热法制备出LiFePO4催化剂,通过电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和傅立叶红外光谱（FTIR）对其进行表征,并将其作为非均相Fenton催化剂处理亚甲基蓝（MB）染料溶液。实验结果表明,在催化剂用量为4 g/L,H2O2浓度为0.04 mol/L,pH值为3,温度为50℃,反应时间为60 min的条件下,浓度为500 mg/L的亚甲基蓝脱色率达99%。根据实验结果,讨论了LiFePO4作为非均相Fenton催化剂对亚甲基蓝的降解机理。     

铁碳微电解响应面优化预处理染料废水

在单因素实验的基础上,以色度和COD去除率为评价指标,染料废水的初始pH值、铁碳比以及反应时间为考察因素,采用Box-Behnken方案构建与拟合响应曲面模型,通过该模型分析了这3个独立变量以及变量之间的交互作用对色度和COD去除率的影响,并确定了最佳工艺,即当控制曝气量9.42 L/min时,pH值为3.5,铁碳比为0.75,反应时间为35 min,COD和色度的去除率分别达到83.1％和87.8％,回归模型的预测值和测定值偏差率分别为0.7％和0.4％.     

铁碳微电解联合两相UASB处理丙烯酸废水

通过采用铁碳微电解预处理丙烯酸废水的实验研究,分析了物理吸附、进水pH、反应时间和固液比(填料废水比)这4个因素对COD和甲醛去除率的影响规律,同时研究了铁碳微电解结合两相UASB处理丙烯酸废水的技术优势。单因素实验的结果表明,当pH=3.0、反应时间=4 h、固液比=300 g:200 mL时,铁碳微电解预处理可取得37%的COD去除率和30%的甲醛去除率,而且废水可生化性得到明显的改善,与单独两相UASB相比,预处理可显著提高两相UASB运行的稳定性和高效性,综合处理后出水COD达到《污水综合排放标准(GB 8978-1996)》二级排放标准;出水甲醛浓度降低至13~20 mg/L。     

铁碳微电解-Fenton法预处理苯胺基乙腈生产废水

采用铁碳微电解-Fenton法对苯胺基乙腈生产废水进行预处理实验。通过静态实验确定铁碳微电解最佳条件为铁屑投加量300 g/L,Fe/C质量比为2∶3,反应75 min,不需要调节进水pH;Fenton反应最佳条件为铁碳微电解出水pH=4,30%H2O2投加量15 mL/L,在搅拌条件下反应60 min;然后沉淀反应时调节pH为9,混凝沉淀75 min。在上述条件下通过动态实验得到系统连续反应在48 h内废水的COD和苯胺去除率在50%和70%以上,可生化性BOD5/COD也保持在0.3以上,为后续生物处理创造了良好条件。     

硅酸镁/PES复合膜吸附材料的制备及其对亚甲基蓝的吸附

采用共混法制备了硅酸镁/聚醚砜（PES）复合膜吸附材料,通过傅氏转换红外线光谱分析仪（FT-IR）和 扫描式电子显微镜（SEM）等手段对膜的结构进行表征,研究了复合膜的吸附性能、机械性能和热稳定性。考察了时间、溶液平衡浓度和pH等对亚甲基蓝吸附的影响。结果表明,综合机械性能和吸附性能考虑,硅酸镁含量为19%时的复合膜最佳。25℃条件下,对亚甲基蓝的吸附6 h达到平衡,最大吸附量为1.85 mg/cm2;25℃条件下,弱酸或碱性条件时有利于复合膜对亚甲基蓝的吸附。     

稻壳基活性炭的制备及其对亚甲基蓝吸附的研究

以稻壳为原料,采用K2CO3活化法和H3P04活化法制备了比表面积为1312m^2／g和682m^2／g的活性炭,通过扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射仪（XRD）对样品进行了表征,并将孔隙发达的活性炭样品用于对亚甲基蓝的吸附,结果表明,K2CO3活化法制备的活性炭样品具有更多的微孔结构;随着亚甲基蓝溶液初始浓度的增加、活性炭吸附时间的延长,亚甲基蓝的去除率呈现逐渐降低和逐渐增大的变化规律,当pH值为6时,活性炭对亚甲基蓝的吸附效果最佳;稻壳基活性炭对亚甲基蓝的吸附等温线符合Langmuir模型,Qm最高可达476．2mg／g;热力学参数△G^0△H^0和△S^0均为负值,表明稻壳基活性炭对亚甲基蓝的吸附是一个自发的放热反应。     

印染污泥制备活性炭对亚甲基蓝的吸附

以印染活性污泥为原料,氯化锌为活化剂制备污泥活性炭,并将其用于吸附水中的亚甲基蓝。通过扫描电镜和X射线粉末衍射仪对污泥活性炭进行表征分析,结果表明,污泥活性炭以中孔为主,该孔隙结构更适合于对大分子染料的吸附。详细研究了锯末添加量、初始pH、吸附温度及初始浓度对污泥活性炭吸附亚甲基蓝的影响。结果表明,1%锯末的添加有助于提高活性炭的吸附能力,而过量的锯末添加会影响活性炭的孔隙结构。活性炭对亚甲基蓝的吸附容量随pH的增加而减小,酸性条件较碱性条件更利于对亚甲基蓝的吸附去除。在5~45 ℃的范围内,亚甲基蓝吸附量随温度升高而增加,温度为45 ℃时达到最大吸附量。从热力学角度研究了污泥活性炭对亚甲基蓝溶液的吸附行为,热力学研究表明,污泥活性炭对亚甲基蓝的吸附符合Langmuir 等温吸附方程。研究结果可为印染污泥的资源化利用提供一定的技术支持。