碳基材料对污水厂尾水和太湖水体中CDOM的吸附特征

采用颗粒活性炭、粉末活性炭和碳纳米管3种典型碳基材料来吸附太湖水和污水厂尾水中的有机物,考察碳基材料对水中有色可溶性有机物(CDOM)的吸附特征。基于荧光光谱和平行因子分析(PARAFAC),提取出C1(腐殖酸类)、C2(色氨酸类蛋白)和C3(酪氨酸类蛋白)3个PARAFAC荧光组分。粉末活性炭和碳纳米管具有发达的中孔孔隙结构,对水中大分子有机物具有较高的吸附容量,颗粒活性炭微孔结构发达反而不利于吸附水中腐殖酸等大分子有机物。粉末活性炭对水中有机物具有最高的吸附速率,对太湖水中荧光组分C1、C2和C3的吸附速率分别为0.278、0.358和0.359min-1,颗粒活性炭的吸附速率明显低于粉末活性炭和碳纳米管。研究结果揭示了水中复杂混合有机物的吸附特征,为吸附工艺参数的优化提供技术参考。     

污泥基活性炭吸附Cu（2＋）的应用研究

以城市污水处理厂剩余污泥为原料,以ZnCl2为活化剂制取污泥基活性炭。以此污泥基活性炭为吸附剂,对含Cu2＋的废水进行了吸附实验研究。考察了溶液pH值、Cu2＋的起始浓度对Cu2＋离子吸附量的影响;利用等温吸附实验作出吸附等温线,并考察了污泥基活性炭吸附剂吸附Cu2＋的动力学方程。实验结果表明,污泥基活性炭对Cu2＋具有良好的吸附性能。吸附的最佳pH值为5;吸附符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程,吸附为优惠吸附,吸附量随着吸附质溶液浓度的增加而增大;吸附平衡时间为4 h,吸附动力学符合二级动力学方程。     

活性炭/聚丙烯腈纤维对溶液中的甲基橙染料吸附动力学研究

采用自制添加活性炭的聚丙烯腈纤维为吸附剂,吸附染料甲基橙溶液,考察了活性炭含量、温度及溶液pH值等因素对纤维吸附染料甲基橙吸附量和吸附速率的影响.结果表明,活性炭/聚丙烯腈纤维吸附甲基橙染料符合表观二级动力学方程.吸附过程的限速步骤为甲基橙染料向活性炭/聚丙烯腈纤维中活性炭颗粒内部微孔扩散,自制的活性炭/聚丙烯腈纤维对甲基橙染料具有较大的吸附容量和较快的吸附速率,可作为甲基橙等染料废水治理的理想材料.     

污泥基活性炭吸附Cu2+的应用研究

以城市污水处理厂剩余污泥为原料,以ZnCl₂为活化剂制取污泥基活性炭。以此污泥基活性炭为吸附剂,对含Cu²⁺的废水进行了吸附实验研究。考察了溶液pH值、Cu²⁺的起始浓度对Cu²⁺离子吸附量的影响;利用等温吸附实验作出吸附等温线,并考察了污泥基活性炭吸附剂吸附Cu²⁺的动力学方程。实验结果表明,污泥基活性炭对Cu²⁺具有良好的吸附性能。吸附的最佳pH值为5;吸附符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程,吸附为优惠吸附,吸附量随着吸附质溶液浓度的增加而增大;吸附平衡时间为4 h,吸附动力学符合二级动力学方程。     

粉末活性炭对水溶液中邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯的吸附

采用静态吸附法研究了邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)在粉末活性炭上的吸附性能,探讨了粉末活性炭对DEHP的吸附等温线、吸附动力学和吸附热力学特征。结果表明,粉末活性炭对DEHP吸附等温线符合Langmuir吸附等温式;分别采用拟一级反应、拟二级反应和颗粒内扩散反应模型对吸附动力学过程进行了拟合,实验数据遵循颗粒内扩散模型;在20、30、40和50℃下,对应的吉布斯自由能(ΔG0)分別为-2.014、-1.441、-0.868和-0.296 kJ/mol,表明该反应自发进行;焓变(ΔH0)<0,证实该反应为放热反应;熵变(ΔS0)<0,说明该吸附反应是熵值减小的过程;吸附活化能Ea=7.234 kJ/mol和粘附概率S*=0.036分别介于5～40 kJ/mol和0～1范围内,表明该吸附过程主要为物理吸附;活性炭吸附前后红外谱图分析,也验证物理吸附为PAC吸附DEHP之主要机制。     

ZnO改性聚丙烯腈基活性炭吸附水中Cr(Ⅵ)离子的效果

ZnO改性聚丙烯腈制成的活性炭(PAC)是吸附去除水中Cr(Ⅵ)的一种新型吸附剂。从接触时间、吸附剂用量、pH和Cr(Ⅵ)初始浓度等方面对该新型吸附剂吸附性能进行了研究。结果表明,该吸附剂不仅具有良好的吸附效果,而且能够重复使用2次。PAC-0.8(聚丙烯腈置于50 mL、0.8 mol·L~(-1)的Zn(NO3)2水溶液)对Cr(Ⅵ)的吸附效果优于PAC-0.4(聚丙烯腈置于50 mL、0.4 mol·L~(-1)的Zn(NO_3)_2水溶液);PAC-0.8和PAC-0.4对Cr(Ⅵ)的吸附效果优于改性前的聚丙烯腈基活性炭,吸附最适pH范围为2~3,Langmuir等温模型比Freundlich等温模型能更好地描述吸附剂的吸附行为。实验结果可以为ZnO改性聚丙烯腈制成活性炭对废水中Cr(Ⅵ)去除的应用提供科学依据。     

不同炭材料吸附Cr(Ⅵ)的热力学研究

以4种碳基材料作为吸附剂,研究了不同吸附剂对Cr(VI)的去除效果,并对吸附热力学进行了研究。研究结果表明,木质活性炭和煤质活性炭对Cr(VI)的吸附效果较好;温度对木质活性炭与煤质活性炭的吸附能力影响较大,随着温度由298 K提升至343 K,其对Cr(VI)吸附能力提高50%以上,在343 K其最大吸附量分别为160.72 mg/g和151.88mg/g;热力学参数研究说明2种活性炭吸附的过程为熵增过程;且随着温度升高,ΔG0的值变小,说明升高温度使吸附过程的自发程度增高。     

脱水污泥制备含炭吸附剂及其应用研究

采用热解炭化法、物理活化法、化学活化法制备污泥含炭吸附剂,通过静态吸附实验研究各种影响污泥含炭吸附剂吸附性能的因素.实验结果表明,采用化学活化法制得的污泥含炭吸附剂吸附性能最好,在以ZnCl2为活化剂、锯末添加剂投加量为脱水污泥质量的1%、ZnCl2为3 mol/L、活化温度为450 ℃、活化时间为1.5 h、固液质量比(干污泥与活化剂溶液的质量比)为1:4的最佳制备条件下,制得的污泥含炭吸附剂碘吸附值在520 mg/g以上,产物收率>60%,比表面积>230 m2/g,总孔容积为0.35 mL/g,其中微孔容积为0.08 mL/g,中孔容积为0.23 mL/g.利用其处理城市污水,其对COD、色度、TP的去除率好于选定的商品颗粒活性炭.     

稻壳活性炭制备及其对磷的吸附

利用农业废弃物稻壳经炭化、活化、酸洗、水洗和干燥等工艺制备出一种富含微孔和中孔结构的稻壳活性炭,其BET比表面积达886.3 m2/g。通过正交实验优化了稻壳活性炭对磷吸附条件,并在该条件下进行了吸附等温和吸附动力学实验研究。结果表明,稻壳活性炭对磷的吸附等温曲线能较好符合Langmuir模型(R2=0.9284)和Freundlich模型(R2=0.9208),由Langmuir线性拟合方程可得稻壳活性炭对磷饱和吸附量达6.93 mg/g;稻壳活性炭对磷的吸附过程可用准二级动力学方程描述(R2=0.9968),吸附速度较快,颗粒内扩散为该过程控速阶段。稻壳活性炭作为一种易得、廉价、高效的填料,在农村分散型污水生态处理技术中,具有良好的应用前景。     

基于絮体吸附的一体式超滤工艺中试运行效果

基于吸附的一体式超滤工艺因其占地面积小等优势逐渐受到关注.然而,已有研究多采用粉末活性炭、纳米铁、甚至砂砾石等颗粒型吸附剂,不仅运行过程中存在刮伤膜表面的风险,且缺乏实际运行参数.混凝剂水解絮体松散且吸附效能强,为此,以江苏常州某河流水样为原水,考察了基于絮体吸附的一体式超滤工艺中试运行效能.结果 表明,运行过程中滤饼...     

玉米芯掺杂对污泥基活性炭性能的影响

针对以城市污水厂剩余污泥为原料制备的污泥基活性炭微孔性差、比表面积低的缺陷,将一定比例玉米芯掺杂到污泥中以期改善活性炭性质。通过对活性炭的比表面积、孔结构、碘值、表面官能团测定以及表面电镜分析,探讨了不同比例玉米芯掺杂对活性炭物理化学性质的影响,并以苯酚和硝基苯为目标物,对比考察所制活性炭对有机物的吸附性能。实验结果表明,随着玉米芯掺杂比例的提高,活性炭微孔体积及比表面积明显增大,但活性炭表面官能团种类及数量变化不明显。所制活性炭表面都以酸性基团为主。结果显示苯酚和硝基苯吸附值与活性炭表面酸性基团含量关系密切,因此,玉米芯的掺杂对苯酚和硝基苯的吸附没有明显的促进作用。     

有机复合粘土颗粒处理乳化含油废水的研究

研究了有机凹凸棒石复合粘土颗粒吸附剂对乳化含油废水的处理及吸附剂投加量、吸附时间、振荡强度等因素对除油效果的影响.结果显示,在平衡浓度与吸附剂投加量之间符合Freundlich吸附等温式,平衡浓度与初始油浓度间符合Langmuir吸附等温式.对有机凹凸棒石复合粘土颗粒吸附剂与再生吸附剂、颗粒活性炭、未改性粘土进行了比较,发现有机复合粘土颗粒吸附剂对乳化含油废水的处理效果显著好于颗粒活性炭,并对此进行了解释.     

去除饮用水中三卤甲烷和腐殖酸的活性炭选型方法

三卤甲烷(THMs)是水中天然有机物在氯化消毒过程中产生的对人体有致癌作用的挥发性有机物,腐殖酸是生成消毒副产物的主要前驱物.活性炭吸附是去除THMs和腐殖酸最常用的方法.不同炭型的活性炭对THMs和腐殖酸的吸附容量并不相同.以饮用水中最常见的THMs(即三氯甲烷)和腐殖酸为吸附对象,进行煤、椰壳和果壳3种不同材质活性炭的吸附容量实验.实验结果验证了苯酚值预测各类活性炭对小分子THMs吸附性能以及丹宁酸值预测各类活性炭对大分子腐殖酸吸附性能的有效性.具有丰富微孔和表面氧化程度较低的上海椰壳炭YK-2和上海果壳专用炭对三氯甲烷的吸附容量比上海原煤破碎高,大孔丰富的上海果壳专用炭和上海原煤破碎对腐殖酸的吸附性能高.将实验结果与美国环保局RREL(Risk Reduction Engineering Laboratory)水污染物处理数据库中相关信息对比发现,相比国外常用活性炭,国产活性炭对三氯甲烷的吸附性能与之相当或略高,具有更好的性价比,应用前景广阔.     

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。     

载锆活性炭吸附水中对硝基苯酚和磷的研究

为了研究能有效同步去除水中有机、无机污染物的吸附剂,通过前驱体原位沉积法在活性炭表面负载锆氧化物制备得到复合吸附剂载锆活性炭,并对其去除水中对硝基苯酚(PNP)和磷的性能进行评价。结果表明:载锆活性炭对PNP和磷的吸附效果优于未改性活性炭;Langmuir吸附等温模型均能很好地描述载锆活性炭对两种污染物的吸附过程;载锆活性炭对PNP和磷的吸附过程分别符合准二级动力学模型和准一级动力学模型;离子强度对载锆活性炭的吸附磷能力影响不大,说明载锆活性炭对磷具有较好的吸附选择性。PNP和磷共存时,载锆活性炭依然有较好的吸附性能,表明该复合吸附剂可用于同步去除水中的有机、无机污染物。使用5%(质量分数)氯化钠溶液和5%(质量分数)氢氧化钠溶液可对吸附饱和的载锆活性炭进行再生,通过多次循环实验后脱附率较高且稳定,说明载锆活性炭具有良好的再生潜能。     

不同吸附剂对三氯乙醛及其前体物的去除

研究了粉末活性炭、硅藻土和膨润土等3种常用吸附剂对三氯乙醛(CH)的去除作用,并以南方某水源原水为研究对象,分析3种吸附剂对于CH前体物(CH1d和CHFP)的去除效果。结果表明,膨润土和粉末活性炭适用于对CH的去除,最大去除率分别为95.93%和86.86%。225 mg·L-1投加量条件下,前15 min膨润土和粉末活性炭对CH吸附效果最快,2种吸附剂对CH去除率分别为63.36%和51.84%;反应2 h后,对CH的吸附已达到饱和,此时膨润土和粉末活性炭对CH去除率分别为89.36%和61.75%。粉末活性炭和硅藻土适用于对CH前体物的去除,最适投加量均为30 mg·L-1,此时对CH1d和CHFP的去除率分别为57.49%和75.21%、28.27%和50.19%。可根据CH的风险程度高低选择硅藻土或粉末活性炭对CH前体物予以去除。     

包埋型SiO_2空心球对轻烃的吸附特性

为了研究二氧化硅空心球对轻烃的吸附特性,将二氧化硅空心球置于微孔滤膜和耐油垫圈构成的固定化吸附床中,在相同实验条件下对五种轻烃(正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷)的吸附性能进行固定床吸附实验,且将实验结果与吸附质的物性参数关联分析。结果表明:不同轻烃在二氧化硅空心球上的吸附容量及穿透时间均为:正壬烷正辛烷正庚烷正己烷正戊烷;同种轻烃在3种二氧化硅空心球(N_0、N和N_3)的吸附量及穿透时间均为:N_3N_1N_0。二氧化硅空心球对轻烃的饱和吸附量与吸附质的分子量、沸点、密度呈正线性关系,与饱和蒸汽压成反比关系;轻烃在3种二氧化硅空心球上的吸附能大小均为:正壬烷正辛烷正庚烷正己烷正戊烷。     

活性炭孔隙结构在其甲苯吸附中的作用

选用4种商用活性炭(AC),利用氮气绝热吸附、扫描电子显微镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)测试了活性炭的物化性质。以甲苯为吸附质,在温度为298.15 K下进行了静态和动态吸附实验,研究了活性炭孔结构对其吸附性能、吸附行为、表面覆盖率和吸附能的影响。结果表明:活性炭的比表面积和孔容是其吸附性能主要影响因素,孔径在0.8～2.4 nm之间的孔容和甲苯吸附量之间存在较好的线性关系,且线性斜率随甲苯浓度增加而变大。甲苯吸附行为符合Langmuir吸附等温模型和准一阶动力学方程式。活性炭孔结构是甲苯吸附速率的主要制约因素。在甲苯快速吸附阶段,微孔为吸附速率主要制约因素,在甲苯颗粒内扩散阶段,微孔和表面孔为吸附速率的主要制约因素,在吸附末尾阶段,中孔和大孔为吸附速率的主要制约因素。4种活性积炭对甲苯的吸附能随其比表面变大而变大。     

腐殖酸、细颗粒泥沙对粉末活性炭吸附苯酚特性影响的研究

通过一系列实验,探讨了粉末活性炭吸附水中苯酚时,腐殖酸(HA)浓度和细颗粒泥沙用量对苯酚吸附量和去除率的影响.实验结果表明:在中性条件下,随着HA浓度的增加,粉末活性炭对苯酚的吸附量减少;在不同质量细颗粒泥沙的影响下,苯酚的去除率基本不变;在未加HA时,粉末活性炭对苯酚的吸附行为用Langmuir吸附等温式拟合效果最好,对苯酚的最大吸附量为150.60 mg/g,而在有HA存在时,粉末活性炭对苯酚的吸附行为用Freundlich吸附等温式拟合效果最好,对苯酚的最大吸附量为28.49 mg/g.     

粉煤灰砖块对磷酸盐的吸附特性

以建筑废料粉煤灰砖块为吸附剂材料,通过静态吸附实验研究其对磷酸盐的吸附特征,以及磷酸盐初始浓度、吸附剂投加量、pH等因素对吸附反应的影响。Langmuir、Freundlich和Temkin等温模型的分析发现,Langmuir等温式方程最适合描述吸附过程,对磷酸盐的理论饱和吸附容量为44.62 mg/g。利用伪一级动力学模型、伪二级动力学模型和颗粒内扩散模型考察了吸附过程特征,其中伪二级动力学模型为最适于描述粉煤灰砖块对磷酸盐的吸附过程的动力学模型。通过颗粒内扩散模型、Bangham方程及Boyd模型对吸附动力学机理进行的探讨表明,颗粒内扩散速率不是粉煤灰砖块吸附磷酸盐反应的惟一速率控制步,膜扩散速率和颗粒内扩散速率共同影响着吸附反应速率。磷酸盐浓度较低时主要是膜扩散限制吸附反应速率,而磷酸盐浓度较高时则颗粒内扩散成为速率控制步。研究证明,粉煤灰砖块粉末作为湿地基质具有对磷酸盐很强的吸附能力,在减少了固体废弃物的数量的同时又可以实现水污染控制的目的。