铝盐改性石英砂制备及其吸附Zn~(2+)性能研究

以石英砂为载体,用碱性沉积法制备了铝盐改性砂,在静态试验条件下,考察了铝盐改性砂对锌的吸附性能及其影响因素.结果表明,在pH值为中性的条件下,铝盐改性砂的吸附效果优于石英原砂,石英原砂对Zn2+去除率为41%,铝盐改性砂对Zn2+去除率可达到68%;随着Zn2初始浓度的增大,铝盐改性砂对Zn2+的去除率逐渐减少;铝盐改性砂对Zn2的去除率随着pH值的升高而提高,当pH为9时,去除率接近100%.     

改性柠檬渣的结构特征及其对Cu2+的吸附性能

为研究柠檬渣对污水中Cu2+的吸附性能,利用H₂SO₄与NaOH对柠檬渣进行改性制备吸附剂,并采用响应曲面法对制备工艺进行了优化. 测试了吸附剂的比表面积、孔容与孔径等性能,并利用红外光谱(IR)、紫外光谱(UV)、差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、电镜(SEM)和能谱(EDS)对吸附剂进行了表征. 通过响应面法优化后的最佳改性条件:H₂SO₄改性后的炭化温度为80 ℃,NaOH改性后的炭化温度为90 ℃,w(NaOH)∶w(H₂SO₄)为0.3.改性后的柠檬渣较原柠檬渣比表面积由88.3 m2/g增至392.2 m2/g,灰分率降低了90.7%,碘吸附值提高了近5倍,孔径分布主要是中孔;柠檬渣属于无定型结构,改性后的柠檬渣有CC生成,形成了芳香烃,表面形成了密集的孔;改性后柠檬渣主要由碳元素组成,从而能有效吸附Cu2+,对Cu2+的吸附率能达到85.3%. 由红外分析可知,改性后的柠檬渣吸附Cu2+后3 804 cm-1处的吸收峰消失,说明Cu2+取代了这个吸收峰所代表的官能团及部分O—H中的H+.      

活性炭纤维的改性及对Cu~(2+)吸附性能影响的研究

采用硝酸、磷酸、磷酸二氢铵和硝酸铜水溶液对聚丙烯腈基活性炭纤维(PAN-ACF)进行浸渍改性,制备了4种改性活性炭纤维(ACF1-ACF4)。测定了改性活性炭纤维表面含氧酸性官能团、零电荷点、比表面积和孔容,评价了改性纤维对铜离子的吸附性能。结果表明改性后活性炭纤维表面含氧酸性官能团明显增加,其零电荷点相应降低,比表面积和微孔孔容增大。改性活性炭纤维对Cu2+的吸附容量显著提高,其中ACF2吸附性能最佳,其吸附容量从改性前的4.80 mg/g增加到17.32 mg/g,提高了3.6倍。     

一种新型水与废水吸附过滤技术的研究

以普通的石英砂(20～40目)滤料为基本原料,表面改性制备了一种投资省的多功能水与废水吸附过滤材料。首先考察了吸附过滤材料的表面特性,然后以人工配水为处理对象,通过动态试验装置,较系统地研究了此材料对可溶性磷酸盐和Cr3、Cu2等重金属离子的去除性能。试验结果表明,此吸附过滤材料不仅可以有效去除磷酸盐,而且对Cr3、Cu2等的去除率均在90％以上,再生率分别达94％及50％以上。      

铁改性赤泥吸附剂的制备及其除砷性能研究

以氧化铝生产废渣--赤泥为原料,采用铁盐改性处理制备了新型羟基铁包覆型赤泥除砷吸附剂.研究考察了吸附剂吸附砷效能、投加量、吸附时间和pH值对吸附除砷效果的影响;采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)、比表面积(BET)等仪器对吸附剂进行了表征,并探讨了吸附机制.结果表明,铁盐改性赤泥吸附剂对As(V)具有显著吸附效能,在pH为7,初始砷浓度为1 mg·L-1,铁盐改性赤泥吸附剂饱和吸附容量为50.6mg·g-1时,除砷率高达99.9%,吸附后出水砷含量可达到0.01 mg·L-1以下,吸附规律符合Langmuir等温方程式;溶液pH值显著影响砷去除效果,吸附机制主要为羟基铁的表面吸附机制;吸附后的吸附剂可通过NaOH溶液再生,脱附率达到92.1%.     

沸石分子筛的碱改性及其吸附去除水中铜离子

考察了市售ZSM-5沸石分子筛的碱改性及其吸附去除水中重金属离子Cu2+的效果。研究结果表明,碱改性可有效提高材料吸附容量,经0.40 mol/L氢氧化钠碱改性效果最好。以碱改性分子筛为研究对象,研究其吸附动力学及吸附等温过程,结果表明:吸附过程符合假二阶动力学模型;吸附等温线符合Langmuir等温模型,极限吸附容量达40.49 mg/g。考察投加量、干扰离子等影响因素对碱改性分子筛吸附去除Cu2+离子的影响,对于初始浓度50 mg/L的Cu2+离子,改性材料投加量为0.4~2.4 g/L时,吸附去除率随投加量的增大而增大;当投加量大于1.6 g/L时,对铜离子去除率均在97%以上。当干扰离子Na+、K+、Mg2+、Pb2+与Cu2+离子共存时,Pb2+的干扰影响最大,去除率由不加干扰离子时的98.3%下降至56.5%。此外,采用BET和XRD手段对改性前后的材料进行了表征,并对改性机理进行了探讨。     

改性活性炭吸附三氯丙酮的试验研究

采用0.1mol/L的氢氧化钠溶液对颗粒活性炭(GAC)进行浸渍改性,提高GAC对TCAce的吸附去除效果和吸附量提高。分别对GAC和氢氧化钠改性GAC(NaOHGAC)进行表面物理化学性质的表征,结果表明:NaOH-GAC的酸性基团比GAC减少了29.6%,表面非极性增强,提高了对消毒副产物TCAce的吸附性能;此外,NaOH-GAC的比表面积为1013.12 m2/g,比GAC增加了9.47%,从而提高了其吸附TCAce的容量。吸附试验结果表明:对于浓度为20μg/L的TCAce溶液,NaOH-GAC和GAC的最佳投加量分别为0.6 g/L和0.8 g/L,当吸附剂投加量为0.6 g/L时,NaOH-GAC对TCAce的吸附去除率为91.39%,是GAC的1.17倍。吸附剂吸附TCAce的过程主要包括三个阶段:快速、慢速和动态平衡阶段,NaOH-GAC比GAC提早60 min达到吸附平衡,其吸附平衡时间分别为180 min、120 min。NaOH-GAC和GAC对TCAce的吸附效果随着其投加量和温度的增大而逐渐增大;TCAce的吸附去除速率和效果影响随TCAce初始浓度的改变变化不大。GAC和NaOH-GAC对于TCAce的吸附行为用Freundlich模型拟合效果较好,该过程符合准二级动力学方程。     

高效除砷分子筛新型材料制备及其吸附特性研究

为提高4A分子筛(MS)对水溶液中砷的吸附性能,以MS为载体,采用浸渍法制备载铁分子筛(FMS)和铁锰分子筛(FMMS)作为除砷吸附剂,利用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、比表面积测试法(BET)等手段对MS和FMS微观结构特点进行表征,并开展批次试验考察FMS和FMMS对水中五价砷(As5+)和三价砷(As3+)的吸附效果,对FMS吸附As5+过程进行吸附动力学、等温吸附试验和吸附热力学等拟合.结果表明:①铁盐浸渍改性能有效提高MS比表面积、改善其表面结构,改性后FMS是一种窄孔径、尺寸均匀的介孔材料,比表面积和孔体积分别从27.38 m2/g和0.068 cm3/g增至281.25 m2/g和0.16 cm3/g,平均孔径由9.93 nm减至2.21 nm;MS微观结构由密实粗糙颗粒转变为疏松多孔隙结构.②FT-IR表明,铁盐浸渍形成的铁氧化物主要与MS结构中O—H、Al—O和Si—O结合;批次试验设定ρ(As5+)为4 mg/L,与MS相比FMS对As5+的去除率约提高70%.③吸附动力学结果显示,FMS对As5+的吸附过程符合准二级动力学模型,相关系数(R2)达0.99,反应过程中化学吸附起主要作用.④等温吸附试验表明,FMS对As5+吸附过程与Freundlich等温吸附模型拟合程度较高,相关系数(R2)达0.98,计算最大吸附容量为9.9 mg/g.⑤热力学参数ΔG、ΔH和ΔS计算表明,温度升高有利于FMS吸附砷,反应过程中FMS表面固体与溶液的混乱度上升.⑥与FMS相比,FMMS对As3+吸附性能有效提高,ρ(As3+/As5+)(As3+与As5+共存条件下溶液质量浓度)分别为2.0、4.0、6.0 mg/L下,FMMS去除率分别约提高26.34%、28.06%和28.09%.研究显示,利用铁盐浸渍法对MS改性可有效提升其对As5+和As3+的吸附容量,发挥材料的实际运用价值.      

微波镧有机交联改性膨润土吸附磷的研究

用浸泡的方法把制备好的镧改性的膨润土,再用十六烷基三甲基溴化氨表面活性剂进行改性,制备一种新的吸附剂交联有机膨润土应用于除磷研究,其效果比原来的镧改性的无机吸附剂吸附量提高了30%。其最佳制备工艺为:表面活性剂的浸泡浓度为5%,微波功率为166W,微波辐射时间为6m in,溶液的pH为3~4,震荡时间为45m in。磷去除率达到了99%以上,吸附量达到了60mg/g以上,从而为含磷废水的处理提供了一条高效、经济的新途径。     

石英砂负载氧化铁的表征及其除锑吸附性能研究

通过SEM/EDAX以及Nova-1000表面分析仪对石英砂负载的氧化铁颗粒进行了表征,发现负载氧化铁的粒径为200 nm左右,其表面孔径及孔隙率分别为2×10-9～9×10-9m及0.11%,负载氧化铁的石英砂的比表面积为原砂的5倍.考察了石英砂负载氧化铁(IOCS)在不同的实验条件下(吸附时间,pH值,温度等)对水溶液中锑的去除效果,在pH为3～9范围内,其去除率均超过了98%.吸附动力学及吸附等温线实验数据分别符合二级反应动力学模型及Langmuir等温吸附模型.热动力学实验结果进一步表明:IOCS吸附锑的过程是自发的、吸热的化学吸附反应.     

氧化物涂层砂对天然水中有机物的去除

氧化物涂层砂,比表面积增加,吸附容量增大,使石英砂表面电荷的带电性质改变,有利于水中天然有机物的去除。对3种不同氧化物涂层砂和未涂层砂对天然有机物的去除性能进行了比较实验,证明涂铝砂和B型涂铁砂对水中天然有机物的去除效果优于A型涂铁砂;而3种涂层砂均优于未涂层砂。     

高效微波辐射制备Fe-MSB和Al-MSB及其性能表征

采用高效微波辐射法,分别以硫酸铁和硫酸铝为改性剂,对钠基膨润土(SB)进行改性,制得硫酸铁改性钠基膨润土(Fe-MSB)和硫酸铝改性钠基膨润土(Al-MSB)。采用单因素试验,以Fe-MSB和Al-MSB对模拟含磷废水中磷的去除率为验证效果,探索最佳制备条件;通过Fe-MSB、Al-MSB和SB的X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)及比表面积表征,分析改性机理和吸附性能。结果表明:在Fe-MSB最佳制备条件下,硫酸铁投加量为0.08 g/g,微波功率为低火,微波时间为6 min时,磷的去除率和残留浓度分别为99.92%和0.02 mg/L;在Al-MSB最佳制备条件下,硫酸铝投加量为0.10 g/g,微波功率为中低火,微波时间为7 min时,磷的去除率和残留浓度分别为98.82%和0.30 mg/L;改性后Fe-MSB和Al-MSB的孔隙、层间距和比表面积均显著增大,吸附性能明显提高,且Fe-MSB的吸附性能高于Al-MSB。     

不同滤料滤池启动期内对铁锰离子的去除机制

采用两座小试生物滤池,考察了锰矿砂和石英砂滤料在启动期内对铁锰离子的去除特性,并结合材料表征手段解析了过滤去除机制.启动运行结果表明,在进水铁锰质量浓度为2～3 mg·L~(-1)和0. 3～0. 6 mg·L~(-1)时,石英砂滤池分别需要15 d和30 d完成铁锰的去除,而锰矿砂滤池在10 d内完成除铁过程,而出水锰质量浓度始终低于0. 1 mg·L~(-1),满足国标要求.锰矿砂表面天然铁锰氧化物的吸附催化作用是其去除效果优于石英砂的关键.一方面,当铁氧化物在石英砂滤池内形成后,其同样能继续吸附催化铁离子,两滤池对铁离子的最终转化产物为复合氧化物,2价与3价铁的比值在1∶1. 44～1∶1. 54之间.其次,在启动期内,锰矿砂滤池对锰离子的去除以吸附催化氧化完成,其产物为3价态锰,而后续在生物作用下趋于转化为4价;石英砂滤池对锰离子的去除以吸附主导,但吸附容量饱和后以生物作用为主.最终,锰离子转化产物为2价、3价和4价态的复合态氧化物.此外,锰氧化产物呈层状结构,铁氧化产物为颗粒形态,二者均能披覆在滤料表面,但后者更容易被反洗出滤层,而前者则倾向于披覆在锰矿砂表面或积累在石英砂滤层孔隙间.     

复合凹凸棒滤料生物滤池处理微污染原水研究

采用复合凹凸棒滤料部分替代石英砂滤料,利用复合凹凸棒滤料良好的吸附和生物挂膜性能对普通滤池进行生物强化。试验研究表明：在滤速6ndh时,复合凹凸棒生物过滤对COD№去除率为32．6％～42．1％,对NH2-N去除率为75．7％。87．8％．对NO2--N去除率为84．2％～92-4％。反冲洗对滤料表面附着的生物膜影响较小,在冲洗1—2h后能够恢复到冲洗前的水平。复合凹凸棒滤料生物滤池处理工艺不需增加新构筑物,适用于以微污染原水为水源的老水厂升级改造和新水厂建设．     

Comparison of quartz sand, anthracite, shale and biological ceramsite for adsorptive removal of phosphorus from aqueous solution

The choice of substrates with high phosphorus adsorption capacity is vital for sustainable phosphorus removal from waste water in constructed wetlands. In this study, four substrates were used： quartz sand, anthracite, shale and biological ceramsite. These substrate samples were characterized by X- ray diffractometry and scanning electron microscopy studies for their mineral components （chemical components） and surface characteristics. The dynamic experimental results revealed the following ranking order for total phosphorus （TP） removal efficiency： anthracite 〉 biological ceramsite 〉 shale 〉 quartz sand. The adsorptive removal capacities for TP using anthracite, biological ceramsite, shale and quartz sand were 85.87, 81.44, 59.65, and 55.98 mg/kg, respectively. Phosphorus desorption was also studied to analyze the substrates＇ adsorption efficiency in wastewater treatment as well as the substrates＇ ability to be reused for treatment. It was noted that the removal performance for the different forms of phosphorus was dependent on the nature of the substrate and the adsorption mechanism. A comparative analysis showed that the removal of particulate phosphorus was much easier using shale. Whereas anthracite had the highest soluble reactive phosphorus （SRP） adsorptive capacity, biological ceramsite had the highest dissolved organic phosphorus （DOP） removal capacity. Phosphorus removal by shale and biological ceramsite was mainly through chemical adsorption, precipitation or biological adsorption. On the other hand, phosphorus removal through physical adsorption （electrostatic attraction or ion exchange） was dominant in anthracite and quartz sand.     

红土镍矿基材料吸附及有氧降解水体污染物

以红土镍矿为研究对象,考察了原矿（HT）及改性矿（HT-FeNi）去除水体中罗丹明B （RhB）的效果.借助XRD、BET、IR等表征手段,结合吸附动力学和等温吸附模拟研究了HT吸附RhB的过程及机制.结果表明：HT的孔隙结构较为丰富,有良好的RhB吸附性能.当HT添加量为0.2g/L时,RhB去除率为39.03%,吸附量达到93.80mg/g.HT添加量增加,RhB去除效果增强,平衡吸附量减小.HT吸附RhB的过程更符合准二级动力学,包含表面扩散及颗粒内扩散两个步骤.等温吸附模型拟合发现Freundlich能够准确描述HT吸附RhB的过程.1/n<0.5,表明吸附过程较易进行.HT经5次循环实验后,吸附量仍能达到39.67mg/g,表明HT有较好的循环使用性能.HT吸附RhB主要归因于Si-O吸附位点.通过气基还原制备得到改性矿（HT-FeNi）.采用SEM、XRD、BET、XPS等手段对HT-FeNi进行表征分析,并考察了HT-FeNi降解RhB的效果.结果表明：HT-FeNi比表面积小（14.374m²/g）,主要成分为铁镍双金属.HT-FeNi不能通过吸附作用去除RhB,而HT-FeNi/Air/pH=3体系在40min内RhB降解效率为94%.捕获活性氧物种的实验证明,HT-FeNi/Air/pH=3体系去除RhB过程中起主要作用的活性氧物种是羟基自由基（·OH）.在酸性条件下,HT-FeNi通过活化O₂生成·OH,Ni⁰诱导的Fe²⁺/Fe³⁺循环促使HT-FeNi/Air/pH=3体系生成更多的·OH.将HT-FeNi/Air/pH=3体系应用于去除水体中甲基橙（MO）和二硝基氯苯（DNCB）,去除效率分别为47%、78%.     

Zero-valent iron doped carbons readily developed from sewage sludge for lead removal from aqueous solution

Low-cost but high-efficiency composites of iron-containing porous carbons were prepared using sewage sludge and ferric salts as raw materials. Unlike previous time- and energy-consuming manufacturing procedures, this study shows that pyrolyzing a mixture of sludge and ferric salt can produce suitable composites for lead adsorption. The specific surface area, the total pore volume and the average pore width of the optimal composite were 321 m²/g, 0.25 cm³/g, and 3.17 nm, respectively. X-ray diffraction analysis indicated that ferric salt favored the formation of metallic iron, while Fourier transform infrared spectroscopy revealed the formation of hydroxyl and carboxylic groups. The result of batch tests indicated that the adsorption capacity of carbons activated with ferric salt could be as high as 128.9 mg/g, while that of carbons without activation was 79.1 mg/g. The new manufacturing procedure used in this study could save at least 19.5 kJ of energy per gram of activated carbon.     

天然沸石及改性沸石去除低浓度氨氮的研究

研究了天然斜发沸石在不同的酸、碱和盐改性条件下吸附去除氨氮（NH₄＋-N）的效果.结果表明:沸石吸附NH₄＋-N动力学曲线符合“快速吸附、缓慢平衡"的特点,且初始ρ（NH₄＋-N）越高,吸附速率越快;天然沸石及其改性沸石吸附NH₄＋-N为单分子层吸附过程,其吸附热力学曲线很好地符合Langmuir曲线. 沸石吸附NH₄＋-N是吸热反应,适当提高温度能够促进NH₄＋-N的吸附. 盐改性方法对沸石吸附NH₄＋-N的效果最好,增加了沸石的比表面积和总孔容,同时有利于沸石的再生.