用油茶果壳治理废水污染的研究

我们利用安徽省歙县经济林场盛产的油茶果壳,作为一种天然离子交换剂,采用静态实验及动态柱实验方法,对合肥电池厂、铜陵的铜官山一号平坑矿,芜湖冶炼厂,上海冶炼厂的废水进行了实验研究。 上述废水中,大多含有Cu~(2+)、Cd~(2+)、Mn~(2+)、Zn~(2+)、Ni~(2+)、Pb~(2+)等重金属离子。利用这种交换剂来处理上述废水时,     

造纸污泥制备功能吸附材料及其对Cu2+吸附性能的研究

以造纸污泥为原料,利用热解的方法制备生物炭,然后用氢氧化钠对其改性,得到功能吸附材料(SAM),探讨了SAM对Cu~(2+)的吸附性能及其影响因素。采用扫描电镜(SEM)、红外光谱等手段揭示了SAM吸附Cu~(2+)的机理。结果表明:造纸污泥在300℃热解2h,然后用5mol/L的氢氧化钠改性,可制备得到对重金属具有良好吸附性能的SAM;当100mg/L的Cu~(2+)模拟废水的pH为6～7时,SAM投加量为0.010 0g/mL下Cu~(2+)去除率为99.15%,SAM投加量为0.002 5g/mL下SAM的吸附量为28.788mg/g;SAM吸附Cu~(2+)符合Langmuir吸附等温模型,属于单分子层吸附,其吸附机理主要表现为化学吸附,即SAM中含有丰富的羟基官能团,Cu~(2+)能与羟基形成稳定的络合物,通过化学键固定在SAM的表面及孔内,从而达到去除模拟废水中Cu~(2+)的效果。     

水热、热裂解制备稻秸炭的表征与吸附特性

以稻秸为原料,分别通过水热炭化和热裂解炭化制备稻秸炭(分别记为水热炭和热解炭),通过傅立叶红外线光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和BET分析,比较两种稻秸炭的差异,通过亚甲基蓝、Cu~(2+)的吸附实验,分析其对有机物与金属离子的吸附性能。结果表明:水热炭表面含有更丰富的含氧官能团,结构更加规整,但比表面积低于热解炭;水热炭对亚甲基蓝的吸附能力略低于热解炭,但对Cu~(2+)的吸附能力显著高于热解炭;两种稻秸炭对亚甲基蓝的吸附及热解炭对Cu~(2+)的吸附通过表面吸附及颗粒内扩散共同发挥作用,更符合Freundlich模型;水热炭通过表面含氧官能团与Cu~(2+)相互作用,对吸附Cu~(2+)具有显著优势,Langmuir模型更适合于对其吸附数据进行拟合。     

油茶果壳炭对低浓度油烟的吸附行为

利用油茶果壳直接炭化法制备油茶果壳炭,其BET比表面积和孔容积测定结果分别为1 244 m2·g-1和1.02cm3·g-1,SEM的分析表明,油茶果壳炭含有不同孔径的孔隙和裂缝,有利于油烟这种含有复杂组分污染物分子的吸附作用;等温吸附实验结果表明,低温低油烟浓度有利于油茶果壳炭对油烟的吸附作用,吸附量可达378.79 mg·g-1,其吸附等温线符合Langmuir吸附模型,热力学参数ΔG0、ΔH0、ΔS0均为负值,表明油茶果壳炭对油烟的吸附是一个自发的放热的物理过程。     

氧化石墨烯改性淀粉复合吸附剂的制备及对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附性能

采用改进Hummers法制备了氧化石墨烯,再与淀粉进行反应制得了氧化石墨烯改性淀粉复合吸附剂(GO-Starch)。利用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜等技术手段对GO-Starch的结构和官能团进行表征,研究GO-Starch对水中Cu~(2+)、Pb~(2+)吸附性能,探讨吸附时间、温度、吸附剂用量、初始浓度、pH等因素对吸附率的影响。结果表明:(1)在30℃、pH为5、Cu~(2+)初始质量浓度为40mg/L的条件下,GO-Starch对Cu~(2+)的吸附在90min达到吸附平衡。在30℃、pH为4、Pb~(2+)初始质量浓度为20mg/L的条件下,GO-Starch对Pb~(2+)的吸附在120min达到吸附平衡。(2)GO-Starch对Cu~(2+)的吸附符合Langmuir等温吸附模型,对Pb~(2+)的吸附符合Freundlich等温吸附模型;对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附动力学特性均符合准二级动力学模型。     

厌氧颗粒污泥藻酸盐对铜离子的吸附研究

从厌氧颗粒污泥中成功提取出细菌藻酸盐并制备成藻酸钙吸附剂,研究其对水中Cu~(2+)的吸附性能。实验结果表明,接触时间、Cu~(2+)初始浓度和溶液初始pH是影响Cu~(2+)吸附性能的重要因素。吸附等温线研究表明,Langmuir模型比Freundlich模型能更好地描述吸附过程。Cu~(2+)在藻酸钙上的吸附动力学过程可以很好地用Pseudo二级动力学方程来描述。以100 mmol/L HCI为解吸剂,可有效洗脱藻酸钙上95%的Cu~(2+),实现Cu~(2+)的回收。     

超声波-空气体系对溶液中五氯酚的降解

以五氯酚(PCP)为目标污染物,研究了超声波-空气体系对PCP降解的可行性和降解特性。溶液温度和初始pH对五氯酚吹脱作用实验表明,在弱酸性和碱性条件下空气对五氯酚基本无吹脱作用;空气流量、初始pH、温度、反应物浓度等因素对超声波-空气体系降解五氯酚的影响实验表明,当空气流量为25 m L·min~(-1),pH=5时,去除效果最优,低温、低浓度有利于五氯酚降解;考察了5种常见金属离子对强化降解五氯酚的影响,其强化作用顺序依次为Fe~(2+)Cu~(2+)Al~(3+)Zn~(2+)CKMg~(2+)(CK为空白),Fe~(2+)与体系之间存在协同效应;降解机理研究表明,体系对五氯酚的降解以自由基氧化作用为主,H_2O_2氧化为辅,空气的加入能明显促进H_2O_2的产生,加入Fe~(2+)后,H_2O_2与之反应生成·OH,导致H_2O_2含量急剧减少。     

氢氧化钠改性沸石对水中Cu~(2+)的吸附特性研究

利用氢氧化钠对天然沸石进行改性,将天然沸石和改性沸石用于吸附去除水中的Cu~(2+),分析了p H、温度、Cu~(2+)初始浓度、吸附时间对Cu~(2+)吸附性能的影响,并对吸附过程的吸附等温模型及吸附动力学进行研究。结果表明,改性沸石对Cu~(2+)的吸附性能明显优于天然沸石,当沸石投加量为10 g/L,Cu~(2+)为200 mg/L,p H为6.67,温度为50℃时,天然沸石和改性沸石对Cu~(2+)的吸附量分别为2.02、2.69 mg/g。Langmuir和Freundlich吸附等温模型均能较好地描述两种沸石对Cu~(2+)的吸附过程。天然沸石对Cu~(2+)的吸附行为更符合准一级动力学方程,而准二级动力学方程对改性沸石的吸附行为拟合度更好。两种沸石对Cu~(2+)的吸附均为非均相吸附,且内扩散过程不是唯一的速控步骤。     

镀铜废水中Cu~(2+)-H_2O_2体系氧化降解硝基苯

镀铜工业废水中除含有大量的铜离子和有机污染物外,还常常含有大量的过渡金属离子、无机阴离子及有机络合剂。这些物质的存在会对铜催化的类芬顿反应降解有机物造成效能上的影响,甚至改变其反应途径。实验体系在单纯的Cu~(2+)-H_2O_2体系氧化降解硝基苯的基础上,研究了过渡金属离子Ni2+、Mn2+、无机阴离子及有机络合剂对于铜催化的类芬顿反应降解硝基苯效能的影响。在常温条件下,单纯的Cu~(2+)-H_2O_2体系中,当p H为5.5,Cu~(2+)为0.8 mmol·L-1,H_2O_2为0.08 mol·L-1,180 min后硝基苯的去除率可达94.67%,有机物的降解率达到最大。Ni2+会抑制Cu~(2+)-H_2O_2体系中硝基苯的降解,然而Mn2+对于Cu~(2+)-H_2O_2体系中硝基苯的降解却有明显的促进作用。无机阴离子Cl O-4、Cl-、NO-3、H2PO2-4对于Cu~(2+)-H_2O_2体系氧化降解硝基苯都有显著的抑制作用。有机络合剂乙二胺四乙酸(EDTA)、柠檬酸(CA)、氨三乙酸(NTA)对于铜催化的类芬顿反应都有显著的抑制作用,然而酒石酸(TA)对于Cu~(2+)-H_2O_2体系中硝基苯的氧化降解却有明显的促进作用。铜催化的类芬顿反应所生成的活跃氧化物的性质对于p H有很强的依赖性,在酸性条件下,羟基自由基是主要的活性氧化物,而在微酸性和中性、碱性条件下,羟基自由基和高价态的铜氧化物是同时参与反应并且相互兼容的,并且体系的p H越高,高价态的铜氧化物的含量也越大。     

硫化物沉淀系统Cu~(2+)诱导结晶过程研究

以模拟含铜废水为处理对象,在流化床反应装置中对比考察了回流系统以及沉淀剂pH条件改变对硫化物沉淀系统Cu~(2+)诱导结晶过程的影响。结果表明:(1)在硫化物沉淀系统中,当进水Cu~(2+)约为200mg/L、沉淀剂pH为8~12时,系统发生均相成核过程,系统出水中Cu~(2+)去除率可达98%以上,微晶产率低于2%。随着沉淀剂pH提高至12.0,CuS过饱和指数提高至4.08×1011,微晶质量浓度变化不超过1个数量级,低于7mg/L。(2)结晶产物以CuS及Cu(OH)_2为主,并含有无定型非晶成分。     

甘蔗渣为缓释碳源负载SRB处理模拟矿山淋滤水

以甘蔗渣为缓释碳源及载体,负载硫酸盐还原菌(SRB)处理含低浓度Cu~(2+)离子的模拟矿山淋滤水,研究了缓释碳源、p H、ORP、SO2-4、COD等对矿山淋滤水中Cu~(2+)去除效果的影响,并探讨了处理过程中铜元素的形态及归趋模式。结果表明:在处理过程中p H呈现缓慢升高趋势,ORP全部降至-100 m V以下;硫酸根还原率可达92.4%;甘蔗渣作为缓释碳源释放稳定,COD可稳定保持200~300 mg/L之间;负载在甘蔗渣载体上的菌群可耐受高浓度Cu~(2+)的毒性抑制,并利用缓释碳源甘蔗渣释放出的小分子物质将硫酸根持续还原;至实验期结束,20 mg/L的Cu~(2+)浓度降至0.5 mg/L以下,较高浓度的Cu~(2+)拟通过多级反应器串联进行逐级去除;SO2-4和Cu~(2+)的反应速率比表明,SRB每还原约15 mg SO2-4,就有1 mg Cu~(2+)得到去除;Cu~(2+)主要是以硫化物的形式得以去除。     

磁性羟基氧化铝的制备及对水体中Cu~(2+)的吸附性能研究

采用水热法制备磁性羟基氧化铝(γ-AlOOH@SiO_2/Fe_3O_4),使用透射电子显微镜、X射线衍射、比表面积分析对其进行形貌表征,并研究了其对水体中Cu~(2+)的吸附性能。结果表明:γ-AlOOH@SiO_2/Fe_3O_4对水体中Cu~(2+)的吸附性能受pH、Cu~(2+)初始浓度、接触时间和温度的影响;γ-AlOOH@SiO_2/Fe_3O_4对Cu~(2+)的吸附符合Freundlich等温线方程,最大吸附量可达284.77mg/g;热力学分析表明,γ-AlOOH@SiO_2/Fe_3O_4对水体中Cu~(2+)的吸附过程是自发和吸热过程;动力学分析说明,该吸附过程遵循准二级动力学反应模型,该吸附过程为化学吸附,内扩散是整个吸附过程的限速步骤;Cu~(2+)吸附率随循环使用次数的增加稍有下降,吸附的Cu~(2+)可通过乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)脱附。     

新型高分子絮凝剂黄原酸化壳聚糖的制备及除铜性能

以壳聚糖(CTS)为原料,先用苯甲醛保护其C_2位上的氨基生成Schiff碱壳聚糖,再将二硫代羧基通过黄原酸化反应接枝到CTS C_6位羟基上,制备出一种新型高分子絮凝剂——黄原酸化CTS(XCTS)。采用单因素实验法考察了XCTS制备的影响因素及其制备条件,并探讨了水样中Cu~(2+)初始浓度、pH对XCTS除铜性能的影响。结果表明,当XCTS制备条件为CS_2用量2.0mL、NaOH浓度5.0%(质量分数)、预反应温度30℃、预反应时间30min、主反应温度60℃、主反应时间240min时,制得的XCTS除铜性能最好,Cu~(2+)的最高去除率可达97.7%。XCTS最佳投药量随着水样中Cu~(2+)初始质量浓度的增加而增加;Cu~(2+)的去除率随着水样pH(pH不为7.0时)升高而先增大后减小,水样pH为6.0时,Cu~(2+)去除效果最佳。     

Cu~(2+)对有机废物联合发酵产乳酸的影响

利用剩余污泥和厨余垃圾2种有机废物联合发酵,研究了在pH 7.0,温度为35℃,Cu~(2+)投加量分别为0、20、40和100 mg·L~(-1)时,乳酸的含量及其手性的变化规律。同时,探讨联合发酵过程中多糖、蛋白质、氨氮、VFA和pH与乳酸的变化关系。结果表明Cu~(2+)在低浓度时可以促进乳酸的产生:当投加量为20 mg·L~(-1),发酵第3天总乳酸最高浓度为23.22 g·L~(-1),较空白提高了77.06%,其中L-及D-乳酸浓度分别达到6.95 g·L~(-1)和16.27 g·L~(-1)。随着Cu~(2+)含量继续提高,总乳酸产量随之下降:在Cu~(2+)100 mg·L~(-1)时,乳酸最高浓度下降至16.55 g·L~(-1),获得最高值的发酵时间滞后至第6天。响应面分析表明,发酵体系中D-乳酸的光学纯度随Cu~(2+)投加量整体呈上升趋势。深入研究发现,适量Cu~(2+)在厌氧发酵体系过程中促进了多糖和蛋白质的溶出水解速度,从而提高了酸化的发酵潜力。     

白云石矿物对水溶液中Cu~(2+)、Pb~(2+)吸附的动力学和热力学

采用静态实验方法研究了白云石对水溶液中Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附特性,通过批实验考察了反应时间、溶液初始浓度、p H值、离子强度、温度以及固液比等因素对吸附的影响,探讨了白云石对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附动力学、热力学规律及其反应机制。实验结果显示:白云石对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附在24 h达到平衡,对Pb~(2+)的吸附量大于Cu~(2+),伪二级和双常数动力学方程分别能较好地拟合白云石对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附;在一定条件下,白云石对Cu~(2+)、Pb~(2+)的去除率与溶液初始浓度呈反比,与固液比呈正比;吸附等温方程符合Langmuir模型,为单分子层吸附;溶液p H值对吸附行为影响显著,在溶液p H=6~7时,吸附效果最好,离子强度对吸附影响甚微;白云石对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附属于吸热反应,反应自发进行,高温促进白云石的吸附行为。     

Cu~(2+)和S~(2-)对反硝化污泥的影响

电镀废水中含络合铜废水的处理主要采用硫化钠破络法,由于原水水质波动,硫化钠投加量难以准确控制,从而导致Cu~(2+)或S~(2-)残留对后续生物段运行会产生一定的影响。然而,针对这2种离子对反硝化污泥的影响尚未见系统报道。通过小试实验系统研究了Cu~(2+)和S~(2-)对反硝化污泥的毒性和抑制作用并通过长期实验考察了反硝化污泥对这2种离子的耐受程度以及污泥性质的变化。结果表明,Cu~(2+)和S~(2-)对反硝化污泥活性的EC_(50)分别为3.15 mg·L~(-1)和14.71mg·L~(-1)在相同质量浓度下,Cu~(2+)比S~(2-)具有更强的毒性。长期运行实验结果表明,反硝化污泥对S~(2-)具有一定适应能力,最大承受浓度为20 mg·L~(-1),而Cu~(2+)耐受能力较差,最大承受浓度仅为1 mg·L~(-1)同时,Cu~(2+)的连续投加使反硝化污泥的沉降性和脱水性能变差,比阻増大,而S~(2-)的存在对反硝化污泥的沉降性和脱水性能无明显影响。     

赤泥质陶粒吸附模拟酸性废水中铜离子的行为

矿山酸性废水中重金属污染较普遍,利用赤泥陶粒对模拟酸性废水中的Cu~(2+)进行净化处理。实验结果表明,当p H值为3、温度为30℃、Cu~(2+)初始浓度为150 mg/L、陶粒添加量为20 g/L、吸附时间为4 h时,Cu~(2+)的去除率达到95.06%。陶粒对Cu~(2+)的吸附符合准二级动力学模型,相关系数为0.998 3,饱和吸附量为7.412 9 mg/g;等温吸附模型中更符合Langmuir等温吸附模型,相关系数为0.993 3。处理废水后的陶粒用硫酸-硝酸浸提,浸出液中重金属离子浓度均低于国家浸出毒性标准,表明陶粒是一种很好的酸性废水处理剂。吸附饱和的陶粒用1 mol/L的Na OH溶液再生效果好。实验结果表明,陶粒对Cu~(2+)的吸附过程是物理吸附和化学吸附的共同作用。     

改性硅藻土/纳米零价铁复合材料去除水中Cu~(2+)的研究

应用改性硅藻土(CDt)/纳米零价铁(NZVI)复合材料对水溶液中的重金属Cu~(2+)进行去除研究。结果表明,CDt/NZVI能高效去除水中Cu~(2+),在CDt/NZVI投加量为0.075g、pH=5、Cu~(2+)初始质量浓度为20mg/L、溶液体积为100mL时,Cu~(2+)去除效果最好,去除率达到98.52%。CDt/NZVI对Cu~(2+)的去除机理包括吸附和还原,吸附过程符合Langmuir方程,最大吸附量为74.29mg/g;还原产物主要为Cu_2O和Cu~0。CDt/NZVI具有良好的循环利用性,循环3次后Cu~(2+)去除率仍能保持在65%以上。     

油菜秸秆髓芯对水中铜离子吸附作用及其机理

使用单因素实验,分别考察不同溶液p H、油菜秸秆髓芯加入量、溶液初始Cu~(2+)浓度和吸附时间4个因素对油菜秸秆髓芯吸附水中Cu~(2+)影响作用。采用BBD实验设计分析和优化其吸附条件,并得到最佳吸附条件组合。使用吸附等温方程和动力学方程对其吸附Cu~(2+)过程进行评价,运用红外光谱技术对吸附Cu~(2+)前后油菜秸秆髓芯进行分析,初步推断油菜秸秆髓芯吸附水中Cu~(2+)的机理。最佳吸附条件参数组合:在温度为25℃条件下、初始Cu~(2+)浓度为31 mg/L、溶液p H为5.0和油菜秸秆髓芯加入量为1.17 g/L条件组合下吸附120 min,在此组合条件下油菜秸秆髓芯对水中Cu~(2+)最大去除率达到96.86%。吸附等温方程表明,其吸附Cu~(2+)行为更符合Langmuir方程;动力学方程显示,其吸附Cu~(2+)行为符合二次动力学方程。红外光谱显示,油菜秸秆髓芯中的—C=O、酰胺II基团参与Cu~(2+)的络合吸附。油菜秸秆髓芯对水中Cu~(2+)呈现出良好的吸附性能,为油菜秸秆髓芯作为Cu~(2+)吸附剂提供了应用基础与理论依据。     

硅锰复合物的水热合成及对水中Cu~(2+)的吸附

为了提高吸附剂在低p H条件下去除水中重金属离子的效率,通过水热法合成了一种硅锰复合材料。利用N2-吸附脱附、透射电子显微镜(TEM)以及X射线衍射(XRD)技术对制备的材料进行了表征;并将其用于吸附水中的Cu~(2+),研究了Si O2掺杂量、溶液p H值、初始Cu~(2+)浓度以及吸附时间对吸附效果的影响。结果表明:与纯δ-Mn O2相比,当Si O2含量为7.5%~15%,硅锰复合物对Cu~(2+)的吸附量受溶液p H影响较小,在溶液p H=2~4范围内有更高的Cu~(2+)吸附量;等温吸附曲线符合Langmuir等温吸附模型,计算饱和吸附量为84.68~71.12 mg,与实验值十分接近。