新型环境友好材料——沸石在水处理中的应用

沸石由于具有较好的吸附性、离子交换性、催化性、耐酸性和热稳定性,在水处理中能够有效地去除水中的氨氮、有机污染物、重金属离子、氟、磷和含氧酸阴离子,并且在使用和处理过程中不会对环境造成二次污染,是一种环境友好水处理材料.结合沸石的结构和性能特点,综述了沸石在水处理中的应用,总结了在应用方面存在的问题,并展望了沸石作为曝气生物滤池填料的研究方向.     

曝气生物滤池在酱油废水深度处理中的应用研究

采用陶粒、活性炭混合填料的曝气生物滤池深度处理酱油废水,在不同的水力负荷条件下,以上向流的运行方式,研究了滤池对COD和色度的去除效果,用生物量(MLVSS)进一步证实了对污染物去除起主要作用的填料层高度范围.结果表明:陶粒与活性炭填装比例3∶1,水力负荷0.75 m/h下,进水COD和色度为126 mg/L和155倍;出水COD和色度为43.8 mg/L和50倍,去除率分别达到了65.2%和68.6%,出水COD和色度优于废水综合排放标准(GB 8978-1996)的一级排放标准.污染物的去除主要发生在填料层0～65 cm高度范围内,微生物量也达到最大.     

曝气生物滤池耦合超滤反渗透处理乙烯厂污水工程实例

采用“曝气生物滤池－超滤－反渗透”工艺处理由污水处理厂排水、滤池反洗水、清净下水以及厂区生活污水混合而成的废水,工程运行结果表明,COD ,BOD ,氨氮、浊度、电导率的去除率分别为68．06％,77．93％,72．73％,97．37％,99．17％,出水pH为7．2,本系统出水水质满足循环水补水水质要求。     

HDTMA改性沸石同步去除氨氮和磷酸盐的效果及规律研究

天然沸石具有去除阳离子氨氮的作用,但不具有去除阴离子的作用.用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)对天然沸石进行改性.在静态条件下,利用天然沸石及改性沸石对模拟污水中氮磷的去除效果和规律进行了研究.结果表明,天然沸石对氨氮的去除率在75％以上,对磷几乎没有去除.HDTMA改性后的沸石对氨氮的去除率有所下降,但在5％之内;对磷酸盐的去除有明显提高,最佳改性剂质量浓度为30 g/L.随污染物质量浓度增加,改性沸石的吸附量增大,最后缓慢趋于平衡;吸附平衡数据与Langmuir等温吸附模型十分吻合.正交试验结果显示,混合溶液中各目标污染物之间没有相互干扰作用.氨氮的绝对浓度是改性沸石对氨氮吸附最主要的影响因素,表面活性剂质量浓度是改性沸石吸附磷酸盐最重要的影响因素.在污染物配比、污染物浓度级别、改性剂质量浓度分别为30:5、1和30 g/L时,改性沸石对磷酸根的去除率最大,为56.6％,同时氨氮的去除率高达93.6％.     

曝气生物滤池中用不同滤料处理生活污水的研究

在上流式曝气生物滤池中,在相同工艺条件下,进行了球形陶粒及不规则页岩作填料处理生活污水的对比研究。结果表明,在单级生物滤池中,球形陶粒与不规则页岩作填料处理生活污水时,它们对COD、SS的去除均能达到满意效果,二者处理效果接近,能达标排放;对NH4+-N的去除效率都不高,难以达标排放,需设计二级生物滤池处理NH4+-N。     

曝气生物滤池中总有机碳及氨氮的变化和对硝化作用的影响

采用以页岩陶粒为载体的曝气生物滤池(BAF)为反应器,研究了BAF运行中总有机碳和NH4 -N浓度沿滤层变化的规律,以及对硝化作用的影响.结果显示,在进行污水深度处理时,在BAF前段TOC的去除率占滤池总去除率的72.3%～100%;NH4 -N的去除率占滤池总去除率的91.8%～100%.碳化与硝化作用并存于BAF中,硝化作用随滤层加深而加强.水质和BAF滤料的结构特点是影响碳化与硝化作用的主要因素.     

生化组合工艺对高浓度制浆造纸废水的深度处理

采用斜网-混凝-厌氧/好氧-臭氧-曝气生物滤池深度处理组合工艺处理高浓度制浆造纸废水,废水中的CODCr从进水质量浓度8-10 g/L降到100 mg/L以下,BOD5从进水质量浓度2.5-4 g/L降到20 mg/L以下,SS降到20 mg/L以下,出水达到国家造纸废水排放新标准(GB3544-2008),且出水水质稳定。废水处理系统的实际运行结果表明,高效的厌氧处理和臭氧-曝气生物滤池深度处理系统是该工艺处理高浓度造纸废水稳定达标的关键。     

人工湿地不同填料组合对模拟农田尾水氮和磷的去除研究

为了筛选出不同填料组合对模拟农田尾水中氮磷的去除效果,分别以沸石-砾石、生物炭-砾石、火山岩-砾石、砾石-砾石作为基质,对比4种组合填料对TN、TP的去除效果。结果表明,沸石-砾石、生物炭-砾石、火山岩-砾石、砾石-砾石的TP平均去除率分别为54.90%、49.82%、41.80%、39.24%,具有显著性差异（P<0.01）。TN去除作用表现为：沸石-砾石>生物炭-砾石>火山岩-砾石>砾石-砾石。沸石-砾石、生物炭-砾石、火山岩-砾石、砾石-砾石的TP平均去除率分别为38.30%、34.23%、32.71%、29.90%,具有显著性差异（P<0.01）。TP去除作用表现为：沸石-砾石>生物炭-砾石>火山岩-砾石>砾石-砾石。沸石-砾石可作为对TN、TP去除效果最好的填料组合应用至农田尾水氮磷去除中。     

改性沸石对镉(Ⅱ)的交换性能研究

在静态条件下,从p H、温度、浓度等方面考察了改性红辉沸石对Cd2+离子交换能力的影响以及Cd2+离子与其他重金属阳离子共存的影响,同时也考察了改性沸石对模拟废水的重金属去除效果。结果表明,改性红辉沸石对Cd2+的去除率达到99%以上,且同时也能使Pb2+,Zn2+,Cu2+离子达到国家标准排放。     

DEHP降解菌对反硝化滤池启动和性能的影响

为研究DEHP降解菌对反硝化生物滤池启动和性能的影响,采用两座上向流反硝化生物滤池进行对比试验。两座反硝化生物滤池进水均投加120μg/L的DEHP,一座反硝化生物滤池(1~#滤池)按照1∶1000(V菌液∶V进水)仅在挂膜阶段投加DEHP降解菌菌液,另一座反硝化生物滤池(0~#滤池)不投加DEHP降解菌菌液作为空白对照。对比试验期间对反硝化生物滤池在1.5 m/h的滤速下运行,通过29 d的对比试验,结果发现,DEHP降解菌使反硝化生物滤池的挂膜时间由15 d变为9 d,加快了40%,稳定阶段0~#滤池和1~#滤池的COD去除率分别为90.45%和95.55%,硝氮去除率分别为69.35%和76.19%,DEHP降解菌提升了滤池对COD和硝氮的去除能力,但对出水亚氮的浓度无明显影响,出水亚氮浓度几乎为0。反硝化生物滤池对DEHP的去除也有明显的效果,0~#滤池和1~#滤池在稳定阶段的DEHP去除率分别为74.77%和86.66%,DEHP降解菌也提升了反硝化生物滤池对DEHP的去除率。另外,在反硝化滤池内部,COD、硝氮、DEHP的去除主要集中在进水端0~0.4 m内。0~#滤池的亚氮积累率随滤池的增高而降低,但1~#滤池的亚氮积累率随滤层高度的增加呈现先升高后降低的趋势。     

沸石对含铬废水的处理

研究了天然沸石对含Cr3 的重金属废水的吸附与交换.考查了沸石用量,振荡时间,沉降时间,初始浓度,pH值几个条件对铬的去除的影响,并对沸石的饱和吸附量和再生进行了探讨.结果表明,天然沸石对Cr3 有很强的去除效果,并且容易再生.     

改性沸石用于饮用水除氟的试验研究

针对存在的氟污染饮用水问题,将天然沸石用NaOH和Al2(SO4)3溶液改性制成除氟材料.静态试验研究表明改性沸石除氟吸附反应快,其最佳pH值范围为5～9,而且对氟离子有较好的离子选择性能.通过动态试验研究发现降低进水流量和原水浓度可以增大滤层的吸附容量.2种再生方式对比试验表明用Al2(SO4)3溶液再生效果优于用NaOH和Al2(SO4)3溶液联合再生.     

不同基质人工湿地去除电镀重金属(Cr,Zn)的研究

选取沸石、煤渣、沸石+煤渣作为基质,研究3种不同基质人工湿地对电镀重金属(Cr,Zn)污水的净化效果。结果表明,3种基质对于重金属Cr,Zn均有明显的去除效果,去除率都在74%以上;煤渣和沸石发生了协同作用,对重金属Cr的去除效果好于其单独使用;种植植物的煤渣与沸石混合基质人工湿地去除重金属Cr,Zn能力优于种植植物的沸石基质人工湿地。     

改性沸石吸附氨氮及电化学再生研究

研究了改性沸石对氨氮的吸附效能、动力学机制以及电化学再生效果。间歇和连续试验结果表明:沸石经改性后,能高效去除水中的氨氮,其吸附等温式更符合Langmuir模型,沸石、改性沸石的饱和吸附量分别为8.09 mg/g和13.55 mg/g,沸石的钠型改性能显著提高吸附容量约40.3%;颗粒内扩散是改性沸石吸附氨氮的控制性步骤,可以利用Vermeulen的内扩散模型进行描述;利用电化学再生吸附饱和后的沸石,再生液为NaCl溶液,阳极涂覆RuO2-Ti,再生时间为3h,可高效地再生沸石,无二次污染物排出,对环境冲击较小。     

沸石在环境保护中的新应用

本综述了沸石在控制环境中亚硝胺污染,净化处理废水以及沸石在农业生产和其他环境保护领域中应用的新进展。沸石是香烟添加剂的首选材料,能使侧流烟气中的亚硝胺减少一半,主流烟气中减少约70％,减轻吸烟和被动吸烟的污染危害。沸石的净化作用源于其对亚硝胺特殊的催化和吸附作用。香烟燃烧所产生的亚硝胺如果在高温下接触沸石,将被催化裂解;如果亚硝胺在较低温度下接触沸石,也会被沸石吸附而不再污染环境。沸石的特殊吸附功能使之成为缓释肥料的重要组成部分。沸石和高分子材料组装、分散之后,能制成调控植物根苗附近小环境水含量的功能性复合材料。     

Zero valent nano-sized iron/clinoptilolite modified with zero valent copper for reductive nitrate removal

Nitrates constitute one of the main toxic contaminants of groundwater. On the other hand, groundwater may be considered anoxic (oxygen concentration less than 9 μg L^?1). This fact justifies the use of nano zero valent metals for nitrate removal. In such conditions, zero valent metals are quite stable against oxidation due to the very low level of dissolved oxygen concentration. It has been shown that the performance of zero valent iron coated clinoptilolite zeolite for the reduction of nitrate anion in un-buffered conditions may be enhanced by coating small amounts of Cu⁰ onto the freshly prepared Fe⁰/zeolite composite. An optimum loading of Cu⁰ exists for which the rate of nitrate removal is maximal. For this optimal composition, the nitrite anion production curve with time passes through a maximum. Nitrite production, however, is slightly higher for the Cu modified zeolite. It has been shown that the nitrate removal process is only slightly dependent on the initial solution pH. In the temperature range of 20–60 °C, the process is controlled by both the liquid phase mass transfer and intrinsic reaction rate resistances. FESEM analysis of the zero valent metal/zeolite composite showed that upon the metal reduction reaction, an egg-shell distribution of zero valent metal in the zeolite agglomerate particle is produced.     

Equilibrium study and kinetics of Cu removal from water by zeolite prepared from oil shale ash

Engineered zeolite was produced from oil shale ash by reaction with sodium hydroxide in a closed vessel reactor. This adsorbent was used for removal of copper ions from aqueous solution. The maximum adsorption capacity was 504.6 mg Cu²⁺/g zeolite. Kinetic studies showed that the rate of adsorption of copper is increased with increasing the solution pH and temperature, quantity of the zeolite and agitation speed. The kinetic data were fitted to homogeneous micropore model and found that the mass transfer coefficient and diffusivity of the Cu²⁺ are directly affected by the kinetic parameters. The increase in solution concentration will decrease the mass transfer coefficient while diffusivity is increased.     

复合沸石脱氮除磷性能研究

为降低污水中氮、磷的含量,采用吸附法去除水中的氮磷.对天然沸石进行改性、复合处理,结果表明,改性复合后沸石具备同步脱氮除磷的功能.复合沸石吸附氨氮的等温线较好地符合Freundlich等温线模型,而吸附磷的等温线较好地符合Langmuir等温线模型.叶洛维奇吸附动力学方程能更好地阐明复合沸石在脱氮除磷过程中的吸附机理....     

6种生物滞留填料对磷的吸附特性研究

为筛选出除磷效果更好的生物滞留填料,通过等温吸附、解吸附和动力学实验,分析沸石、石英砂、麦饭石、陶粒、无烟煤、铝污泥6种填料对磷的吸附特性。结果显示,6种填料均表现出较好的磷吸附性能。铝污泥对磷的吸附效率接近90%,解吸附率仅为12.78%,表现最为突出,其后依次为无烟煤和陶粒。6种填料的等温吸附过程符合Freundlich吸附模型,并均可采用准二级动力学模型描述其吸附动力学过程。     

塑料-活性炭载体浮动床处理炼油废水

采用粘有活性炭粉末的聚丙烯填料为浮动床载体 ,进行了挂膜、载体投加率选择及处理炼油废水的试验研究。结果表明 ,这种混合载体挂膜期短且效果好 ,在载体投加率为 40 % ,HRT为 2h时就可取得很好的去除效果 ,CODcr去除率 >86% ,NH3-N去除率 >68%。