粟米糠-耐Pb菌株复合吸附剂固定床穿透曲线特性

以粟米糠(MC)为原料,添加自铅锌尾矿渣中分离的耐铅菌米曲霉(HA)制成粟米糠-耐Pb菌株复合吸附剂(MCH),研究固定床系统中MCH对Pb~(2+)的动态吸附特性,考察吸附柱高度、初始离子浓度、进水流速对穿透曲线特性的影响.研究结果表明,复合吸附剂在固定床系统中的吸附性能明显优于单一吸附剂;MCH对Pb~(2+)的吸附穿透时间与吸附柱高成正相关,与初始离子浓度和进水流速成负相关,传质区长度与吸附柱高成负相关,与初始离子浓度和进水流速成正相关;初始离子浓度对穿透曲线和传质区长度影响最小.采用BDST、Yoon-Nelson和Thomas模型拟合试验数据结果显示,在较高流速和初始离子浓度条件下,实测与BDST模型拟合数据的相对误差最小,其原因可解释为BDST模型忽略了内部扩散和质量传递间阻力的影响;在吸附柱较低、初始离子浓度或进水流速较大条件下,由于传质推动力过大以至传质区被瞬间穿透,吸附质在吸附柱内停留时间很短,Yoon-Nelson和Thomas模型无法准确预测其穿透时间和拟合穿透曲线;总体上对比其它模型,Thomas模型拟合穿透曲线的效果较好,说明在MCH固定床Pb~(2+)的吸附过程中没有轴向扩散且具有平推流作用.     

钢渣固定床对水中Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附研究

采用钢渣吸附剂分别对Pr(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)进行固定床吸附实验,考察了不同运行参数如进水流速、进水初始浓度和吸附柱高度对动态吸附过程的影响,并应用Thomas模型对在不同条件下得到的穿透曲线进行拟合。实验结果表明进水流速、进水初始浓度和吸附柱高度对动态吸附过程存在影响,穿透时间随床层高度的增加而增加,但是随进水流速和进水初始浓度的增加而减少。Thomas方程穿透曲线拟合效果较好,相关系数R2值均在0.9以上,运用该方程可准确预测吸附柱的操作参数。     

功能化硅藻土动态脱除水中氨氮及模型拟合

为了考察氨氮溶液在流动体系下的吸附特性，该文探讨了不同床高、初始浓度以及进样流速对功能化硅藻土固定床穿透性能的影响，使用Thomas、Yoon-Nelson、Adam-Bohart、BDST模型对较优条件（C_0=10 mg/g,H=3 cm,Q=3 m L/min）线性拟合分析和吸附过程讨论。结果表明，在此条件下获得平衡吸附量1.17 mg/g和最大去除率95%，穿透时间与进样流速和浓度呈反比，而与床高成正比。固定床再生能力强（5.0%NaCl为洗脱液），吸附/解吸循环3次去除率几乎不变。Thomas、Yoon-Nelson、BDST模型能较好地拟合氨氮吸附过程（R>0.990 0），模型计算值与实际值偏差较小，各模型能相互补充，准确描述动态吸附规律和计算实验参数，间接证明吸附过程以表面吸附为主，可忽略内外扩散的影响，既与静态实验相互验证，又为该吸附剂的实际应用奠定了基础。     

花生壳-耐性菌株复合吸附剂对Pb~(2+)的动态吸附特性

为了提高生物质吸附重金属离子的能力,以花生壳(PS)与耐铅米曲霉菌(HA)为原料制备了复合吸附剂(PSH),通过静态与动态吸附试验考察了PSH在不同操作条件下对Pb~(2+)的动态吸附特性.结果表明,PSH较PS的动、静态吸附能力均明显提升,PSH的动态吸附穿透时间随柱高增加或流速、初始浓度的减小而增加,传质区长度随柱高减小或流速、初始浓度的增加而增加,流速变化对穿透时间和传质区长度影响最大.Thomas模型较好的描述了PSH对Pb~(2+)的动态吸附过程(R~20.95),说明该过程中内部扩散和外部扩散并非限速步骤.BDST模型准确预测了PSH吸附柱高度与不同时间点浓度c_t与起始浓度c_0的之比、不同流速和初始浓度下穿透时间的关系,当c_t/c_0=0.6时,预测与实测值相对误差平均值仅为2.89%.     

改性花生壳对水中镉的动态吸附研究

采用高锰酸钾改性花生壳吸附剂对镉离子进行固定床吸附实验,考察了床层高度(30～50 cm)、初始离子浓度(0.55～11.00 mg.L-1)、进料流速(15.11～37.00 mL.min-1)等操作参数对镉吸附特性的影响,同时对吸附穿透曲线进行拟合.实验结果表明,改性花生壳固定床对水中镉具有较好的吸附效果,在吸附操作初期,吸附柱出水镉离子浓度几乎为0(<0.001mg.L-1),吸附操作时间根据不同的操作条件可达2～62 h,镉离子总去除率均大于54%.传质区长度主要受初始离子浓度、进料流速影响.床层高度的增加使得穿透时间增加,但传质区长度几乎保持不变;初始离子浓度和进料流速增加,穿透时间缩短,传质区长度增加.在低浓度条件下,BDST模型实验穿透曲线拟合效果较好(R2>0.99),运用该模型能准确预测吸附柱的操作时间.     

2种四环素类抗生素在凹凸棒石黏土中的吸附研究

通过静态吸附实验,探究凹凸棒石黏土对四环素和土霉素的吸附动力学;采用准一级动力学、准二级动力学和颗粒内扩散模型拟合实验数据,分析吸附过程。测定凹凸棒石黏土对四环素和土霉素的动态吸附曲线和吸附容量,研究凹凸棒石黏土对水溶液中四环素和土霉素的动态吸附性能。探讨初始质量浓度对穿透曲线的影响,采用Thomas模型对动态试验数据拟合,获得相关参数。结果表明,凹凸棒石黏土能够有效去除水中的四环素和土霉素,且四环素的吸附容量高于土霉素,在初始浓度为400mg/L时,对四环素的饱和吸附量达74.5mg/g,对土霉素的饱和吸附量达69.2mg/g。穿透曲线呈S型,且随着初始浓度的增大,穿透点向左移,穿透时间缩短,平衡吸附量增加。     

改性荔枝皮对水中Pb(Ⅱ)的动态吸附特性

以改性荔枝皮为吸附剂对Pb(Ⅱ)进行固定床动态吸附试验,考察了填料柱高(3.1、5.2和10.4 cm)、Pb(Ⅱ)溶液进水流速(2、4和6 mL/min)和初始ρ〔Pb(Ⅱ)〕(50、100和200 mg/L)对Pb(Ⅱ)的吸附穿透曲线和传质区长度的影响. 结果表明:降低柱高、增大流速、增大初始ρ〔Pb(Ⅱ)〕均会使穿透时间提前;柱高、流速和初始ρ〔Pb(Ⅱ)〕引起的传质区长度的平均变化率绝对值分别为0.076、0.090和0.004,可见与初始ρ〔Pb(Ⅱ)〕相比,柱高和流速对传质区长度的影响更大. 吸附穿透曲线的试验数据符合Thomas模型的使用条件(R2>0.95),吸附容量实测值(q_exp)大于59.1 mg/g,与Thomas模型预测值(q_cal)较为接近,说明内部扩散和外部扩散均非该吸附过程的限速步骤. 在仅改变流速或者初始ρ〔Pb(Ⅱ)〕时,穿透时间预测值和实测值间的最大误差分别为7.14%和8.45%,表明可以通过BDST(bed depth service time)模型确定固定床的使用周期.      

玉米秸秆黄原酸盐对铅离子的动态吸附特征

玉米秸秆黄原酸盐是一种新型的重金属吸附材料.为了揭示玉米秸秆黄原酸盐对溶液中铅离子的动态吸附特征,本文通过柱体穿透吸附模拟实验方法,研究了玉米秸秆黄原酸对流体中铅离子的吸附穿透曲线、吸附效率及水体流速、初始浓度、填柱高度等因素对其吸附特性的影响,并采用The Thomas、The Bohart-Adams、The Wolborskal和The Yoon-Nelson等模型进行动力学拟合.结果表明,流速、初始浓度、填柱高度等因素对玉米秸秆黄原酸盐吸附铅离子的穿透曲线都有明显影响,Thomas模型和Yoon-Nelson模型能较好反映吸附过程特征.实验表明,玉米秸秆黄原酸盐对铅离子的吸附量为175 mg·g~(-1),吸附后的玉米秸秆黄原酸盐残渣体性能稳定.     

疏水性超高交联吸附树脂对氯代烃蒸气的固定床吸附特性研究

采用固定床吸附法研究了三氯乙烯（TCE）、 1,2-二氯乙烷（DCE）和三氯甲烷（TCM）共3种氯代烃类蒸气在疏水性超高交联吸附树脂LC-1上的动态吸附行为.结果表明, TCE、 DCE和TCM蒸气的初始浓度、 气体流速和吸附温度均会影响动态吸附过程,随着初始浓度、 气体流速和吸附温度的增大,穿透时间变短,传质区长度增大,其中气体流速的影响最大;采用半经验数学模型Yoon-Nelson模型对吸附穿透实验数据进行拟合,拟合相关性系数R²≥0.994.     

乙酸正丙酯在活性炭固体床上的动态吸附研究

乙酸正丙酯作为一种良好的有机溶剂,应用于许多行业,但其易挥发会对大气造成污染并危害人类健康。该文以商业活性炭作为吸附剂,在固体床吸附柱上连续吸附乙酸正丙酯,研究不同入口浓度的乙酸正丙酯在活性炭上动态吸附行为的影响以及活性炭再生性能。研究表明,活性炭具有较高的固气分配系数,随着入口浓度的增大(4.40～21.96 mg/L),平衡吸附量逐渐变大(388.67～513.17mg/g),传质区高度增加,穿透时间缩短,动态吸附容量变大。采用2种穿透曲线模型(Thomas和Yoon-Nelson模型)和4种动力学模型(伪一级、伪二级、Elocivh和Bangham模型)对实验数据进行拟合分析。结果表明,Thomas和Bangham模型拟合效果较好(R20.99)。通过模型拟合能够较好预测不同入口浓度的乙酸正丙酯在活性炭上的动态吸附容量,具有一定实际意义。     

TiO2@酵母复合微球固定床吸附荧光增白剂-VBL的研究

研究了Ti O2@酵母复合微球在固定床中吸附阴离子型荧光增白剂-VBL(FWA-VBL)的特性,考察了溶液p H(2.0~8.0)、床层高度(1~3 cm)、进水浓度(20~80 mg·L-1)和进水流速(5~11 m L·min-1)等因素对固定床吸附特性的影响.结果表明在溶液p H为2.0,床层高度为1 cm,进水浓度为80 mg·L-1和进水流速为5 m L·min-1时,吸附剂的最大吸附量为223.80 mg·g-1.BDST、Thomas和Yoon-Nelson模型均能很好地描述不同条件下动态吸附行为,相关系数均大于0.980.同时,Ti O2@酵母复合微球具有很好的再生性能,可以重复利用4次.     

桉树遗态Fe/C复合材料对水中Cr(Ⅵ)的动态吸附探讨

为研究桉树遗态Fe/C复合材料（PBGC-Fe/C）对水中Cr（Ⅵ）的净化能力及其动态吸附过程,以PBGC-Fe/C吸附剂为固定床,选择溶液初始pH、进水流速、溶液初始浓度、吸附剂投加量和环境温度为影响因素开展动态吸附试验分析.结果表明:在溶液初始pH为2,进水流速为5.14 mL/min,吸附剂投加量为2 g和环境温度为35℃的条件下,PBGC-Fe/C对水中Cr（Ⅵ）的最佳平衡吸附容量达到10.72 mg/g;提高溶液初始pH、进水流速和溶液初始质量浓度或降低吸附剂投加量均可缩短反应穿透时间和衰竭时间;Thomas和Yoon-Nelson模型均能较好地描述PBGC-Fe/C对水中Cr（Ⅵ）的动态吸附过程,说明该吸附过程中内部扩散和外部扩散均为非限速步骤,吸附速率常数（k_Th）随着进水流速的增大从1.3×10-3 mL/（min·mg）升至2.6×10-3 mL/（min·mg）,随着溶液初始质量浓度的增大从2.7×10-3 mL/（min·mg）降至1.4×10-3 mL/（min·mg）.研究显示,PBGC-Fe/C对水中Cr（Ⅵ）具有较好的动态吸附能力,具有较好的市场应用前景.      

固定床生物活性炭吸附天然有机物及其模型化研究

以日本长良川原水为研究对象,提高水处理出水水质为目标,研究了生物活性炭(BAC)小柱对原水中天然有机物(NOM)的去除效果。比较了不同NOM进水浓度时BAC小柱对其的去除率,研究了小柱层内及出水中NOM的相对分子量分布随着通水时间增加的变化情况,并利用结合了理想吸附溶液理论(IAST)的平推流表面扩散模型对出水中NOM的浓度进行模拟。结果表明,BAC小柱对不同浓度原水中NOM的去除率均高于相同试验条件下的粒状活性炭(GAC)小柱;BAC小柱对相对分子量分布为1000~5200g/mol内各分子量区间的有机物均可去除;平推流表面扩散模型对试验数据拟合结果较好。     

邻苯二甲酸二甲酯在颗粒活性炭中的穿透特性

在25℃条件下,研究了颗粒活性炭(GAC)对水中邻苯二甲酸二甲酯（DMP）的动态吸附特性及其影响因素.在不同进水流量（0.65～4 mL·min^-1）、GAC粒径（550～1　250　μm）、DMP初始浓度（50～400　mg·L^-1）和GAC炭量（0.75～1.4 g）条件下,考察了DMP在GAC柱中的穿透特性.研究表明,GAC对DMP的吸附容量较大,Yoon-Nelson模型能够很好地拟合各种工况下的动态穿透曲线;动态吸附容量随着进水流量和GAC粒径的增大而减小,相反,随着DMP初始浓度和GAC炭量的增大而增大.根据试验数据和Yoon-Nelson模型计算出穿透参数K′、T和穿透点t₁以及平衡点t₂.在建立了各影响因素与Yoon-Nelson穿透模型参数之间的关系基础上,得到了活性炭柱出水浓度与穿透时间和各影响因素之间的动态关系模型.     

Phosphate recovery with granular acid-activated neutralized red mud: Fixed-bed column performance and breakthrough curve modelling

Granular acid-activated neutralized red mud (AaN-RM) has been successfully prepared with good chemical stability and physical strength. However, its potential for industrial application remains unknown. Therefore, the performance of granular AaN-RM for phosphate recovery in a fixed-bed column was investigated. The results demonstrated that the phosphate adsorption performance of granular AaN-RM in a fixed-bed column was affected by various operational parameters, such as the bed depth, flow rate, initial solution pH and initial phosphate concentration. With the optimal empty-bed contact time (EBCT) of 24.27 min, the number of processed bed volumes and the phosphate adsorption capacity reached 496.95 and 84.80 mg/g, respectively. Then, the saturated fixed-bed column could be effectively regenerated with a 0.5 mol/L HCl solution. The desorption efficiency remained as high as 83.45% with a low weight loss of 3.57% in the fifth regeneration cycle. In addition, breakthrough curve modelling showed that a 5-9-1 feed-forward artificial neural network (ANN) could be effectively applied for the optimization of the fixed-bed adsorption system; the coefficient of determination (R²) and the root mean square error (RMSE) evaluated on the validation-testing data were 0.9987 and 0.0183, respectively. Therefore, granular AaN-RM fixed-bed adsorption exhibits promising potential for phosphate removal and recovery from polluted water.     

紫外辐照改性生物炭对VOCs的动态吸附

采用365 nm紫外光辐照改性椰壳生物炭,以提升对挥发性有机污染物(VOCs)的吸附性能.选取苯和甲苯两种典型的VOCs为吸附质,考察了改性前后生物炭的吸附穿透曲线.结果表明,紫外辐照改性后的生物炭其吸附性能显著增加,对苯和甲苯的饱和吸附量分别由7.27 mg·g~(-1)和7.98 mg·g~(-1)提升至122.80 mg·g~(-1)和236.36 mg·g~(-1),吸附穿透时间也由1 min和2 min大大延长至390 min和620 min.生物炭表面理化特征分析表明,紫外辐照增大了生物炭表面含氧官能团的含量和外比表面积,这可能是改性生物炭吸附性能提升的关键因素.Yoon-Nelson、Thomas和BDST模型均能很好地模拟改性生物炭对不同浓度苯和甲苯的吸附过程,其相关系数大于0.992.热重分析结果表明,紫外辐射对生物炭的热稳定性影响甚微.改性生物炭吸附饱和后,可经热再生后重复利用,对甲苯的吸附重复利用5次后仍有较高的吸附能力.