Zr-Fe双组分复合除砷吸附剂的优化制备及性能评价

实验发现,铁氧化物或铁的羟基氧化物对As(V)有较好的吸附性能,而锆氧化物或锆水合氧化物则对As(Ⅲ)有优异的吸附选择性,但其使用的pH通常要在9的条件下。通过简单的共沉淀法制备了Zr-Fe双组分复合吸附剂,在制备过程中通过优化制备条件如:沉淀剂浓度、金属离子总浓度、金属离子配比、反应温度、反应时间及吸附剂价格等因素,最终合成出了对As(V)和As(Ⅲ)都具有良好吸附能力的吸附剂。这种吸附剂在中性条件下对As(V)和As(Ⅲ)的最大吸附量为62 mg/g和118 mg/g。     

一种新型复合除砷材料的制备及其性能

将锆的水合氧化物固载于大孔螯合树脂D401上制备出一种新型除砷材料,并研究了不同实验条件下复合吸附剂D401-Zr对水溶液中As(V)的吸附性能。研究结果表明,在pH<5.2时D401-Zr对As(V)都具有较强的吸附性能;其吸附等温线与Langmuir吸附模型具有较高的吻合度;吸附动力学研究表明,D401-Zr对砷的吸附均遵循二级动力学方程;竞争吸附实验表明,与SO24-、Cl-共存时,D401-Zr对砷的去除率大于90%,而与PO34-、F-竞争离子共存时,其去除率明显下降。     

响应面分析法优化造纸污泥吸附剂除磷工艺

以造纸厂废水污泥为原料,采用微波加热法制备造纸污泥吸附剂。利用制备的造纸污泥吸附剂对模拟含磷废水进行了吸附研究,探讨了吸附时间、投加量、pH值、转速和温度等因素对除磷效果的影响,并采用响应面设计法优化吸附工艺条件。结果表明,获得了最佳除磷工艺条件为吸附时间97 min,投加量6.9 g/L,pH=6,转速200 r/min,温度30℃,在此条件下磷的去除率可达99%以上。因此,造纸污泥吸附剂对磷的吸附效果良好,具有重要的实际应用价值。     

黄粉虫粪基吸附剂的制备工艺优化及其吸附性能

黄粉虫养殖过程中,会产生大量的虫粪。用黄粉虫粪为原料制成吸附剂,并用于亚甲基蓝模拟废水的处理。研究在不同磷酸浓度W、浸泡时间t1、活化温度T、活化时间t2等制备因素影响下,吸附剂对亚甲基蓝的吸附能力。结果表明,黄粉虫粪吸附剂最佳制备条件为：W=25 wt%,t1=10 min,T=400℃,t2=50 min。此条件下制备的吸附剂的比表面积为（589.6±2.1）m2·g-1。该吸附剂对亚甲基蓝的吸附动力学符合Ho-McKay模型,吸附速度控制步骤为内扩散,吸附等温线符合Langmuir模型,最大吸附量可达117.65 mg·g-1,吸附过程为热力学自发行为。     

除氟活性铝氧化物（AlOxHy-Fn）的吸附除砷性能

以活性铝氧化物AlOxHy处理某高氟地下水的中试实验获得的吸附剂废料AlOxHy-Fn为对象,考察其对三价砷（As（Ⅲ））和五价砷（As（Ⅴ））吸附去除性能,并对吸附机理进行了探讨。研究显示,AlOxHy-Fn为多孔无定型且具有不规则表面的絮状结构,比表面积为218．88m2／g,零电荷点pHZPC在pH为8左右;AlOxHy-Fn可快速吸附As（Ⅲ）和As（Ⅴ）,且反应24h后的平衡吸附量分别为0．60和3．41mg／g,朗格缪尔模型可以很好地描述As（Ⅲ）和As（Ⅴ）在AlOxHy-Fn表面的吸附,且As（Ⅲ）和As（Ⅴ）的最大吸附容量分别为13．63和63．27mg／g;AlOxHy-Fn在pH=4～10范围内对As（Ⅴ）去除率在90％以上,As（Ⅲ）在中性和弱碱性pH范围内吸附效果较好,但去除率仍在32％以下。AlOxHy-Fn表面性质、砷形态分布特征等对As（Ⅲ）与As（Ⅴ）的吸附有重要影响,电负性As（Ⅴ）较电中性As（Ⅲ）更容易吸附在AlOxHy-Fn表面。AlOxHy-Fn吸附除砷过程中,在pH为6时氟溶出量最低（0．40mg／g）,过高或过低pH均会导致氟溶出量增大;氟溶出量与As（Ⅴ）吸附量之间有明显正相关关系（R2=0．97）,但与As（Ⅲ）吸附量无相关关系;铝溶出量在pH为4～10范围内均很低。将AlOxHy-Fn回用作为除砷吸附剂去除工业含砷废水的砷具有良好的技术经济可行性,且将As（Ⅲ）氧化为As（Ⅴ）是提高去除效果的重要手段。     

除氟活性铝氧化物(AlO_xH_y-F_n)的吸附除砷性能

以活性铝氧化物AlOxHy处理某高氟地下水的中试实验获得的吸附剂废料AlOxHy-Fn为对象,考察其对三价砷(As(Ⅲ))和五价砷(As(Ⅴ))吸附去除性能,并对吸附机理进行了探讨。研究显示,AlOxHy-Fn为多孔无定型且具有不规则表面的絮状结构,比表面积为218.88 m2/g,零电荷点pHZPC在pH为8左右;AlOxHy-Fn可快速吸附As(Ⅲ)和As(Ⅴ),且反应24 h后的平衡吸附量分别为0.60和3.41 mg/g,朗格缪尔模型可以很好地描述As(Ⅲ)和As(Ⅴ)在AlOxHy-Fn表面的吸附,且As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的最大吸附容量分别为13.63和63.27 mg/g;AlOxHy-Fn在pH=4~10范围内对As(Ⅴ)去除率在90%以上,As(Ⅲ)在中性和弱碱性pH范围内吸附效果较好,但去除率仍在32%以下。AlOxHy-Fn表面性质、砷形态分布特征等对As(Ⅲ)与As(Ⅴ)的吸附有重要影响,电负性As(Ⅴ)较电中性As(Ⅲ)更容易吸附在AlOxHy-Fn表面。AlOxHy-Fn吸附除砷过程中,在pH为6时氟溶出量最低(0.40 mg/g),过高或过低pH均会导致氟溶出量增大;氟溶出量与As(Ⅴ)吸附量之间有明显正相关关系(R2=0.97),但与As(Ⅲ)吸附量无相关关系;铝溶出量在pH为4~10范围内均很低。将AlOxHy-Fn回用作为除砷吸附剂去除工业含砷废水的砷具有良好的技术经济可行性,且将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)是提高去除效果的重要手段。     

废弃除铜吸附剂的除磷性能

为了更高效率利用除铜吸附剂,降低除磷成本,提出了一种有效、经济的废弃吸附剂的处理方式。将吸附了铜离子的磁性壳聚糖修饰氧化石墨烯（MNPs@CS@GO）,不经过洗脱,直接利用附着的铜离子用于吸附水溶液中磷酸根离子。利用红外光谱对吸附前后吸附剂的结构进行表征,并考察了溶液pH、吸附剂用量、振荡时间对吸附剂吸附磷酸根离子的影响,得出了最佳的吸附条件。结果表明：吸附剂饱和吸附容量为11.4 mg·g-1;吸附剂除磷的再生性良好;吸附过程能用准二级动力学模型很好地进行拟合。     

砷离子印迹聚合物的制备及性能评价

利用表面印迹技术,以α-甲基丙烯酸为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂在偶氮二异丁腈的引发下发生交联反应生成砷离子印迹聚合物。采用电镜扫描与傅里叶红外光谱对印迹聚合物进行形貌与结构的表征;采用静态吸附法对印迹聚合物吸附过程的pH影响、吸附等温模型和吸附动力学进行研究;同时还研究了在竞争离子存在的情况下砷离子印迹聚合物的选择吸附性能。在25℃、pH=6时,印迹聚合物的吸附量约为非印迹聚合物的1.5倍,对砷离子的吸附过程基本吻合Langmuir吸附等温模型;在动力学研究中发现,吸附过程更为符合准二级动力学方程;在竞争离子存在的情况下,砷离子印迹聚合物有着良好的选择吸附性。     

Al／C／Fe复合电极电絮凝法同时除氟除砷（V）

为了同时去除地下水中的氟和砷,提出了Al／C／Fe复合电极电絮凝法和Al／C—Fe／C依次除氟砷法,并进行效果对比。研究了Al／C／Fe复合电极电絮凝法的影响因素,并对复合电极电絮凝产生的絮体进行了SEM-EDX分析。结果表明,Al／C／Fe复合电极电絮凝法对氟、砷的去除速率分别是Al／C-Fe／C依次除氟砷法的1．43倍和4．73倍;初始氟／砷浓度为4．0／1．0、4．0／0和0／1．0mg／L3种条件下,通过铝极板、铁极板的电流密度均为0．10mA／cm2时,达到最好的除氟除砷效果,与初始氟／砷浓度无关。     

建筑垃圾转化砷吸附材料的方法及其吸附性能

水环境中的砷污染问题近年来越来越突出,吸附是主要的净化途径之一。以建筑垃圾为主要原材料,合成了一种新型的廉价除砷颗粒吸附剂。首先通过烧结制备多孔陶粒,再利用水热过程将陶粒基体转变为沸石基体,最后利用铁离子对沸石基体进行表面改性,制备出具有复合多级孔结构的铁负载沸石陶粒（简称IMZC）产品。XRD图谱显示负载的铁主要以无定形体存在,显著增加了沸石基体的比表面积。吸附实验表明,老化时间和pH值对铁改性沸石颗粒的吸附能力有显著影响,该吸附过程可以用Langmuir模型表征,最大吸附量达到18.727 mg·g-1。该吸附材料在面源污染和突发事件中砷的净化去除方面具有良好的应用前景     

5种铁氧化物去除As(V)性能的比较研究

为了从铁氧化物中筛选得到潜在经济有效的除砷材料,对5种铁氧化物去除As(V)的性能进行了比较研究。吸附实验结果表明,其吸附容量依次为施氏矿物四方纤铁矿水铁矿赤铁矿针铁矿,其吸附过程均符合准二级动力学,约24 h时吸附达到平衡。其中,pH=5时,施氏矿物的吸附容量达到83 mg/g。分别投加500 mg/L和300 mg/L的施氏矿物,可将含砷1.484 mg/L和0.850 mg/L、高TOC含量和高pH特征的模拟配水砷浓度降至0.01 mg/L以下。鉴于施氏矿物良好的吸附除砷性能,进一步通过SEM、FTIR和电位滴定对其表面特性进行了深入研究,结果显示,本研究中制备的施氏矿物存在结构性或表面吸附的SO42-,其(质子)表面位密度约为4.32个/nm2,表面质子化常数pK1为4.60,pK2为-8.98。     

天然锰砂去除水中的砷

天然锰砂是一种廉价、高效的水处理用材料,但尚未用于水中砷的去除。实验研究了反应时间、砷形态、初始砷浓度、温度、溶液初始pH对吸附过程的影响。结果表明,天然锰砂对As(Ⅲ)的吸附能力大于As(Ⅴ)。25℃时,固液比为10 g/L的条件下,天然锰砂对初始浓度为5.0 mg/L的砷溶液吸附过程经72 h基本达到平衡,平衡时对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的去除率分别达到94.5%和85.9%。吸附过程符合Lagergren准一级反应动力学模型和假二级反应动力学模型。相比之下,假二级动力学模型拟合程度更高。对As(Ⅲ)和As(Ⅴ),45℃时的吸附量均大于25℃时。不同温度下,天然锰砂对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附过程更符合Freundlich等温吸附模型。在溶液初始pH为3～10范围内,锰砂对砷的吸附能力受pH的影响较小。实验结果表明,天然锰砂是一种具有实际应用潜力的除砷材料。     

铁锰改性铜绿微囊藻对锑的吸附性能

利用生物质吸附去除水中重金属离子具有制备简单、成本低廉、环境影响小等优点,通过高锰酸钾-硫酸亚铁处理过程对铜绿微囊藻改性,制备了能够高效吸附水中锑(Sb)的铁锰改性藻粉复合材料。扫描电镜和X射线光电子能谱分析表明,改性藻粉中存在大量铁锰氧化物颗粒,铁锰的主要存在形式为Fe₂O₃和MnO₂。改性后的复合藻粉对Sb(Ⅲ)的吸附量从3.06 mg·g^-1增加到35.30 mg·g^-1,对Sb(Ⅴ)的吸附量从3.07 mg·g^-1增加到4.37 mg·g^-1,并且改性后的复合藻粉到达吸附平衡的时间更短。Langmuir模型可以很好地描述Sb在复合藻粉上的吸附行为,Elovich模型对藻粉吸附Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附过程拟合较好(R²=0.957,0.943),而复合藻粉更适用准二级动力学模型(R²=0.953,0.961)。Sb(Ⅲ)主要通过氧化和吸附作用被去除,而Sb(Ⅴ)在复合藻粉表面形成表面络合物后被吸附。共存阴离子(SO₄^2-、CO₃^2-、PO₄^3-)的存在对复合藻粉吸附Sb(Ⅲ)几乎没有影响,但是共存阴离子浓度越高,对Sb(Ⅴ)的吸附抑制越明显。     

挤压法制备Fe-Al-Ce复合氧化物颗粒除氟性能及地下水处理应用

利用粘结挤压法将Fe-Al-Ce复合氧化物粉末材料制备成颗粒材料(GFAC),进行表征、静态和动态吸附除氟性能评价和现场应用.结果显示,优选GFAC颗粒直径为1.6 mm,具有较高的压缩破坏强度33.80 N和除氟性能.GFAC颗粒对氟的吸附过程符合准二级反应动力学方程,吸附速率受膜扩散和内扩散共同控制;在pH 7.0±0.2条件下,GFAC颗粒对氟的饱和吸附容量达到51.28 mg/g(25℃,Langmuir等温吸附模型).不同空间流速(SV)下动态实验出水穿透(1mg/L)时对氟的累积吸附量分别为5.69mg/g (SV=1 h-1)、5.61mg/g (SV=2h-1)、2.83 mg/g (SV=5 h-1),高于常见活性氧化铝除氟剂(AA,1.77 mg/g,SV=1 h-1)及其他报道的颗粒除氟剂.GFAC颗粒在河北现场成功用于实际高氟地下水的处理,在原水氟浓度(3.7±0.3)mg/L和pH 8.0±0.2条件下,对氟的累计吸附量为3.16 mg/g,明显高于AA(0.83mg/g),具有较好的应用前景.     

饮用水除砷技术研究进展

饮用水中的砷对人体健康危害很大。介绍了从饮用水中去除砷的各种方法,总结了目前除砷技术存在的不足,指出混凝微滤工艺具有除砷效率高、能耗低、操作简单等优点,应成为今后饮用水除砷技术的发展方向。     

聚合氯化铝混凝强化新生态铁锰复合氧化物吸附去除水中的磷

采用氧化-共沉淀法制备出新生态铁锰复合氧化物(FMBO),研究了单独投加FMBO和聚合氯化铝(PACl)强化FMBO吸附除磷效能及吸附磷后的颗粒物特性。结果表明,单独投加FMBO后形成的颗粒物表面带负电荷,颗粒物聚集和沉淀性能较差。PACl的投加降低了颗粒物的表面电荷,促进了颗粒物的聚集,平均粒径明显增加,改善了颗粒物的沉淀性能;通过SEM-EDAX发现,投加PACl形成的复合颗粒物表面更为粗糙,Al元素在复合颗粒物表面相对富集。PACl的投加强化了FMBO的吸附除磷效果,在实验原水条件下FMBO和PACl最佳投量分别为12和30 mg/L,此时TDP去除率高达95.6%。并且出水中Fe、Mn、Al浓度均远低于《地表水环境质量标准》中规定的限值。PACl强化新生态FMBO易于实现原位投加,在水体和水处理除磷工艺中具有较好的应用潜力。     

载铁活性炭烧结滤芯的制备及其除砷性能

为实现高砷地下水分布区居民饮用水高效除砷,通过氧化法对椰壳活性炭进行载铁改性处理,采用成型活性炭烧结加工工艺,制备高效除砷滤芯。结果表明：所制得的长度为25.4 cm的除砷滤芯可将初始浓度为500 μg·L^-1的高砷水,以1 L·min^-1的流量过滤处理为砷含量在10 μg·L^-1以下的安全饮用水,使用寿命达260 L,相对于普通活性炭烧结滤芯,使用寿命提高了4倍;通过SEM和EDS分析,改性处理后的活性炭表面负载了铁的氧化物,导致其对砷的吸附能力提高了50%;同时滤芯加工过程中的高压处理使得载铁活性炭颗粒之间呈片状紧密堆叠在一起,含砷溶液透过致密活性炭层中的5~20 μm孔隙时,溶液中的砷与活性炭及铁的氧化物接触而被吸附去除。该滤芯可应用于高砷地下水分布区居民家庭分散式净水除砷。