粉煤灰制备高纯分子筛及对氨氮的去除

结合碱熔处理和引入晶种的方法,用粉煤灰制备出高纯的分子筛。运用XRD,SEM和BET等技术手段对制备的纯分子筛的晶体类型,形貌结构和物理参数等进行表征。通过续批实验,研究了pH值,投加量和初始氨氮浓度对氨氮去除的影响。实验结果表明,这些实验参数对于制备的分子筛去除氨氮有着重要的影响。其动力学行为非常符合准二级动力学方程。Langmuir方程能较好描述分子筛对氨氮的等温吸附过程,相关系数为0.9919。因此,利用粉煤灰制备高纯分子筛可以高效去除氨氮并达到"以废治废"的价值。     

壳聚糖包覆介孔微孔分子筛去除水中的氨氮

以壳聚糖包覆介孔-微孔复合分子筛(CS/MCM-41-A)为吸附剂去除水中的氨氮,研究了反应时间、溶液pH、溶液氨氮初始浓度、CS/MCM-41-A投加量、竞争离子对吸附的影响,分析了CS/MCM-41-A的吸附动力学和热力学特征。结果表明,298 K下,当CS/MCM-41-A投加量为5 g/L,溶液氨氮初始浓度50 mg/L,pH为7,吸附时间为40 min时,溶液中氨氮的去除率达到74.35%,CS/MCM-41-A对离子的选择吸附顺序为Mg2+>K+>Ca2+>Na+。CS/MCM-41-A吸附氨氮符合拟二级动力学方程,吸附等温线更好地符合Freundlich方程,CS/MCM-41-A对氨氮的去除有良好的吸附性能。     

微孔分子筛的合成及其去除水中氨氮的实验研究

以廉价的天然矿物岩石作为主要原料,采用水热晶化法合成了微孔分子筛。分子筛有效孔径约为0.9 nm,BET比表面积583m2/g,阳离子交换容量(CEC)316 meq/100 g。将其用于水体中氨氮的去除,实验结果表明,分子筛对氨氮的吸附速率较快,吸附时间为20 min时,吸附基本达饱和;分子筛对氨氮的最大吸附量可达11.6 mg/g,其吸附规律很好地符合Fruendlich吸附等温式;在有干扰离子如Ca2+、Mg2+、Al3+和Fe3+等存在的情况下,仍能优先选择吸附NH4+,且吸附率几乎没有变化。动态吸附柱实验的效果好于静态实验,出水12 h内去除率均>85％;饱和了氨氮的分子筛,用氢氧化钠溶液洗脱再生,解吸率达92％,再生后的分子筛与原分子筛相比吸附率几乎没有降低。     

13X分子筛对水体中钒离子的吸附

为研究分子筛对水体中重金属的吸附效果,选取了13X分子筛作为实验材料,研究其对钒离子的吸附效果。分别研究了在不同温度、时间、溶液pH值和初始钒浓度的条件下,13X分子筛对钒离子的吸附量,结果表明：酸性条件更利于13X分子筛对钒的吸附,溶液pH≥5时吸附量趋于0;随着反应温度的升高,13X分子筛对钒离子的吸附量逐渐增加;13X分子筛对钒离子的吸附符合Langmuir模型和拟二级动力学模型。13X分子筛对钒离子具有一定的吸附效果,在一定的处理工艺条件下,可作为水体钒污染的修复材料。但针对不同来源废水的特点,需对分子筛进行改性并进一步优化修复工艺条件以实际应用。     

新型淹没式组合膜的氨氮富集性能

开发了一种新型淹没式平板膜组件,可将废水中氨氮进行富集分离。在实验室条件下,探讨了电极材料、电流强度、电极淹没比、膜出水流量、出水抽停比对膜组件氨氮富集效率的影响。结果表明:铁电极稳定时氨氮富集率为66.88%优于钛电极时的60.33%;在考察的电流范围内,氨氮富集率与电流呈正相关,膜出水流量为2.9 mL·min-1时氨氮富集率达到最佳为81.7%;电极淹没比与氨氮富集率呈负相关;膜运行最佳出水抽停比为10 min:5 min,此时富集率达到稳定。     

酸碱、高温改性13X分子筛及其对苯乙烯的吸附

针对原样13X分子筛吸附速率和吸附容量低的问题,通过碱溶液(NaOH,NH₃)和酸溶液(CH₃COOH,HCl)对13X分子筛进行浸渍改性,并对酸改性后的分子筛进行高温二次处理,考察了试剂种类、试剂浓度、浸渍时间、焙烧温度、焙烧时间5个因素对分子筛吸附性能的影响,并采用SEM和BET进行了表征。结果表明：最佳改性条件是盐酸浓度6.0 mol·L⁻¹、浸渍时间24 h、焙烧温度450 ℃、焙烧时间6 h;在最佳条件下制备的改性分子筛极大提高了对苯乙烯的吸附速率和吸附容量;改性后的分子筛对苯乙烯的动态吸附更符合准2级动力学模型,R²均大于0.98;SEM表征结果说明改性后分子筛表面孔隙率明显增加;BET比表面积分析结果说明酸改性可使分子筛各类孔面积增加,而高温改性会使BET比表面积和中孔面积增加,微孔面积降低;相关分析结果显示,改性分子筛对苯乙烯动态饱和吸附量与BET比表面积和中孔面积均呈显著正相关。     

巯基功能化13X分子筛对Pb(Ⅱ)的吸附

用3-巯丙基三甲氧基硅烷（MPTMS）对13X分子筛表面进行修饰,采用XRD和FT—JR测试方法对功能化前后的分子筛结构进行表征,结果表明,功能化后分子筛在保持原有结构同时表面还接枝了对Ph^2＋离子有吸附能力的巯基基团。吸附实验表明,巯基功能化分子筛对水中Ph^2＋离子比原分子筛具有更强的吸附去除效果,饱和吸附容量和去除率提高近一倍。SH-13X对Ph^2＋离子的等温吸附符合Langmuir模型,最大吸附容量为47．01mg／g,吸附强度b为2．26。动力学分析表明SH-13X对Ph^2＋离子的吸附过程更符合准二级动力学模型,而且粒内扩散不是该吸附过程的主要吸附机制。溶液中的Ph“与嫁接在分子筛表面及孔口位置的-SH功能团形成配位络合物而去除。     

去除水中全氟辛基磺酸的纳米吸附剂的制备及性能表征

实验研究了去除水中全氟辛基磺酸(PFOS)的纳米吸附剂的制备方法,并对其性能进行表征.研究结果表明:单体(4-乙烯基吡啶)含量对吸附剂去除PFOS的效果影响显著;而聚合状态、聚合液含水率、有机溶剂和交联剂的种类仅对吸附剂形态和比表面积有一定影响,但对吸附剂去除PFOS的效果影响不大.红外光谱揭示了单体和交联剂的有效聚合,ζ电位的测定则证实了单体和PFOS是由于静电作用而结合.     

石英棒负载TiO2光催化膜的制备、表征与降解性能

利用浸涂法在石英光导棒上制得了TiO2光催化膜。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法对膜的形貌和晶相组成进行了表征，以苯酚为模型污染物考察了膜的活性。结果表明，所制得的TiO2膜催化剂主要由锐钛矿和金红石2种晶相组成；光催化降解苯酚的效果明显优于直接光解；当苯酚初始浓度为0．98mg／L时，反应2．5h后的降解率为86％。     

鸡毛不溶解蛋白海绵膜的制备与表征

通过冷冻干燥,将羽毛还原法残渣制成表面光滑、有弹性、孔隙致密、柔韧性高的海绵膜,不需预处理也无需添加交联剂,并通过傅立叶红外光谱仪(FTIR)、扫描电镜(SEM)、元素分析、示差扫描量热仪(DSC)和透气性测量仪对膜进行表征。在最佳甘油含量下,膜均匀平整,在160℃以内性质稳定,透气量368 mm/s,在医药、生物、纺织、环境及日化领域都具有很大的应用潜力。     

硅铝铵离子筛的制备及其对污水中氨氮的脱除性能

通过常温搅拌制备了对污水中NH₄⁺具有高选择性去除的硅铝型弱晶态铵离子筛,其平均孔径介于2倍水合Ca²⁺直径和2倍水合Na⁺直径之间。结果表明,铵离子筛对NH₄⁺具有优良的吸附选择性和可再生性,吸附容量可达到25 mg·g⁻¹。受Na(AlO₄)双位点吸附规则制约,铵离子筛对Ca²⁺、Mg²⁺具有优良的筛截效果,市政污水中质量浓度为70 mg·L⁻¹的Ca²⁺ 不影响铵离子筛对NH₄⁺的吸附性能Na(AlO)。吸附饱和的铵离子筛经0.5 mol·L⁻¹ NaCl溶液多次洗脱和再生之后,仍能将污水中的氨氮质量浓度由40 mg·L⁻¹快速降至1 mg·L⁻¹以下。本研究可为高效去除污水中的氨氮提供一种简单、高效的方法。     

不同氨氮浓度对混凝-超滤组合工艺水质处理效果及膜通量的影响

我国地表水源污染物中氨氮是普遍存在的,且难以处理,实验选择混凝-超滤组合工艺,腐殖酸为NOM的代表物,通过考察污染物中氨氮不同含量水平的变化,考察氨氮含量对出水水质、通量下降和污染类型这3个方面的影响。结果表明,在给定实验条件下,氨氮含量由0.1 mg/L增大至0.5 mg/L时,加快了污染物在膜表面的沉积,最终导致出水有机物含量降低。PVDF和PVC膜的TOC去除率分别提高17.31%和23.21%,UV254去除率分别提高2.78%和11.72%,膜组件通量分别下降了3.51%和10.17%。考察膜污染类型,发现氨氮促进了标准孔堵塞和滤饼层形成,同时削弱完全孔堵塞和中间孔堵塞。     

真空膜蒸馏和膜吸收及其集成工艺处理高氨氮废水

采用PP中空纤维膜组件,对VMD(真空膜蒸馏)和MA(膜吸收)脱氨过程进行了研究。考察了料液pH值(9.0~11.0)、料液进口温度(20~50℃)对脱氨效率的影响。研究结果表明,VMD和MA脱除率分别达85%和99%以上。料液pH和料液进口温度对VMD脱氨效果的影响较大,提高料液pH和进口温度可以明显提高VMD的脱氨效率;料液pH对MA的脱氨效率影响较为显著。对2种膜工艺进行了技术集成,利用该集成工艺可达到99.96%以上的氨去除率,出水可达标排放,并且可以有效防止硫酸铵的二次污染。     

可用于水体污染控制的氨氮转化菌筛选及部分降解特性的实验研究

从南京禄口水产养殖基地淡水鱼塘取淤泥作为分离菌株的土源,采用选择性富集培养法,从中分离到能以硫酸铵为氮源的菌株7株,对7个菌株进行氨氮降解实验,它们氨氮转化率分别为14.8%、19.7%、53.4%、94.2%、29.1%、63.5%和41.7%,其中AN-4菌株的转化率最高且生长良好。通过AN-4菌株16S rRNA基因序列分析以及生理生化方法,鉴定此菌株为克雷伯氏菌属(Klebsiellasp.)。对菌株AN-4转化氨氮的特性及温度、pH值、氨氮初始浓度和菌株接种量对其氨氮转化率的影响研究,结果表明,菌株AN-4降解氨氮的最适条件为:温度为30℃和pH值为8.0;当氨氮初始浓度为30mg/L时,AN-4菌株在24 h内的氨氮降解率可达85%以上,且能耐受高达200 mg/L的氨氮浓度;AN-4活化菌液浓度为108cfu/mL,当接种量为3×106cfu/mL时,AN-4菌株在24 h内的氨氮降解率为87.75%。综合上述结果,符合淡水养殖水环境条件,说明AN-4菌株适合在水产养殖中应用,为将菌株AN-4应用于水产养殖环境修复提供了理论依据。     

硅酸镁/PES复合膜吸附材料的制备及其对亚甲基蓝的吸附

采用共混法制备了硅酸镁/聚醚砜（PES）复合膜吸附材料,通过傅氏转换红外线光谱分析仪（FT-IR）和 扫描式电子显微镜（SEM）等手段对膜的结构进行表征,研究了复合膜的吸附性能、机械性能和热稳定性。考察了时间、溶液平衡浓度和pH等对亚甲基蓝吸附的影响。结果表明,综合机械性能和吸附性能考虑,硅酸镁含量为19%时的复合膜最佳。25℃条件下,对亚甲基蓝的吸附6 h达到平衡,最大吸附量为1.85 mg/cm2;25℃条件下,弱酸或碱性条件时有利于复合膜对亚甲基蓝的吸附。     

粉煤灰合成分子筛及处理含氟废水的研究

实验利用工业废渣——循环流化床粉煤灰合成出较高结晶度的X型和P型分子筛,合成过程无须高温焙烧预处理.通过XRD分析表征,发现该法合成分子筛结晶度较高,X型和P型分子筛相对结晶度分别达68%～75%和55%.实验应用合成分子筛进行载铁改性,并对NaF模拟的工业含氟废水进行了除氟实验.结果表明,载铁X型分子筛处理工业含氟废水效果良好,除氟率可达74%～98%,除氟容量达25.0～30.0 mg/g.在处理含氟废水过程中,载铁合成分子筛与其他除氟剂相比较,具有除氟率高、除氟容量大、反应迅速的特点.     

膜曝气生物反应器内DO分布变化及其对有机物和氮去除的影响

以模拟生活污水为研究对象,探讨膜曝气生物反应器在不同的曝气压力下溶解氧的分布特征,并分析了DO的分布对有机物和氮去除率的影响。研究结果表明,不同的曝气压力下,沿曝气膜径向位置DO值逐渐降低呈梯度分布,轴向位置的DO浓度变化随沿程氧分压减小逐渐降低;不同位置的DO分布差异影响反应器内微生物群落的分布情况,进而影响碳氮的去除效果。COD和NH4+-N去除主要依靠生物膜内的好氧异养菌,去除率随DO的上升而增大,当反应体系中DO浓度在1.71 mg·L-1以上时,两者的最大去除率分别为84.4%和92.1%;TN的去除率随DO的上升而减小,在低DO的主体料液中,生物膜内侧依然保持高氧低碳环境,在保证硝化反应的同时反硝化作用进行较为充分,去除率可高达76.1%。     

纳米碳酸镧的合成及其对污染水体中磷的去除

水体中微量磷元素的存在会引发水体富营养化等环境问题,为此,通过合成无定型的碳酸镧(LC)纳米吸附剂,从而实现磷在中性或碱性溶液中的高效去除。分别使用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电镜、热重和Zeta(ζ)电位等分析手段对吸附剂材料的结构和形貌进行了分析和表征。结果表明,在溶液中加入晶型导向剂(Mg²⁺)和控制合成温度能影响产物纳米碳酸镧的微观结构和脱磷性能。当LaCl₃浓度为0.04 mol·L⁻¹、Mg²⁺和La³⁺摩尔比为1∶1时,85 ℃下制得的纳米碳酸镧LC₍₈₅₎具有独特的无定形球状结构,因而能在3.0~11.0的宽pH范围内均表现出良好的脱磷性能。对所制备LC₍₈₅₎等的热力学和动力学研究结果表明,吸附过程是Langmuir吸附并符合拟二级动力学模型,表明LC₍₈₅₎等对水中磷的吸附是通过单分子层方式,利用化学吸附或化学键合来实现的,其最大饱和吸附量可达112.8 mg·g⁻¹。吸附饱和后的LC₍₈₅₎经碱再生后可继续保持高脱磷能力,4次循环操作后磷去除能力仍可达96.8%。以上研究结果对污染水体中低浓度磷元素的去除及工程应用具有参考价值。     

A/O工艺膜生物反应器处理生活污水的脱氮特性及硝化菌群的分子检测

采用A/O工艺膜生物反应器(MBR),以生活污水为处理对象,考察了系统的脱氮特性,并采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)与荧光原位杂交(FISH)技术对系统中硝化菌群进行了分子检测.结果表明,A/O工艺MBR处理生活污水,TN去除率在85%左右,NH3-N去除率在95%以上;DGGE图谱显示,随着系统运行时间的延长,硝化菌群数量逐渐增加,并且不同菌种的丰度也发生了变化;FISH检测显示,系统中硝化菌的优势菌种为氨氧化菌和亚硝酸氧化菌.应用Motic Fluo 1.0软件对FISH结果进行分析,结果显示,系统运行初期到末期,氨氧化菌占硝化菌的比例一直保持在25%左右;亚硝酸氧化菌占硝化菌的比例由系统运行初期的35%逐渐增加到系统运行末期的55%左右.     

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。