天然沸石颗粒对NH4^＋动态吸附过程中的离子交换特性研究

采用天然斜发沸石颗粒,进行了沸石吸附水溶液中NH4^＋的动态吸附实验研究。实验结果表明,沸石颗粒粒径、沸石床高度、上升流速、进水氨氮浓度、进水水质等因素对沸石颗粒吸附NH4^＋有着明显的影响,在工程实践应用时,要根据动态吸附实验结果选择合适的设计及运行参数。离子交换机理研究表明,Na^＋首先被交换出来,随着反应进行,Ca^2＋浓度逐渐增加,两者成为离子交换的主要对象。对于人工氨氮配水,整个运行期间金属阳离子液相增加量明显大于NH4^＋去除量,这与金属阳离子在固液两相间的再分配作用有关;对于厌氧工艺出水,在吸附初期,NH4^＋去除量大于金属阳离子液相增加量,随着反应进行,两者逐渐持平。     

不同硅铝比的ZSM-5型沸石分子筛吸附水中Cu2＋离子的研究

考察了3种不同硅铝比的ZSM-5沸石分子筛（25H、38H和50H,25、38和50为硅铝比）对水中Cu2＋的吸附过程及其影响因素。结果表明,3种材料均能有效吸附去除水中Cu2＋离子,动力学符合假二阶动力学模型,吸附等温线符合Langmuir吸附等温式。3种材料吸附速率及吸附容量顺序为：25H〉50H〉38H,其中,25H最大吸附容量达到12．83mg／g。投加量由0．8g／L增加至2．0g／L,材料对Cu2＋吸附去除率由87．0％增加至97．5％。考察水中常见阳离子对吸附的干扰作用,结果表明,干扰离子的影响顺序为：Pb2＋〉K＋〉Na＋〉Mg2＋;随着干扰离子浓度的增大,材料对Cu2＋的去除率显著下降。硅铝比及晶粒形貌均对沸石分子筛吸附Cu2＋有较大影响,小的孔径不利于Cu2＋的吸附,低硅铝比有利于Cu2＋在分子筛上的吸附。     

饮用水除砷材料吸附特性及影响因素分析

采用活性氧化铝、零价铁粉和载铁沸石作为吸附剂,通过静态吸附实验,研究3种饮用水除砷材料的吸附特性及影响因素。结果表明,在pH值为6.5,砷浓度为1 mg/L,投加量为2 g/L,25℃恒温的条件下,活性氧化铝、零价铁粉和载铁沸石分别在90 min、150 min和90 min达到吸附平衡状态,均较好符合langmuir等温吸附模型,对砷的最大吸附容量依次为7.3、3.3和3.9 mg/g。pH值和竞争性阴离子对砷的去除均有显著影响。降低溶液pH值能明显提高3种材料的除砷效率;水中磷酸根离子的存在,能够明显降低活性氧化铝和零价铁粉的除砷效率;水中硅酸根离子的存在,能够明显降低零价铁粉和载铁沸石的除砷效率。     

尿素改性生物质炭吸附水中氨氮研究

利用尿素对小麦秸秆生物质炭进行改性,用于吸附水中氨氮。研究了尿素添加量、pH、改性生物质炭投加量、共存阳离子等因素对改性生物质炭吸附氨氮的影响,并研究了吸附的热力学和动力学机制。结果表明,1.00g未改性生物质炭中添加2.4g尿素时制备得到的改性生物质炭UBC-4对氨氮吸附能力最好,零电荷点相比改性前明显降低。处理20mL 60mg/L的氯化铵溶液,UBC-4最佳投加量为0.20g,最适pH为8。实际废水处理中应考虑Na+、Mg2+等共存阳离子对UBC-4吸附氨氮的竞争吸附作用。Langmuir方程能较好地拟合UBC-4对氨氮的吸附等温过程,准二级动力学模型能较好地描述其动力学过程。吸附为自发的吸热过程,主要机制是物理吸附。     

斜发沸石对城市污水处理厂二级出水中氨氮的处理效果研究

通过静态实验,研究天然斜发沸石去除城市污水处理二级出水中氨氮的性能。研究结果表明,投加量越大,沸石对废水中氨氮的去除率越高,但是吸附容量越低;沸石对氨氮的去除具有短时间内快速吸附,然后缓慢平衡的特点;粉末状沸石对氨氮的去除效果明显好于颗粒状沸石;pH对氨氮去除率有显著影响,pH值为6时,沸石对氨氮的去除率最高。NaCl和NaOH溶液对沸石的改性具有明显的效果,HCl溶液对沸石的改性作用不明显。     

不同基质人工湿地去除猪场沼液中氨氮性能

以猪场沼液为研究对象,通过等温吸附实验研究沸石、铁粉、硅藻土、煤渣、石英砂5种基质对氨氮的等温吸附特征,并采用一级和准二级动力学方程分析吸附动力学过程。根据实验结果选取沸石和石英砂基质构建4种不同类型的人工湿地单元对比研究猪场沼液中氨氮的处理效果。结果表明,5种基质对氨氮的吸附适合用Langmuir等温吸附方程描述,沸石对氨氮的吸附能力最强,其最大吸附量达1.049 8mg/g。从相关系数(R2)分析,准二级动力学方程能更好描述各种基质对氨氮的吸附动力学过程。沸石的平衡吸附量最大,为1.719 0mg/g。沸石-垂直潜流人工湿地单元在构建的4种人工湿地单元中对猪场沼液氨氮处理效果最好,且对高浓度沼液的抗冲击能力最强。     

改性粉煤灰吸附稀土废水中的氨氮

用硫酸和氢氧化钠对粉煤灰进行酸改性和碱改性处理,研究改性前后粉煤灰对稀土废水中氨氮的吸附效果变化及最佳吸附条件,并从吸附等温线入手探讨吸附机理。结果显示,经碱改性后粉煤灰对氨氮的吸附性能有明显改善,当最佳吸附条件确定为投加量2 g,吸附时间2 h,初始pH 7～8时,碱改性粉煤灰对氨氮的吸附过程符合Freundlich等温方程式和Langmuir等温方程式。碱改性粉煤灰对氨氮的吸附属于良性吸附,且为吸热过程,室温下理论饱和吸附量为1.9066mg/g。     

天然及CaCl_2改性沸石对四环素的吸附

通过静态吸附实验研究了水中四环素在天然和CaCl2改性沸石上的吸附行为及机制。实验表明,天然沸石对四环素具有吸附能力,CaCl2改性可以提高沸石对四环素的吸附能力。天然和改性沸石对四环素的吸附符合拟二级动力学模型,颗粒内扩散不是吸附过程的主要控制步骤。Freundlich和Dubinin-Radushkevich（D-R）等温吸附模型可以较好地描述实验所用2种沸石对四环素的吸附行为,D-R等温方程拟合结果显示吸附过程包含离子交换作用。通过对天然和改性沸石吸附四环素前后溶液中主要阳离子浓度变化分析证实了该吸附过程包含离子交换作用。实验研究了pH值变化对沸石吸附四环素的影响,当pH=3～5时,天然和改性沸石对四环素的吸附量均随pH值的增加而急剧下降,而pH=5～10时,天然和改性沸石对四环素的吸附量变化均不明显,推测可能是离子交换作用和化学沉淀吸附作用所致。另外,实验还初步探索了溶液离子强度对沸石吸附四环素的影响情况,随着溶液中Na＋和Ca2＋离子强度的增加,吸附量先急剧降低随后趋向平稳,进一步说明了沸石对四环素的吸附过程不是由单一机制控制的。     

法库沸石对氨氮的吸附特性和阳离子交互过程

以0.9~2 mm和3.3~4 mm粒径沸石的天然法库沸石作为实验材料,开展了等温吸附实验、动力学实验和阳离子影响实验,探讨了天然沸石对氨氮(NH+4-N)的吸附特性及阳离子交互过程。结果表明,法库沸石对NH+4-N等温吸附线符合Langmuir和Freundlich吸附方程,最大吸附量为10.41 mg/g。吸附动力学过程符合准二级和颗粒内经扩散动力学方程,其吸附NH+4过程为物理吸附和化学吸附过程,并以化学吸附为主。对反应过程中各离子浓度监测发现,沸石中与NH+4发生离子交换的主要是Na+、Ca2+和K+,三者占离子交换总量的99%。共存阳离子在沸石吸附NH+4过程中,Ca2+和Mg2+对吸附过程影响最大,Na+影响最小。     

沸石负载高锰酸钾去除低浓度氨氮

通过静态吸附实验,考察了辽宁锦州某天然沸石负载高锰酸钾(下称复合沸石)对水中氨氮的去除效能。结果表明,复合沸石对氨氮的吸附能力较天然沸石有所降低,但仍保持优惠吸附。复合沸石对氨氮的吸附过程较好地满足Fruendlich等温吸附模型,其动力学特性与准二级动力学方程拟合度高。pH对复合沸石吸附氨氮的影响显著,最适pH为中性条件,在酸性或碱性条件下,复合沸石对氨氮的吸附能力均较低,这与氨氮在不同pH溶液中存在的形式有关。     

胶质芽孢杆菌、黑曲霉及与沸石联合对模拟废水中Fe~（3＋）处理研究

研究沸石、胶质芽孢杆菌（Bacillus mucilaginosus）、黑曲霉（Aspergillus Niger）、胶质芽孢杆菌与沸石联合以及黑曲霉与沸石联合对模拟废水中Fe3＋的吸附等温曲线,分析它们对Fe3＋模拟废水的吸附及絮凝作用。结果表明：沸石对Fe3＋吸附作用符合Freundlich方程;胶质芽孢杆菌分泌含有—OH和COO-的胞外多糖,对Fe3＋具有较好的吸附效果;沸石与胶质芽孢杆菌联合对模拟废水中Fe3＋的处理,低浓度以沸石对Fe3＋的吸附为主,加入胶质芽孢杆菌絮凝剂使吸附了Fe3＋的沸石进行絮凝沉降,吸附等温曲线符合Langmuir吸附等温方程,高浓度两者共同作用使吸附量增加;黑曲霉对Fe3＋的吸附符合BET吸附等温方程;沸石与黑曲霉两者共同作用对Fe3＋模拟废水吸附等温曲线为直线。通过去除效果对比分析可知：胶质芽孢杆菌既有吸附又有絮凝功能;胶质芽孢杆菌絮凝剂无论是对Fe3＋的吸附还是对吸附Fe3＋沸石的絮凝都比黑曲霉对Fe3＋处理效果好;胶质芽孢杆菌和一些非金属矿物复合处理污染废水是一种无毒、低成本环保的处理方法,本研究将为它们在工程中的应用提供实践依据。     

溴化十六烷基吡啶改性沸石对水中甲基橙的吸附

采用溴化十六烷基吡啶(CPB)对天然沸石进行改性制备得到了CPB改性沸石,通过批量吸附实验考察了CPB改性沸石对水中阴离子染料甲基橙的去除作用。结果表明,天然沸石对水中甲基橙的吸附能力很差,而CPB改性沸石则可以有效吸附去除水中的甲基橙。CPB改性沸石对水中甲基橙的吸附能力随CPB负载量的增加而增加,CPB负载量最大的改性沸石对水中甲基橙的吸附能力最强。双分子层CPB改性沸石对水中甲基橙的去除率随吸附剂投加量的增加而增加,而CPB改性沸石对水中甲基橙的单位吸附量则随吸附剂投加量的增加而降低。双分子层CPB改性沸石对水中甲基橙的吸附平衡数据可以采用Langmuir等温吸附模型加以描述。根据Langmuir模型计算得到的CPB负载量为341 mmol/(kg沸石)的双分子层CPB改性沸石对水中甲基橙的最大吸附容量为63.7 mg/g(303 K和pH 7)。准二级动力学模型适合用于描述双分子层CPB改性沸石对水中甲基橙的吸附动力学过程。pH和反应温度对双分子层CPB改性沸石吸附水中甲基橙的影响较小。以上结果说明,双分子层CPB改性沸石适合作为一种吸附剂用于去除废水中的甲基橙。     

天然沸石同步去除水中氨氮和磷酸盐

通过静态吸附实验考察了浙江缙云产天然沸石对溶液中氨氮和磷酸盐的同步去除能力及机制,结果表明,天然沸石对溶液中氨氮的吸附过程较好地满足拟二级动力学模型、Langmuir和Dubinin-Radushkevich等温吸附模型。天然沸石对磷酸盐的去除能力随溶液中初始氨氮浓度的增加而增加。当溶液pH由7.0增加到9.0时,天然沸石对氨氮的吸附能力随之增加,而当pH由9.0增加到10时,天然沸石对氨氮的吸附能力则下降。当溶液pH低于7.5时,天然沸石对溶液中的磷酸盐无去除能力,当溶液pH位于7.5～9.0时,天然沸石对磷酸盐的去除能力随pH的增加急剧增加,当溶液pH大于9.0时,天然沸石对磷酸盐的去除能力随pH的增加则呈下降趋势。天然沸石对溶液中氨氮和磷酸盐的同步去除过程是自发进行、吸热及熵增加的过程。天然沸石对溶液中氨氮的吸附机制为离子交换,对磷酸盐的去除机制则为化学沉淀作用。     

4A沸石去除水中Pb2＋的研究

在静态条件下,研究了4A沸石对废水中Pb2＋的吸附性能,并探讨了影响吸附的因素。实验表明：当温度为30℃,废水pH为5～6,0．01g4A沸石对100mg／LPb2＋溶液10mL吸附20min,Pb2＋的去除率可达到99％以上。在实验研究条件下,4A沸石对Pb2＋的吸附符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程,相关系数为0．9819和0．9998。经计算,4A沸石对Pb2＋的饱和吸附量为125mg／g。4A沸石吸附水中Pb2＋达到吸附平衡的时间较短;溶液pH值的变化对吸附效果影响不显著;温度从室温略微升高,Pb2＋的去除率略有增大。吸附在4A沸石上的Pb“可回收利用,处理后的4A沸石可以再生,且重复使用性能较好。     

改性玉米秸秆吸附Cu^2＋的动力学和热力学

本研究用ZnCl2作为活化剂,使用功率640W的微波照射4min的方法制备改性玉米秸秆。考察投加量、pH、吸附时间对吸附性能的影响,并对等温吸附特征、吸附动力学和热力学进行了系统研究。结果表明：投加量为0．2g,pH为6,改性玉米秸秆对Cu^2＋具有很好的吸附效果,吸附在8h后达到平衡。该吸附过程符合Langmuir及Freundlich等温吸附模型和准二级动力学方程,其反应的吉布斯自由能△G〈0,为自发反应过程。     

沸石负载淀粉对Pb2＋、Cu2＋和Ni2＋的吸附性能

将淀粉负载到沸石表面得到新型重金属离子复合吸附剂ZLS。分别从沸石与淀粉质量比、吸附温度、吸附时间、pH与重金属初始浓度不同方面考察了复合吸附剂ZLS吸附Pb^2＋、Cu^2＋、Ni^2＋的影响。实验结果表明：当沸石与淀粉质量比为10：1,pH为6,吸附温度在30℃时,复合型吸附剂ZLS对Pb^2＋、Cu^2＋和Ni^2＋3种重金属离子的吸附效果最好;吸附动力学研究发现,ZLS对Pb^2＋、Cu^2＋和Ni^2＋的吸附行为均符合准二级动力学以及颗粒内部扩散模型;等温吸附数据符合Fre-undlich模型,吸附状态属于多层吸附。     

天然和巯基改性沸石吸附水溶液中重金属Hg^2＋的特征研究

为了提高沸石对汞的吸附性,利用半胱胺盐酸盐对天然斜发沸石进行改性,制得巯基改性沸石。研究了吸附剂用量、pH值、温度、Hg^2＋浓度和吸附时间对沸石和巯基改性沸石吸附Hg^2＋的影响,并进一步研究了吸附机理。结果表明,巯基改性沸石吸附Hg^2＋受pH值、温度的影响较小,吸附机制主要是沸石表面的硫与Hg^2＋的化学反应。而天然沸石对Hg^2＋的吸附主要是离子交换作用,受温度、pH值等的影响较大,随温度的升高吸附量下降。整个吸附过程以较快的速度进行。天然沸石在吸附时间为1h、巯基改性沸石在0．5h时基本达到吸附平衡。吸附条件试验和Langmuir等温吸附模型都表明,巯基改性沸石对Hg^2＋的吸附能力得到了很大的提高,吸附容量由8．06mg／g提高到19．88mg／g,提高了146．65％。     

基于烧结成型的红壤除磷填料开发

为了开发除磷填料，以红壤为基本材料，并以烧结温度、粉煤灰添加量、外加剂A用量和外加剂B用量作为4个因素设计正交实验，制造了不同配方的红壤烧结填料，进行等温吸附实验并利用Langmuir模型拟合最大吸磷量进行比较。结果表明，通过烧结可使粉末状红壤成型，同时提高了其除磷能力；对填料理论吸磷量的影响因素主次顺序为外加剂B用量、外加剂A用量、粉煤灰用量及烧结温度；通过比较理论吸附量，同时考虑到成本，可以确定正交实验结果中较优填料配方组成为（重量比）：61％红壤，30％粉煤灰，0％外加剂A，9％外加剂B，烧结温度1150℃，其最大理论的磷吸附量2．274mg／cm^2，单位除磷原料成本约0．047元／g．