磁性硅藻土的磷释放条件及再生能力研究

针对天然硅藻土吸附容量小、吸附后固液分离难且鲜有再生循环使用的问题,文章采用共沉淀法制备磁性硅藻土吸附剂。考察了溶液pH、反应时间、温度及固液比对吸附饱和的磁性硅藻土的释磷条件的影响,并在最佳吸附和最佳磷释放条件下研究了磁性硅藻土的再生能力。结果表明:当再生时间为90 min,pH为13,再生温度为75℃时,磷释放率达到最大;再生固液比对磷释放无明显影响,可实现再生液的减量化使用;吸附剂经3次吸附再生后对磷的吸附能力仍保持在80%以上,表明磁性硅藻土具有较好的稳定性和再生能力。     

锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附特性

采用锆对天然沸石进行改性,并研究了锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附特性.结果表明,锆改性沸石对水中磷酸盐和铵均具有很好的吸附能力.锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附动力学过程满足准二级动力学模型.Langmuir、Freundlich和Dubinin–Radushkevich(D–R)等温吸附模型可以很好地描述锆改性沸石对水中磷酸盐的等温吸附行为.Langmuir等温吸附模型可以很好地描述锆改性沸石对水中铵的等温吸附行为.由Langmuir等温吸附模型计算得到锆改性沸石对磷酸盐和铵的最大吸附容量分别达到26.2,7.82 mg/g.热力学参数表明锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附是自发的吸热反应过程.锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附能力随着pH值的增加而降低.当pH4~8时,锆改性沸石对水中铵的吸附能力较高;当pH低于4或高于8时,对铵的吸附能力下降.水中共存的Cl-、SO42-、HCO3-和NO3-等阴离子对锆改性沸石吸附磷酸盐的影响很小,而共存的SiO32-对磷酸盐的吸附则具有较强的负面影响.水中共存的Ca2+和Mg2+对锆改性沸石吸附铵的影响较小,而共存的K+和Na+对铵的吸附则具有较强的负面影响.锆改性沸石吸附水中磷酸盐的主要机制是阴离子配位体的交换,吸附水中铵的主要机制是与沸石中可交换阳离子的离子交换.     

改性硅藻土对三种有机染料的吸附作用研究

以天然硅藻土分别负载十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)、四甲基溴化铵(TMAB)和壳聚糖,制得一系列改性硅藻土,研究了改性硅藻土吸附水中的阴离子染料(活性红120)、阳离子染料(亚甲基蓝)、酸性染料(玫瑰红B)的适宜条件及吸附机理.结果表明,天然硅藻土对亚甲基蓝、四甲基溴化铵改性硅藻土对玫瑰红B和壳聚糖改性硅藻土对活性红120的饱和吸附量分别为51.15、49.56、56.64mg.L-1,效果良好,可被直接利用.延长吸附时间、增大吸附剂用量、控制溶液的pH值(<6)都能提高改性硅藻土吸附剂的吸附效果;3种染料在各自吸附剂上的平衡吸附量Qe与平衡浓度Ce之间的关系均符合Freundlich等温吸附方程,表明改性硅藻土吸附染料以分配作用、弱的溶质吸收为主.改性剂的引入可以改变硅藻土的表面电性,从而对不同类型染料的吸附能力产生不同影响.     

改性硅藻土去除水中4种HCH的性能研究

以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵为改性剂,采用浸渍法对硅藻土进行改性.通过室内实验,研究了该有机硅藻土对水中α-HCH、β-HCH、γ-HCH和δ-HCH的吸附作用.结果表明,十六烷基三甲基溴化胺能有效地提高硅藻土吸附水中4种HCH的能力.根据HCHs分配系数(Kow)的不同,改性硅藻土去除水中4种HCH的性能依次为:δ-HCH>γ-HCH>α-HCH>β-HCH.采用4种等温模型对吸附过程进行了模拟,Redlich-Peterson方程能更好地用于拟合HCH在改性硅藻土上的等温吸附曲线.     

碳化改性硅藻土对四环素的吸附

为提高天然硅藻土对水体中有机污染物的吸附去除性能,以葡萄糖为碳源,通过一步低温热解法对天然硅藻土进行碳化改性。利用扫描电镜(SEM/EDX)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、Zeta电位等技术表征了碳化改性的硅藻土(CD₃₀₀)的结构特点和化学性质,并以四环素(TC)为目标污染物,对CD₃₀₀吸附TC的吸附动力学、吸附等温线和热力学进行研究分析。结果表明:在300℃下CD₃₀₀对TC的吸附效果最佳,较天然硅藻土的吸附性能提高了110.6%。表征结果证实了碳化产物成功负载至天然硅藻土表面且改性不会明显影响天然硅藻土的形貌结构。Elovich动力学模型表明,CD₃₀₀吸附TC以化学吸附为主。颗粒内扩散模型显示,CD₃₀₀对TC的吸附由液膜扩散和内扩散2个阶段控制,而内扩散阶段为主要的速率控制步骤。吸附等温线分析显示,Freundlich模型拟合效果更好(R2>0.966),表明吸附为多分子层吸附过程。热力学参数ΔG0<0、ΔH0>0和ΔS0>0,说明吸附过程为自发、吸热且混乱度增加。溶液初始pH值和离子影响强度实验证明,TC分子与CD₃₀₀间可能存在较强的外层结合,而静电作用在吸附过程中占据了主导作用。此外,碳化改性的硅藻土拥有良好的再生性能,表明其可作为一种高效吸附剂用于有机污染物的吸附去除。     

锰氧化物改性硅藻土对水中Cd(Ⅱ)的吸附性能研究

以硅藻土精土为基体,用锰氧化物作为改性剂制备了改性硅藻土,采用SEM、FT-IR、XRD、比表面积仪对锰氧化物改性的硅藻土进行表征。通过静态吸附试验考查了吸附剂用量、溶液初始浓度、反应温度、溶液初始pH、反应时间等因素对改性硅藻土吸附模拟废水中Cd(Ⅱ)的影响。结果表明:环境温度为25℃,溶液pH为4,投加量为5 g/L时,改性硅藻土对4 mg/L的Cd(Ⅱ)吸附效果最好,去除率可达到97.5%以上,处理后的废水中ρ(Cd(Ⅱ))<0.1 mg/L,低于GB 8978—1996《污水综合排放标准》中总镉的排放标准。     

浊度对改性硅藻土模拟初期雨水磷去除的研究

文章以模拟初期雨水为研究对象,采用改性硅藻土净化处理,并优化了改性硅藻土除磷的工艺条件;利用石英粉和底泥模拟初期雨水浊度,研究了浊度对改性硅藻土除磷的影响。结果表明:混凝搅拌速率为500 r/min,时间为1 min,沉淀时间为50 min,改性硅藻土投加量为75 mg/L时,为模拟初期雨水中磷的最佳去除条件。采用石英粉和含磷底泥模拟初期雨水浊度,保持总磷浓度和改性硅藻土投加量不变,总磷去除率均随着浊度的增加而提高;然而,当石英粉模拟初期雨水浊度达到150 NTU后,总磷去除率则随浊度的增大而趋于下降,底泥模拟初期雨水浊度达到400 NTU后,总磷、溶解性总磷的去除率均呈下降趋势;2种模拟初期雨水浊度的物质对改性硅藻土除磷的影响趋势大致相同。底泥模拟初期雨水浊度较接近自然水体,且总磷去除率较高,得出在保障处理出水水质相同的情况下,在一定浊度范围内,随着浊度的增大,硅藻土投加量反而减小,进一步得出各浊度范围内的最优投加量,为初期雨水净化处理提供技术参数。     

铁盐改性废弃蛋壳对水中磷的吸附特征研究

采用铁盐对废弃蛋壳进行化学改性,并研究改性蛋壳对水中磷的吸附特征.结果表明,改性蛋壳明显提高磷的吸附能力,磷在改性蛋壳中的吸附是一吸热过程,其吸附等温线符合Freundlich方程,磷在改性蛋壳中的吸附历时曲线遵循准二级反应动力学模型.溶液pH值显著影响磷在改性蛋壳中的吸附效果,当pH3时,改性蛋壳对磷具有吸附最大值.     

不同锆负载量锆改性膨润土对水中磷酸盐吸附作用的对比

通过实验对比考察了不同锆负载量的锆改性膨润土对水中磷酸盐的吸附作用.结果表明,锆改性膨润土对水中磷酸盐的吸附动力学过程符合准二级动力学模型,整个过程可以分为快速吸附阶段、缓慢吸附阶段和平衡吸附阶段,其中缓慢吸附阶段的吸附速率受膜扩散和颗粒内扩散所控制.锆改性膨润土对水中磷酸盐的吸附等温实验数据可以采用Langmuir、Freundlich、Sips和Dubinin-Radushkevich等温吸附模型进行拟合.实验条件下,磷酸盐吸附性能随pH增加而降低.溶液共存的Na~+、K~+和Ca~(2+)促进了锆改性膨润土对磷酸盐的吸附,并且Ca~(2+)的促进作用远远大于Na~+和K+,而溶液共存的HCO-3和SO2-4一定程度上抑制了锆改性膨润土对磷酸盐的吸附.锆改性膨润土吸附水中磷酸盐的主要机制为配位体交换并形成内层磷酸盐配合物.锆改性膨润土对水中磷酸盐的吸附能力随着锆负载量的增加而增加,而锆改性膨润土中单位质量ZrO_2对水中磷酸盐的吸附量则随着锆负载量的增加而降低.当ZrO_2负载量由3.61%增加到13.15%时锆改性膨润土的最大单层单位吸附量(以P计)显著地由3.83 mg·g~(-1)增加到9.03 mg·g~(-1),而继续增加ZrO_2负载量至19.63%时锆改性膨润土的最大单层单位吸附量则缓慢地提高到9.66 mg·g~(-1)(以P计).当ZrO_2负载量由3.61%逐渐增加到19.63%时,锆改性膨润土中单位质量ZrO_2的磷酸盐最大吸附量[m(P)/m(ZrO_2)]由106 mg·g~(-1)逐渐下降到49.2 mg·g~(-1).综合考虑吸附剂的经济成本和吸附容量,ZrO_2负载量为13.15%锆改性膨润土更为适合作为吸附剂去除水中磷酸盐.     

凹凸棒石载锆吸附剂的制备及除磷性能研究

通过浸渍法制备了凹凸棒石(ATP-Zr)负载锆除磷吸附剂,并对其吸附除磷效果进行了初步研究。结果表明:以凹凸棒石为载体负载锆,当锆溶液浓度为0.2mol/L、负载温度100℃、陈化时间12 h时,所得ATP-Zr吸附剂在吸附时间为60min时的吸附效率可高达99.9%,吸附容量为10.2mg/g(以磷计)。     

生物质基纳米HZO杂化材料的研制及其除磷特性

采用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化胺(CTA)对生物质秸秆进行胺基化改性获得St-N',通过正交试验确定其最佳合成条件为Na OH质量分数30%、CTA体积100 m L、反应温度80℃、反应时间3h.通过原位沉积法将纳米水合氧化锆(HZO)固载于St-N'内部,制备得到生物质基纳米HZO杂化材料St-N'-Zr.SEM、TEM、XRD与BET等技术表明纳米HZO已成功负载于StN'内部,以无定形为主,分布均匀,粒径为50~100 nm.批次吸附实验结果表明,St-N'-Zr吸附磷酸根符合Langmuir吸附等温模型,最大吸附量为33.90 mg·g-1;最佳吸附pH为1.8~6.0,可用于酸性水体除磷;强竞争离子体系中,磷去除率始终高于初始吸附量的70%,性能明显优于商用阴离子交换树脂D-201,吸附选择性良好.经10次吸附-解吸循环,再生性能良好,表明在水体磷污染深度治理领域具有一定应用潜力.     

磁性硅藻土负载纳米过氧化钙对水中磷酸盐吸附

本研究以磁性硅藻土为载体,负载纳米过氧化钙(CaO₂),制备了一种可高效吸附磷酸盐且可回收的复合材料(MDCP),并利用SEM、EDX-mapping、XRD、XDS和VSM等技术对MDCP的微观形貌、内部结构、晶体组成以及元素组成进行了表征.结果表明,MDCP表面成功负载了CaO₂,并具有良好的磁性. MDCP对水中磷酸盐的吸附数据符合Langmuir等温吸附模型,根据Langmuir模型确定当T=20℃时MDCP对水中磷酸盐的最大单位吸附容量为191. 84 mg·g^-1.吸附等温线与吸附动力学的结果表明,MDCP对磷酸盐的吸附过程属于化学吸附. pH对MDCP吸附磷酸盐具有显著的影响,MDCP对磷酸盐的有效吸附pH范围为4～10,且MDCP对溶液pH具有调节效果,可使溶液pH保持在7～9的水平.当溶液共存Cl-、SO₄^2-、CO3_<sup>2-、HCO₃^2-、F-和NO₃<...     

单层硅烷负载磁铁矿纳米颗粒的制备及除磷性能

研究了N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷在水溶液中以单层形式负载于磁铁矿纳米颗粒表面的方法,并研究了单分子层硅烷负载磁铁矿纳米颗粒吸附剂(monolayer of silane on magnetite nanoparticles,MSMNPs)的除磷性能.结果表明,在低浓度下(平衡浓度小于300 mg·L~(-1))硅烷在磁铁矿纳米颗粒表面产生单层吸附,而反应温度90℃以上或离子强度0.1 mol·L~(-1)NaCl以上可以使单层硅烷在磁铁矿纳米颗粒表面的覆盖度达到~100%.FTIR和XPS图谱显示负载的硅烷以化学键的形式与磁铁矿纳米颗粒表面相结合.单层硅烷负载不引起磁性强度的明显变化.MSMNPs对磷的吸附等温线更符合Langmuir模型,拟合得到的最大吸附量为7.59 mg·g~(-1).由于磷吸附位位于MSMNPs的最外面,磷的吸附及脱附均很快,30 min内达到90%以上,1 h内达到平衡.因此,MSMNPs是一种易分离因而可反复使用,并且可快速吸附与脱附污染物的新型吸附剂.     

不同沉淀pH值条件下制备的水合氧化锆对水中磷酸盐的吸附作用

研究了沉淀pH值分别为4.8、8.0和10.6条件下制备的水合氧化锆对水中磷酸盐的吸附作用,结果表明,共存的Na~+仅仅略微促进了沉淀pH值为4.8和8.0时所得水合氧化锆对水中磷酸盐的吸附,却明显促进了沉淀pH值为10.6时所得水合氧化锆对磷酸盐的吸附.共存的Ca~(2+)仅仅略微促进了沉淀pH值为4.8时水合氧化锆对磷酸盐的吸附,却极大地促进了沉淀pH值为8.0和10.6时水合氧化锆对磷酸盐的吸附.共存的HCO_3~-和SO_4~(2-)抑制了水合氧化锆对磷酸盐的吸附,且它们对沉淀pH值为4.8时水合氧化锆吸磷的抑制作用明显大于对沉淀pH值为8.0和10.6时水合氧化锆的抑制作用.不同沉淀pH值条件下制备的水合氧化锆对水中磷酸盐的吸附能力均随着溶液pH值的增加而降低.不同沉淀pH值条件下所得水合氧化锆对水中磷酸盐的吸附平衡数据可以采用Langmuir、Freundlich和Dubinin-Redushckevich(D-R)等温吸附模型加以描述.存在Na+而不存在Ca~(2+)情况下,3种不同沉淀pH值条件下所得水合氧化锆对中性溶液中磷酸盐的最大单层吸附容量差别不大;存在Ca~(2+)情况下,沉淀pH值为8.0和10.6时所得水合氧化锆对中性溶液中磷酸盐的最大单层吸附容量远远高于沉淀pH值为4.8时制备的水合氧化锆.沉淀pH值为4.8和8.0时所得水合氧化锆的吸磷机制主要是表面氯和羟基基团与磷酸盐之间的配位体交换作用,而沉淀pH值为10.6时所得水合氧化锆的吸磷机制主要是表面羟基基团与磷酸盐之间的配位体交换作用.以上研究结果显示,与沉淀pH值为4.8时制备的水合氧化锆相比,沉淀pH值为8.0和10.6时制备的水合氧化锆更加适合作为吸附剂去除废水中的磷酸盐.     

活性炭表面改性及其对磷(V)吸附性能的研究

以硝酸、氢氧化钠、氯化铁、海藻酸钠(SA)为改性剂,采用浸渍法制备了六种改性粉末活性炭,研究其对磷(V)的吸附性能。结果表明,以FeCl3直接改性和NaOH/FeCl3复合改性的粉末炭(分别标记为PAC-3和PAC-6)对磷(V)的吸附能力最强,在室温下,处理质量浓度为30 mg/L的磷(V)溶液25 mL,pH为5.0,PAC-3用量为0.4 g,吸附90 min,吸附率可达99%,吸附后的PAC-3可用0.1 mol/LNaOH溶液洗脱再生。共存物质中,NaNO3没有影响,Na2SO4抑制作用不大,Na2CO3和C(rⅥ)有增强作用,其中C(rⅥ)的增强作用显著。吸附机制是静电吸引、离子交换和络合反应共同起作用,以络合反应为主。     

钙预处理对磁性锆铁改性膨润土吸附水中磷酸盐的影响

本研究制备了2种不同Ca2+含量的磁性锆铁改性膨润土(ZrFeBTs),即磁性锆铁改性原始膨润土(ZrFeRBT)和磁性锆铁改性钙预处理膨润土(ZrFeCaBT),并通过吸附实验考察了ZrFeRBT和ZrFeCaBT对水中磷酸盐的吸附特征,以确定Ca2+预处理对ZrFeBTs吸附水中磷酸盐的影响。结果发现,本研究所制备的ZrFeBTs包含Fe3O4和Zr,并且ZrFeCaBT中可交换Ca2+的含量明显高于ZrFeRBT。ZrFeBTs对水中磷酸盐吸附平衡实验数据可以很好地采用Langmuir等温吸附模型加以描述,动力学实验数据可以很好地采用准二级动力学模型和颗粒内扩散模型进行描述。根据Langmuir模型确定的ZrFeRBT和ZrFeCaBT对水中磷酸盐的最大单位吸附量(以磷计)分别为8.70mg·g-1和11.5mg·g-1。ZrFeBTs吸附水中磷酸盐的过程属于化学吸附。随着pH值的增加,ZrFeBTs对水中磷酸盐的吸附效果逐渐降低。当溶液共存Cl-、HCO3-、SO42-、NO3-、Na+、K+、Mg2+和Ca2+等阴阳离子时,ZrFeBTs对水中磷酸盐的吸附具有很好的选择性,并且溶液共存的Ca2+会极大地促进了ZrFeBTs对水中磷酸盐的吸附。采用Ca2+对膨润土进行预处理,极大地提高了ZrFeBTs对水中磷酸盐的吸附能力。     

海藻酸锆/聚N-异丙基丙烯酰胺半互穿网络凝胶球的除磷性能

利用离子交联和自由基聚合反应制备了一种海藻酸锆/聚(N-异丙基丙烯酰胺)半互穿网络凝胶球(ZA/PNIPAM),用于吸附水中的磷酸盐.考察了溶液初始pH、吸附剂投加量、初始磷酸盐浓度和共存阴离子等因素对凝胶球吸附性能的影响.结果表明:ZA/PNIPAM在pH=2时可获得较大的吸附能力;随着投加量的减少、初始磷酸盐浓度的升高,凝胶球的吸附性能逐渐增大;SO_4~(2-)对吸附性能影响较Cl~-和NO_3~-明显.准二级动力学模型和颗粒内部扩散模型可以较好地拟合动力学吸附数据,表明表面吸附和颗粒内部扩散是吸附速率的主要控制步骤.吸附等温线数据可以较好地被Freundlich模型描述,表明吸附过程为非均匀多分子层吸附.FTIR、XPS、零电荷点(pH_(pzc))的结果以及相关吸附数据揭示凝胶球吸附磷酸盐的机制为静电吸附(物理吸附)以及配位交换(化学吸附)的共同作用.经过4次循环再生后,ZA/PNIPAM吸附性能保持稳定,具有良好的重复使用性.     

CTMAB有机膨润土对水中磷酸盐的吸附去除作用

研究了天然膨润土、钠化膨润土和CTMAB（十六烷基三甲基溴化铵）有机改性膨润土对水中磷酸盐的吸附去除作用,考察了膨润土用量、振荡时间、溶液pH对磷酸盐吸附的影响,并绘制了吸附等温线。结果表明：CTMAB有机膨润土的吸附能力远大于原土,当pH值在酸性范围内时,磷酸盐的去除效率较高,吸附是一个快速的过程,可在60min内达到吸附平衡,吸附等温线符合Langmuir和Freundlich方程。膨润土储量丰富、价廉易得,其改性产物可以成为处理磷酸盐污染,降低水体富营养化污染的高效吸附剂。     

磷酸盐对铁锰复合氧化膜去除地表水中氨氮的影响

利用中试实验系统,研究磷酸盐对石英砂滤料表面负载的铁锰复合氧化膜去除地表水中氨氮的影响.结果表明,当水温为17.2~21.9℃时,随着运行时间的推移,未投加磷酸盐滤柱的氨氮去除效果有所下降;而投加5~15μg·L~(-1)磷酸盐滤柱的氨氮去除效果稳定,且去除率大于95.3%.当水温低于10.5℃时,滤柱出水氨氮浓度超标,此时通过提高磷酸盐投加量至30μg·L~(-1)或增加滤层厚度均可实现出水氨氮浓度达标.但随着系统持续运行,仅增加滤层厚度的滤柱出水氨氮浓度会再次超标.水温在6.5~10.5℃之间,投加30μg·L~(-1)磷酸盐的条件下,120 cm和80 cm活性滤层的最大安全进水氨氮浓度分别为2.34 mg·L~(-1)和1.95 mg·L~(-1).滤柱中生物灭活实验表明活性氧化膜对氨氮的去除同时包括催化氧化作用和生物作用;投加磷酸盐条件下,活性氧化膜的总活性和催化氧化活性分别是未投加磷酸盐条件的1.36倍和1.79倍,这表明磷酸盐促进了活性氧化膜的催化氧化活性.