铁氧化物/活性炭对饮用水中Sb(V)的吸附性能及机理

采用液相沉积法制备了铁氧化物/活性炭复合材料(Fe₂O₃@AC),通过单因素实验和正交实验优化了材料的制备条件,使用SEM、FTIR、XRD、XPS等分析方法对材料的形貌和性质进行了表征分析,通过吸附实验探究了Fe₂O₃@AC吸附除锑的效果及影响因素,并进一步对吸附除锑的机理进行了深入探讨。结果表明：最佳制备条件为纯水:乙醇:=4:1,Fe²⁺:Fe³⁺=1:1,总铁浓度为0.594 mol·L^-1,制备液pH=1.88。Fe₂O₃@AC吸附除锑的能力较其他金属基材料和活性炭有明显提高,锑原水质量浓度为38μg·L^-1,Fe₂O₃@AC投加量为0.08 g·L^-1,吸附平衡后水中锑的去除率达97%,剩余锑质量浓度为1.06μg·L^-1,满足国家饮用水卫生标准要求。微观表征显示铁氧化物...     

磁性山竹壳炭的制备及对氯霉素吸附性能

以山竹壳为原料,K₂C₂O₄为活化剂,Fe(NO₃)₃为赋磁剂制备了磁性山竹壳炭。考察了制备条件对山竹壳炭理化性质的影响,并探究其对水体中氯霉素的吸附性能。结果表明,随着K₂C₂O₄用量的增加和炭化温度的升高,磁性山竹壳炭的比表面积和孔容增加,但Fe₃O₄逐渐被还原为单质Fe。当磁性山竹壳炭PGC-4-900投加量为0.3 g·L^-1,溶液质量浓度为125 mg·L^-1时,对氯霉素吸附容量最大可达316.3 mg·g^-1。吸附过程为自发、吸热和无序度增加的过程。吸附动力学符合拟二级动力学模型,等温模型可用Langmuir方程描述。磁性山竹壳炭在吸附氯霉素方面具有宽泛的pH适应性,静电作用非磁性山竹壳炭对氯霉素吸附主要机理,孔隙填充和π—π作用在氯霉素吸附过程中起主导作用。     

基于响应曲面法优化的臭氧/过硫酸盐/四氧化三铁工艺对结晶紫的降解

为有效去除水中结晶紫,利用臭氧/过硫酸盐/四氧化三铁工艺对结晶紫的氧化效果进行研究,设计单因素实验探索臭氧流量、过硫酸盐浓度、四氧化三铁浓度和pH对结晶紫降解的影响,依据响应曲面法的BoxBehnken Design(BBD)实验设计原理,探究臭氧流量、过硫酸盐浓度、四氧化三铁浓度和反应时间对降解效果的影响,并优化工艺参数;使用SEM-EDS、FT-IR和Raman表征了反应前后的四氧化三铁,并用EPR技术直接鉴定出工艺过程中的活性氧。结果表明：此工艺在较宽的pH区间(3～11)都具有较高的结晶紫降解能力,臭氧流量、过硫酸盐浓度和四氧化三铁浓度与结晶紫的降解率成正比;臭氧流量1.000 L·min^-1,过硫酸盐浓度0.968mmol·L^-1,四氧化三铁浓度2.158 mmol·L^-1,反应时间41.702 min为预测的最佳工艺条件;在最佳工艺条件下得到的实际降解率与预测降解率相对偏差仅为-1.12%;催化反应后Fe₃O₄粒径减小,表面变得更加光滑;反应后的Fe₃     

rGO、TiO2修饰铁基磁性吸附材料除铊的性能

近年来,铊(Tl)污染事件时有发生,对饮用水源造成了严重威胁,含铊废水的高效处理刻不容缓。通过化学共沉淀法制备Fe₃O₄颗粒,结合水热反应、溶胶凝胶等改性方法,制备了磁性钛铁纳米颗粒(TFNPs)、四氧化三铁/二氧化钛核壳颗粒(Fe₃O₄@TiO₂)和还原氧化石墨烯负载四氧化三铁/二氧化钛(rGO-Fe₃O₄@TiO₂)复合磁性材料,考察磁性复合材料吸附、氧化去除Tl(Ⅰ)的性能,并阐明其作用机制。结果表明,TFNPs、Fe₃O₄@TiO₂和rGO-Fe₃O₄@TiO₂单位Ti含量条件下Tl(I)最大吸附容量分别为200、271.8和440 mg-Tl·g-Ti^-1。TFNPs/过硫酸盐(PS)、Fe₃O₄@TiO     

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70mg·L^-1的Ca^-1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。     

负载型Co3O4活化过二硫酸盐非自由基降解有机污染物

通过在三维矿物载体表面包覆金属-多酚配合物并煅烧实现了Co₃O₄纳米颗粒的原位负载,制得了易分离回收的负载型Co₃O₄催化剂,利用SEM、XRD以及XPS表征分析其形貌和微观结构,采用活化过二硫酸盐(PDS)降解药、护品类有机污染物以评价其催化性能。以双酚A为目标污染物,考察了初始pH、PDS浓度、催化剂投加量、共存阴离子(CO₃^2-、SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-)以及腐殖酸(HA)对BPA降解效率的影响。结果表明,负载型Co₃O₄能有效活化PDS降解有机物,在Co₃O₄投加量0.075 g·L^-1,BPA初始浓度0.04 mmol·L^-1,PDS初始浓度0.4 mmol·L^-1以及初始pH=7的...     

磁铁纳米颗粒聚集作用对其吸附性能的影响

磁铁纳米颗粒(Fe₃O₄NP)已广泛用于废水处理，但Fe₃O₄NP易于聚集沉降，这一特性对于其吸附性能的影响仍然不明确。因此，研究了Fe₃O₄NP对Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的吸附作用，并分析了Fe₃O₄NP聚集作用对吸附效果的影响。结果表明：Cr(Ⅲ)溶液中Fe₃O₄NP聚集颗粒的粒径达到400 nm后不再增大，不易于沉降；通过扩展的DLVO(EDLVO)理论对颗粒间势能进行了计算，发现Cr(Ⅲ)消除了Fe₃O₄NP颗粒间的磁性作用力；吸附作用研究表明，Fe₃O₄NP对Cr(Ⅲ)的饱和吸附量远高于Cr(Ⅵ);为分析聚集作用对Fe₃O₄NP吸附性能的影响，测试了超声分散后Fe₃O₄NP对Cr(Ⅵ)的饱...     

铁铜改性稻壳炭对双氯芬酸钠吸附性能

以稻壳为原料制备铁铜改性生物炭(FCBC300),采用扫描电子显微镜、元素组成分析仪、X-射线衍射光谱仪、傅里叶红外光谱仪对其进行了系列基础理化性质表征,通过批量吸附实验研究了FCBC300在不同pH和干扰离子及有机物腐殖酸(HA)等条件下对双氯芬酸钠(DCF)的去除效果和吸附机制。结果表明,改性后稻壳炭表面负载Fe₃O₄、γ-Fe₂O₃和CuO,芳香性增强、亲水性降低,对DCF的吸附性能大幅度提升。pH=5～9条件下,改性稻壳炭对DCF的吸附量约是未改性稻壳炭的20倍,吸附机制以静电作用为主;PO₄^3-的存在对吸附几乎无影响,SO₄^2-、Cl^-和HCO₃^-对DCF的去除虽有轻微抑制作用,但去除率下降幅度均低于5%,HA存在则明显抑制吸附能力;FCBC300对DCF的吸附过程,更符合准一级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,预测最大吸附量为4...     

异相类Fenton催化剂CuFeO2的制备及其对水中氧氟沙星的降解性能

以三水合硝酸铜、九水合硝酸铁分别作为铜源和铁源,通过简单的一步水热法合成纯3R相结构CuFeO₂催化剂。通过X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜和高分辨透射电镜对其晶格结构和形貌进行了表征,构建了CuFeO₂/H₂O₂体系对目标污染物氧氟沙星(OFX)进行降解,考察了不同催化剂投加量、H₂O₂浓度、溶液pH等参数对OFX降解效果的影响。结果表明,在催化剂投加量为1.1 g·L^-1、 H₂O₂浓度为15 moL·L^-1以及pH=3.65的条件下,反应300 min后,CuFeO₂/H₂O₂体系对10 mg·L^-1 OFX的降解率高达93.8%;此外,CuFeO₂催化剂在活化H₂O₂降解OFX过程中具有良好的稳定性,经5次降解...     

多元金属氧化物对水中苯胂酸类污染物的吸附性能及机理

砷污染一直是全球关注的环境问题。以典型苯胂酸—阿散酸(p-ASA)为目标污染物,通过水热法制备了锌-铁-锆复合金属氧化物(ZnFeZrO_x)吸附剂,探究了ZnFeZrO_x对p-ASA的吸附行为和吸附机理。结果表明:在pH=4,吸附温度为60℃,ZnFeZrO_x投加量为2.2 g·L^-1,p-ASA初始质量浓度为50 mg·L^-1时,ZnFeZrO_x对pASA的去除率可达95.15%。该吸附过程符合Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型,最大吸附容量为595.23 mg·g^-1。而在吸附实际废水的实验中,ZnFeZrO_x对牲畜养殖废水中p-ASA的去除率仍保持在较高的水平(84.92%)。表征结果表明,ZnFeZrO_x在吸附过程中具有良好的化学稳定性,Fe-OH为主要吸附活性位点,ZnO和Zr-O起到一定作用。ZnFeZrO_x具有良好的再生性能,重复使用3次后...     

CuO@Fe3O4催化NaClO对水中丙烯酸及其酯的矿化去除

为实现污水尾端处理中可溶性小分子有机物的完全去除,以克服因它们的大量存在使水体中总有机碳含量增加而引发的严重环境问题,采用氧化剂NaClO和双金属氧化物CuO@Fe₃O₄组成的催化氧化体系,对喷水织机废水中典型的极性小分子有机物丙烯酸和丙烯酸甲酯进行矿化去除研究;通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)和BET分析等方法对催化剂进行结构表征和形貌观察,确定催化剂最佳合成方法,并通过氧化实验考察催化剂双金属组成、氧化剂NaClO浓度、催化剂加入量、溶液初始pH和循环催化氧化等因素对小分子有机污染物矿化去除的效果。结果表明：初始铁铜摩尔比为5∶1时,合成的5CuO@Fe₃O₄纳米粒子催化活性最高;当5CuO@Fe₃O₄和NaClO投加量分别为0.48 g·L^-1、16 mmol·L^-1、pH=8.3时,对0.2 g·L^-1丙烯酸的COD去除率可达61%;催化剂经过...     

基于微生物库仑量抑制率的水体重金属污染监测方法

为实现对水环境重金属污染的实时原位监测,利用单室微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)传感器搭建了单程连续流装置,并对其预警稳定性进行了探讨。结果表明：以Cr(Ⅵ)作为目标污染物,MFC传感器的检出限为0.4 mg·L^-1,在0.2～1 mg·L^-1的质量浓度区间内,库仑量抑制率与Cr(Ⅵ)质量浓度具有较高的共变趋势;设定模拟废水中Cr(Ⅵ)的质量浓度为1 mg·L^-1,MFC传感器对乙酸钠质量浓度分别为384.62、480.77和576.92 mg·L^-1的模拟废水预警的库仑量抑制率为34.71%±1.65%、36.60%±3.82%和36.28%±10.64%;对分别含有谷氨酸、乳酸和蔗糖(质量浓度均为50 mg·L^-1)的模拟废水预警的库仑量抑制率为35.22%±6.51%、37.05%±3.74%和24.23%±1.90%,这说明MFC传感器对水样中的可生化降解有机物具有一定的抗干扰能力;MFC传感器连续3次对含有1 mg·L^-1     

载镧生物炭对水体氟离子的去除性能

以花生壳为原料、LaCl₃·7H₂O为镧前驱体,通过一步热解法制备了载镧生物炭(La-BC),确定了最佳制备条件,考察了溶液pH、吸附时间、La-BC投加量、F-初始质量浓度、共存离子等因素对La-BC吸附性能的影响,评估了La-BC在真实地下水中的应用潜能。结果表明：在pH为5～8时,La-BC表现出稳定的除氟性能。吸附过程符合准二级动力学和Langmuir等温线模型;在25℃和35℃下,La-BC的最大理论吸附容量分别为29.50 mg·g^-1与33.17 mg·g^-1。SO₄^2-、HCO₃^-与CO₃^2-对吸附过程存在不同程度的影响,Cl^-、NO₃^-和NH₄⁺影响较小。加标地下水经酸化预处理后,La-BC对工业园区地下水和农村饮用井水均表现出优异的除氟性能。...     

纳米银在活性污泥污水处理系统中的分布及形态转化

纳米银(nanosilver,nAg)因其优越的抑菌性能成为全球应用最多的纳米材料之一。随着纳米技术的广泛应用,纳米银不可避免进入污水收集和处理系统。在污水生物处理过程中,纳米银可能发生化学形态转变,从而对污水处理微生物产生不同的抑制效应。本研究采用序批式反应器(sequencing batch reactors,SBRs)模拟活性污泥污水处理系统,连续运行50 d,在进水中分别添加1mg·L^-1、10mg·L^-1 nAg和0.3mg·L^-1、3mg·L^-1 Ag⁺,探究了Ag在活性污泥、出水中的分布以及污泥中Ag的化学形态变化。结果表明,进水中添加的Ag(nAg或Ag⁺)导致活性污泥颜色、絮体结构和Zeta电位等均发生了变化,进水中Ag含量越高,这些变化越明显;进水中分别添加1mg·L^-1、 10 mg·L^-1 nAg和3mg·L^-1 Ag⁺时,运行至第20天后,活性...     

磺胺嘧啶对纯膜MBBR氨氧化性能及氨氧化菌群的影响

通过向NH₄⁺-N质量浓度为30 mg·L^-1的合成废水中投加不同剂量磺胺嘧啶(SDZ)(0、1、3、5、7和10 mg·L^-1),比较了SDZ浓度对一台60 L单级纯膜移动床生物膜反应器(pure MBBR)的氨氧化速率、amo A基因丰度和氨氧化细菌(AOB)种群结构的影响,揭示了磺胺嘧啶对纯膜MBBR系统中氨氧化作用的影响机制。结果表明:1～3 mg·L^-1的SDZ显著提升了纯膜MBBR系统的氨氧化速率(P<0.05),出水NH₄⁺-N质量浓度可降低至(0.19±0.10) mg·L^-1;5～10 mg·L^-1的SDZ仍能促进NH₄⁺-N去除,但氨氧化速率变化相对平缓。相比于氨氧化古菌(AOA),AOB为纯膜MBBR氨氧化的主导者,AOB amo A基因丰度是AOA amo A基因丰度的12.2～168.5倍。1～10 mg·L     

Cu/Al催化剂的制备及其在环丙沙星降解反应中的应用

为解决传统Fenton法在水体通常的酸碱(pH>6.0)条件下活性低的问题,采用水热合成法制备了掺杂Al的非均相铜基类芬顿催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)及比表面与孔隙度分析(BET)等技术对其结构和形貌进行了表征;以20 mg·L^-1的环丙沙星(CIP)为目标污染物,研究了不同催化剂的非均相铜基类芬顿反应体系对CIP的降解效果及H₂O₂消耗量和·OH产生量的影响;探讨了Cu/Al-180催化剂投加量、H₂O₂投加量、初始pH 3个因素对Cu/Al-180催化剂的非均相类芬顿催化降解性能的影响;考察了催化剂的循环使用活性及稳定性。结果表明：不同温度下合成的Cu/Al催化剂主要组分是以CuO和少量Al₂O₃组成的介孔材料;Cu/Al-180催化剂具有较好的结晶度及均匀的颗粒状表面形貌,且对CIP具有最高的催化活性;在Cu/Al-180催化剂投加量为3.0 g·L^-1<...     

微量肼对厌氧氨氧化生物膜长期运行效果的影响

为探究微量肼(N₂H₄)对厌氧氨氧化生物膜的长期影响,采用3个移动床生物膜反应器(moving bed biofilm reactor, MBBR)处理低浓度氨氮(50.9±3.6) mg·L^-1废水,分别加入0 mg·L^-1 (对照组,R1)、5 mg·L^-1 (R2)和10 mg·L^-1(R3)的微量N₂H₄后连续运行35 d,考察N₂H₄对MBBR系统中总氮去除速率(total nitrogen removal rate,TNRR)、生物量、胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)、血红素和微生物群落的影响。结果显示,运行末期相对于R1,R2和R3的NRR分别下降了53%和64%。N₂H₄质量浓度为5 mg·L^-1时,生物膜的EPS分泌量提高,触发...     

基于层次聚类和水质指数法的南水北调中线总干渠典型年份水质变化特征分析

为探明南水北调中线总干渠水质变化特征和时空分异规律,选择总干渠典型年份30个断面10个水质指标的逐月监测数据,利用层次聚类和WQI水质指数法对水质变化进行分析。层次聚类将总干渠划分为3个渠段,陶岔至柳家佐连续24个断面为第一渠段,该渠段各项水质指标浓度相对较低,其中F.coli ((44.41±56.11)个·L^-1)、COD_Mn((1.94±0.11) mg·L^-1)、SO42-((29.38±1.68) mg·L^-1)和DO ((9.74±1.42) mg·L^-1)等指标明显低于其他渠段;霸州、王庆坨、西黑山、惠南庄和团城湖为第二渠段,F.coli ((184.5±323.16)个·L^-1)、COD_Mn ((2.08±0.29) mg·L^-1)、SO₄^2-((27.21±1.81) mg·L^-1)和DO ((10.82±2.15) mg·L     

Cu-ZnO双反应中心类芬顿催化剂降解水中碘乙腈性能与机制

多相芬顿催化虽然克服了均相芬顿pH适用范围窄,铁泥二次污染等问题,但还面临着稳定性差,H₂O₂利用率低的问题,从而限制了其实际应用。本文利用锌和铜的电负性差异制备了一种双反应中心催化剂Cu-ZnO,通过在催化剂表面构建贫富电子中心,从而诱导H₂O₂产生·OH降解污染物。采用TEM、EDS、XRD、FTIR、XPS以及EPR对催化剂进行表征,并研究了催化剂投加量、H₂O₂投加量、pH以及共存离子对碘乙腈降解效果的影响。结果表明,在催化剂投加量为1 g·L^-1,双氧水投加量为10 mmol·L^-1时,Cu-ZnO对碘乙腈的去除率在91%。大部分共存离子对催化剂的降解效果影响较小,且在酸性条件下催化剂稳定性较好,中性和碱性条件下金属离子基本无释放。催化剂诱导产生的·OH和HO₂^·/O₂^·-是碘乙腈(IAN)降解的主要活性物种,降解产...     

载镧酒糟污泥生物炭对磷的吸附性能及机理

为实现市政污泥的无害化和资源化利用,以酒糟和市政污泥为原料热解制备酒糟污泥生物炭(LBC_Z),采用共沉淀法将镧(La)负载到LBC_Z表面制得La改性酒糟污泥生物炭(La-LBC_Z),探究了改性剂浓度、 LaLBC_Z投加量、溶液初始pH和共存离子对La-LBC_Z吸附磷的影响,使用SEM-EDS、BET、XRD、FTIR和XPS等表征手段分析了吸附机理。结果表明：改性剂浓度为0.1 mol·L^-1时La-LBC_Z对磷的吸附效果最好(吸附量为68.32 mg·g^-1),为改性前的6倍;吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir模型,为单分子层表面的化学吸附。此外,生物炭孔隙结构不发达,La以氢氧化物形态负载到生物炭表面,络合反应是其主要的吸附机理。在吸附-脱附实验中,La-LBC_Z经过5次循环后吸附量为61.2 mg·g^-1,吸附率为87.79%,脱附量为52.65 mg...