改性钢渣吸附氨氮和磷的特性研究

利用钢渣与氢氧化铝以4∶3质量配比混合,在700℃下进行2 h煅烧,得到改性钢渣。通过批次吸附实验,研究了改性钢渣在不同初始pH值、振荡时间和温度下对水溶液中氨氮和磷酸根的吸附情况,进而分析了改性钢渣对氨氮和磷酸根的吸附等温线、热力学和动力学特性。结果表明,改性钢渣脱氮除磷能力比原钢渣显著增强,且最适pH值为4～8。改性沸石对氨氮和磷酸盐的吸附均符合Langmuir等温吸附方程,氨氮(以N计)最大吸附量在10、20和30℃下分别为1.67、2.59和3.24 mg/g,磷酸根(以P计)的最大吸附量在10、20和30℃下分别为1.02、1.19和1.37 mg/g。热力学参数ΔG0、ΔH0和ΔS0表明,该吸附是一个自发、吸热、熵增型反应过程,且磷的吸附是化学吸附为主,氨氮的吸附是以离子交换吸附和物理吸附为主。改性钢渣对磷和氨氮的吸附动力学符合伪二级方程(R2>0.999)。     

改性沸石对二级生化出水中氨氮的吸附特性

采用氯化钠联合高温对天然斜发沸石进行改性,通过批次实验探究改性沸石吸附氨氮特性。结果表明:氯化钠浓度为0.8 mol·L~(-1),焙烧温度为300℃条件下,氨氮去除效果最佳;改性沸石在氨氮初始浓度为8mg·L~(-1),投加量为10 g·L~(-1),反应时间为120 min的条件下,去除率可达71%,相比天然沸石提高23.1%。通过扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)和傅里叶光谱(FT-IR)考察改性前后沸石组成特征以及化学键的变化,可以看出,改性机制可去除孔道杂质及Na~+置换沸石中金属阳离子;氨氮吸附过程满足拟二级动力学方程(R~2=0.986),Langmuir等温线模型拟合结果 (R~2=0.998)优于Freundlich模型(R~2=0.839),且改性沸石最大吸附容量为5.94 mg·L~(-1)。热力学计算结果表明,沸石对氨氮的吸附过程是一个自发、吸热、熵增过程。上述结果表明,改性沸石能够有效地对污水厂二级生化出水中氨氮进行深度处理。     

NaCl改性沸石对氨氮吸附性能的研究

采用NaCl溶液对天然沸石进行改性,考察了NaCl浓度、温度及沸石用量对改性效果的影响。通过表面特征分析、吸附机制分析、吸附等温试验和吸附动力学试验,进一步比较了天然沸石和改性沸石对氨氮的吸附性能。结果表明,在NaCl溶液为6%(质量分数)、温度为303 K、天然沸石用量为15 g(以100 mL的NaCl溶液计)的优化条件下,改性沸石对氨氮的吸附效果最佳。扫描电子显微镜(SEM)和比表面积(BET)分析可知,沸石经改性后表面变粗糙,平均吸附孔径变小,比表面积变大。2种沸石对氨氮的吸附过程均可用Langmuir、Freundlich吸附等温方程较好地拟合,在温度为303 K时,改性沸石比天然沸石单分子层饱和吸附量增幅为34%以上。颗粒内扩散是沸石吸附氨氮的限制性因素,其吸附动力学较符合准二级反应动力学方程,拟合结果表明改性沸石具有更好的动力学性能,其吸附速率常数略大于天然沸石。     

藻类吸附剂对六价铬的吸附特性

以浮游藻类制成的生物吸附剂为对象,研究了不同液相起始pH、吸附剂用量Cm和不同吸附时间t等因素对生物吸附剂吸附Cr(Ⅵ)的影响,并进行了热力学分析和对吸附前后藻类吸附剂进行了FTIR分析。结果表明,最佳吸附条件为:在起始pH=1.0,吸附剂用量Cm=6.0 g/L,吸附时间t=180 min,吸附温度T=30℃时吸附效率达到了92.10%;藻类吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附能很好地符合Langmuir模型和Freundlich模型,在实验的温度范围内,ΔG0均为负值,说明实验条件下藻类吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附反应能够自发进行;红外图谱显示在1 261~1 537 cm-1和1 034~1 053 cm-1区域峰发生了明显变化,说明其为细胞上的多糖、蛋白质等成分更多地参与了对Cr(Ⅵ)的吸附过程。由此可见,利用中水里生长的藻类制成生物吸附剂,吸附Cr(Ⅵ)具有可行性,吸附速率较高,吸附平衡时间较快。     

改性沸石对低浓度氨氮废水的动态吸附

采用氯化钠溶液对甘肃白银天然沸石改性,以低浓度氨氮(NH4+-N)废水为处理对象,对比了天然沸石和改性沸石的动态吸附特性并绘制穿透曲线,利用Origin软件对实验数据分析处理,得出穿透曲线的通式。结果表明:在相同条件下,改性沸石的穿透时间和吸附饱和时间都比天然沸石的长约1.5倍;沸石经氯化钠改性后,对NH4+-N的吸附速率和饱和吸附量都明显提高,吸附性能显著改善。Origin软件对水溶液中NH4+-N的吸附穿透曲线的Logistic模型回归式具有较高的精度,该模型可以很好地反映沸石吸附剂的动态吸附过程。     

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。     

复合改性膨润土对氨氮废水的吸附及脱附

为了研究氨氮的吸附及脱附机理,使用了SDS（十二烷基硫酸钠）和AlCl3·6H2O（六水合三氯化铝）复合改性制备的改性膨润土对氨氮废水进行吸附及脱附性能研究。首先通过改性膨润土对含氨氮废水的吸附动力学实验和等温吸附实验研究膨润土的吸附过程,再利用KCl作为脱附剂,对吸附饱和的膨润土进行脱附再生,使用再生的脱附膨润土复合材料进行吸附实验。实验表明,动力学实验中,准二级动力学方程能够更好的模拟氨氮废水的吸附过程,Langmuir模型和Freundlich模型均能拟合氨氮的吸附过程,但综合评价,选用Freundlich等温方程式。脱附剂KCl溶液pH为3、浓度为550 mg·L-1时,搅拌速度为250 r·min-1,室温下搅拌20 min,吸附饱和膨润土能够很好地脱附,脱附率达到75.21%。再生的复合膨润土材料对氨氮的去除率为62.83%。     

氧化铁改性砂联合生物预处理对氨氮的吸附特性

对含氨氮(NH3-N)的微污染原水,采用自制氧化铁改性石英砂(iron oxide coated sand,IOCS)滤料强化过滤与生物预处理技术联合,进行强化处理与吸附效果研究.结果表明,采用强化挂膜法,生物预处理反应器的生物膜成熟期约为7 d,其对氨氮的去除率为60%~70%,但反应器中存在亚硝酸盐氮积累的现象.IOCS与生物预处理技术联合,对NH3-N的平均去除率为84.67%,出水NH3-N浓度均低于0.5 mg/L,NO2--N含量趋于0;而普通石英砂(RQS)在同等条件下,对氨氮的去除效果不稳定,平均去除率为74.31%,出水NH3-N平均浓度未达标,对NO2--N平均去除率仅有33.29%.在4 m/h滤速工况下,与生物预处理技术联合,IOCS和RQS对NH3-N最高去除率分别为94.3%和82.72%.IOCS与RQS的表面形态结构存在明显差异:前者的表面结构更加复杂多孔,比表面积大,有利于生物牢固附着;后者表面较光滑,比表面积小,挂膜后生物易脱落.     

海藻酸钠固化香蕉皮粉吸附染料废水

利用海藻酸钠固化农业废弃物-香蕉皮粉制备成吸附剂,以甲基紫为例,对有机染料废水进行吸附研究,考察吸附时间,温度和甲基紫/吸附剂用量比对吸附的影响。实验结果表明,该吸附剂能有效地吸附掉溶液中的甲基紫,其吸附率随温度的增加而下降,最佳吸附时间为2 h,甲基紫/吸附剂的最佳用量比为1∶5。在25℃、pH 7、甲基紫起始浓度10 mg/L,吸附剂浓度50 mg/L的条件下,吸附2 h,吸附率为92.64%,吸附量为185.3 mg/g。研究了相应的Langmuir、Freundlich吸附等温线和准一级、准二级动力学方程,结果表明甲基紫的吸附动力学数据与Freundlich吸附等温线和准二级动力学方程有更好的相关性,同时该吸附剂具有较好的重复利用率。     

天然沸石对海水中氨氮的吸附特性

以天然沸石为吸附剂进行吸附海水中氨氮实验研究,考察了沸石粒径、反应液pH值和盐度对吸附效果的影响,对吸附动力学和热力学特性进行了探讨。实验结果表明,天然沸石粒径越小,越有利于其对海水中氨氮的吸附,反应液pH值对氨氮吸附影响较小,但在碱性条件下NH4+能够与海水中的Mg2+、PO43-反应生成MgNH4PO4·6H2O沉淀,导致反应液氨氮平衡浓度降低。随着海水盐度梯度增加,天然沸石对氨氮的吸附量呈显著下降趋势。天然沸石对海水中氨氮的吸附是快速吸附、缓慢平衡的过程,吸附过程较好地满足准二级动力学模型。吸附等温线更好地符合Langmuir等温吸附方程,通过热力学计算发现,△G0为负值,而△H0和△S0均为正值,说明天然沸石对海水中氨氮的吸附是吸热易发过程。     

分子筛负载型吸附剂对典型VOCs的吸附行为特性

以浸渍法制备的分子筛负载铜锰铈(Cu-Mn-Ce/ZSM)为吸附剂,以甲苯、乙酸乙酯和丙酮作为挥发性有机物(VOCs)的典型代表,考察了单组分和混合组分VOCs在吸附剂固定床上的吸附行为。研究表明,Cu-Mn-Ce/ZSM吸附单组分VOCs时,甲苯的吸附穿透时间与饱和吸附量分别为110 min和32.47 mg/g,乙酸乙酯为150 min和52.29 mg/g,丙酮为210 min和86.40 mg/g,可见Cu-Mn-Ce/ZSM对单组分VOCs的吸附能力大小为:丙酮 > 乙酸乙酯 > 甲苯。Cu-Mn-Ce/ZSM吸附混合组分VOCs时,在甲苯与乙酸乙酯的穿透曲线上出现了明显的"驼峰",吸附穿透过程中存在共吸附和竞争吸附行为,甲苯的吸附穿透时间与饱和吸附量降至50 min、10.42 mg/g,乙酸乙酯为95 min、15.12 mg/g,丙酮为105 min、44.37 mg/g。通过Yoon-Nelson模型对单组分VOCs吸附穿透曲线的拟合,表明吸附模型参数可以准确地预测吸附质在固定床上的穿透行为。速率参数k'值计算表明,不同VOCs在固定床上的吸附速率大小为丙酮 < 乙酸乙酯 < 甲苯。     

改性核桃果皮基活性炭对Cu2+的吸附

以核桃外果皮制备活性炭及改性活性炭,对制得的活性炭进行表征,研究了5种活性炭对重金属Cu2+的吸附性能。研究表明,以氯化锌为活化剂制得的活性炭,其碘吸附值及表面酸性基团含量均高于磷酸活化制备的活性炭,改性后的活性炭吸附性能明显增强,碘吸附值最高达到678.53 mg·g-1,对Cu2+的最高去除率达到91.43%。吸附量和Cu2+去除率随时间、温度和pH的升高而增大,5种活性炭投加量增加,导致吸附量减小,但Cu2+去除率增大,吸附平衡时间为3 h。5种活性炭对Cu2+的吸附均符合准二级动力学模型。磷酸和氯化锌活化的活性炭吸附等温线符合Tempkin模型,而3种改性活性炭的吸附等温线则较好地符合Langmuir模型。     

油泥吸附剂孔隙特征对油吸附性能的影响

采用物理吸附法对油泥吸附剂的孔隙特征进行研究,分析了吸附剂的比表面积和孔径分布以及孔隙结构对水中油的吸附性能的影响。研究表明,油泥吸附剂比表面积可达300 m2·g-1以上,不同活化条件下制得的油泥吸附剂DFT比表面积分布差别很大,分布于1 nm~2 nm孔径范围内的比表面积较大的油泥吸附剂对水中油类污染物质的吸附效果较好,油泥吸附剂的孔隙形状以平行板结构的夹缝孔为主,对水中油类污染物质具有较好的吸附性能。     

皂化改性橘子皮生物吸附剂对重金属离子的吸附

以生物废料橘子皮(OP)为原料,经乙醇、氢氧化钠处理,得到改性橘子皮生物吸附剂SOP,将其用于对重金属离子Cu2+、Pb2+、Cd2+、Zn2+和Ni2+的吸附。研究了溶液pH、吸附时间和重金属离子初始浓度对SOP吸附性能的影响。结果表明,重金属离子在生物吸附剂上的吸附速率快,符合准二级动力学方程。SOP对重金属离子的吸附等温线符合Lang-muir模型,根据Langmuir模型计算SOP对Cu2+、Pb2+、Cd2+、Zn2+和Ni2+的饱和吸附量分别为56.82、152.4、66.27、33.90和23.02 mg/g,均高于改性前。常见阳离子的存在对重金属离子吸附的影响较小,改性后的橘子皮生物吸附剂可以再生重复使用4次以上,是性能良好的重金属离子吸附剂。     

皂化菠萝皮渣对重金属Zn2+的吸附

采用五因子二次回归正交旋转组合设计的方法对影响皂化菠萝皮渣吸附Zn2+的因子进行优化,得出在时间为1 h、加入量0.1 g、pH=9、温度20℃、浓度120 mg/L时,皂化菠萝皮渣有最大去除率YMax=99.12%.对比实验表明,皂化菠萝皮渣对Zn2+的吸附在低浓度时优于活性炭,纤维素在吸附中起主要作用.扫描电镜下菠萝皮渣表面显示粗糙和多褶皱的物理吸附特征,红外光谱显示皂化菠萝皮渣中 OH、CO、C—O 基团参与吸附作用.吸附等温线和吸附动力学模型显示皂化菠萝皮渣对Zn2+的吸附符合Freundlich等温式和二级动力学模型.吸附Zn2+后的皂化菠萝皮渣经过解吸附可以重复使用.     

炭化柚子皮对废水中双酚A的吸附

采用磷酸二氢钾活化原材料柚子皮,分别在300℃和600℃对活化后柚子皮进行炭化,制得吸附剂（CC300和CC600）,通过静态吸附实验研究了炭化柚子皮对双酚A的吸附性能。采用比表面积分析仪对炭化柚子皮进行表征,实验考察了pH值、吸附时间和温度对双酚A吸附的影响,并详细研究了炭化柚子皮对双酚A的吸附行为和机理。结果表明,高温炭化柚子皮（CC600）吸附双酚A能力比低温炭化（CC300）的强,其吸附较好地满足Langmuir和Freundlich等温方程;动力学研究表明,其吸附速率快,在150min内能达到吸附平衡,准二级动力学模型较好地描述该吸附行为,相关系数高达0．99：计算了热力学参数△G、△H和△S的值,△G为负值,说明该吸附过程为自发过程。     

生物炭质吸附剂对硝基苯的吸附

以花生壳为生物炭质（P-BC）原料,ZnCl2为活化剂,采用化学活化法制备生物炭质吸附剂（Z-BC）,并以其吸附水中的硝基苯,考察了pH值、吸附剂投加量和吸附时间等因素对Z-BC吸附硝基苯过程的影响。分别采用吸附动力学模型和吸附等温模型对吸附动力学和等温线进行了系统分析。结果表明：pH值对吸附的影响不大,吸附剂适宜投加量为2 g·L-1,吸附平衡时间为120 min;Z-BC对硝基苯的吸附动力学过程用准一级动力学模型能很好地描述,其计算平衡吸附量与实验值相符;颗粒内扩散模型表明,吸附过程受液膜扩散与颗粒内扩散联合控制,并以颗粒内扩散为主要速率控制步骤;Langmuir吸附等温模型能更好地描述硝基苯在Z-BC上的吸附平衡;吸附热力学方程计算得到吸附焓变（ΔH）G）S）>0,表明Z-BC对水中硝基苯的吸附为放热和熵值增加的自发过程。     

活性炭和沸石对氨氮的吸附特性及生物再生

采用活性炭和沸石作为吸附材料,分别考察了这两种吸附材料对水体中氨氮的吸附特性及其生物再生性能。实验结果表明,活性炭和沸石对水体中氨氮的等温吸附符合Freundlich等温式,其拟合度分别为0.9783和0.9303;静态吸附结果表明活性炭和沸石均具有较好的氨氮吸附性能,24 h内沸石对氨氮的吸附能力为1.27 mg/g,高于活性炭的0.53 mg/g;动态吸附中沸石达到吸附饱和的时间为96 h,较活性炭达到吸附饱和的时间长,沸石显示出作为氨氮吸附剂的优越性;活性炭和沸石经过96 h的生物再生后吸附性能获得一定程度的再生,出水中氨氮浓度比未进行生物再生前分别降低17.31 mg/L和8.32 mg/L,且都在表面形成了稳定的生物膜。