稻壳沸石的合成及其对磷酸盐的吸附/脱附动力学

以稻壳为原料采用煅烧-水热合成法制备了合成沸石,运用XRD和SEM表征了合成沸石的特性,通过静态实验,研究了合成沸石对磷酸盐的吸附和脱附机理。结果表明:12 h后产物发现了Na P沸石的特征峰和亚晶结构,延长水热合成晶化的时间有利于沸石晶核的形成。沸石对磷酸盐的吸附机理符合伪二级模型,实测值与伪二级吸附动力学模型的拟合值相差在1.1%以内。颗粒内扩散速率是由膜扩散和内扩散共同控制,颗粒内扩散速率常数kp随初始浓度的增加而减小。升温有利于磷酸盐的脱附,MNa OH/P>8.0时(MNa OH/P为Na OH物质的量与吸附的磷酸盐物质的量之比),磷酸盐的脱附率可达82.9%。伪二级脱附动力学模型的拟合结果优于伪一级,拟合值与实测值相差在1.7%以内。     

天然沸石吸附低浓度氨氮废水的研究

采用浙江某地天然沸石吸附废水中低浓度氨氮,研究了pH、天然沸石投加量对吸附的影响,分析了吸附等温线和吸附动力学,并进行了动态吸附和脱附研究。结果表明,pH对天然沸石吸附有较大影响,吸附的最佳pH为8.0;随着天然沸石投加量的增加,氨氮的去除率逐渐增大,但吸附量随之减小。Freundlich方程比Langmuir方程更好地描述氨氮在天然沸石上的吸附行为,且此吸附是优惠吸附。假二级方程很好地拟合吸附动力学实验数据,吸附速率常数k2随着天然沸石投加量的增大而增大。装填105g天然沸石吸附柱处理含氨氮20mg/L废水的水量为15L,出水氨氮浓度小于5mg/L。用含氯化钠和氢氧化钠的溶液作为脱附剂,脱附率为95.5%。     

2种孔径沸石分子筛对水中土霉素的去除研究

选择2种不同孔径的亲水性沸石分子筛5A和13X作为吸附材料,对水中的土霉素(OTC)进行吸附和脱附实验,重点考察pH、温度对吸附的影响,进行吸附动力学和热力学的计算,分析亲水性沸石分子筛的吸附机制.结果表明,2种分子筛对OTC均有较大的吸附量,吸附过程可用单层吸附模型拟合,在温度为298K、pH=7.0条件下5A和13X的饱和吸附量分别为667mg/g和1429mg/g;同一温度下13X的吸附量明显大于5A;二级动力学方程能较好地描述2种分子筛对OTC的吸附动力学,在解吸时,5A和13X分别得到91%和95%的OTC脱附率;溶液pH值对吸附影响较大,中性条件下分子筛对OTC的吸附量达到最大;热力学计算显示2种分子筛对OTC的吸附均属于自发的吸热反应,综合表观为化学氢键力占主导作用.     

粉煤灰合成NaA型沸石对重金属离子的吸附动力学

以粉煤灰为原料,采用两步法合成了单一沸石矿物种的NaA型沸石,对合成产物的结构和性能进行了表征.通过静态吸附实验,研究了NaA型沸石对水溶液中Cu(ΙΙ)、Cr(Ⅵ)和Zn(ΙΙ)离子的吸附特性,从动力学角度探讨了吸附机理.结果表明,在所研究的浓度和pH值条件下,NaA型沸石对3种重金属的吸附符合Langmuir等温吸附方程,静态饱和吸附量(Qm)分别为82.30,65.96,47.78mg/g;3种金属离子在水溶液中的存在方式和大小是影响它们吸附行为的主要因素,通过动边界模型推算表明:NaA型沸石对Cu(ΙΙ)和Zn(ΙΙ)离子的吸附过程的速度控制步骤为液膜扩散,对Cr(Ⅵ)离子的吸附过程的速度控制步骤为颗粒扩散,3种金属离子的吸附过程符合伪二级方程.     

活性炭吸附乙酸乙酯的动态吸附和动力学研究

该研究以商业活性炭为固定床填充剂,研究了活性炭固定床对乙酸乙酯的吸附脱附行为。使用的商业活性炭具有极高的比表面积,达到1 099.74 m2/g,对乙酸乙酯的最大吸附量达到443.7 mg/g。对活性炭吸附乙酸乙酯的实验数据进行了动态吸附模型拟合和动力学拟合,包括Boltzmann和Yoon-Nelson 2种动态吸附模型,伪一级动力学、伪二级动力学、Banham吸附率方程和Elovich方程4种动力学模型。结果表明Boltzmann模型和Banham吸附率方程具有更好的拟合效果,说明活性炭固定床的传质阻力小,传质效率高,并且发现通过Banham吸附率方程计算出来的的最大吸附量与实际最大吸附量高度吻合,可以利用该模型预测其他VOCs的吸附曲线,具有一定实际意义。     

腐殖酸对NH+4-N在饱和含水层中迁移的影响

通过等温吸附实验,研究了有和无腐殖酸2种情况下,NH 4＋-N在石英砂上的等温吸附过程,并运用Langmuir方程和Freundlich方程进行了拟合,计算了不同条件下NH 4＋-N在石英砂上的最大吸附量;通过室内土柱模拟实验,测定了不同时间内土柱出水中的NH 4＋-N、NO 3--N和NO 2--N的含量,分析了腐殖酸在饱和含水层中对水中NH 4＋-N迁移转化的影响,并运用伪二级动力学方程和二阶段吸附速率方程对动力学过程进行了拟合.结果表明,Langmuir方程和Freundlich方程均能很好地描述NH 4＋-N的等温吸附过程;腐殖酸的存在增加了石英砂对NH 4＋-N的吸附量,无腐殖酸时NH 4＋-N最大吸附量为0.205mg.g-1,有腐殖酸时NH 4＋-N最大吸附量为0.354 mg.g-1.室内土柱实验结果表明,在实验前期,腐殖酸通过增加吸附空间而增大了NH 4＋-N吸附量;当吸附饱和后,腐殖酸可能为硝化细菌等微生物提供碳源和能量,参与NH 4＋-N转化为NO 3--N和NO 2--N的化学反应,使有腐殖酸条件下的NH 4＋-N出水浓度始终低于无腐殖酸条件.伪二级动力学方程和二阶段吸附速率方程均能很好地描述NH 4＋-N的吸附过程（无腐殖酸条件下R2=0.992 3,R2=0.994 4;有腐殖酸条件下R2=0.997 7,R2=0.998 1）,推测石英砂对NH 4＋-N的吸附属于化学吸附过程;通过比较二阶段吸附速率常数k3（有、无腐殖酸时分别为0.247和0.143）和k4（有、无腐殖酸时分别为0.006 27和0.001 7）,发现NH 4＋-N的吸附主要表现为第一阶段吸附,不定向地吸附在石英砂表面的活性点位上,且腐殖酸的存在使NH 4＋-N的平衡吸附量qe增大.     

A型沸石的制备与改性及其对As(Ⅴ)的吸附性能研究

以聚合氯化铝生产过程中铝钙粉浸出渣为原料,通过水热晶化法制备A型沸石,并通过负载Ca²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺和Zn²⁺对A型沸石改性,研究了A型沸石和改性沸石对溶液中As(Ⅴ)的去除效果及其结构变化。结果表明:改性沸石中n(SiO₂)/n(Al₂O₃)为2.2,其四面体骨架基本不变,其Ca、Fe、Cu和Zn含量分别为7.21%、6.61%、16.26%和4.80%,Ca、Fe、Cu和Zn物质的量之比约为2.4∶1.6∶3.4∶1。拟二级动力学方程计算得到A型沸石和改性沸石对As(Ⅴ)的平衡吸附量分别为25.69和30.53 mg/g。Langmuir吸附等温线方程计算得到A型沸石和改性沸石对As(Ⅴ)的饱和吸附量分别为57.57和106.93 mg/g,其吸附机理为表面单分子层吸附,吸附过程具有化学吸附特征。采用改性沸石处理溶液中As(Ⅴ),当溶液pH为6.5,吸附温度为25℃,吸附时间为90 min时,溶液中As(Ⅴ)浓度从40.7...     

镧改性粉煤灰合成沸石的同步脱氨除磷研究

以火电厂固废粉煤灰为主要原料,采用改良水热法研制合成了低成本的P型沸石,对其进行了稀土镧改性处理,以强化其脱氮除磷能力.实验研究了改性镧离子浓度、投加量、pH值对同步去除氨氮和磷的影响;运用XRD和SEM分析技术对合成沸石进行了表征.结果表明,在改性镧离子浓度0.5%、pH值为4~8、投加量为10g/L时,改性后的合成沸石对氨氮和磷的去除率分别达到90%,95%以上.改性后的合成沸石对氨氮及磷的吸附动力学数据符合伪二级方程.Langmuir方程能更好地描述氨氮及磷在改性合成沸石上的等温吸附行为,氨氮和磷的Langmuir最大吸附量分别为3.94,1.65mg/g.     

天然沸石合成A型分子筛的吸附与再生特性

针对污水厂尾水深度脱氮问题,以某地产天然沸石为原料,采用水热合成法制备了纯度较高、晶型规整、大小均一、吸附量大的A型分子筛.系统考察了其对氨氮的吸附及再生特性,并结合Zeta电位、FTIR以及XRD对其氨氮吸附与再生机理进行了分析.结果表明：准一级和准二级反应动力学均能较好地反映A型分子筛吸附氨氮过程,等温吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,对氨氮的最大饱和吸附量为41.68mg/g;吸附饱和的分子筛再生利用方法简便易行,经2mol/L NaCl溶液解吸后能够恢复其吸附能力,5次吸附-解吸再生率均在95%以上;其吸附与再生过程均为Na⁺与NH₄⁺的离子交换反应,吸附与再生互为可逆过程.该方法为污水厂深度脱氮提供了一条经济可行的新思路.     

改性沸石/羟基氧化铁复合材料对亚甲基蓝的吸附性能

以改性沸石/羟基氧化铁复合材料作为吸附剂,通过静态吸附实验,研究了不同因素影响下复合材料对废水中亚甲基蓝的吸附性能.研究结果表明:改性沸石/羟基氧化铁复合材料对亚甲基蓝有很好的去除效果,当废水pH值为13.0,吸附平衡时间为20min时,向电解质(NaNO3)浓度为0.01mol/L的含亚甲基蓝50mg/L的废水中投加5g/L改性沸石/羟基氧化铁复合材料,亚甲基蓝去除率达到94.65％.Langmuir型方程比Freundlich型方程对等温吸附实验数据拟合效果更好,D-R方程分析表明,该吸附以物理吸附为主.分别用拟一级、拟二级动力学方程和颗粒内扩散模型对吸附动力学过程进行拟合.结果表明,拟二级动力学方程对实验数据拟合效果较好,扩散过程以膜扩散为主.     

29种湿地填料对氨氮的吸附解吸性能比较

为筛选出性能更好的人工湿地填料,采用等温吸附-解吸试验,测定了29种天然和非天然人工湿地填料的孔隙率、渗透系数及其对NH₃-N的吸附-解吸特性. 结果表明:锯末、瓷砖、鸡蛋壳、瓷砂陶粒、火山岩等材料的孔隙率较大,瓷砂陶粒、海绵铁、石灰石、页岩陶粒、砾石等材料的渗透系数较大;Freundlich和Langmuir等温吸附方程能较好地拟合各填料对NH₃-N的吸附特征,通过Langmuir等温吸附方程计算,对NH₃-N的理论饱和吸附量居前5位的填料依次是火山岩(1.700 0 mg/g)、瓷砂陶粒(1.620 0 mg/g)、生物炭(1.353 0 mg/g)、沸石(1.350 0 mg/g)、石榴石(1.190 0 mg/g). 吸附速率的变化与填料吸附NH₃-N的途径密切相关. 吸附饱和的生物炭、焦炭、大理黏土、沸石、磁铁矿、石英砂主要通过离子交换作用吸附NH₃-N,稳定性好,解吸率均小于20%;瓷砂陶粒和火山岩对NH₃-N的解吸率分别为24.50%和35.51%,既有物理吸附也有离子交换作用. 火山岩、瓷砂陶粒、生物炭、沸石对较高浓度NH₃-N的吸附效果较好. 研究显示,火山岩、生物炭、瓷砂陶粒、沸石等适合作为人工湿地中吸附NH₃-N的填料.      

螺旋藻对稀土铒离子的吸附特性研究

以螺旋藻为吸附剂,对模拟矿山废水中的稀土Er³⁺进行吸附特性研究.研究了被处理液的pH值、螺旋藻的剂量、初始Er³⁺浓度和吸附时间等因素对吸附过程的影响.通过Freundlich,Langmuir,Redlich-Peterson和Dubinin-Radushkevich等温吸附模型,以及伪一级、伪二级、Elovich方程和颗粒内扩散动力学模型,对该过程的吸附动力学和热力学规律进行探讨,以了解该吸附过程的机理.吸附结果显示：当被处理液的pH值为5、螺旋藻的剂量为2.0g/L、吸附温度为298K、初始Er³⁺浓度为100mg/L和吸附时间为60min时,螺旋藻对模拟矿山废水中Er³⁺的吸附去除率为90.73%,通过HNO₃解吸附,回收率可达97.12%,表明螺旋藻的吸附速率快、吸附和回收效果较为理想.研究表明：该过程的吸附动力学行为符合伪二级动力学模型（R²>0.99）,主要受化学吸附控制,且吸附等温线能较好用Langmuir方程进行模拟（R²>0.9）,属于自发吸热的吸附过程.     

纳米二氧化锆吸附Pb~(2+)的研究

采用沉淀法合成了纳米级二氧化锆,利用SEM、XRD技术,对纳米ZrO_2进行微观形貌和粒径分析,探讨了吸附时间、吸附温度、pH值以及Pb~(2+)初始浓度对吸附的影响,分析了吸附热力学性质和动力学特性,初步探讨了吸附机理。研究结果表明:在吸附温度为40℃,Pb~(2+)初始浓度为10 mg/L,pH为4.5时,吸附反应40 min后,最大吸附量为17.8 mg/g;纳米ZrO_2对Pb~(2+)吸附等温线符合Langmuir模型,其吸附动力学过程以准二级动力学方程拟合效果最好;温度在303~323 K时,纳米ZrO_2吸附Pb~(2+)的吉布斯自由能ΔG~o<0、焓变ΔH~o<0、熵变ΔS~o<0,表明纳米ZrO_2对Pb~(2+)的吸附是一个自发放热过程。     

铁锰生物污泥吸附磷

采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、比表面和孔隙度分析仪等设备,研究了由生物除铁除锰滤柱反冲洗铁锰生物污泥制得的铁锰氧化物的表征性状,并结合等温吸附-解吸和动力学实验研究对铁锰氧化物吸附磷的吸附特性和相关机制进行探究.结果表明:供试铁锰氧化物是球形颗粒聚合体,孔隙发达且多以微孔形式存在,比表面积为285.6m2/g.铁锰氧化物的磷吸附特性可用Langmuir方程和Freundlich方程来描述,相关系数均大于0.9,达到极显著水平,吸附容量为39.06mg/g.中性盐介质(KNO3)中在最大吸附量时P的解吸率为13.04%.铁锰氧化物对磷的吸附焓变△H0为正值,是吸热过程,吉布斯自由能变△G0为负值,该吸附过程是自发进行的.准二级动力学模型可较好地反映供试铁锰氧化物的等温吸附动力学.     

复合制剂对富营养化水体中氮磷的去除效果

利用等温吸附模型评价了沸石粉的吸氨性能,结果表明该沸石粉易于吸附NH₃-N. 在此基础上,研究获得了一种有效去除富营养化水体中氮磷污染物的复合制剂. 该复合制剂成分为沸石粉和聚合氯化铝,其最佳质量配比为95∶5. 在ρ(NH₃-N)和ρ(TP)分别为10和1 mg/L的模拟水样中,复合制剂投加量越大对NH₃-N和TP的去除率越大,但去除率增大趋于缓慢;当接触时间为4 d时,复合制剂趋于达到吸附平衡,NH₃-N和TP的去除率基本达到最大. 复合制剂除磷效果受pH影响明显,在pH为7时,其对氮磷的去除效果最佳;随着温度的升高,复合制剂对NH₃-N和TP的去除效果略有提高. 将复合制剂用于实际污染河水中,其对NH₃-N,TP和浊度的去除效果明显,同时也能去除少量的COD_Cr. 在对富营养化水体的修复中,投加复合制剂可以作为修复工程的辅助技术进行应用.      

污泥活性炭深度处理焦化废水的试验研究

以污水处理厂剩余污泥为原料、氯化锌为活化剂,制备得到污泥活性炭AC-Z。借助比表面积测定和红外光谱分析表征污泥活性炭的物理化学性质。采用瓶点法静态吸附实验和动态柱吸附实验研究AC-Z对焦化废水生化尾水中COD和色度的去除效果。瓶点法静态试验表明:AC-Z对COD和色度的去除率随着pH的增大而减小,随投加量的增加而增大;AC-Z对COD和色度的吸附为吸热过程,COD的吸附数据符合Langmuir吸附等温方程,303 K时单层最大吸附量为117.65 mg/g;准二级动力学方程可以很好的描述303 K时AC-Z对COD的动力学吸附行为,吸附速率常数为2.55×10-3g(/mg.min)。动态试验表明:吸附流速10 BV/h,污泥吸附剂对COD和色度的去除效果较好,可以达到国家污水综合排放标准一级标准;选择质量分数5%NaOH为脱附剂时,脱附流速为5 BV/h,COD和色度的脱附率分别可以达到94.1%和91.1%以上。     

磁性PEI功能化秸秆的制备及对Pb (Ⅱ)的吸附

为获得同时具有优良的吸附性能和磁分离特性的生物吸附材料,以汽爆秸秆为基质,采用戊二醛交联剂法制备了磁性聚乙烯亚胺功能化秸秆吸附剂（Fe₃O₄-PEI-RS）,通过SEM、XRD、FTIR、XPS和VSM等手段表征了材料的结构和性质,测定了Pb（Ⅱ）在Fe₃O₄-PEI-RS上的吸附性能,考察了pH、吸附时间、吸附剂投加量、Pb（Ⅱ）初始浓度、温度等因素对吸附的影响.结果表明,Fe₃O₄-PEI-RS对Pb（Ⅱ）的吸附具有强烈的pH依赖性;吸附时间对Pb（Ⅱ）的吸附效率有明显的影响,在180 min时吸附达到平衡,吸附过程符合准二级动力学模型;Langmuir和Freundlich模型都能很好地描述Pb（Ⅱ）在Fe₃O₄-PEI-RS上的吸附行为,20、30和40℃时最大吸附量分别为192.31、200.00和212.77 mg/g;热力学参数△G < 0,而焓变△H>0、△S>0,说明该吸附属于熵增加的自发吸热反应过程,升温有利于吸附.重复试验表明,EDTA作解吸剂,经5次吸附/解吸附循环后吸附剂仍能保持较高的吸附容量.研究显示,所制Fe₃O₄-PEI-RS对Pb（Ⅱ）具有较高的吸附容量,稳定性好、可循环利用,能在磁场下实现快速分离.      

生物炭对水中五氯酚的吸附性能研究

利用小麦秸秆和花生壳在300,400,600℃条件下制备生物炭,运用元素分析仪、扫描电镜和比表面积仪对生物炭的理化性质进行表征,同时探讨其对水中五氯酚(PCP)的吸附特性.结果表明,随炭化温度升高,生物炭芳香性增加,极性降低.花生壳生物炭对水中PCP的吸附效果优于小麦秸秆生物炭,3种温度制备的生物炭对PCP吸附量表现为400℃>600℃>300℃.随着生物炭添加量增大,水中PCP去除能力由81.79%提高至89.02%,生物炭的吸附量由30.32减小至5.54mg/g.生物炭对PCP的吸附动力学更符合准二级动力学方程,吸附等温线符合Freundlich方程.吸附过程主要受快速反应控制,降低反应温度有利于生物炭对水中PCP的吸附.     

介孔分子筛MCM-41对污水中Cr(Ⅵ)吸附动力学研究

以介孔分子筛MCM-41为吸附剂,研究了水中Cr6+分别在不同pH,温度以及吸附时间的吸附行为。实验结果表明,pH为0,温度为35℃,吸附时间为3h,此时的吸附效果较好。吸附动力学分别拟合了Lagergren一级,二级反应模型,该吸附较符合Lagergren二级反应模型,相关系数高达0.9996。计算出饱和吸附量qe为995.76mg/g,二级反应速率常数k2为21.7689g/(mg·h)。该吸附反应是化学吸附且有多个吸附过程共同作用的结果。