锰矿区受污染水体处理方法研究

以Mn~(2+)浓度为10 mg/L的配水来模拟锰矿区受污染水体,研究KMn O4预氧化与混凝组合工艺对Mn~(2+)的去除效果。考察了KMn O4投加量、预氧化时间、混凝剂种类、混凝剂投加量以及水力条件等因素对Mn~(2+)去除的影响,并得出最佳反应条件。在最佳反应条件下,Mn~(2+)的去除率可以达到99.9%。当Mn~(2+)浓度为10 mg/L时,KMnO_4的投加量为15 mg/L,该投加量仅为理论投加量的78.3%,这是因为生成的MnO_2对Mn~(2+)有吸附作用。对于初始Mn~(2+)浓度在4～14 mg/L范围内的水体,按照78.3%的当量投加,处理后的Mn~(2+)出水浓度均低于0.1 mg/L。当溶液p H在6～8.5之间变化时,溶液p H对Mn~(2+)的去除和浊度几乎没有影响。当配水浊度在0～50 NTU之间变化时,出水浊度均低于1.5 NTU。实验证明该方法对于实际受锰污染的水体同样有效。     

δ-MnO2/沸石纳米复合材料同时去除地下水中的铁锰氨氮

以天然沸石颗粒、高锰酸钾、硫酸锰为原料,通过常温氧化还原沉淀法制备δ-MnO_2/沸石纳米复合材料,用于同时去除地下水中铁锰氨氮.扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、Zeta电位、红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)表征负载锰氧化物和吸附离子的存在形态,探讨δ-MnO_2/沸石对Fe~(2+)、Mn~(2+)和NH_4~+-N的吸附机制.通过静态无/低氧水处理实验研究了δ-MnO_2/沸石对Fe~(2+)、Mn~(2+)和NH_4~+-N的吸附性能.结果表明,沸石表面负载的锰氧化物为δ-MnO_2;复合材料对3种离子的吸附符合准二级动力学,吸附等温曲线符合Langmuir模型,最大饱和吸附容量可分别达到215. 1、23. 6和7. 64mg·g-1;水中氨氮去除机制是沸石对NH_4~+的优先选择性离子交换吸附;水中Fe~(2+)和Mn~(2+)的去除是沸石颗粒表面负载δ-MnO_2的吸附和催化氧化作用.研究表明δ-MnO_2/沸石纳米复合材料可以作为一种高效吸附剂同时去除水中的Fe~(2+)、Mn~(2+)和NH_4~+-N离子.     

改性底泥吸附模拟废水中Mn~(2+)影响因素的研究

制备高温焙烧改性底泥作为吸附剂,采用静态吸附试验来研究其吸附废水中重金属Mn~(2+)的效果。分别对高温焙烧改性底泥吸附重金属Mn~(2+)的影响因素(Mn~(2+)的质量浓度、吸附时间、p H、吸附剂的投加量)及吸附动力学进行研究。结果表明:改性底泥吸附Mn~(2+)的浓度为10 mg/L、平衡时间为130 min、p H为中性偏酸(范围4~7)、投加量为30 g/L时效果最佳,并对数据进行拟合且符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程,但拟合效果更好地符合Freundlich吸附等温方程。在高温焙烧改性底泥对Mn~(2+)的吸附阶段用伪一级吸附动力学方程和伪二级吸附动力学方程进行拟合,其结果表明吸附过程更好地遵循伪二级吸附动力学方程,表明以化学吸附为主,对Mn~(2+)的平衡吸附量为11.560 7 mg/g。     

病死猪热解炭化物的特性及其对水中Cu2+的去除

研究了病死猪热解炭化物对水中Cu~(2+)的去除效果,并借助扫描电子显微镜、X射线光谱仪及傅里叶红外光谱仪等分析手段对病死猪热解得到的炭化物理化学性质进行了表征,分析了其微观结构及官能团.结果发现,病死猪热解炭化物内部具有大量孔状结构,表面出现了PO3-4等结构.最后,利用热解得到的炭化物对水中的Cu~(2+)进行处理研究,考察了初始p H值、反应温度、吸附时间等对水中Cu~(2+)去除效果的影响.结果表明,病死猪热解炭化物对水中Cu~(2+)的吸附效果较好,最佳初始p H值为5.0,温度的升高有利于热解炭化物对Cu~(2+)的去除.通过对实验数据进行动力学及吸附等温线分析,发现实验中使用的病死猪热解炭化物对Cu~(2+)的吸附动力学数据符合准二级吸附动力学方程,Langmuir模型能较好地描述Cu~(2+)在猪热解炭化物上的吸附行为.     

蔗渣基分子筛对水中Pb~(2+)的吸附性能研究

以蔗渣基分子筛为吸附材料,通过静态吸附实验法研究其去除水中Pb~(2+)的性能。结果表明:当吸附剂投加量为8 g/L,溶液p H为5.5,平衡时间为60 min时,对初始浓度为10 mg/L Pb~(2+)的吸附率可维持在93.55%以上。蔗渣基分子筛对Pb~(2+)的吸附动力学服从Mc Kay准二级动力学方程,吸附等温线服从Langmuir方程。     

耐辐射奇球菌R1对Mn~(2+)清除作用研究

观察耐辐射奇球菌(Deinococcusradiodurans)R1在不同作用条件下对溶液中Mn~(2+)的清除作用,为进一步研究R1清除放射性废水中的Mn~(2+)奠定基础。采用原子吸收分光光度法分析了作用时间、温度、pH值、初始接菌浓度和初始Mn~(2+)浓度对R1菌清除溶液中Mn~(2+)的影响。结果显示,活的R1菌对Mn~(2+)的有较好的清除效果,而死R1菌对Mn~(2+)没有清除能力;作用时间(0.5～48 h)对Mn~(2+)的清除率影响不大,相对较适作用时间为2～4 h,随着环境温度增高,R1菌对溶液中Mn~(2+)的清除率增加,相对较适温度为30～45℃时;p H低于4不利于R1对Mn~(2+)的清除,p H 5～10时,对R1菌清除Mn~(2+)影响不大,最适p H值为5～8;初始Mn~(2+)浓度相同时,加入R1量越多,清除率越高,但单位质量的R1对Mn~(2+)的吸附量越少;初始R1量相同时,加入Mn~(2+)浓度越高,清除率越低,最后随着Mn~(2+)浓度增高,R1清除Mn~(2+)的能力达到饱和,R1对Mn~(2+)的饱和清除量为1.35 mg/g。结果表明,在适当的温度和p H环境中,活的R1菌在较短作用时间内对溶液中Mn~(2+)就有较好的清除作用(>90%),R1菌在放射性核素污染防治方面具有潜在的应用前景。     

羧基改性酵母对锰的吸附性能与机理研究

以啤酒废酵母(YB)作为原料,通过酯化反应将含2个羧基的柠檬酸嫁接到酵母表面,通过一系列静态批次实验、表征分析等手段,研究羧基改性酵母(CA-YB)对Mn~(2+)的吸附性能和吸附机理。结果表明,Langmuir模型能较好地拟合YB及CA-YB对Mn~(2+)的吸附等温线,在30℃、pH=6时,YB及CA-YB对锰的最大吸附量分别为47.7、105.0 mg/L;YB、CA-YB对Mn~(2+)的吸附较符合准一阶动力学模型;吸附反应机理主要为CA-YB表面的—COO-与Mn~(2+)离子之间的静电吸附。作为一种廉价高效亲环境的吸附材料,在锰的去除与回收方面具有潜在的应用可能。     

苯胺黑药高效降解菌(Bacillus vallismortis)胞外聚合物去除重金属的研究

微生物胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)在废水中重金属的吸附去除过程中起着非常重要的作用.苯胺黑药高效降解菌(Bacillus vallismortis)对苯胺黑药有良好的降解能力,但对其吸附重金属的性能研究还不充分.因此,本文采用3种方法提取苯胺黑药高效降解菌的EPS,主要考察了p H、温度、底物浓度和时间对重金属去除效果的影响.结果表明,热提法提取的效率较高;p H对金属离子吸附影响很大,当p H7时,随着p H变大吸附量逐渐升高,而温度对吸附量影响不大.EPS对Cu~(2+)、Zn~(2+)的去除为快速表面吸附过程,在第8 min时对Cu~(2+)、Zn~(2+)的去除率分别达到了90.7%、52.3%,EPS对Cu~(2+)、Zn~(2+)的吸附表观上符合拟二级动力学规律.在单一体系中,根据Langmuir方程计算出EPS对Cu~(2+)的最大吸附量为2.155 mg·mg-1,对Zn~(2+)的最大吸附量为0.508 mg·mg-1;Cu~(2+)吸附过程与Freundlich方程拟合效果较好,Zn~(2+)吸附过程与Langmuir方程拟合效果较好.红外光谱分析结果表明,EPS表面的羟基、氨基、酰胺基团、羧基和C—O—C基团都参与了吸附,且Cu~(2+)和Zn~(2+)的吸附位点基本一致,本文的研究结果对工程实践具有一定的理论指导意义.     

化学发光法测定工业废水中Mn~(2+)

基于鲁米诺—MnO_4~-体系的化学发光,建立了测定痕量MnO_4~-的化学发光新方法,其检测限为0.1ppbMnO_4~-,线性范围达3个数量级,且具有较好的选择性。通过测定由Mn~(2+)转化成的MnO_4~-可间接测定Mn~(2+).本法应用于工业废水中Mn~(2+)的测定,获得了较满意的结果。     

纳米复合水凝胶的制备及其对重金属离子的吸附

以N-羟甲基丙烯酰胺(HMAm)和2-丙烯酸羟乙酯(HEA)为共聚单体,采用60Co-γ射线低温辐照法,制备了具酰胺基和羟基的新型聚合物水凝胶p(HMAm/HEA),运用原位沉淀法制备了纳米复合水凝胶HMO-p(HMAm/HEA),用于对重金属离子Pb~(2+)和Cu~(2+)的去除.应用SEM、TEM、FTIR等方法对水凝胶进行表征,表征结果证明p(HMAm/HEA)是HMAm和HEA的共聚产物,且纳米水合氧化锰(HMO)成功负载.探讨了溶液初始p H值、反应温度、重金属初始浓度、反应时间、竞争性Ca~(2+)和Na+浓度等因素对纳米复合水凝胶吸附过程的影响,研究表明HMO-p(HMAm/HEA)对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附过程不受温度的影响;吸附量随着溶液初始p H的升高而增加;吸附过程属于Langmuir单分子层吸附;吸附动力学过程符合准二级动力学吸附;高浓度的Ca~(2+)和Na~+对吸附过程影响不大.XPS图谱进一步证明吸附机制是重金属离子与羟基间的离子交换作用.采用0.05 mol·L~(-1)的HCl溶液为脱附剂,经过4次吸附-脱附循环再生后,纳米复合水凝胶重复利用性好.     

MnO2-活性炭吸附柱对水溶液中微量铬吸附作用的研究

本实验研究了在动态条件下,MnO_2-活性炭吸附柱对水溶液中微量(或痕量)Cr~(3+)和CrO_4~(2-)离子的吸附作用及影响吸附柱吸附作用的一些因素。 MnO_2-活性炭柱之所以能够吸附水溶液中的Cr~(3+)和CrO_4~(2-)离子,是由于MnO_2具有共沉Cr~(3+)离子的特性;而在一定的pH值与活性炭的催化作用下,CrO_4~(2-)可被一些还原性离子(如Mn~(2+)、Fe(2+)等)还原为Cr~(3+)离子。     

液/固体系Cu2+、Zn2+、Mn2+在硅藻土表面的吸附行为与特性

为了深入了解液/固体系Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)在硅藻土表面的吸附行为与特性,为硅藻土在含重金属离子废水处理上的应用提供充分的理论依据,采用静态吸附试验对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)在硅藻土表面的吸附条件、性能、行为与特性进行了系统的研究.结果表明,硅藻土投加量和离子初始浓度对硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的影响均可归结为液/固比(液相离子与硅藻土的质量比)的影响,过高或过低的液固比均不利于吸附,硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)所需的最佳液/固比分别为0.025、0.100和0.100.溶液初始pH值对硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的影响主要与溶液初始pH值与硅藻土等电点(2.0)之间的距离有关,接近或低于硅藻土等电点都不利于吸附,过高的pH值会使Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)发生沉淀,也不利于吸附,硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)所需的最适溶液初始pH值区间分别为4.0~6.0、4.0~7.0和4.0~7.0.溶液温度对硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的液膜扩散、颗粒扩散和吸附反应3个过程的影响不一致,导致对吸附量的影响无明显规律.硅藻土对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的吸附分别符合Langmuir、Tenkin、Freundlish等温吸附模型,以物理吸附为主,吸附反应容易进行,在40 min达到平衡,吸附容量(25℃时)理论值分别为4.335、23.031、3.844 mg·g~(-1).吸附是自发的、吸热的、无序性增加,符合二级动力学模型.吸附速率的控制步骤为发生在孔道内部的吸附反应.     

水热炭对水土环境中重金属铅的固持

以纯米糠为前体制备水热炭,通过扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪和元素分析仪等手段表征其物理化学性质;研究时间、p H、Pb~(2+)初始浓度等因素对其吸附Pb~(2+)的影响,以及其对污染土壤中Pb存在形态的影响。结果表明,纯米糠水热炭表面呈现多孔和网状结构,且含有丰富的表面含氧官能团,对溶液中Pb~(2+)有很强的吸附作用,p H=5时吸附效果最好,吸附24 h基本达到平衡。当Pb~(2+)初始浓度为80 mg/L,水热炭投加量为0.75 g/L时,水热炭对Pb~(2+)的吸附量可达72.44 mg/g。将水热炭投加到Pb污染土壤中,能有效降低弱酸提取态Pb含量,提高残渣态Pb含量,使Pb向更加稳定的状态转化。     

盐酸四环素废水剩余污泥毒性效应及其对Cu~(2+)吸附性能

该文研究了以填埋为可能处置途径的盐酸四环素废水剩余污泥对环境的生物毒性效应及未来填埋过程中对重金属的截留作用。该污泥中四环素含量为1 367.12μg/g,在水中2 h后的四环素浸出量为13.883μg/g,24 h增加至20.834μg/g。经250℃处理后污泥浸出液中四环素含量显著减少,2 h为2.459μg/g,24 h为2.912μg/g。通过对斜生栅藻及502发光菌的抑制率,确定污泥毒性等级为Ⅰ级、微毒。研究了pH、时间和温度因素对Cu~(2+)的吸附性能影响。结果表明,污泥对Cu~(2+)具有良好的吸附能力,在p H范围3~7内,温度范围在15~30℃,接触时间达到90 min时,污泥去除Cu~(2+)的效率能到90%以上。通过研究可知,高温对污泥中的四环素有较强的削减作用,且污泥对Cu~(2+)有良好的截留能力,因此建议发酵类抗生素废水剩余污泥经高温处理后填埋。     

原子力显微观测新生态水合二氧化锰与天然有机物的微观吸附形貌

采用云母片吸附的方式,较好地捕捉到了新生态水合二氧化锰的微观结构,并采用轻敲模式下的原子力显微成像技术,对其吸附天然有机物(NOM)前后的微观形貌进行了观测.与陈化2 h后的水合二氧化锰相比,新生态水合二氧化锰呈现出不定形的穿孔层状结构(厚度仅为0～1.75 nm)和球形颗粒结构,具有大的比表面积和附着能力.当向NOM中加入1 mmol/L新生态水合二氧化锰后,NOM分子的吸附形貌由松散分布的扁平粒状结构(吸附高度为5～8.5 nm)转变为密集分布、水平尺寸均匀的球形结构,表明了NOM分子容易以水合二氧化锰为吸附中心包裹在其表面.从直观上进一步证实了新生态水合二氧化锰的除污染效能,为高锰酸盐的预氧化助凝机理提供了有力的依据.     

污泥-稻壳混烧灰对Pb(Ⅱ)吸附性能的研究

稻壳与污泥协同焚烧是一种富有前景的污泥能源化措施,污泥稻壳混烧灰是一种被忽视的资源。该文旨在探究污泥稻壳混烧灰在高浓度含铅废水处理中的应用潜力,分析了不同污泥和稻壳配比混烧灰的基本理化性质,研究了不同p H和不同Pb~(2+)初始浓度下混烧灰对Pb~(2+)的吸附特性,并初步探究该吸附过程的动力学和吸附机理。结果表明混烧灰对Pb~(2+)的吸附容量可媲美其它经过复杂改性处理的灰渣;在燃烧温度900℃时,污泥掺量60%、稻壳掺量40%制备的混烧灰吸附性能最好,在p H为5,初始Pb~(2+)浓度低于400 mg/L时混烧灰对Pb~(2+)的去除率高于90%;相较于Freundlich等温吸附模型,Langmuir等温吸附模型的拟合结果更好,拟合最大吸附量为108.7mg/g;动力学研究发现混烧灰对Pb~(2+)的吸附行为主要发生在5 h以内。混烧灰对Pb~(2+)去除的主要原因是混烧灰中无定形二氧化硅微水解形成硅醇对Pb~(2+)的作用,无定形二氧化硅表面存在孤立羟基和成对羟基导致了2种吸附产物Pb_2SiO_4和PbSiO_3·xH_2O存在。     

改性生物炭的制备及其对水中镉离子的吸附试验

以稻壳为原料,采用预浸渍-热解法制备原始稻壳生物炭(C)、CaCl_2改性的稻壳生物炭(Ca-C)、CaCl_2与H_2O_2混合改性的稻壳生物炭(Ca H-C),探讨改性生物炭对水中Cd~(2+)的去除能力。结果表明:改性生物炭具有较大的比表面结和总孔容积。CaCl_2改性和CaCl_2与H_2O_2混合改性可显著提高生物炭对Cd~(2+)的吸附能力,其中CaCl_2与H_2O_2混合改性效果要优于CaCl_2改性。Ca-C和CaH-C对Cd~(2+)吸附符合Langmuir吸附等温模型,饱和吸附量可分别达到19. 53,37. 45 mg/g。改性生物炭主要以离子交换的方式对水中Cd~(2+)进行去除,少量Cd~(2+)在生物炭或生成的CaCO_3表面进行物理吸附。     

鸟粪石天然沸石复合材料对水中铅离子的去除

将一种含鸟粪石的氮磷回收产物(NZ-MAP)应用于水中重金属离子铅的去除.通过XRD、FTIR、SEM/EDS分析手段对NZ-MAP进行表征,并探究投加量、溶液初始pH、反应时间对去除过程的影响.结果表明NZ-MAP材料主要成分为负载有鸟粪石的天然沸石;当投加量为0. 4 g·L~(-1)时,最大吸附量为749. 74 mg·g~(-1),同时NZ-MAP对溶液中Pb~(2+)的吸附量随pH的增大呈先增加后趋于平衡的趋势,其去除机理主要为Pb_(10)(PO_4)_6(OH)_2沉淀作用,且当pH为5. 0时效果最佳.该材料对于水中铅离子的去除过程更加符合准二级动力学模型.为深入探讨共存重金属离子对NZ-MAP去除水中铅离子的影响,发现共存Ni~(2+)和Cu~(2+)对NZ-MAP吸附Pb~(2+)的影响较小,共存Zn~(2+)和Al~(3+)明显抑制了NZ-MAP对Pb~(2+)的吸附.研究显示,NZ-MAP材料可高效去除水中铅离子,可为水体中铅离子的去除提供有效的方法     

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.     

铁炭填料去除模拟矿山酸性废水中Cu~(2+)的特性

研究了多孔铁炭填料对模拟矿山酸性废水中Cu~(2+)的去除特性,并与商业活性炭的吸附性能作了比较。研究表明,铁炭填料对Cu~(2+)的去除速度快,当填料投加量为1.14 g/L时,吸附10 min后Cu~(2+)的去除率超过95%,吸附平衡后Cu~(2+)的去除率达99.96%,模拟矿山酸性废水经铁炭微电解处理后,pH值从约3.0上升到5.0~5.5,降低了其酸污染。铁炭填料和活性炭对酸性矿山废水中Cu~(2+)的去除均符合准二级吸附动力学规律和Langmuir等温吸附模型,铁炭填料和活性炭对Cu~(2+)的最大吸附量分别为714.29和9.69 mg/g,铁炭填料去除Cu~(2+)的性能远高于活性炭。铁炭微电解去除Cu~(2+)包括了吸附、金属置换、微电解和絮凝等多种作用机理。