矿化垃圾对渗滤液的吸附试验及其动力学研究

应用矿化垃圾吸附处理实际渗滤液中的COD和氨氮,分别研究了粒径、投加量、pH对吸附效果的影响,并在最佳吸附条件下对吸附过程进行动力学分析。结果表明,反应360min时,COD吸附达到平衡,去除率达到69.01%,单位吸附量为87.91mg/g;反应510min时,氨氮吸附达到平衡,去除率达到71.45%,单位吸附量为16.86mg/g,这表明用矿化垃圾作为吸附剂吸附垃圾渗滤液中的COD和氨氮是可行的;用COD和氨氮动力学数据拟合吸附过程,均符合伪二级动力学方程。     

改性荞麦壳对水溶液中Cu~(2+)离子吸附效果及机理

以柠檬酸对荞麦壳进行化学改性,改性后荞麦壳吸附剂对Cu2+的吸附量增加。研究了不同pH、吸附剂投入量、浓度和时间对吸附效果的影响。在pH值为5.5,Cu2+初始浓度50 mg/L,吸附剂投入量为1 g,吸附时间为120 min的条件下,Cu2+的吸附量达到较大值。通过用改性荞麦壳吸附剂对Cu2+的热力学吸附过程的分析,结果表明,改性荞麦壳吸附剂符合Langmuir吸附等温模式,改性荞麦壳吸附剂对Cu2+的吸附存在化学吸附,改性荞麦壳的最大吸附量可以达2.26 mg/g。研究改性荞麦壳吸附剂吸附Cu2+的动力学特性,吸附动力学行为可用准二级速率方程进行很好的描述,准二级吸附速率常数随温度升高而增大。准一级速率方程和颗粒扩散模型可以较好地描述吸附初始阶段,Cu2+浓度较高,颗粒内扩散;吸附后期,Cu2+浓度较低,受到颗粒外扩散的控制。总之,整个吸附过程可能是多种动力学机理共同作用的结果。     

页岩陶粒对水体中磷的吸附作用及动力学

研究了页岩陶粒对水溶液中磷的等温吸附特征,考察了溶液磷初始浓度、吸附剂粒径和温度对吸附作用的影响,利用一级和准二级动力学模型对页岩陶粒吸附除磷动力学过程进行了分析.结果表明,页岩陶粒对磷的等温吸附特征符合Langmuir方程,最大磷吸附量为131.58 mg/kg.溶液磷初始浓度越大,温度越高,页岩陶粒对磷的吸附量越大.随着吸附剂粒径的减小,一级动力学速率常数增大,吸附平衡时间缩短.尽管一级和准二级动力学模型都能反映不同条件下页岩陶粒的吸附除磷动力学过程,但相比较而言,准二级动力学对该过程的描述更为准确,由该模型估算出页岩陶粒对磷的平衡吸附量qe,其误差基本小于13.00%.     

花生壳吸附Cu^2＋的动力学和热力学研究

采用平衡吸附法,研究了pH、时间及温度对花生壳吸附水溶液中Cu2 的影响.结果表明,pH显著影响花生壳对Cu2 的吸附,pH为3.00～5.00时,吸附效果最好;初始吸附过程非常快,30 min时即达到最大吸附量的97%左右,其动力学行为更好地符合Lagergren准二级反应动力学模型,随着温度增加,初始吸附速率和平衡吸附量增加.吸附过程的表观活化能(Ea)为17.02 kJ/mol,表明花生壳吸附水溶液中Cu2 是吸热的化学过程.吸附活化熵为负值,表明Cu2 从水溶液本体中溶解的自由状态到被吸附的状态是有序增加的过程.吸附活化焓呈正值,意味着升温有利于吸附.花生壳对Cu2 的吸附较好地符合Langmuir吸附等温线.吸附过程中吉布斯自由能变化呈负值,说明吸附过程为自发的过程.     

不同粒级的煤胶体对汞的吸附动力学

为了解煤胶体对汞的吸附动力学特性,采用沉降法和离心法提取由霍林河采集煤样中的煤胶体（0~2、2~5、5~10 μm）,采用批量实验对不同粒径和不同温度下,煤胶体对汞的吸附动力学特性进行了研究。结果表明：煤胶体对汞的吸附反应为吸热反应,以化学吸附为主,其吸附动力学过程可用准二级动力学方程和双室模型很好的描述。煤胶体对汞的平衡吸附量随粒径的减小和温度的升高而逐渐增大,不同粒径煤胶体受温度影响的大小关系为（5~10）μm > （2~5）μm > （0~2）μm。煤胶体对汞的吸附从初始阶段到达到表观平衡,快速吸附均占据优势。在表观平衡时,粒径越大,快速吸附的贡献率越小。煤胶体对汞的吸附反应速率随温度升高和粒径减小而增大。温度越高、粒径越小,快速吸附速率越大;而慢速吸附速率则随温度升高和粒径增大而增大。汞在0~2 μm和2~5 μm煤胶体上的吸附过程,粒内扩散是其主要控速步骤;而对于5~10 μm的煤胶体,膜扩散是主要控速步骤。     

核桃壳对模拟废水中Cu~(2+)的吸附性能研究

采用核桃壳作为吸附剂,对模拟废水中的Cu2+进行吸附去除,考察了吸附剂粒径、水样初始pH、吸附剂用量、Cu2+初始浓度、吸附时间等因素对Cu2+吸附效果的影响,确定最佳吸附参数,并进行了吸附动力学和吸附等温线分析。结果表明:最佳吸附参数为核桃壳吸附剂粒径1.25~1.60mm、水样初始pH 5.0、吸附剂用量2.5g,Cu2+初始质量浓度20mg/L、吸附时间360min,在此条件下100mL水样在200r/min、25℃条件下吸附的Cu2+去除率达70%以上,吸附量约为0.702mg/g;本实验过程采用伪二级动力学方程的拟合更好,R2均在0.9以上,Cu2+吸附速率与其浓度的二次方成正比;Langmuir方程可以较好地描述核桃壳吸附剂对Cu2+的吸附过程,此吸附过程是单分子层的吸附。     

3种人工湿地基质对磷的吸附特性

选用页岩、陶粒和砾石3种基质进行等温吸附和吸附动力学试验,研究其对磷的吸附特性。结果表明,Freun-dlich和Langmuir方程均能较好地拟合各基质对磷的吸附特征,并且用Freundlich方程的拟合效果要好于Langmuir方程;基质对磷的理论饱和吸附量大小依次为页岩(527.992 mg/kg)>陶粒(328.165 mg/kg)>砾石(129.729 mg/kg);页岩最大磷吸附量随粒径增加而减小;各基质对磷的吸附过程分为快、中、慢3个阶段,3种基质对磷的吸附速率依次为页岩>陶粒>砾石;准二级动力学方程、双常数方程和Elovich方程均能较好地描述人工湿地基质对磷的吸附动力学特征,但从相关系数来看,准二级动力学方程的描述更为准确。     

矸石基X型分子筛对水中Co2+、Cu2+、Cd2+和Cr3+的去除

以煤矸石为原料,采用碱熔后水热合成法制备X型分子筛并进行XRD、SEM、BET和Zeta电位分析。研究其对水中Co2+、Cu2+、Cd2+和Cr3+4种离子的吸附性能,包括吸附等温线、吸附动力学以及初始金属离子浓度、pH值对吸附性能的影响。所合成的矸石基X型分子筛的BET比表面积为676.02 m2/g,微孔孔容为0.263 cm3/g。吸附实验表明,矸石基X型分子筛能有效去除上述4种离子,同时实现煤矸石的资源化和金属离子的去除。4种离子的平衡吸附量均随初始浓度的增大而增大,相同条件下平衡吸附量的大小顺序为Cd2+>Cr3+>Cu2+>Co2+。准二级动力学模型能很好地描述4种离子的吸附动力行为。Langmuir模型对Co2+、Cu2+和Cd2+吸附的拟合较Freundlich模型高,说明其主要表现为物理吸附过程。4种离子的吸附速率均由液膜扩散和颗粒内扩散共同控制。     

垃圾焚烧炉渣对电镀废水中Cu的吸附特性

以垃圾焚烧炉渣作吸附剂,对电镀废水中Cu的吸附特性进行了研究,包括吸附速率、解吸速率、吸附等温线和连续柱吸附实验等。结果表明,炉渣对电镀废水中Cu的吸附平衡时间和解吸平衡时间均为8 h。炉渣对Cu的吸附等温线为直线型,可用Henry型方程进行拟合。连续柱吸附实验结果表明,炉渣对电镀废水在连续吸附55 h后吸附能力逐渐丧失,累计最大吸附量为921 μg/g,而炉渣对人工配水在连续吸附80 h后吸附能力完全丧失,累计最大吸附量为2 687 μg/g。     

内分泌干扰物双酚A在黏土防渗层中的吸附作用研究

双酚A(BPA)是典型的内分泌干扰物,其在水体中广泛存在,可通过多种途径使人类遭受直接或潜在的暴露风险。研究了黏土对垃圾渗滤液中BPA的吸附机制规律及其吸附模型,讨论了溶液pH、土水比等影响因素对吸附效果的作用机制。结果表明,黏土对BPA的吸附过程遵循准二级动力学方程,黏土对BPA的最大吸附量可达到0.571mg/g,吸附等温线符合Langmuir模型。在吸附开始阶段,不同水土比的黏土吸附速率均较大,约90min达到吸附平衡,平衡吸附量为0.133mg/g;当pH≥8.39时,吸附量随着BPA的电离而减小。通过与其他各类物质进行比较时发现,黏土对氨氮的吸附性能较强,对BPA等内分泌干扰物的平衡吸附量很小,因此有必要对黏土层进行改性,以保障地下水的安全。     

沸石对降雨径流中氨氮的吸附特性

城市面源污染是重要水体污染源之一,降雨发生时,雨水径流会携带累积在路面、屋面的含有机物、氮磷、重金属等污染物质进入水体,其中氮磷是造成水体富营养化的重要因素。针对这一情况,采用不同种类沸石,对雨水径流中的氮磷进行了吸附研究,着重考察了沸石对氨氮的吸附动力学,吸附等温线特征,并考察了pH、共存阳离子以及COD对吸附能力的影响。结果表明,Na型改性沸石吸附性能优于其他2种,饱和吸附量达到9.09 mg/g,沸石的吸附过程符合准二级动力学模型。Mg2+、Ca2+对Na型改性沸石的影响较大,Na型改性沸石吸附氨氮的适宜pH为5~8。本研究为探索用物化方法来处理雨水提供了依据,Na型改性沸石可以作为吸附雨水中氨氮的优选吸附剂。     

泥炭树脂颗粒对水溶液中十二烷基苯磺酸钠的去除

泥炭树脂颗粒对水溶液中十二烷基苯磺酸钠 (SDBS)具有很好的去除效果。数据分析表明 ,Freundlich和 Langmuir吸附等温方程可以很好地描述这一过程。通过 L angmuir方程计算出颗粒对 SDBS的最大吸附量为 3 3 .3 3 mg·g- 1。在试验条件下 ,吸附量随着 SDBS的初始浓度增加而增加 ,当溶液的初始 p H在 4～ 8的范围时 ,颗粒对 SDBS吸附量变化很小。溶液的初始浓度对吸附速率产生明显影响 ,浓度越低吸附速率越快 ,达到吸附平衡所需的时间越短。准二级动力学模型能够很好地描述颗粒对 SDBS的吸附过程。     

核桃壳生物炭小球对雌激素污染物的吸附机制

为探究生物炭小球对雌激素污染物的吸附机制,以农业废弃物核桃壳为原材料,在400 ℃下热解碳化制备生物炭,与黏土、碳酸氢钠、硅酸钠混合制备生物炭小球。采用ESEM观察、比表面积测定、红外光谱对其表面结构和组成进行表征,并将其用于对雌酮(E1)、雌二醇(E2)和雌三醇(E3)的吸附去除研究。分别考察了吸附时间、溶液pH、生物炭小球投加量以及雌激素初始浓度对吸附效果的影响,并通过颗粒内扩散、等温吸附、吸附动力学探讨其吸附机制。结果表明：生物炭小球对雌激素的吸附平衡时间为15 min;投加量为1 g、pH为5、初始浓度为2 500 μg·L-1时平衡吸附量最大;颗粒内扩散模型研究结果表明吸附机制包括分配作用和表面吸附;准二级动力学可较好地描述生物炭小球对雌激素的吸附过程;生物炭小球对雌激素的吸附过程符合Freundlich等温吸附模型。所制备的生物炭小球对雌激素污染物具有较好的去除效果,在环境治理方面具有一定的应用前景。     

不同地表雨水径流冲刷特性分析

选择北京市某城区典型地表(校园、自行车道、商业街和高架桥)的雨水径流作为研究对象,系统分析了不同地表雨水径流的冲刷特性。分析结果表明:不同地表初期冲刷现象都比较明显,控制不同地表20%的初期雨水可以削减污染物总量的40%～60%,高架桥初期雨水径流中COD、SS和TP浓度最高,校园初期雨水径流中TN浓度最高。不同地表雨水径流的水质优劣顺序为:校园>商业街>自行车道>高架桥。校园和自行车道在整个降雨过程中D50和D90粒径大小相近,分别为30μm和50μm左右,且变化幅度都较小。高架桥和商业街在雨水径流初期D50和D90粒径有明显减小,但后期均出现较大幅度的波动,其粒径明显大于校园和自行车道。上述研究成果对于城市不同地表雨水径流污染控制和场地开发具有重要意义。     

不同硅铝比的ZSM-5型沸石分子筛吸附水中Cu2＋离子的研究

考察了3种不同硅铝比的ZSM-5沸石分子筛（25H、38H和50H,25、38和50为硅铝比）对水中Cu2＋的吸附过程及其影响因素。结果表明,3种材料均能有效吸附去除水中Cu2＋离子,动力学符合假二阶动力学模型,吸附等温线符合Langmuir吸附等温式。3种材料吸附速率及吸附容量顺序为：25H〉50H〉38H,其中,25H最大吸附容量达到12．83mg／g。投加量由0．8g／L增加至2．0g／L,材料对Cu2＋吸附去除率由87．0％增加至97．5％。考察水中常见阳离子对吸附的干扰作用,结果表明,干扰离子的影响顺序为：Pb2＋〉K＋〉Na＋〉Mg2＋;随着干扰离子浓度的增大,材料对Cu2＋的去除率显著下降。硅铝比及晶粒形貌均对沸石分子筛吸附Cu2＋有较大影响,小的孔径不利于Cu2＋的吸附,低硅铝比有利于Cu2＋在分子筛上的吸附。     

壳聚糖/磁性生物碳对重金属Cu(Ⅱ)的吸附性能

以丝瓜络为原料制备壳聚糖/磁性生物炭(CMLB),并研究了改性前后的生物炭对重金属Cu(Ⅱ)的吸附性能。结果表明,改性后的生物炭包含γ-Fe2O3纳米颗粒,颗粒尺寸均匀,大小一致。CMLB对Cu(Ⅱ)的吸附量为54.68 mg·g-1,高于原始生物炭(LB)、磁性生物炭(MLB)的吸附量,且能够达到壳聚糖吸附量的86%。整个吸附过程在18 h达到平衡,在pH=5.8±0.1有较好的吸附效果。吸附反应动力学可采用准二级动力学方程拟合,吸附等温线符合Freundlich模型。CMLB吸附Cu(Ⅱ)的机制下包括离子交换、物理吸附和共沉淀。CMLB材料在处理废水后,利用磁铁可将材料从水中分离。CMLB可作为一种吸附剂有效去除水中的重金属,应用前景广阔。     

核桃壳粉对水溶液中Pb2＋的吸附

实验通过间歇吸附方式研究了核桃壳粉对水溶液中Pb^2＋的吸附特性,探讨了核桃壳粉粒径及用量、溶液pH、Pb^2＋初始浓度等参数对吸附的影响,并讨论了吸附过程的热力学和动力学特征。结果表明,核桃壳粉对Pb^2＋吸附的最佳pH为5．0,去除率随吸附剂粒径的减小、用量的增加、Pb^2＋初始浓度的减小而增加。优化实验条件下,0～0．3mm15g／L的吸附剂在298K时,对pH=5的50mL50mg／LPb^2＋溶液的去除率达96．98％。核桃壳粉对Pb^2＋的吸附等温线符合Sips模型,在283、293和303K的最大吸附量分别为18．25、18．27和20．94mg／g。吸附过程是放热的、混乱度减小的自发过程,且符合准二级动力学模型。吸附速率常数随温度升高而减小,在293和303K时分别在90和120min基本达到平衡。结合FTIR和SEM手段发现核桃壳对Pb^2＋的吸附以物理吸附为主,同时包括离子交换、螯合等化学吸附以及颗粒内扩散步骤,是一个复杂的过程。     

粉煤灰合成沸石去除城市暴雨径流中氨氮

采用粉煤灰为原料,通过耦合碱熔-两步合成法制得3种合成沸石产品,并以合成沸石制备大粒径的功能填料。通过氨氮吸附速率实验和等温吸附实验探讨了合成沸石及功能填料的氨氮吸附速率和最大吸附容量(Qm),以功能填料构建模拟人工快速渗滤系统,研究其对城市暴雨径流中氨氮的去除效果。结果表明,合成沸石对氨氮的吸附速率极快,5min去除率约达到75%,氨氮最大吸附容量为11.36～16.13 mg/g;功能填料对氨氮的最大吸附容量有所下降,但氨氮吸附速率仍较快,应用于模拟人工快速渗滤系统时能在较高的水力负荷下快速去除城市暴雨径流中的氨氮。碱处理再生法更适于进行合成沸石功能填料原位再生,氨氮吸附容量一次再生率达到67%～87%。     

粉煤灰砖块对磷酸盐的吸附特性

以建筑废料粉煤灰砖块为吸附剂材料,通过静态吸附实验研究其对磷酸盐的吸附特征,以及磷酸盐初始浓度、吸附剂投加量、pH等因素对吸附反应的影响。Langmuir、Freundlich和Temkin等温模型的分析发现,Langmuir等温式方程最适合描述吸附过程,对磷酸盐的理论饱和吸附容量为44.62 mg/g。利用伪一级动力学模型、伪二级动力学模型和颗粒内扩散模型考察了吸附过程特征,其中伪二级动力学模型为最适于描述粉煤灰砖块对磷酸盐的吸附过程的动力学模型。通过颗粒内扩散模型、Bangham方程及Boyd模型对吸附动力学机理进行的探讨表明,颗粒内扩散速率不是粉煤灰砖块吸附磷酸盐反应的惟一速率控制步,膜扩散速率和颗粒内扩散速率共同影响着吸附反应速率。磷酸盐浓度较低时主要是膜扩散限制吸附反应速率,而磷酸盐浓度较高时则颗粒内扩散成为速率控制步。研究证明,粉煤灰砖块粉末作为湿地基质具有对磷酸盐很强的吸附能力,在减少了固体废弃物的数量的同时又可以实现水污染控制的目的。