MBFX-8/磁性Fe_3O_4@CMC复合絮凝剂的制备及对Cu~(2+)的去除

以微生物絮凝剂MBFX-8、羧甲基壳聚糖CMC和磁性Fe_3O_4为原料,制备了新型MBFX-8/磁性Fe_3O_4@CMC复合絮凝剂。采用FTIR和XRD对新型复合絮凝剂进行表征。结果表明,羧甲基壳聚糖(CMC)已成功接枝在Fe_3O_4纳米粒子表面,而且MBFX-8也顺利掺入复合絮凝剂中。考察了MBFX-8与Fe_3O_4@CMC的质量比、p H、絮凝剂投加量和静置反应时间对Cu~(2+)去除性能的影响。MBFX-8与Fe_3O_4@CMC的质量比为1∶5时,复合絮凝剂对Cu~(2+)的去除率最好。复合絮凝剂对Cu~(2+)的去除效果与溶液初始p H以及静置反应时间正相关,而与其投加量的增加呈先提高后降低的趋势。当溶液初始p H值为6.5,复合絮凝剂投加量为5 g·L-1,静置反应时间为3 h时,得到最优的Cu~(2+)去除效果,达98.9%。     

聚铝及其加载粘土矿物高效絮凝沉降铜绿微囊藻的研究

考察了4种聚铝絮凝剂絮凝沉降铜绿微囊藻的效果,发现编号为HPACS02的聚铝絮凝剂除藻效果最好,并进一步研究得知HPACS02在pH 7.5时絮凝除藻的效率最高.在采用HPACS02作为絮凝剂时,如果少量投加滑石、海泡石或高岭土等粘土矿物会对铜绿微囊藻的絮凝沉降产生增效作用,其中滑石的助凝效果最好.     

聚铝及其加载粘土矿物高效絮凝沉降铜绿微囊藻的研究

考察了4种聚铝絮凝剂絮凝沉降铜绿微囊藻的效果，发现编号为HPACS02的聚铝絮凝剂除藻效果最好，并进一步研究得知HPACS02在pH7．5时絮凝除藻的效率最高。在采用HPACS02作为絮凝剂时，如果少量投加滑石、海泡石或高岭土等粘土矿物会对铜绿微囊藻的絮凝沉降产生增效作用，其中滑石的助凝效果最好。     

超顺磁性纳米Fe_3O_4的制备及其类Fenton反应性能

以二甘醇/乙二醇醇热法制备了超顺磁性纳米Fe_3O_4,采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)以及磁滞回线等手段对制备的纳米Fe_3O_4进行表征,并通过纳米Fe_3O_4/H_2O_2类Fenton反应降解罗丹明B废水考察了纳米Fe_3O_4/H_2O_2的性能及其稳定性。研究表明,制备的纳米Fe_3O_4不仅分散性好、规整球状结构,磁性强且粒径比较均匀,平均粒径约为80 nm;从单因素实验(纳米Fe_3O_4投加量、H_2O_2/Fe_3O_4的摩尔比、pH以及反应时间)与正交实验获得了最佳反应条件:纳米Fe_3O_4投加量为2 g·L~(-1),pH=4,H_2O_2/Fe_3O_4摩尔比为4∶1,反应时间为3 h,此时罗丹明B与TOC去除率分别为100%和35%。重复4次使用纳米Fe_3O_4,通过表征发现纳米Fe_3O_4颗粒的晶体结构不变但是发生了团聚,纳米Fe_3O_4的催化性能有所下降。     

半胱氨酸改性Fe3O4纳米材料对Pb (Ⅱ) 的吸附研究

为了解决水体中Pb(Ⅱ)污染问题,利用SiO_2和半胱氨酸(Cys)对Fe_3O_4纳米粒子进行表面修饰,并用于水中Pb(Ⅱ)的去除研究。实验结果表明,Fe_3O_4@SiO_2@Cys的吸附效果明显优于另外两种未修饰Cys的磁性纳米材料(Fe_3O_4和Fe_3O_4@SiO_2)。当Fe_3O_4@SiO_2@Cys投加量为1.0g/L,pH=6.0,Pb(Ⅱ)初始质量浓度为100mg/L,吸附时间为30min时,水中Pb(Ⅱ)去除率可达到95%以上。在Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)共存条件下,Fe_3O_4@SiO_2@Cys对Pb(Ⅱ)的吸附效果明显优于其他3种金属离子。经5次循环使用后,Fe_3O_4@SiO_2@Cys对Pb(Ⅱ)的去除率仍保持在80%左右。     

铜绿微囊藻的胞外有机物对不同混凝剂除藻效果的影响

为了保证水厂在高藻条件下的安全清洁供水,以分布较为广泛的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为研究对象,采用2种铝系混凝剂AlCl3和聚合氯化铝(polyaluminum chloride,PACl)进行烧杯混凝实验,考察混凝过程中铝形态对除藻的影响,分析铜绿微囊藻的胞外有机物(extracellular organic matters,EOM)对藻去除的影响机制。结果表明:在PACl浓度为0.04 mmol·L~(-1)时,对藻细胞及浊度的去除率均为90%,而AlCl_3摩尔浓度为0.08 mmol·L~(-1)时,藻细胞及浊度去除率才达到90%;在制备PAC时,会水解产生大量中等聚合形态、性质稳定的Alb,在弱酸性到弱碱性的范围(pH为6～8)内,Alb对藻细胞去除率均可达到95%以上;而AlCl_3只有在比较窄的pH范围内形成原位Al_b,AlCl_3只能在较窄的pH范围内(pH为6～6.5)保持95%藻细胞去除率。与AlCl_3相比,PACl可去除更多表观分子质量为200～300 Da的胞外聚合物,同时PACl混凝后得到的絮体密实度大于AlCl_3。以上结果为研究铝系混凝剂强化去除藻的胞外有机物提供了参考。     

水力空化耦合电解抑藻工艺性能的初步研究

采用水力空化与电解耦合的工艺去除水体中的藻类。初步探索了包括空化管径和电解时间在内的处理工艺参数,改善了处理装置结构。试验选用天然水体优势藻种——铜绿微囊藻和水华鱼腥藻为研究对象,在优化后的水力空化条件下,水头压力0.33 MPa,电流密度为2.13 mA/cm²,处理10 L密度为3.0×106 mL^-1的铜绿微囊藻藻液。结果表明,该装置具有显著的抑藻效果,处理30 min的水样在处理后培养3 d可以达到76.9%的抑藻率,4 d后抑藻率上升到到97.5%。而对藻液分别进行单独空化30 min和单独电解30 min后培养4 d的抑藻率分别为27.7%和27.8%,表明空化耦合电解具有协同作用。通过比较该装置对不同藻种以及处于不同生长阶段的藻种的处理效果,发现装置对铜绿微囊藻的抑藻率显著优于水华鱼腥藻;对于铜绿微囊藻而言,处于对数生长期的藻细胞比稳定生长期更易被除去。     

壳聚糖改性红壤去除铜绿微囊藻

研究了聚合氯化铝铁和壳聚糖改性对高岭土、海泡石和红壤去除水中铜绿微囊藻效果的影响。结果表明,壳聚糖改性的红壤对铜绿微囊藻的去除效果最好,其生成絮体密实度大,抗扰动能力强。当改性红壤的投加量为50 mg/L时,叶绿素a和铜绿微囊藻去除率分别达到98.0%、95.1%。该絮凝剂适应性好,在pH为3.0~6.0的范围内对铜绿微囊藻均可取得很好的去除效果,对叶绿素a和浊度的去除率可达90%以上。壳聚糖通过包裹红壤颗粒,借助壳聚糖的粘结架桥和电中和能力,大幅度提高了红壤的絮凝性能。该絮凝剂处理富藻水,具有絮凝效果明显、絮体密实度大、投加量少、绿色环保、经济等优点,在工程上具有较大的实用价值。     

磁性金属有机骨架Fe3O4@ZIF-8的制备及对偶氮染料刚果红的高效吸附

采用常温搅拌法,在聚苯乙烯磺酸钠(PSS)处理过的Fe_3O_4表面诱导生长ZIF-8壳层,成功合成了磁性核壳金属有机骨架Fe_3O_4@ZIF-8,并对其吸附去除偶氮染料刚果红的性能进行了探究,考察了刚果红初始浓度和接触时间、Fe_3O_4@ZIF-8投加量以及pH对刚果红去除的影响。SEM、TEM、XRD、FT-IR及VSM表征结果证明,ZIF-8纳米颗粒已成功负载于Fe_3O_4表面,形成了典型的核壳结构,并且具有优异的磁学性能。吸附实验结果表明,反应最佳pH为6,吸附剂投加量为500 mg·L~(-1);当反应时间达到180 min时,吸附达到平衡。吸附反应的吸附动力学和吸附等温线分析表明,刚果红染料在Fe_3O_4@ZIF-8上的吸附动力学符合二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir模型。Fe_3O_4@ZIF-8吸附剂对刚果红具有高效的选择吸附性能并且在循环吸附中展现出良好的循环吸附性能。因此,磁性核壳金属有机骨架Fe_3O_4@ZIF-8作为吸附剂在去除刚果红染料方面有着广阔的应用前景。     

磁性纳米Fe_3O_4活化过硫酸盐降解水中磺胺甲恶唑

采用共沉淀法制备了具有较高催化活性的磁性纳米Fe_3O_4,并对其催化活化过硫酸盐(PS)降解磺胺甲恶唑(SMX)的性能进行了探究,考察了PS浓度、Fe_3O_4投加量、初始pH、共存阴离子(Cl~-、CO_3~(2-)、NO_3~-)以及腐殖酸(HA)对SMX降解效果的影响。SEM、EDS、FT-IR、XRD和BET表征结果表明,实验制备了较高纯度的Fe_3O_4纳米颗粒;重复性实验结果表明,Fe_3O_4具有良好的稳定性;催化降解SMX的实验结果表明,提高PS的浓度、增加Fe_3O_4的投加量均可提高SMX的降解率,且SMX的降解反应符合拟一级动力学。当PS浓度为0.5 mmol·L~(-1)、Fe_3O_4投加量为1.2 g·L~(-1)、初始pH=7.0时,Fe_3O_4活化PS降解SMX的效果最佳,在反应180 min后,SMX降解率达到93.3%。XPS光谱分析结果表明,反应过程中Fe~(2+)主要参与了活化PS降解SMX的过程。乙醇(EtOH)和叔丁醇(TBA)自由基淬灭实验结果证明,在Fe_3O_4/PS体系中同时存在SO_4~-·和·OH,SO_4~-·对SMX的降解发挥了主导作用。以上结果为含磺胺甲恶唑废水的处理提供了催化剂选择,也可为过硫酸盐高级氧化体系中阴离子和腐殖酸对反应的影响效果提供参考。