硫酸钛混凝去除无机砷(III)的效能

使用硫酸钛作为混凝剂,研究了混凝去除As(III)过程中溶液pH值、混凝剂投加量、砷的初始浓度以及阴离子对除砷效果的影响.硫酸钛的水解沉淀物颗粒等电点为pH=5;当pH=6时,水解沉淀物的粒径最大.在pH=5~8范围内,As(III)的去除率高且基本稳定;而沉淀物颗粒Zeta电位降低较大.说明水解沉淀物Zeta电位对As(III)的去除影响不大.混凝剂投加量为2.5~10 mg/L时,As(III)的去除率随投加量的增加而显著增加;混凝剂投加量大于15 mg/L时,As(III)去除率随混凝剂投加量的增加变化趋于平缓.水中阴离子(硅酸根和磷酸根离子)的存在会降低混凝对As(III)的去除效率.     

汞(Ⅱ)和砷(Ⅲ)在草炭土胡敏酸上的吸附

为研究汞和砷在胡敏酸上的吸附特性,从辽宁彰武采集了草炭土并用稀碱法提取胡敏酸。研究胡敏酸对Hg（Ⅱ）和As（Ⅲ）吸附作用,探讨温度（15、25、35、45℃）、pH（3,5,7,9）和离子强度（Ca2+,H2PO4-）对该吸附的影响,并计算吸附活化能。结果表明：温度与胡敏酸对Hg（Ⅱ）的吸附呈显著正相关,而对胡敏酸吸附As（Ⅲ）的影响较小;pH对胡敏酸吸附Hg（Ⅱ）也呈正相关,而胡敏酸对As（Ⅲ）的吸附以中性最好,酸性、碱性下吸附量均降低;Ca2+对Hg（Ⅱ）的吸附有明显的抑制作用,H2PO4-对As（Ⅲ）的吸附影响很小。对等温吸附实验结果拟合证明,胡敏酸对Hg（Ⅱ）和As（Ⅲ）等温吸附更符合Freundlich模型。对动力学吸附实验结果拟合证明,准二级动力学方程能很好地描述胡敏酸对Hg（Ⅱ）和As（Ⅲ）的吸附。Hg和As（Ⅲ）在胡敏酸的吸附活化能分别为23.06 kJ·mol-1和2.65 kJ·mol-1,表明Hg（Ⅱ）在胡敏酸上的吸附以化学吸附为主,As（Ⅲ）在胡敏酸上的吸附以物理吸附为主。     

Fenton氧化-絮凝耦合去除水中As(Ⅲ)的机理

为了改善亚铁(Fe(Ⅱ))絮凝去除水中As(Ⅲ)的效果,对Fe(Ⅱ)/H2O2(Fenton试剂)氧化-絮凝耦合工艺进行了研究。以5 mg/L的As(Ⅲ)模拟废水为处理对象,对比了Fenton氧化-絮凝耦合处理As(Ⅲ)和单一Fe(Ⅱ)絮凝的效果。结果表明:单一絮凝对总砷的去除率只有60%左右,而氧化-絮凝耦合的去除率可达99.3%;氧化-絮凝耦合产生的絮体粒度约为单一絮凝的3倍,明显增强了絮凝沉降性能。SEM、XRD、BET测试结果表明:Fenton氧化-絮凝耦合去除水中As(Ⅲ)产生的絮体初级粒子是一种无定形纳米颗粒;氧化-絮凝耦合反应产生的Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)混合态水解形成纳米胶体,对As(Ⅴ)的絮凝吸附优于As(Ⅲ)。氧化还原电位的测定表明As(Ⅲ)被迅速氧化为As(Ⅴ),且是一种原位氧化-絮凝反应过程。     

响应面分析法优化Fe(Ⅲ)-亚硫酸盐去除废水中的砷

利用Fe（Ⅲ）-亚硫酸盐体系对实际含砷酸性废水通过混凝-氧化-混凝工艺进行处理,并利用响应面分析法对工艺过程进行优化,结果发现二次多项式模型可以很好的模拟实验结果,根据模型所预测的最优条件是在氧化过程中pH为3.53、250 mL原液中Fe（Ⅲ）投加量为0.46 mmol、Na2SO3投加量为0.60 mmol,最终的响应值总砷去除率为90.70%,根据模型所预测的最优条件进行实验,得到总砷去除率实验值为93.90%,与模型预测值的相对偏差为3.53%。     

流通式电芬顿系统对地下水中As(Ⅲ)的高效去除

为了高效处理地下水中的As(Ⅲ),设计了一种流通式电芬顿处理系统,考察了电流密度、pH、曝气速率、流速、电解质浓度以及共存离子等关键因素对As(Ⅲ)去除率的影响。此外,对电芬顿体系中As(III)的去除机理进行了分析,并对该系统在连续运行下的处理效果进行了评估。结果表明：在最佳反应条件下(电流密度为7.6 mA·cm⁻²、pH为6、流速为20 mL·min⁻¹、曝气速率为80 mL·min⁻¹、电解质浓度为100 mg·L⁻¹),地下水中As(Ⅲ)的去除率接近100%,该系统可以在近中性的pH范围内发挥作用;在连续运行条件下,该系统能够保持良好的处理稳定性;在电芬顿反应体系中,·OH和HO₂·能够共同促进As(III)的去除。水体中生成的As(Ⅴ)、Ni、Fe等能够在流通式系统中被过滤器有效地拦截,避免了二次污染的发生,污染水体得到净化。以上结果可为流通式电芬顿系统处理含As(Ⅲ)的地下水提供参考。     

无定型纳米TiO2吸附去除饮用水中的低浓度As(Ⅲ)

研究了纳米无定型TiO2颗粒对饮用水中低浓度的三价砷As(Ⅲ)吸附行为。纳米TiO2颗粒吸附剂的BET表面积为205 m2/g,计算的BJH吸附平均孔径为4.02 nm(4 V/A)。对起始As(Ⅲ)浓度为150μg/L的模拟含砷水,经过5h的吸附处理后残余浓度不足4μg/L,As(Ⅲ)去除率达到97%。反应起始阶段吸附速率较快,84%的As(Ⅲ)能够在20min内去除。As(Ⅲ)吸附动力学较好地符合拟二级动力学模式。最佳As(Ⅲ)吸附pH为9.3,低于此值,随酸性增加吸附速率有所降低;而高于此值的强碱性pH对吸附有强烈抑制作用。在平衡浓度较低的情形下(10～220μg/L),Lang-muir,Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)吸附等温式均可较好拟合吸附行为,但中性和弱碱性条件下更符合Fre-undlich吸附等温式;平衡浓度大于220μg/L,吸附容量随平衡浓度增加而迅速增加,最大吸附容量在低浓度下达到4.79 mg/g。     

水浮莲干体吸附去除水中的锑(Ⅲ)

以水浮莲干体为生物吸附剂,考察不同吸附时间、初始pH、水浮莲干体量、摇床转速和反应温度等因素对废水中锑(Ⅲ)的吸附影响;同时通过FTIR、动力学模型以及等温吸附模型等对吸附机理进行研究。结果表明:Sb3+初始浓度为50 mg/L、溶液初始pH为6.8、水浮莲干体用量为1.0 g/25 mL、于(25±1)℃的恒温振荡摇床中以100 r/min振荡吸附反应120 min后,吸附率可达76.8%。水浮莲干体对Sb3+的吸附是一个快速的过程,前10 min的吸附率为52.7%,60 min达到吸附平衡;初始pH对Sb3+的吸附有显著的影响,适宜pH为6.8;在一定范围内,干体量的增加、摇床转速的增大以及温度的升高都会导致吸附率升高。结合FTIR谱图分析得出吸附为化学、物理吸附;准二级动力学模型比准一级动力学模型能更好地描述水浮莲干体对Sb3+的吸附过程;Langmuir和Freundlich吸附等温模型均适合对吸附过程进行拟合,但Lang-muir模型能更好地反映吸附特性,298 K时最大吸附量为1.394 mg/g。水浮莲干体对Sb3+有良好的吸附效果,可用于处理含锑废水,达到以废治废的目的。     

强化混凝去除水中的腐殖质

通过一系列试验对混凝去除水中的腐殖质的影响因素进行了评价。结果表明，pH值是影响水中腐殖质去除效果的一个关键因素，当水中腐殖质浓度为10．0mg/L，铝盐作混凝剂时，去除腐殖质的最佳pH值在6．2-6．6范围内；腐殖质浓度升高时，最佳pH值向酸性方向偏移。强化混凝调节pH值虽然增加了酸碱费用，但是它可以减少混凝剂投量，减轻污泥处理负担，其总体进行费用并没有增加，可认为是一种可行的运行方式。     

钙离子对混凝去除水体中铜绿微囊藻的影响

以铜绿微囊藻为对象,研究了钙离子对聚合氯化铝（polyaluminumchloride,PAC）混凝沉淀藻细胞的影响及其可能的机理。结果表明,添加钙离子对PAC混凝去除模拟水样藻细胞和浊度均具有促进作用。在PAC摩尔浓度较低时（0.02 mmol·L-1）,最高可将除藻率和除浊率分别提高66.4%和76.8%。三维荧光及总溶解性有机碳（total dissolved organic carbon,TDOC）分析表明钙离子对去除水中溶解性胞外有机物（dissolved extracellular organic matter,dEOM）没有显著作用。利用Zeta电位和絮体形态对其影响混凝除藻效果的可能机理进行探究,发现钙离子能通过压缩双电层和吸附电中和提高藻细胞表面的Zeta电位,从而促进胶体脱稳凝聚。推测钙离子通过与铜绿微囊藻表面的黏附型胞外有机物（bound extracellular organic matter,bEOM）发生阳离子架桥作用促进藻细胞脱稳混凝沉淀。钙离子能够促进铜绿微囊藻脱稳,但是絮体粒径、强度、恢复能力的主要影响因素还是PAC摩尔浓度。     

蜈蚣草吸收和氧化As(Ⅲ)的试验及动力学研究

通过蜈蚣草室内水培试验,研究了蜈蚣草对As(Ⅲ)的吸收特性和动力学规律.结果表明,蜈蚣草在吸收As(Ⅲ)的同时,可以将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ),然后再进行吸收;当培养液中As(Ⅲ)初始浓度较低(10.00 mg/L)时,蜈蚣草对砷的吸收和氧化过程较好地符合一级动力学规律,表观速率常数为0.104 h-1,当初始质量浓...     

聚硅硫酸钛（PTSiS）的合成及形貌分析

以硅酸钠和硫酸钛为原料,用共聚法制备了不同硅钛比(硅钛摩尔比分别为3∶1、1∶1和1∶3)的新型绿色无机高分子絮凝剂——聚硅硫酸钛(PTSiS)。用紫外连续扫描光谱仪(UV/Vis)、红外光谱仪(IR)、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和倒置生物显微镜对样品中钛硅的微观品貌进行了多方面物性分析。结果表明:当硅钛比为3∶1时,硅酸钠和硫酸钛反应完全。此时,聚硅酸的骨架硅(Si—O—Si)与钛元素发生同晶取代或与钛离子水解形成的表面羟基发生络合,形成的聚硅硫酸钛(PTSiS)是一种高分子的硅钛聚合物,而不是单纯的原料混配。另外,聚硅硫酸钛(PTSiS)具有枝杈长链的网络结构,其骨架主要由框架钛结构(Ti—O—Si)组成。     

新生态二氧化锰对水中三价砷去除作用的研究

研究了新生态MnO2对水中As(Ⅲ)的去除效果。结果表明:新生态MnO2对As(Ⅲ)去除率高,作用速度快,作用过程符合二级动力学方程;pH=6.5时吸附等温线符合Langmuir和Frundlich方程;pH<7时,As(Ⅲ)的去除率均达80%以上,受pH和初始浓度影响较小,且与H3AsO3的pKa无关的非特性吸附;阴离子与As(Ⅲ)有吸附竞争作用,阳离子的加入可使As(Ⅲ)的去除率接近100%。     

不同生物质组分对铁碳微电解材料制备及As(Ⅲ)去除效率的影响

以湿地植物芦苇、还原铁粉和膨润土为原材料,通过“均质化—碳化—焙烧”工艺,制备用于去除水体中As(Ⅲ)的植物基铁碳微电解材料,对其采用傅里叶红外光谱(FIR)、元素分析、X射线衍射分析及热重差热综合热分析(TGA)等方法进行系统表征,结合响应面优化研究对比得到不同植物基生物质前驱体(芦苇秆和芦苇叶)的不同组分(半纤维素、纤维素和木质素)对植物基铁碳微电解材料性能的影响。通过响应面模型获得的优化制备条件为：芦苇秆植物基铁碳微电解材料为Fe/C=1.06、碳化温度507.87 ℃、焙烧温度751.92 ℃,芦苇叶植物基铁碳微电解材料为Fe/C=1.01、碳化温度498.66 ℃、焙烧温度701.09 ℃,在此条件下5 g制备得到的材料对100 mL 10 mg·L⁻¹ NaAsO₂去除率分别为98.12%和97.22%。结果表明：在植物基生物质前驱体的不同组分中,纤维素和半纤维素含量越高,较低的碳化和焙烧温度能降低材料中灰分含量,提高有效碳元素质量分数,增加微原电池数量;木质素含量越高,高焙烧温度下,氧化及电子传递能力越强,有利于As(Ⅲ)转化为As(Ⅴ),从而提高As(Ⅲ)的去除效率。     

载钛活性炭电吸附去除Cr(Ⅵ)的研究

采用sol-gel法制备了载钛活性炭,并用于电吸附处理含铬废水.当Cr(Ⅵ)初始浓度为20 mg/L时,载钛活性炭上施加1.2 V的正向电压,电吸附3 h后的处理水水质满足国家排放标准.研究了载钛活性炭电吸附去除Cr(Ⅵ)的影响因素及TiAC的电脱附再生.     

水样pH对不同碱度含藻水混凝性能的影响

为探明碱度对混凝去除藻细胞及其分泌有机物的影响,保证饮用水水质。以铜绿微囊藻为研究对象,选用氯化铝(AlCl3·6H2O)作为混凝剂进行混凝实验,考察了不同碱度的含藻水样在pH为6.0~9.0条件下的混凝性能、絮体特性和出水余铝。结果表明：当水样pH=6.0时,相对于低碱度(95、175和245 mg·L−1)水样,碱度较高(330 mg·L−1和415 mg·L−1)的水样Zeta电位趋近于0,可有效降低颗粒间的排斥力,藻细胞的去除率达到74.45%以上(低碱度水样藻细胞去除率在31.64%以下),出水余铝最低为0.003 6 mg·L−1(低碱度时为0.088 9 mg·L−1);当水样pH≥6.5时,碱度较低的水样依靠吸附架桥和网捕卷扫协同作用,使得藻细胞去除率最高达到94.31%,出水余铝可降低至0.035 3 mg·L−1;随着碱度的增加,铝盐水解生成的Al(OH)3胶状沉淀逐渐转变为${{\rm{Al}}\left( {{\rm{OH}}} \right)_4^ -} $,使得网捕卷扫作用减弱,藻细胞去除率有所下降;当水样pH=7.5时,随着碱度增加,平衡时絮体粒径从811.02 μm降低至540.62 μm,絮体强度因子从35.97%降低至24.79%,恢复因子从35.31%增加至47.88%,分形维数从1.586减小到1.372。通过调节水样pH,可有效缓解碱度对含藻水混凝过程的影响,提高藻细胞的去除率。     

葡萄籽提取液还原制备生物炭负载纳米铁对水中As(Ⅲ)的去除性能及机理

利用植物提取液绿色合成的纳米铁,具有绿色环保、成本低廉等优点。本文采用葡萄籽提取液作为还原剂和稳定剂,风车草生物炭为载体,制备了生物炭负载纳米铁(CBC-nZVI),用于去除废水中的As(Ⅲ)。结果表明,纳米铁(nZVI)成功负载于生物炭表面,具有较大的比表面积和孔体积;随着反应时间的延长,溶液温度的升高,CBC-nZVI投加量的增加和溶液初始pH的增大,CBC-nZVI对As(Ⅲ)的吸附量不断增大;Langmuir等温吸附模型能更准确地描述CBC-nZVI对As(Ⅲ)吸附行为,CBC-nZVI对As(Ⅲ)去除过程符合准二级动力学模型,表明CBC-nZVI对As(Ⅲ)的吸附是单层吸附,以化学吸附为主。ESR表征结果表明CBC-nZVI在有氧反应体系中生成了·OH,反应过程中,As(Ⅲ)大部分被氧化为毒性较低的As(Ⅴ),通过吸附、氧化还原和共沉淀实现As(Ⅲ)的最终去除。     

氢氧化镁对水中As（Ⅲ）的吸附作用

以氢氧化镁为吸附材料,通过单因素实验分别考察了氢氧化镁投加量、pH、温度、吸附时间对吸附效果的影响。研究了氢氧化镁对As（Ⅲ）的吸附热力学和动力学特性,并对作用机理进行了探讨。结果表明：在砷初始浓度为0.5～100 mg/L之间,温度为25℃,pH为3,氢氧化镁投加量为0.5～4 g,吸附时间为1 h的条件下,氢氧化镁...     

复合混凝剂(PFC-PDMDAAC)混凝性能与应用研究

以聚合氯化铁(PFC)和聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)为原料制备PFC-PDMDAAC无机-有机复合混凝剂。考察PDMDAAC/Fe质量比(P)及PDMDAAC分子质量分别对混凝剂电荷特性与Fe(Ⅲ)形态分布的影响,并优选复合混凝剂应用于石油开发中钻井废水的处理。结果表明,复合混凝剂Zeta电位随复合质量比(P)及PDMDAAC分子质量增加而增大。随着P增加复合混凝剂中Feb含量增大,当PDMDAAC分子质量为400 000~500 000时,混凝剂中铁的有效形态含量最高,在一定程度上提高复合质量比及有机物分子质量均能提高混凝效率。在优选混凝剂应用处理油田钻井废水实验中,质量比(P)大且PDMDAAC分子质量高的编号为f的复合混凝剂表现出较优的混凝效能,这与混凝性能研究结果相一致。应用响应曲面法优化编号为f的混凝剂处理油田钻井废水混凝条件的结果为,投加量1 679.73 mg/L,pH=9.7。在最优条件下进行验证实验,COD去除率达71.190%,TOC去除率达77.527%,与工业级PAC、PFC处理油田钻井废水效果相比优势较明显。     

强化混凝过程絮体形态对锑(V)去除效果的影响

利用混凝烧杯试验法,考察聚硫酸铁(PFS)强化混凝去除五价锑(Sb(V))过程中不同混凝条件对絮体形态(包括粒度和结构)以及出水水质的影响。结果表明,絮体平均粒径和分形维数的变化主要取决于主导混凝机理,且能通过作用于混凝效果而影响沉后水中悬浮态Sb(V)含量,但对最终除Sb(V)效果(主要为溶解态)的影响极为有限;原水pH和PFS投量对Sb(V)的去除有重要影响,而温度和混凝搅拌强度的作用却较小,并且助凝剂PAM的投加会在一定程度上削弱去除效果。在实际运行中,还需尽量避免沉后水因微小絮体过多影响后续工艺的运行工况及出水水质等。     

不同条件下Fe(Ⅲ)催化有机酸光化学还原 Cr(Ⅵ)的比较研究

为开发含Cr(Ⅵ)废水处理工艺提供必要资料,对不同条件下Fe(Ⅲ)催化有机酸光化学还原Cr(Ⅵ)进行了比较研究.研究结果表明,Cr(Ⅵ)的还原不仅受pH、Fe(Ⅲ)或有机酸的起始浓度以及共存阳离子的影响,而且还与有机酸种类有关.低pH的酸性条件有利于cr(Ⅵ)的光化学还原,在pH 3.0条件下经3h后的还原率达89.9％,在pH 5.0经3h后其还原率为37.3％.Fe(Ⅲ)或有机酸起始浓度增高会促进Cr(Ⅵ)的还原,在pH3.0和Fe(Ⅲ)浓度高于Cr(Ⅵ)浓度条件下导致在3h后Cr(Ⅵ)的光化学还原率达100％.共存Al(Ⅲ)或Cu(Ⅱ)会抑制Cr(Ⅵ)的光化学还原.由Fe(Ⅲ)催化3种有机酸对Cr(Ⅵ)的光化学还原作用大小次序为:酒石酸＞柠檬酸＞苹果酸.还对不同条件影响Cr(Ⅵ)的光化学还原可能机制作了讨论.