氧化铁改性沸石对Se(Ⅳ)的吸附性能及试验废物再利用研究

为解决天然沸石去除废水中Se（Ⅳ）能力低的问题,采用氯化铁对天然沸石进行改性,制备表面负载氧化铁的改性沸石,即氧化铁改性沸石,并将其应用于去除水体中Se（Ⅳ）.首先对比天然沸石和氧化铁改性沸石的结构特征,研究二者对Se（Ⅳ）溶液的吸附特性,并通过X射线荧光光谱（XRF）、X射线衍射图谱（XRD）、扫描电镜（SEM）和氮气吸附孔径分布测试（BET）对二者进行表征;其次进行吸附试验,考虑接触时间、pH、吸附剂投加量、初始溶液反应浓度的影响,并通过天然沸石和氧化铁改性沸石的吸附动力学及吸附等温线对吸附的机理进行阐述.结果表明:①氧化铁改性沸石表面形成细碎的球状颗粒,分布在沸石的表面.②氧化铁改性沸石能够高效地吸附水体中的Se（Ⅳ）,且在pH为3时吸附效率最高,其对Se（Ⅳ）溶液的去除率最高达97.7%,其理论最大吸附量为46.901 mg/g.③氧化铁改性沸石对Se（Ⅳ）的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型.④添加负载Se（Ⅳ）后的氧化铁改性沸石土壤均达到富硒土壤标准（>0.4 mg/kg）.研究显示,氧化铁改性沸石吸附Se（Ⅳ）的效果较好,显著优于天然沸石的吸附效果,且吸附Se（Ⅳ）废水后的废弃氧化铁改性沸石还可应用于土壤改良方向.      

NaCl改性沸石对水中氨氮的吸附机制

通过颗粒强度测定、扫描电镜分析（SEM）、X射线能谱分析（EDS）和零电点测定（pHPZC）考察改性前后沸石表面特性的变化,考察pH值、沸石投加量、初始氨氮浓度以及温度对吸附过程的影响,并通过吸附等温式和吸附动力学对吸附机制进行描述.经过NaCl改性后的沸石的颗粒强度明显增大,表面更加粗糙,孔径增大,钠离子通过交换作用进入到沸石内部.pH值为7,沸石投加量为8g/L,温度为35℃时吸附效果最好,平衡吸附量（qe）与氨氮初始浓度呈正相关性.Langmuir等温线比Freundlich等温线更适合描述实验数据,最大饱和吸附量为13.210mg/g.吸附动力学符合准二级动力学模型.实验表明NaCl改性沸石能够有效去除水中的氨氮.     

两种碳酸系Fe-LDHs负载改性沸石对Cd(Ⅱ)吸附特性对比研究

为提升以沸石为代表的天然吸附材料对重金属污染物吸附效果,并将新型功能材料层状双金属氢氧化物（layered double hydroxides,LDHs）有效应用于实际工程,采用水浴-共沉淀法制备两种Fe系碳酸型LDHs即时负载于沸石填料表面,利用场发射扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）对改性前后的沸石表面形态、化学成分和晶体结构进行表征;通过等温吸附及解吸附、吸附动力学、吸附热力学、竞争离子吸附和不同pH吸附试验,对比原始及改性沸石对Cd（Ⅱ）的吸附效果及其作用机理.结果表明:①改性沸石对Cd（Ⅱ）的吸附过程更符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型.②相较于原始沸石,两种改性沸石对Cd（Ⅱ）的吸附性能明显提升,且MgFe-LDHs负载改性沸石理论最大饱和吸附容量更高.③沸石改性后对Cd（Ⅱ）的吸附由放热过程变为吸热过程.④吸附时间、竞争离子及pH对沸石吸附Cd（Ⅱ）的效果产生不同程度的影响.研究显示,MgFe-LDHs负载改性沸石最大饱和吸附容量显著提升,吸附能力更强,且在不同条件下均表现出优良的吸附特性,具有作为高效除镉填料的潜力.      

酚类化合物在矿化垃圾中的吸附性能与结构相关性研究

采用静态吸附方法,对8种酚类化合物在矿化垃圾中的吸附行为进行了研究,并用Langmuir和Fieundlish等温吸附方程对其进行了拟合.研究结果表明,8种代酚的吸附能力大小顺序为3-甲基酚＞4-甲氧基酚＞4-氯酚＞2,4-二氯酚＞3-硝基酚＞4-硝基酚＞2-氯酚＞苯酚.对8种酚类化合物Langmuir和Frendlich等温吸附方程常数和18个量子化学参数采用PLS进行逐步回归分析,得到了以Frendlich方程参数lnκ为因变量的数学模型.该模型表明,有机酚在矿化垃圾中的吸附性能主要与有机酚分子的疏水性和极性有关.而且该模型得到的预测值与实测值接近,说明利用PLS进行回归处理得到的模型较为合理、能有效地预测有机酚类化合物在矿化垃圾中的吸附行为.     

酚类化合物的生物吸附特征与其结构关系

选用经处理过的盐泽螺旋藻为吸附剂,研究其对10种酚类化合物的吸附行为。结果表明：盐泽螺旋藻对苯酚、邻苯二酚、对苯二酚、邻氨基酚、对氯酚和2,4-二氯酚6种酚均有不同程度的吸附,用Freundlich和Langmuir吸附等温方程描述时,均呈现良好的线性关系;该6种酚的吸附常数k的对数值与其分子连接性指数（²X^v）呈良好的线性关系;盐泽螺旋藻对其余4种酚（邻甲酚、间羟基酚、间氨基酚、间乙酰氨基酚）均不产生吸附。     

锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附特性

采用锆对天然沸石进行改性,并研究了锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附特性.结果表明,锆改性沸石对水中磷酸盐和铵均具有很好的吸附能力.锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附动力学过程满足准二级动力学模型.Langmuir、Freundlich和Dubinin–Radushkevich(D–R)等温吸附模型可以很好地描述锆改性沸石对水中磷酸盐的等温吸附行为.Langmuir等温吸附模型可以很好地描述锆改性沸石对水中铵的等温吸附行为.由Langmuir等温吸附模型计算得到锆改性沸石对磷酸盐和铵的最大吸附容量分别达到26.2,7.82 mg/g.热力学参数表明锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附是自发的吸热反应过程.锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附能力随着pH值的增加而降低.当pH4~8时,锆改性沸石对水中铵的吸附能力较高;当pH低于4或高于8时,对铵的吸附能力下降.水中共存的Cl-、SO42-、HCO3-和NO3-等阴离子对锆改性沸石吸附磷酸盐的影响很小,而共存的SiO32-对磷酸盐的吸附则具有较强的负面影响.水中共存的Ca2+和Mg2+对锆改性沸石吸附铵的影响较小,而共存的K+和Na+对铵的吸附则具有较强的负面影响.锆改性沸石吸附水中磷酸盐的主要机制是阴离子配位体的交换,吸附水中铵的主要机制是与沸石中可交换阳离子的离子交换.     

HDTMA改性沸石的制备及吸附废水中对硝基苯酚的性能和动力学

采用十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)对天然沸石进行改性,研究了沸石的改性条件、改性沸石投加量、废水p H值、反应时间等对HDTMA改性沸石去除废水中对硝基苯酚性能的影响,并分析了吸附动力学和吸附等温线.结果表明,改性沸石对废水中对硝基苯酚的吸附效果明显高于天然沸石,当制备改性沸石的HDTMA溶液的质量分数为1.2%,且其p H值为10时,改性沸石对废水中对硝基苯酚的吸附量达到2.53 mg·g~(-1),远高于天然沸石的0.54 mg·g~(-1).吸附实验中,改性沸石投加量8 g·L~(-1),反应时间90 min,p H=6的条件下,HDTMA改性沸石对废水中对硝基苯酚的去除率高达93.9%.吸附动力学和等温线研究表明,一级动力学方程能够更好地拟合沸石吸附对硝基苯酚的过程(R20.90),不同温度条件下Langmuir等温线拟合方程的相关系数均在0.90以上,数据和方程拟合性较好.     

表面活性剂对2,4-二氯苯酚在黄土中吸附行为的影响

 研究了用阳离子表面活性剂单独改性和用阴、阳离子表面活性剂共同改性的黄土对水中2,4-二氯苯酚的吸附行为以及环境pH值和离子强度的影响.结果表明,天然黄土对2,4-二氯苯酚的等温吸附曲线满足Freundlich方程;改性后的黄土对2,4-二氯苯酚的吸附能力明显增强,吸附率提高2～9倍,且随着阳离子表面活性剂加入量的增多而增大,等温吸附曲线与天然黄土有所不同,并且阴离子表面活性剂的存在会减小相应阳离子表面活性剂改性黄土对2,4-二氯苯酚的吸附;随着pH值的逐渐增大,2,4-二氯苯酚的离子形态逐渐增多不利于改性黄土对2,4-二氯苯酚的吸附,而离子强度对吸附的影响程度却随着pH值的逐渐增大而增强.     

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.     

pH对厌氧颗粒污泥吸附4-氯酚的影响

研究了pH值对4-氯酚在厌氧颗粒污泥上的生物吸附特性的影响.结果表明,pH值对4-氯酚的吸附影响很大,pH值与吸附量呈负相关.随着pH值的升高,颗粒污泥对4-氯酚的吸附能力降低.pH为2.25时,吸附量为6.675　mg/g,而当pH为10.27时,吸附量仅为0.260　mg/g.不同的pH值下,4-氯酚在厌氧颗粒污泥上的吸附行为可以很好地用Langmuir吸附等温方程来描述.本研究还给出了几种pH值下厌氧颗粒污泥吸附4-氯酚的Langmuir和Freundlich方程.     

恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida LY1）共代谢降解苯酚和4-氯苯酚系统的降解动力学研究

对恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida LY1）共代谢降解苯酚和4-氯苯酚（4-CP）系统进行了降解实验和动力学研究.结果表明,恶臭假单胞菌可以有效地降解苯酚,苯酚浓度为50mg·L-1时细菌生长速度最快,4-氯苯酚浓度的增加会对细菌产生一定的抑制作用.同时,用改进的Haldane方程模拟恶臭假单胞菌LY...     

多环芳烃在岩溶地下河表层沉积物-水相的分配

利用实测老龙洞地下河水中和沉积物中多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)的实际浓度,获取了溶解相-沉积物中PAHs的分配系数Kp值.研究了老龙洞地下河PAHs在水相和沉积物中的质量浓度变化及其在水相和沉积物间的分配.研究结果表明水相和沉积物中PAHs质量浓度分别为81.5~8 089 ng·L-1,平均值(1 439±2 248)ng·L-1和58.2~1 051 ng·g-1,平均值(367.9±342.6)ng·g-1;PAHs组成均以2~3环为主,但沉积物中明显富集高环PAHs.沉积物-水相Kp值分布在55.74~46 067 L·kg-1范围内,随PAHs环数的增加而增大.沉积物-水相中实测的有机碳分配系数(lg Koc)大部分高于预测值上限,PAHs强烈吸附在沉积物上.lg Koc与正辛醇-水分配系数(lg Kow)呈较好的线性自由能关系(R2=0.75),但其斜率小于1,推测地下河沉积物对PAHs化合物的吸收能力较差.     

质子化交联壳聚糖对水中高氯酸根的吸附特性研究

通过合成质子化交联壳聚糖,采用静态试验方法对水中高氯酸根(ClO4-)的吸附效果及机制进行了研究,考察了pH、温度和初始浓度对吸附过程的影响以及吸附剂的重复使用性能.结果表明,质子化交联壳聚糖吸附ClO4-过程属放热反应;当pH在3.0~6.0之间时,对ClO4-均有较好的吸附作用;随着ClO4-初始浓度的增加,吸附容量增加,当初始浓度为100 mg.L-1时,吸附容量在34.39~37.98 mg.g-1之间;当ClO4-为400 mg.L-1时,吸附容量达128.78 mg.g-1.质子化交联壳聚糖对水中ClO4-的吸附过程符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型,ClO4-在质子化交联壳聚糖小球上的吸附过程中化学吸附为速率控制步骤.质子化交联壳聚糖小球可在pH为12.8的NaOH溶液中再生,反复使用10次其吸附容量无明显变化,表现出较好的吸附/解吸性能,这为有效地去除水中的ClO4-提供了新的方法.     

总溶解性固体及表面活性剂对微孔曝气氧传质过程影响的中试研究

污水中总溶解性固体(TDS)与表面活性剂的浓度是影响微孔曝气性能的两个重要的因素.本研究以中试为基础,分别研究了TDS及表面活性剂浓度变化对微孔曝气氧传质过程中氧转移系数(KLa)的影响.当TDS浓度在0～1000mg·L-1变化时,氧转移系数KLa变化甚微;当TDS浓度从2000mg·L-1增加到8000mg·L-1时,KLa明显增大;当TDS浓度高于8000mg·L-1时,KLa趋于平缓.当表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠(SDBS))的浓度在0～20mg·L-1变化时,KLa先减小,后增大.     

Predicting heavy metals' adsorption edges and adsorption isotherms on MnO2 with the parameters determined from Langmuir kinetics

Although surface complexation models have been widely used to describe the adsorption of heavy metals, few studies have verified the feasibility of modeling the adsorption kinetics, edge, and isotherm data with one pH-independent parameter. A close inspection of the derivation process of Langmuir isothermrevealed that the equilibriumconstant derived from the Langmuir kinetic model, K_S-kinetic, is theoretically equivalent to the adsorption constant in Langmuir isotherm, K_S-Langmuir. The modified Langmuir kinetic model (MLK model) and modified Langmuir isothermmodel (MLImodel) incorporating pH factor were developed. The MLKmodel was employed to simulate the adsorption kinetics of Cu(II), Co(II), Cd(II), Zn(II) and Ni(II) on MnO₂ at pH 3.2 or 3.3 to get the values of K_S-kinetic. The adsorption edges of heavy metals could be modeled with the modified metal partitioning model (MMP model), and the values of K_S-Langmuirwere obtained. The values of K_S-kinetic and K_S-Langmuir are very close to each other, validating that the constants obtained by these two methods are basically the same. The MMP model with K_S-kinetic constants could predict the adsorption edges of heavy metals on MnO₂ very well at different adsorbent/adsorbate concentrations. Moreover, the adsorption isotherms of heavy metals on MnO₂ at various pH levels could be predicted reasonably well by the MLI model with the K_S-kinetic constants.     

生态沟渠底泥属性与磷吸附特性研究

对种植水生植物铜钱草、黑三棱的生态沟渠和有杂草生长的自然沟渠中0～5 cm和5～15 cm底泥属性及磷吸附特性进行比较研究.结果表明,铜钱草0～5 cm底泥中草酸提取态铁、铝和磷含量均高于自然杂草和黑三棱段底泥.Freudlich和Langmiur方程拟合吸附数据得出:试验底泥的吸附、解吸平衡时磷浓度(EPC0)在0.009～0.031 mg·L-1范围;铜钱草0～5 cm底泥的Kf和Smax值最大,分别为352.2 L.kg-1、562.7 mg·kg-1,表明该底泥样对磷的吸附能力最强.回归分析得出磷吸附参数与底泥属性有显著的相关性(P<0.05),主要受草酸提取态铁、黏粒含量、磷饱和度的影响.可见,水生植物对底泥属性及磷吸附能力都有影响,在生态沟渠中优选植物种植能降低面源污染中磷流失风险.     

环丙沙星在潮土中的吸附特性

为了探明环丙沙星在潮土中的吸附特性,采用静态吸附试验,研究了环丙沙星在潮土中的吸附动力学、等温吸附特性以及pH值对其吸附过程的影响.结果表明,环丙沙星在潮土中的吸附过程可分为快速吸附和慢速平衡2个阶段.整个吸附过程符合二级反应动力学方程,吸附常数为1.138×10-3～2.849×10-2kg.(min.mg)-1.环丙沙星的吸附等温线能够较好地符合Freundlich方程和Langmuir方程,其中Freundlich方程的拟合效果更佳,吸附容量(lgKf)为2.725.研究发现,在pH值为4～9条件下,环丙沙星的吸附参数对数值lgKd呈随pH的增加先增加后降低的趋势,当pH值为5时,潮土对环丙沙星的吸附效果最好,lgKd为3.11,强酸性和碱性条件均不利于潮土对环丙沙星的吸附.由此推断阳离子吸附可能是潮土对环丙沙星吸附的重要机制之一.     

季铵化改性稻草吸附去除水中SO42-的特性研究

采用NaOH、环氧氯丙烷和三甲胺改性稻草秸秆,制备出含季铵基的吸附剂,用以去除水中的硫酸根离子(SO2-4).通过SEM、元素分析、13C-NMR表征发现,稻草改性后表面纤维结构暴露,含氮量增加,引入了大量的季铵基,吸附潜力显著提高.吸附实验结果表明,改性稻草吸附去除SO42-平衡时间约20min,pH为3～8范围内吸附效果较好.采用Langmuir吸附模型可较好地描述改性稻草对SO2-4的吸附等温线,其最大单分子层吸附量Qmax为74.76mg·g-1,吸附能力远大于原稻草(11.68mg·g-1).     

改性泥炭-树脂颗粒对水溶液中酸性橙Ⅱ的吸附

通过批量实验研究了改性泥炭-树脂颗粒对水溶液中酸性橙Ⅱ的吸附特性.Langmuir和Freundlich吸附等温方程被用于分析吸附等温数据,准一级动力学模型、准二级动力学模型和颗粒扩散模型被用于吸附动力学实验数据分析.结果表明,改性泥炭-树脂颗粒对水溶液中酸性橙Ⅱ的吸附过程符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程,最大吸附量达到71.43 mg·g^-1;颗粒扩散模型能够很好地描述改性泥炭-树脂颗粒对水溶液中酸性橙Ⅱ的吸附动力学过程,水溶液中染料的初始浓度、颗粒直径、颗粒量及搅拌速度对吸附速率均产生一定的影响.改性泥炭-树脂颗粒对水溶液中酸性橙Ⅱ的吸附作用主要发生在颗粒的外表面.