基于唐南渗析原理阳离子交换膜对Cu~(2+)、Mn~(2+)、Zn~(2+)去除能力的研究

基于唐南渗析原理,采用阳离子交换膜去除原水中Cu2+、Mn2+、Zn2+等重金属离子,研究影响阳离子交换膜去除各重金属离子能力大小的机制以及2种重金属离子共存时互相干扰的机制.结果表明,阳离子交换膜可有效去除原水中Cu2+、Mn2+、Zn2+等重金属离子,去除率为75%～85%;在浓度相同下且重金属离子带相同电荷数时,其水化离子半径越小,离子扩散速度就越快,阳离子交换膜对其去除能力就越强;当重金属水化离子半径基本相同时,膜对原子序数小的重金属离子的去除能力更强;相同浓度且相同电荷数的重金属离子共存时,各离子同步被去除,但各离子之间存在干扰,越易于被离子交换的离子与其它离子共存时,其竞争能力越强,使其他离子的去除率降低越多;当待去除离子的总浓度远低于膜的交换容量时,离子共存时各离子的去除率相比离子单独存在时各离子的去除率下降幅度不大.     

红球菌SY095产生物表面活性剂对沉积物中铅和铜的去除

采用批次淋洗的方法研究了红球菌SY095产生物表面活性剂对沉积物中Pb和Cu的去除作用,考察了生物表面活性剂浓度、pH、温度、振荡时间、提取次数等条件对重金属去除效果的影响,并分析处理前后重金属的形态变化。结果表明:随着生物表面活性剂浓度的增加,2种重金属的去除率增大;Pb在淋洗剂pH为6时解吸效果最好,达到34.16%,而Cu的去除效果随着pH的升高而增加;生物表面活性剂对沉积物Pb和Cu去除率分别在25,40℃时达到最大;随着振荡时间和提取次数的增加,Pb和Cu去除率升高,3次洗脱后累积去除率分别为39.12%和51.26%;对沉积物重金属的形态分析发现,生物表面活性剂可有效去除酸提取态Pb和Cu。     

高岭土负载纳米Fe/Ni同时去除水中Cu2+和NO3-

工业废水常含有不同污染物如重金属离子和无机阴离子,而如何有效去除复合污染物就成为环境科学前沿研究的挑战性课题.这些污染物因化学性质不同而导致去除机理和途径也不同.本文采用合成高岭土负载纳米双金属Fe/Ni(K-Fe/Ni)同步去除水中Cu2+和NO-3.结果表明K-Fe/Ni能有效去除水中Cu2+和NO-3,但它们的去除效果却会相互受到影响.在Cu2+浓度为200mg·L-1时,NO-3的去除率达到42.5%;而未加入Cu2+时,NO-3的去除率仅有26.9%,说明Cu2+的存在提高了NO-3降解效率.同样,水中NO-3的存在也影响Cu2+的去除(Cu2+去除率从99.7%降到96.5%).但NO-3浓度对去除Cu2+的影响小于Cu2+浓度对NO-3的影响.通过BET比表面积、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能量散射(EDS)和X射线光电分析(XPS)对K-Fe/Ni表征的结果显示,反应后K-Fe/Ni的表面存在铁的氧化物、Ni0和被还原的Cu0.基于以上结果,我们发现K-Fe/Ni同步去除水中Cu2+和NO-3的机理是:高岭土负载下的纳米Fe0作为还原剂,在Ni0的催化产氢作用下将Cu2+还原成Cu0并沉积在K-Fe/Ni上而形成纳米Fe/Ni/Cu三金属催化剂,从而加速催化水中NO-3降解.     

序构分离-吸附膜对多组分污染物的去除

传统的膜分离难以实现低压下多组分污染物的同步去除。通过错流灌装的方式将沸石咪唑酯骨架结构材料ZIF-8灌装到非对称超滤膜分离层下的指状孔内,制备了序构分离-吸附双功能膜（DFUM）,并开展了其对水中复合污染物同步去除性能的研究。在不改变原始膜结构与截留性能的基础上,DFUM内ZIF-8纳米粒子的负载量可达到2.87 mg/cm2。以腐植酸与Cu2+为模型污染物,考察其在多种污染物共存体系的去污性能,结果显示:在0.16 MPa压力和45 L/（m2·h）通量工况下,先分离后吸附的序构设计可同步去除HA和Cu2+,去除率分别为95.4%和97%,Cu2+的去除性能不受共存的腐植酸影响;与表面沉积的方式相比,DFUM对废水中Cu2+的有效去除体积可提高3倍。研究可为水中多组分污染物的低压同步去除提供新的策略。     

凹凸棒复合滤料生物过滤去除Fe2＋性能研究

利用凹凸棒复合滤料良好的吸附和生物挂膜性能对普通滤池进行生物强化,研究生物过滤对原水中Fe2＋的去除效果及影响因素。实验结果表明：原水溶解氧在3 mg/L左右,Fe2＋的去除率达到90%以上;温度在13.9℃-22.3℃时,Fe2＋去除率达到93%以上;滤速越低,生物过滤对Fe2＋的去除率越高,4 m/h为本实验研究的最佳水力负荷;原水中Fe2＋浓度在2 mg/L以下时,出水的Fe2＋浓度可以达到0.15 mg/L以下。反冲洗对生物过滤去除Fe2＋的影响较小,去除率在冲洗2 h后能够恢复到冲洗前的水平。     

利用钢渣处理含铜废水的试验研究

钢渣因具有较大的比表面积和特殊的微孔结构而被用于去除废水中的Cu2+。讨论了钢渣去除Cu2+的以下影响因素:振荡时间,溶液的pH值,钢渣粒径和反应温度。研究结果表明,钢渣对Cu2+的吸附能够较好地符合Langmuir和Freundlich吸附等温线,线性相关系数分别为0.9934和0.9913;钢渣对Cu2+的去除主要是静电吸附、表面配合、阳离子交换三种作用,沉淀作用仅在溶液pH值高于6.8时占优势;用钢渣处理含Cu2+废水,Cu2+最优去除率可达99.14%。     

膜生物反应器去除废水中阴离子表面活性剂的研究

阴离子表面活性剂是环境中分布广泛且具有代表性的一类有机污染物。采用分置式膜生物反应器（MBR）进行去除模拟废水中阴离子表面活性剂（LSS）的实验．结果表明：MBR对阴离子表面活性剂的去除率高于90％。同时考察了阴离子表面活性剂生物降解的影响因素，确定其适宜降解蒂件为：气体流量为0．3m^3／h、活性污泥浓度为6948mg／L。初步探计了降解动力学和降解机理，研究表明对阴离子表面活性剂的去除符合拟一级反应动力学过程，且生物降解对其去除起主要作用。     

混凝-超滤联用技术制备自来水的试验研究

采用混凝+超滤联用技术以苏州太湖水为原水进行制备自来水的实验。结果表明,投加混凝剂能够有效降低中空纤维膜表面的污染,采用气压水反洗技术系统跨膜压差能够有效恢复,常规化学清洗能有效清除膜表面的污染物,长时间运行后膜丝完整性良好,无"断丝"现象。混凝+超滤联用能有效去除原水中的各种污染物,浊度去除率99.5%以上,TOC去除率45%～50%,UV254去除率43%～45%,总铁去除率90%以上,水的利用率在87%左右。产水水质达到或优于《生活饮用水卫生标准》GB5749-2005。     

SDS、SDBS胶团强化超滤Cu~(2+)的比较

采用模拟含Cu2+废水,以阴离子表面活性剂SDS和SDBS胶团强化超滤分离Cu2+(Cu2+固定为0.6 mmol/L),通过对渗透通量、渗透浓度、去除率、富集率的比较,从而得出SDS、SDBS分离效果的优劣.结果表明,添加SDS的渗透通量始终高于SDBS[其中SDS平均渗透通量为29.92 L.(m2.h)-1,而SDBS只有16.55 L.(m2.h)-1],渗透浓度始终低于SDBS,当渗透液Cu2+浓度接近为0时,SDBS、SDS所需浓度分别为2 mmol/L和6 mmol/L.SDS的Cu2+去除率和平均富集率高于SDBS(SDS平均去除率为85.06%,平均富集率为4.18;SDBS对应值分别为69.05%,4.05).此外,SDS自身的平均富集率也高于SDBS(SDS为3.89,SDBS为3.13).由此可见,SDS比SDBS更适合去除Cu2+.     

Fenton法氧化/混凝作用去除腐殖酸的研究

采用Fenton法处理高浓度腐殖酸模拟废水,考察反应时间、初始pH、H2O2和Fe2+投量对腐殖酸COD、TOC、UV254、A400的影响,通过体系平均氧化态(η)、A465/A665、氧化/混凝作用去除COD比值(φ)、Zeta电位(ζ)等的变化研究氧化和混凝作用对腐殖酸去除的特性.结果表明,Fenton试剂能在较宽初始pH范围(2.0～5.0)内有效降解腐殖酸.当反应时间为2h,腐殖酸A400降低值(78.2%～94.5%)比UV254(75.6%～88.4%)高,COD去除率(50.8%～62.5%)比TOC(31.2%～35.1%)高.腐殖酸的去除由氧化作用(CODoxid)和混凝作用(CODcoag)共同完成.反应初始阶段腐殖酸主要通过氧化作用迅速降解去除.腐殖酸易被部分氧化为小分子有机物而不易矿化,过多Fe2+投量([Fe2+]0.08mol/L)会使CODoxid下降.混凝主要通过电中和及吸附网捕作用进行,氧化作用影响混凝作用,高CODoxid导致低CODcoag;高H2O2投量下([H2O2]0.2mol/L)Fe2+投量显著影响混凝作用对COD的去除.     

用改进型CAJRIX离子交换技术去除水中镉、铜离子的研究

本文报道用离子交换技术去除镉、铜的新工艺,在传统的CARIX工艺中碳酸钙是便宜的再生添加剂,但再生效率较低,使用较困难.本文报道用镁型化合物作为再生添加剂加入饱和的二氧化碳溶液中,将弱酸性阳离子交换树脂转变为镁型。在不同条件下选用Mg(OH)_2、碱式碳酸镁、白云石等作添加剂。实验结果表明,出水中镉、铜含量可达到废水排放允许标准。     

阴极电解液对Cd污染红壤电动修复的影响

针对土壤重金属电动修复过程中阴极电解室pH升高会对重金属的去除产生不利影响的问题,利用Fe3+/Fe2+、Cu2+/Cu标准电极电位较高的优势,以人工模拟Cd污染红壤为研究对象,对不同阴极电解液[Fe（NO₃）₃、CuSO₄、柠檬酸]的电动修复效果进行系统分析.结果表明:分别将Fe（NO₃）₃、CuSO₄、柠檬酸加入阴极电解室中,pH均控制在2~3,电动修复10 d后发现,将Fe（NO₃）₃溶液、CuSO₄溶液和柠檬酸作为阴极电解液均可以有效控制阴极室的pH,CuSO₄溶液、柠檬酸的加入对土壤中Cd的去除效果较差,而且Cu2+的加入增加了土壤重金属二次污染的风险.相对于CuSO₄、柠檬酸试验组,Fe（NO₃）₃试验组土壤中Cd的去除率较高（大于87.27%）,Fe（NO₃）₃试验组对土壤中Cd的修复效果也最为明显,土壤中w（Cd）由阴极附近的75.95 mg/kg降至阳极附近的9.13 mg/kg.分析电动修复后各试验组中不同形态Cd在Cd总量中所占比例的分析,结果显示,w（弱酸提取态Cd）所占比例由初始的74.57%最高可达到92.69%[Fe（NO₃）₃试验组],表明Fe（NO₃）₃的加入有助于促进土壤中Cd的迁移.研究显示,相比于CuSO₄溶液、柠檬酸,Fe（NO₃）₃溶液作为阴极电解液在控制阴极电解室pH升高的前提下,显著促进了土壤中Cd的解吸和迁移,并达到最佳修复效果.      

铁盐改性石英砂的制备及其吸附Cu^2＋性能研究

通过改变石英砂表面的物理化学性质,提高石英砂的吸附效率,考察其对废水中的Cu2＋去除效果。以石英砂为载体,分别用反复高温加热法和反复碱性沉积法制备三氯化铁改性砂、硝酸铁改性砂,测定了2种方法制备的铁盐改性砂的表面含铁量、铁盐的酸稳定性及比表面积,并比较了2种铁盐改性砂对Cu2＋吸附效果。结果表明,三氯化铁改性砂、硝酸铁改性砂的比表面积分别为2.468 m2/g和4.247 m2/g,比石英原砂比表面积分别提高了6.910和12.612倍;在pH=6条件下,石英砂对Cu2＋去除率为39%左右,硝酸铁改性砂对Cu2＋去除率达到84%,氯化铁改性砂达到89%以上,铁盐改性砂对Cu2＋去除能力比原砂有很大的提高;铁盐改性砂对Cu2＋的吸附有一定的容量,表面的活性中心越多,吸附能力越大。     

Capability of cation exchange technology to remove proven N-nitrosodimethylamine precursors

N-nitrosodimethylamine(NDMA) precursors consist of a positively charged dimethylamine group and a non-polar moiety, which inspired us to develop a targeted cation exchange technology to remove NDMA precursors. In this study, we tested the removal of two representative NDMA precursors, dimethylamine(DMA) and ranitidine(RNTD), by strong acidic cation exchange resin. The results showed that pH greatly affected the exchange efficiency, with high removal(DMA 78% and RNTD 94%) observed at pH pk_a-1 when the molar ratio of exchange capacity to precursor was 4. The exchange order was obtained as follows: Ca~(2+) Mg~(2+) RNTD~+ K~+ DMA~+ NH_4~+ Na~+. The partition coefficient of DMA~+to Na~+was 1.41 ± 0.26, while that of RNTD~+to Na~+was 12.1 ± 1.9. The pseudo second-order equation fitted the cation exchange kinetics well. Bivalent inorganic cations such as Ca~(2+)were found to have a notable effect on NA precursor removal in softening column test. Besides DMA and RNTD, cation exchange process also worked well for removing other 7 model NDMA precursors. Overall, NDMA precursor removal can be an added benefit of making use of cation exchange water softening processes.     

天然沸石的加工技术及其在水处理中的应用

论述了天然沸石的吸附、离子交换和催化性能,介绍了沸石的超细粉碎、选矿提纯、化学增白、改性或改型、人工合成和再生等加工技术．从去除有机污染物、去除氨氮、降低氟含量、去除重金属离子、作污水滤料、消除放射性物质等方面回顾了沸石在水处理中的应用．并对应用前景和未来发展进行了展望。     

Cu/Cu_2O材料的制备及形貌调控研究

目的一步制备和调控Cu/Cu_2O材料。方法采用水热法合成Cu/Cu_2O材料,通过改变反应时间、温度,原料投料量以及乙醇和水混合溶液中溶剂比等参数来调控Cu/Cu_2O复合材料的晶体形貌和Cu含量。结果增加氨水和甲酸使用量会明显提升Cu/Cu_2O复合材料中的Cu含量,硝酸铜和混合溶液(乙醇+水)中水量增加会使Cu/Cu_2O复合材料中Cu含量减少,而反应时间和反应温度均不会使复合材料中Cu量发生变化。氨水和甲酸使用量的增加,会使样品从菜花状、正八面体或十二面体向类球状转变。而硝酸铜和混合溶液(乙醇+水)中水量增加恰好使得样品形貌向相反方向变化。另外,反应温度过高会使得晶体向正八面体转变并且逐渐出现孔隙。结论通过改变样品合成参数可成功调控Cu/Cu_2O复合材料中Cu含量和形貌。     

改性聚乙烯亚胺捕集和回收水中的Cu2+

为提高含铜废水的处理效果及简化处理流程,采用CS₂、NaOH对聚乙烯亚胺进行改性,制备出一种新型高分子絮凝剂--PEX（聚乙烯亚胺基黄原酸钠）.以含Cu2+水样为处理对象,探讨了初始ρ（Cu2+）、pH、共存无机物质、有机物质以及浊度对PEX捕集Cu2+性能的影响,并考察了螯合絮体中Cu2+的回收情况.结果表明:PEX对含Cu2+水样具有很好的捕集性能,Cu2+去除率最高可达到100%;PEX对Cu2+的去除效果随着水样初始pH的升高而增强,但pH位于PEX等电点处时,Cu2+去除率有所降低.在较低的PEX投加量下,水样中共存的NaCl、CaCl₂、NaNO₃、Na₂SO₄、柠檬酸、焦磷酸钠对PEX去除Cu2+均可起到促进作用,而共存的EDTA、氨基乙酸、浊度对PEX去除Cu2+具有一定的抑制作用;增加PEX投加量后,可减弱或消除上述影响.螯合絮体采用HNO₃溶液进行静态浸泡30 d后,Cu的回收率可达100%.研究显示,PEX能有效去除和回收水样中的Cu2+.      

悬浮填料流化池预处理原水中氨氮的研究

采用悬浮填料接触氧化生物预处理试验装置,对珠江原水进行中试研究。结果表明:原水的氨氮平均浓度为3.82mg/L,该工艺对氨氮的平均去除率达到83.7%,其出水氨氮平均浓度降为0.56mg/L,高锰酸盐指数的平均去除率可达14.3%。该工艺是处理高氨氮微污染原水的一种高效的生物反应器。