污泥活性炭的制备及其对溶液中Cr6+的吸附

以城市污水厂剩余污泥为原料,采用ZnCl2作活化剂,热解制备污泥活性炭。实验结果表明,制备污泥活性炭的最佳条件热解温度为550℃,ZnCl2溶液浓度为3mol／L,ZnCl2溶液体积与污泥质量比（mL／g）为2．5：1,热解时间为25min。用所制备的污泥活性炭吸附溶液中的Cr6＋最佳吸附条件为：吸附时间90min,Cr6＋初始质量浓度50mg／L,污泥活性炭加入量0．2g,溶液pH2,在此条件下,Cr6＋去除率达99．9％。污泥活性炭对溶液中Cr6＋的吸附等温线属于I型,等温吸附方程可用Langmuir模型和Freundlich模型来拟合。     

玉米秸秆生物炭对苯胺的吸附

以玉米秸秆为原料制备生物炭吸附剂,研究了生物炭对水中苯胺的吸附性能。表征结果显示:制备的生物炭的比表面积为449.7 m2/g,体积平均粒径为103μm,主要以小粒径存在;制备的生物炭表面以碱性含氧官能团为主,含量为1.31 mmol/g。实验结果表明:在溶液p H 3、生物炭加入量10 g/L、吸附温度313 K、吸附时间3.0h的最佳反应条件下处理初始苯胺质量浓度为400 mg/L的苯胺溶液,苯胺去除率为94.0%,吸附量为37 mg/g;生物炭对苯胺的吸附过程符合拟二级动力学方程,吸附等温线满足Freundlich等温吸附方程;生物炭对苯胺的吸附是自发、吸热的过程;吸附过程中存在着水分子从生物炭表面的解吸。     

生物炭对铅离子的吸附性能

以废弃松木屑为原料,采用控制热分解法制备了生物炭。运用BET和FTIR等技术对生物炭进行了表征,考察了生物炭对铅离子的吸附效果,并探讨了吸附机理。表征结果显示,700℃氨气处理的生物炭,其比表面积和总孔体积显著增大。实验结果表明:生物炭对铅离子的吸附效果优于普通活性炭,且以700℃氨气处理的生物炭为最佳;随溶液pH的升高生物炭对铅离子的去除率增大,当pH为4~6时去除效果较好;在溶液pH为6、初始铅离子质量浓度为50 mg/L、吸附剂加入量为1 g/L、吸附时间为6 h的条件下,700℃氨气处理的生物炭对铅离子的去除率达99%以上;700℃氨气处理的生物炭的Langmuir吸附常数和Freundlich吸附常数远大于普通活性炭和其他工艺的生物炭;铅离子在生物炭上的吸附过程符合拟二级动力学方程。     

纳米腐植酸基复合树脂的制备及其对Ni~(2+)和Cd~(2+)的吸附

采用水溶液聚合法,以丙烯酸、丙烯酰胺及改性蒙脱土为原料,纳米腐植酸为基体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过二硫酸钾为引发剂,制备了丙烯酸-蒙脱土-丙烯酰胺/纳米腐植酸复合树脂(简称复合树脂)。考察了溶液pH、吸附时间、吸附温度、初始离子浓度等因素对复合树脂分别吸附Ni~(2+)和Cd~(2+)的影响。实验结果表明:在吸附温度35℃、吸附时间90 min、溶液pH为7、初始Ni~(2+)和Cd~(2+)的浓度分别为0.02 mol/L、复合树脂加入量16.7 g/L的条件下,Ni~(2+)和Cd~(2+)的吸附量分别为383.02 mg/g和359.27 mg/g;复合树脂吸附Ni~(2+)和Cd~(2+)的吸附等温线均满足Langmuir等温吸附方程;吸附过程均符合准二级动力学方程;复合树脂重复使用6次,其对Ni~(2+)和Cd~(2+)的吸附量分别降低了17.1%和9.3%。     

单宁为模板制备纳米二氧化钛 及其对钍的吸附性能

以杨梅单宁(BT)为模板,水热法合成纳米二氧化钛(BT-NTO)。采用XRD、FTIR、SEM和TEM技术对BT-NTO的结构及形貌进行了表征。将BT-NTO用于吸附溶液中的Th~(4+),在溶液pH为3.5、温度为25℃、Th~(4+)初始浓度为0.5 mmol/L的条件下,BT-NTO对Th~(4+)的吸附量为0.905 8 mmol/g;吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附方程;溶液中共存的Zn~(2+)、Ni~(2+)、Co~(2+)、Sr~(2+)、Yb~(3+)、Nd~(3+)、Sm~(3+)、Gd~(3+)、La~(3+)、Cl-、ClO4-离子对Th~(4+)吸附量影响较小;BT-NTO的重复使用性能较好。     

改性生物炭对Ni~(2+)和Cu~(2+)的吸附

以废弃松木屑为原料制备了生物炭,采用六亚甲基四胺(HMTA)和/或CO2对其进行改性,并将其用于水中Ni2+和Cu2+的吸附。表征结果显示,以HMTA和CO2共同改性的生物炭BC1的表面积最小但表面含氧官能团含量最高。实验结果表明:生物炭经改性后,其吸附性能明显提高,且以BC1为最优;在不调节溶液p H、初始重金属离子质量浓度为50 mg/L、吸附剂加入量分别为2.0 g/L和1.0 g/L、吸附时间分别为360 min和240 min的优化条件下,BC1对Ni2+和Cu2+的去除率分别达到99.81%和95.88%;改性生物炭对Ni2+和Cu2+的吸附过程可以用Langmuir等温吸附模型来描述,而其吸附动力学具有拟二级动力学方程特征。     

水稻秸秆生物炭-过硫酸盐去除水中p-硝基酚

以水稻秸秆为原料制备了多种生物炭,运用BET和FTIR等技术对其进行了表征,研究了生物炭-过硫酸盐体系对水中p-硝基酚的去除效果。与热解温度和时间相比,供氧量对生物炭活化过硫酸盐性能的影响更为显著,足氧条件下的活化性能显著降低;500℃缺氧条件下热解1 h制备的生物炭(RS500-1)对过硫酸盐具有良好的活化性能,可以实现p-硝基酚的高效去除,生物炭与过硫酸盐之间存在显著的协同作用。初始溶液pH和反应温度对p-硝基酚的去除效果影响很小;在RS500-1投加量1.0 g/L、过硫酸盐投加量5 mmol/L、反应温度25℃、不调节初始溶液pH的优化条件下,240 min时p-硝基酚的去除率可达70%以上。     

用污水处理厂脱水污泥制备含炭吸附剂

以污水处理厂脱水污泥为原料,分别采用炭化法、物理活化法和化学活化法制备了含炭吸附剂。采用化学活化法制备的含炭吸附剂性能最好,热解温度为450℃时,含炭吸附剂的碘吸附值为313．9mg／g,吸附剂收率为64．36％。采用ZnCl2为活化剂,所制备的含炭吸附剂的性能优于H2SO4,KOH,H3PO4作为活化剂。经正交实验得出的最佳实验条件为：ZnCl2浓度3mol／L,干污泥与活化剂溶液质量比1：4．0,热解温度450℃,热解时间1．5h。制备含炭吸附剂的干污泥粒径以0．6～0．9mm为宜。组合活化剂的效果好于ZnCl2溶液,最佳的组合活化剂为ZnCl2＋H2SO4（体积比为3：1）。含炭吸附剂的孔径分布较宽,微孔所占比例较小,以中孔为主,比表面积较小。     

Cu~(2+)改性活性炭的制备及其去除废水中CN~-的研究

以活性炭为载体负载溶液中的 Cu~(2+),Cu~(2+)改性活性炭对溶液中 CN~-的去除效果较好。Cu~(2+)改性活性炭的最佳制备条件:活性炭加入量为1 g,质量浓度为5 g/L 的 CuSO_4溶液加入量为50 mL,溶液 pH 为4,负载时间为5.0 h。在此最佳条件下活性炭的最大 Cu~(2+)负载量为25.90 mg(以每克活性炭计)。Cu~(2+)改性后活性炭的 CN~-去除率明显提高,由22.10%提高至94.07%。Cu~(2+)改性活性炭吸附CN~-的最佳实验条件:溶液 pH 为12～13,吸附时间为9 h。Cu~(2+)改性活性炭对 CN~-的饱和吸附量为22 mg/g。Mg~(2+),K~+,Ca~(2+),Cl~-,SO_4~(2-),CO_3~(2-),AsO_3~-对 Cu~(2+)改性活性炭的 CN~-去除率基本没有影响。Cu~(2+)改性活性炭的动态吸附实验表明,开始一段时间流出液中 CN~-含量几乎为零,远低于国家排放标准(0.5 mg/L)。     

MgO/SiO_2纳米复合材料同步吸附亚甲基蓝和Cu~(2+)

采用化学沉积法合成了MgO/SiO_2纳米复合材料,通过扫描电子显微镜和X射线能谱分析(SEM-EDX)、X射线衍射(XRD)、Zeta电位仪、FTIR等方法对其进行了表征。研究了MgO/SiO_2对亚甲基蓝(MB)和Cu~(2+)的吸附行为及同步吸附效果。表征结果表明:MgO/SiO_2为褶皱、凸起的球形形貌;MgO成功负载在SiO_2表面。实验结果表明:MgO/SiO_2对MB和Cu~(2+)的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,MB和Cu~(2+)的饱和吸附量分别为83.72 mg/g和208.70 mg/g;MB和Cu~(2+)的同步吸附在MgO/SiO_2表面存在竞争关系;在溶液体积为30m L、MgO/SiO_2加入量为10 mg、MB质量浓度为10 mg/L或Cu~(2+)质量浓度为100 mg/L、吸附温度为25℃、吸附时间为24 h、初始溶液pH为4.00、解吸时间为4 h的条件下,MgO/SiO_2第1次吸附MB和Cu~(2+)的去除率分别为92.8%和90.1%,第5次吸附的去除率分别为59.6%和57.4%。     

磁性生物炭负载Mg-Fe水滑石的制备及其吸附水中Cd（Ⅱ）和Ni（Ⅱ）的性能

合成了一种高吸附容量的磁性生物炭负载Mg-Fe水滑石复合材料（L-BC）,并用于去除水中的Cd²⁺和Ni²⁺。表征结果表明,采用浸渍联合热解法成功制备了磁性生物炭（M-BC）,水热合成法成功地将Mg-Fe水滑石负载在M-BC上。动力学研究结果表明,Cd²⁺和Ni²⁺吸附符合伪二级动力学模型,化学吸附为速率控制步骤。等温吸附研究结果表明,L-BC对Cd²⁺和Ni²⁺的吸附符合Langmuir模型,为单分子层化学吸附,最大吸附量分别为263.156 mg/g和43.291 mg/g。吸附机理主要为Mg-Fe水滑石层间CO₃^2-和表面羟基与Cd²⁺和Ni²⁺产生表面共沉淀。L-BC具有良好的吸附和重复利用性能,是一种很有前景的去除Cd²⁺和Ni²⁺的吸附材料。     

颗粒状污泥活性炭流化床吸附处理含铜矿山废水

以城市污水处理厂活性污泥为原料,通过高温热解制备了颗粒状污泥活性炭吸附剂。在自制的流化床吸附装置上研究了该吸附剂对含铜矿山废水的吸附处理效果。实验结果表明：在初始废水pH6、吸附剂加入量15g/L、废水循环流量6.0L/min、吸附时间120min的最佳吸附条件下,废水中Cu²⁺去除率达98.2%。     

改性高分子絮凝剂去除水中悬浮物和Hg2+

采用自制改性高分子絮凝剂巯基乙酰聚乙烯亚胺处理含Hg²⁺废水。实验结果表明：当Hg²⁺的质量浓度100 mg/L、絮凝剂的加入量3.7 mg/L、废水pH=5.0、浊度为0时,Hg²⁺的去除率达到88%;Hg²⁺和悬浮物在废水中共存时,当Hg²⁺的质量浓度100 mg/L、浊度127 NTU时,Hg²⁺和悬浮物可相互促进彼此的去除,浊度的去除率由40%左右增至95%以上;用该絮凝剂处理实际废水（Hg²⁺的质量浓度 20~25 mg/L、浊度126 NTU、pH=3.5）,当絮凝剂加入量为4.2 mg/L时,Hg²⁺的去除率为84%,浊度的去除率为97%,且处理效果明显优于相同条件下的传统絮凝剂。     

CdSe量子点的合成及其在重金属离子检测中的应用

以3-巯基丙酸（3-MPA）为修饰剂合成了水溶性CdSe量子点,优化了合成条件,并以其为荧光探针建立了水样中Pb²⁺和Hg²⁺的检测方法。实验结果表明：在n（Se）∶n（Cd²⁺）为1∶6、n（Se）∶n（NaBH₄）为1∶3、n（Cd²⁺）∶n（3-MPA）为1∶6、反应pH为11、回流温度为100 ℃、回流时间为60 min的优化条件下合成的量子点荧光性能较优;量子点的荧光猝灭强度与Pb²⁺或Hg²⁺的质量浓度呈良好的线性关系,线性范围分别为0.005~10 mg/L和0.001~1 mg/L,检出限分别为0.003 mg/L和0.001 mg/L,相对标准偏差分别为1.23%和1.29%,可应用于实际水样中Pb²⁺和Hg²⁺的检测。     

CuCl2改性飞灰吸附气相零价汞

采用CuCl₂对循环流化床锅炉飞灰进行改性,在固定床反应器上对CuCl₂改性飞灰进行了气相零价汞（Hg⁰）吸附实验。考察了CuCl₂负载量和吸附温度对改性飞灰Hg⁰吸附能力的影响,并结合颗粒内扩散模型、准一阶动力学模型、准二阶动力学模型和耶洛维奇模型拟合结果分析该过程的控制步骤。结果表明： CuCl₂改性飞灰的Hg⁰穿透时间远大于未改性飞灰,对Hg⁰的吸附量随CuCl₂负载量的增加而增加;CuCl₂改性飞灰的Hg⁰吸附能力随吸附温度的升高先增大后减小,150 ℃为最佳吸附温度;准二阶动力学模型的拟合值与实验值相关系数最高,且该模型初始吸附速率与实验值最为接近,即准二阶动力学模型更适合于描述CuCl₂改性飞灰的Hg⁰吸附过程。     

类过氧化物酶Fe-TAML催化H_2O_2脱除烟气中的单质汞

采用有机合成法制备了类过氧化物酶(Fe-TAML)催化剂。利用制备的Fe-TAML催化H_2O_2脱除烟气中的Hg~0,考察了影响Hg~0去除率的多种因素。实验结果表明:在Fe-TAML催化剂用量为0.08 g/L、H_2O_2浓度为0.035mol/L、溶液pH为9、反应温度为40℃、烟气中Hg~0质量浓度为101.00μg/m3的条件下,反应30 min的平均Hg~0去除率可达71.50%。以甲醇作为HO·的淬灭剂开展了淬灭实验,结合产物分析,推测了Hg~0的去除机理。     

烟气组分对低温等离子体协同TiO_2光催化工艺氧化Hg~0的影响

采用介质阻挡放电低温等离子体协同TiO2光催化工艺氧化烟气中Hg0,考察了烟气组分对氧化效果的影响。实验结果表明:低温等离子体放电会产生大量近紫外光;在6 k V电压下,低温等离子体协同TiO2光催化工艺时N2/Hg0氛围下Hg0的氧化率达86%,显著高于单一等离子体时的30%;O2和H2O产生的活性粒子会使Hg0氧化率进一步提高,在5 k V电压下,N2/Hg0氛围中添加5%(φ)O2或5%(φ)H2O,低温等离子体协同TiO2光催化工艺时可分别获得96%和94%的氧化率;NO与Hg0的竞争关系会导致作用于Hg0的活性粒子减少,抑制低温等离子体对Hg0的氧化,而在低温等离子体协同TiO2光催化时,抑制作用减弱;在复杂烟气氛围下,低温等离子体协同TiO2光催化对Hg0仍保持了较高的氧化率,3次重复实验的Hg0氧化率均接近92%。     

乳状液膜提取废汞触媒浸出液中的汞及 乳状液破乳

采用乳状液膜法分离提取废汞触媒浸出液中的Hg~(2+)。考察了影响乳状液膜体系分离富集汞的主要因素,并对分离提取后的乳液相进行了破乳研究。分离提取实验结果表明:乳状液膜体系的最佳配方为流动载体磷酸三丁酯体积分数10%、表面活性剂失水山梨糖醇脂肪酸酯体积分数4%、膜溶剂磺化煤油体积分数86%、内水相HCl溶液浓度0.10mol/L、油相与内水相的体积比1∶1;在乳状液与外水相的体积比为1∶10的条件下Hg~(2+)提取率达78.50%。破乳实验结果表明:加热破乳、离心破乳、加热离心联合破乳3种方法的破乳率分别为29.0%,54.0%,85.7%;采用加热离心联合法破乳后,Hg~(2+)富集倍数达8.5。