净水污泥柠檬酸钠改性焙烧制备陶粒吸附剂及其对废水中氨氮吸附性能的研究

以净水污泥为原料,选用盐酸、氢氧化钾、柠檬酸钠为改性剂,通过研磨-改性-造粒-焙烧等工艺制备改性净水污泥陶粒吸附剂(以下简称改性陶粒吸附剂),测定其对水中氨氮的吸附量,筛选出最佳改性陶粒吸附剂和最佳改性陶粒吸附剂浓度,并在相同条件下制备原净水污泥陶粒吸附剂(简称原泥陶粒吸附剂)作为对比;采用XRD、BET、FTIR、SEM/EDX分析手段对改性陶粒吸附剂和原泥陶粒吸附剂两种吸附剂进行了表征,并通过静态吸附对比实验,探讨了两种吸附剂对废水中氨氮吸附效果的影响因素;对试验数据进行了吸附等温线和吸附动力学模型拟合研究,并探讨了饱和改性陶粒吸附剂对氨氮的解吸和重复再生效果。结果表明:(1)净水污泥的最佳改性条件为采用0.5 mol/L的柠檬酸钠搅拌混合并在65℃水浴温度下浸泡5 h;(2)改性陶粒吸附剂对氨氮的去除效果与原泥陶粒吸附剂相比有显著提高,当溶液最佳pH为7、饱和吸附时间为6 h、吸附剂投加量为20 g/L、氨氮初始浓度为50 mg/L时,改性陶粒吸附剂的最大吸附量为1.938 mg/g,为原泥陶粒吸附剂的2.46倍;(3)吸附等温线和吸附动力学的拟合结果表明,改性陶粒吸附剂和原泥陶粒吸附剂对氨氮的吸附过程均符合Langmuir模型和准二级动力学模型;(4)饱和改性陶粒吸附剂的最佳再生液为0.1 mol/L的NaOH溶液,经过5次解吸再生后,对氨氮的解吸率仅下降6.53%。     

钙铝黄长石陶粒改性及处理含锰废水效能

以工业固体废弃物造纸白泥和粉煤灰为原料,通过煅烧制备钙铝黄长石陶粒,再经NaOH溶液水热反应法改性,用于含锰废水的吸附处理。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对改性前后的陶粒进行表征,探讨陶粒水热改性机制。检测不同NaOH溶液浓度以及水热反应温度改性后陶粒的静态吸附除锰效能,并与改性前陶粒对比,确定最佳水热改性条件,并探索改性陶粒吸附除锰机理。结果表明:改性后陶粒的主矿物相仍为钙铝黄长石,但部分Ca元素被活化,生成新物相Ca(OH)₂,提高了陶粒本身碱性,继而使锰去除率显著提高,吸附平衡时间明显缩短。4,3 mol/L的NaOH溶液浓度以及160 ℃的水热温度分别为2种陶粒的最佳改性条件;改性后陶粒除锰可以在10~15 min内达到吸附平衡,锰去除率接近100%。吸附过程中,Mn2+与OH-生成白色Mn(OH)₂沉淀,然后被氧化为黑褐色的MnO(OH)₂,最终被陶粒表面均匀吸附,实现了固体废弃物资源化利用,达到以废治废的目的。     

陶粒改性对生物膜特性及除污效能的影响

为改善陶粒的除磷性能,该实验分别用FeCl_3和CaCl_2对普通陶粒进行改性,并考察了表面改性对陶粒表面的生物膜特性和除污特性的改善。结果表明,经FeCl_3和CaCl_2改性的陶粒对TP的去除率更高,但吸附效能随运行时间延长有下降趋势;陶粒经改性处理后表面生物膜多糖含量更多,脱氢酶活性更强,对TN和COD有较好的去除效果。     

人工浮岛基质对富营养水的修复作用研究

实验选取页岩陶粒、活性炭、膨胀蛭石为生态浮岛的填充基质,以空心菜为植物组建了三组浮岛进行平行实验,比较了三种不同基质在同一条件下对水中总氮、总磷、COD的吸附净化效果。结果表明植物在以页岩陶粒为基质的人工浮岛中生长最好,对于TN的去除效果,活性炭和膨胀蛭石均可达60%以上,页岩陶粒的去除率最高为53%;对TP和COD的去除能力大小顺序为:活性炭(均达75%左右)>页岩陶粒>膨胀蛭石。可见活性炭的截污能力更强,而页岩陶粒的性价比较高。     

改性陶粒处理含磷废水研究

陶粒经过镧系稀土金属元素改性后处理含磷废水。探讨了改性陶粒的用量、接触时间、温度、原水pH值、原水初始浓度等因素对除磷效果的影响。结果表明：改性后的陶粒对废水中的磷酸盐去除效果较明显,当废水pH值为4～11、磷浓度在0～40mg／L,按改性陶粒与磷质量比为250：1来处理含磷废水,反应时间在5h之内,剩余磷酸盐的浓度〈0．5mg／L,磷的去除率达98％以上,处理后的废水可达排放标准。     

几种人工湿地基质对磷素的吸附作用研究

从吸附动力学角度出发,研究了干渣、沸石、页岩陶粒和白云石四种基质对水体中磷素的吸附作用,结果表明,干渣对磷素的吸附量最大,其次是沸石和页岩陶粒,白云石对磷素的吸附量最小。作用48h后,干渣对磷素的吸附量分别是沸石、页岩陶粒和白云石的3.9倍、6.7倍和11倍。一级动力学方程、Elovich方程和双常数速率方程均能很好地描述人工湿地基质对磷素的等温吸附动力学特征,但从相关系数来看,Elovich方程的描述更为准确。四种基质对磷素的吸附速率依次为:干渣>页岩陶粒>沸石>白云石。     

不同类型吸附剂去除水体中Sb(Ⅴ)的对比研究

本文对比研究了沸石、酸碱改性沸石、硅藻土、酸改性硅藻土、锰改性硅藻土、水葫芦干粉末、酸碱改性水葫芦干粉末、煤灰、煤渣、稻草秸秆粉末(40目)、稻草秸秆颗粒(粒径0.5cm)、玉米秸秆粉末(40目)、玉米秸秆颗粒(粒径0.5cm)、陶粒、铁氧化物改性陶粒等15种吸附材料吸附去除水体中Sb(Ⅴ)的效果。结果表明,在固液比为1 g∶50 m L,初始溶液p H=7.5±0.5,反应温度为25±2℃,震荡速率150 r/min,初始Sb(Ⅴ)浓度为1000μg/L,吸附反应时间为5h条件下,15种吸附材料对Sb(Ⅴ)具有显著不同的吸附效果,吸附量大小依次为煤渣铁氧化物改性陶粒锰改性硅藻土酸碱改性水葫芦干粉末煤灰玉米秸秆粉末酸碱改性沸石酸改性硅藻土玉米秸秆颗粒稻草秸秆粉末沸石稻草秸秆颗粒陶粒水葫芦硅藻土。通过对原始吸附材料进行不同改性处理,发现改性后材料相对于原始材料对Sb(Ⅴ)的吸附能力有明显提升,其中锰改性硅藻土、酸碱改性水葫芦和铁氧化物改性陶粒对Sb(Ⅴ)的吸附量分别为48.7、46.6和48.9μg/g。其中,铁氧化物改性陶粒作为一种新型的大颗粒吸附剂,不仅对Sb(Ⅴ)的吸附性能好,而且相对于传统的粉末型吸附剂更易于从被处理水体中取出,避免了吸附剂和目标毒害元素驻留在水体中产生二次释放的环境风险,具有较好的应用潜力。     

人工湿地常用生物陶粒基质LDHs覆膜改性及其除磷效果研究

分别利用3种二价金属化合物和3种三价金属化合物,采用水热共沉淀法在碱性条件下对人工湿地中常用的生物陶粒基质进行层状双金属氢氧化物(LDHs)覆膜改性,并将9种不同类型的LDHs覆膜改性生物陶粒基质和普通生物陶粒基质分别填充于10个垂直流人工湿地模拟实验柱中,进行除磷净化实验.结果表明,9种不同类型的改性生物陶粒基质均能有效提高磷素的净化效果;Zn系LDHs改性生物陶粒对总磷、溶解性总磷、磷酸盐均有很好的处理效果,其中Zn Fe-LDHs、Zn Co-LDHs和Zn Al-LDHs对总磷的平均去除率均在92%以上,对溶解性总磷和磷酸盐的平均去除率均超过95%;其对磷素的净化机理主要集中于物理化学作用,同时还应与其对微生物生长的促进作用有关.     

不同类型LDHs覆膜改性人工湿地生物陶粒基质脱氮效果研究

在碱性条件下采用水热-共沉淀法,对二价金属化合物CaCl2、MgCl2、ZnCl2与三价金属化合物FeCl3、AlCl3、CoCl3按两两组合方式生成9种不同类型的LDHs,并分别对人工湿地常用的生物陶粒基质进行覆膜改性;构建模拟基质试验柱,对改性前后的生物陶粒基质进行城市污水的脱氮净化效果研究.结果表明,相对于原始生物陶粒基质,大多数改性基质对CODCr、总氮和氨氮的去除效果均有不同程度的提高,经所有基质处理后的出水中硝态氮浓度均呈上升趋势;Zn2+参与合成的LDHs改性基质对总氮、氨氮有较好的处理效果,其中ZnFe-LDHs和ZnCoLDHs对TN的去除率接近60%,对氨氮的去除率超过92%,这两种改性基质对污水中的氨氮转化为硝态氮具有促进作用.     

不同合成条件对ZnAl-LDHs覆膜改性生物陶粒除磷效果的影响

采用3种Zn~(2+)/Al~(.+)金属浓度比的ZnCl_2和AlCl_3溶液,在两个不同pH值条件下,利用水热-共沉淀法对生物陶粒基质进行层状双金属氢氧化物(LDHs)覆膜改性.将生成的不同类型ZnAl-LDHs覆膜改性基质与原始生物陶粒基质分别填充于实验柱中,构建模拟垂直流人工湿地小试系统;对改性前后的7种基质进行磷素净化效果、等温吸附实验和解吸附实验研究,通过实验数据结合主成分分析,探讨ZnAl-LDHs覆膜改性生物陶粒除磷效果提升的影响因素.结果表明,pH=11的ZnAl-LDHs改性方式对磷素净化效果具有更为明显的提升功能;其中ZnAl-LDHs(pH=11,1∶1)改性生物陶粒基质相比于原始基质,对TP、TDP、SRP平均去除率的增幅超过70%,其最大理论吸附量达到原始生物陶粒的3倍.合成ZnAl-LDHs时的pH值和Zn~(2+)/Al~(3+)金属浓度比对改性生物陶粒的结构形态与覆膜效果有着不同程度的影响,其中合成时的pH值是ZnAlLDHs覆膜改性生物陶粒除磷效果的主要影响因素.通过合理调控制备ZnAl-LDHs覆膜改性生物陶粒时的pH值及Zn~(2+)/Al~(3+)金属浓度比,可以达到有效提高ZnAl-LDHs覆膜改性生物陶粒除磷效果的目的.     

生物滴滤塔的固定化技术研究

为降低微生物烟气脱硫的成本,以氧化亚铁硫杆菌为对象,研究更优的固定化技术。以2 mol/L的FeCl₃溶液为改性剂,对陶粒进行高温灼烧,改变其表面物理化学性质。采用塔内和塔外相结合的方式,用经微波照射90 s后的突变菌对改性陶粒进行挂膜。结果显示,微波处理后的突变菌活性更高,陶粒改性后比表面积和表面粗糙度增加,塔内外结合挂膜方式能有效缩短挂膜时间,提高挂膜质量。     

净水污泥制备陶粒的研究进展及应用

给水处理厂污泥是水处理过程中产生的固体废弃物,数量巨大,成份复杂,其处理工艺受到研究者的普遍关注.综述净水污泥制备陶粒的烧制工艺和陶粒滤料的国内外研究进展,并对各种陶粒的应用领域进行了对比分析,指出改性陶粒是今后的研究重点,而净水污泥资源化制备陶粒将是未来的重要生产途径.     

锰铁改性针簇莫来石对水中BPA和EE2的去除

为提高传统水处理工艺对内分泌干扰物的去除效果,本研究合成了锰铁二元金属氧化物改性的针簇莫来石陶粒(MnFe-M),对其理化性质进行了表征,并以黏土陶粒为对照,结合批次吸附实验研究其对水中典型内分泌干扰物双酚A(bisphenol A,BPA)和17α-乙炔雌二醇(17α-ethinylestradiol,EE2)的去除效果和溶液环境对其吸附效果的影响,并对其再生效果进行了研究.结果表明,锰改性后,针簇莫来石陶粒上负载了平均粒径为450 nm的水锰矿,使针簇莫来石陶粒的比表面积、累积孔体积和介孔比表面积均显著增加.未改性针簇莫来石陶粒对BPA和EE2几乎没有去除能力,锰铁改性后的针簇莫来石陶粒对BPA和EE2的去除效率显著增加.针簇莫来石陶粒比黏土陶粒更适合做改性滤料的载体材料.锰铁改性针簇莫来石陶粒对BPA和EE2的吸附动力学符合颗粒内扩散模型,颗粒内扩散是影响吸附速率的重要因素.等温吸附数据与LangmuirFreundlich模型拟合效果较好,基于该模型计算出的BPA和EE2最大吸附量分别为5. 043 mg·g^-1和3. 990 mg·g^-1     

填料筛选与表面改性提高生物滴滤塔除含H_2S废气能力

生物滴滤塔的填料筛选及其表面性质改性优化可增加生物处理能力和系统抗冲击能力,通气比较了常用填料陶粒、鲍尔环、阶梯环,因去除效率较高,化学性质稳定筛选出陶粒为改性的基质,对表面进行FeCl3·6H2O理化高温改性,发现使用改性填料的生物滴滤塔系统H2S去除能力有较大提高,250mm填料高度实验中,在进气浓度1182～4396mg/m3范围内,去除率能稳定在95%以上,随机改变进气浓度153～4184mg/m3,系统均未失效表明其抗冲击能力较好。因而改性填料用于生物滴滤塔去除H2S可行。     

沸石在水处理中的应用

本文介绍了中国沸石的种类及其分布概况,以产自甘肃省白银市的斜发沸石为研究对象,对其化学组成及分子晶格形式作了较为详尽的阐述,经实验室检测出其化学组成及物化指标,且对沸石作为吸附荆、离子交换剂、催化剂处理废水的作用机理进行了深入的探讨,对于天然沸石改性进行了实验研究,得出采用氯化钠溶液对天然沸石改性的效果比较理想,改性溶液的最佳浓度为0.9mol/L,研究沸石在沸水处理领域中的应用,分析了沸石处理各类废水的机理,并对沸石处理废水的前景进行了展望.     

污泥与建筑垃圾配合合成沸石基多孔吸附材料

根据湿污泥与建筑垃圾的组成成分和形态特征,将二者结合合成多孔质陶粒,在陶粒基础上通过水热反应使陶粒沸石化,生成功能性吸附材料。沸石化处理的最佳条件为:Na OH浓度4 mol/L,反应温度160℃,反应时间12 h。水热反应产物为八面沸石,是单一晶相的沸石化陶粒。在沸石化陶粒表面八面沸石晶体以柱状晶体堆积形成球形凸起,在孔壁上柱状晶体呈簇状分布。沸石化陶粒比表面积约50 m2/g,较沸石化处理前的污泥-建筑垃圾陶粒提高了近20倍。浸出实验结果显示,沸石化陶粒实现了有害重金属的有效固定,满足危险废物鉴别标准(GB 5085.3-2007)的要求。吸附实验结果表明,沸石化陶粒对Ni2+的吸附等温曲线与Langmuir吸附模型拟合较好,说明吸附过程属于单分子层吸附,其中化学吸附占支配地位。该沸石化陶粒廉价易生产,适合用于环境污染治理。     

清淤底泥制作陶粒的方法及其性能分析

以沈阳细河底泥为研究对象,通过对其成分和矿物组成分析,考察了其制作底泥陶粒的可行性；以陶粒的比表面积和松散容重为考核指标,通过正交试验,确定了陶粒的最佳制作工艺参数.结果表明,细河底泥的主要成分基本满足一般陶粒化学成分的要求,可以用来制作陶粒,其最佳制作条件是细河底泥、碳酸钙、硅酸钠及氧化铝的混合比例为500∶10∶2...     

沸石在水处理中的应用

本文介绍了中国沸石的种类及其分布概况，以产自甘肃省白银市的斜发沸石为研究对象，对其化学组成及分子晶格形式作了较为详尽的阐述，经实验室检测出其化学组成及物化指标，且对沸石作为吸附剂、离子交换剂、催化剂处理废水的作用机理进行了深入的探讨，对于天然沸石改性进行了实验研究，得出采用氯化钠溶液对天然沸石改性的效果比较理想，改性溶液的最佳浓度为0．9mol/L。研究沸石在沸水处理领域中的应用，分析了沸石处理各类废水的机理，并对沸石处理废水的前景进行了展望。     

粉煤灰改性处理啤酒废水的研究

以Na2CO3、CaO、HCI、H2SO4等多种试剂作改性剂对粉煤灰进行改性处理,得到改性粉煤灰,并以改性粉煤灰处理啤酒废水,研究了粉煤灰改性的最佳条件及改性粉煤灰处理啤酒废水的机理。结果表明:改性后粉煤灰的吸附混凝性能有显著的提高,啤酒废水中COD的去除率从50%增加到89%。实验确定Na2CO3为最佳改性剂,最佳改性条件为改性剂与粉煤灰的用量比为10mL:5g,室温下搅拌5min,静置30min。     

污泥的资源化——制轻质陶粒的优化条件

随着经济与社会的发展,资源消耗量不断加大的同时,也产生了大量的废弃物.污泥是污水处理过程中的必然产物.利用城市污水处理厂的污水处理时的固体废物--脱水污泥为原料,加以一定量的辅料,经过预热和烧胀制成具有一定强度的轻质陶粒,可用于净化污水的填料、装饰等,这样城市处理厂的污泥可以大量消耗,不但处理成本低于焚烧、填埋、堆肥等方法,而且可以避免污泥的二次污染,符合中国固体废弃物处理的无害化,减量化和资源化的原则.本实验是对污泥制轻质陶粒最佳条件的选择,结果表明,在预热和烧胀的两个过程中,温度、时间、污泥所占的比例和含水率等条件的不同,烧制出来的轻质陶粒的质量也有很大的差别.