响应面法优化化学沉淀螯合生物絮凝处理含镍废水

采用化学沉淀螯合自制生物絮凝的处理工艺处理含镍的模拟废水。首先,考察了不同的提取方法对脱水污泥提取的生物絮凝剂的絮凝效果的影响,进而确定生物絮凝剂的提取方法。然后,考察了不同的化学沉淀剂与生物絮凝剂组合处理含镍废水的能力,并采用Plackett-Burman设计法结合响应曲面法筛选优化了化学沉淀螯合生物絮凝处理含镍废水的工艺参数。结果表明：在碱性条件下,以80 ℃加热10 min,再以12 000 r·min⁻¹离心10 min的提取条件下提取的生物絮凝剂絮凝效果较好,氢氧化钙作为沉淀剂能更有效提高化学沉淀螯合生物絮凝处理含镍废水的处理效果,处理工艺的主要影响因素为氢氧化钙的投加量和生物絮凝剂的投加量,其处理50 mg·L⁻¹含镍废水的最优的处理工艺参数为氢氧化钙投加量为50 mg·L⁻¹,生物絮凝剂投加量为73.35 mg·L⁻¹,在此条件下,Ni(Ⅱ)的去除率可达99%以上。     

SA@L-Cys@Fe3O4磁性复合材料对含Cu(Ⅱ)废水的处理效能及其机理

以海藻酸钠(SA)、L-半胱氨酸(L-Cys)、CaCl₂和Fe₃O₄为原材料制备了一种环保型的磁性复合材料MSAL,以模拟废水和实际含铜电镀废水为研究对象,探索了pH、共存离子和吸附时间对Cu(II)吸附性能的影响。采用SEM-EDS、PPMS和XPS等分析手段对MSAL进行了表征,且探索了其可能的吸附机理。单因素条件优化实验结果表明：MSAL的适宜制备条件为30.0 g·L⁻¹ SA、6.0 g·L⁻¹ L-Cys、2.5 g·L⁻¹ CaCl₂、2.0 g·L⁻¹ Fe₃O₄;MSAL对Cu(Ⅱ)的吸附性能随pH增大而明显提高,并在pH为3.0~5.0时,对Cu(Ⅱ)维持较高的去除率;在pH=5时,MSAL对电镀废水中铜去除率可高达94.02%。吸附倾向于遵循拟准二级动力学模型和Langmuir等温模型,这表明吸附以单分子层吸附为主,并受化学过程控制,最大吸附容量可达到175.45 mg·g⁻¹。表征结果发现：MSAL具备出色的磁响应性,容易从溶液中被去除;吸附过程主要受离子交换作用以及氨基,羧基与Cu(Ⅱ)之间的配位作用影响。以上结果可为磁性复合材料在电镀废水中重金属污染治理奠定坚实基础。     

多级冷冻工艺对高盐高浓度有机废水的处理效果及去除机理

探索了冷冻结晶工艺去除高盐高浓度模拟有机废水的影响因素,将多级冷冻工艺应用于模拟废水和实际废水。结果表明：在其他因素固定的条件下,结冰率越高,有机物去除率和脱盐率就越低;冷冻温度越低,有机物去除率和脱盐率越低;有机物去除率和脱盐率随初始盐浓度或初始COD的增大而降低;冷冻接触面积越大,有机物去除率和脱盐率越高。初始COD为 8 000.0 mg·L⁻¹,初始盐浓度为8 000.0 mg·L⁻¹的模拟废水在4级冷冻后,COD和含盐量分别降低至240.0 mg·L⁻¹和516.9 mg·L⁻¹,去除率分别为97.0%和93.5%。初始COD为55 690.0 mg·L⁻¹,初始盐浓度为54 648.9 mg·L⁻¹ (以NaCl计)的实际化工废水在经过6级冷冻处理后,COD和含盐量分别降低至491.3 mg·L⁻¹和983.3 mg·L⁻¹,有机物去除率为99.1%,脱盐率为98.2%,可达到市政管网的接管要求。上述研究结果为高盐高浓度有机废水的处理提供了新的解决方案。     

CTAB-HAP@ZMS复合材料的制备及其对氟离子的吸附性能

使用贝壳和粉煤灰等固体废弃物为原材料,采用水热合成法将十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性后的羟基磷灰石(HAP)负载到粉煤灰基沸石分子筛(ZMS)上,得到一种高效的吸附剂(CTAB-HAP@ZMS)用于去除氟离子。当投加量为8.0 g·L⁻¹、pH为3、温度为55 ℃时,CTAB-HAP@ZMS复合材料的最高吸附容量达到了10.4 mg·g⁻¹,对10.0 mg·L⁻¹氟化钠溶液中F⁻的去除率可以达到95%。动力学和热力学拟合参数表明吸附过程主要为多分子层式、自发、吸热的化学吸附。将此吸附剂用于处理模拟地热水(F⁻初始浓度为8.0 mg·L⁻¹),去除率达到89%,残留浓度低于我国饮用水质量标准中F⁻的浓度限值(1.0 mg·L⁻¹)。此外,经4次循环再生吸附后,CTAB-HAP@ZMS复合材料仍然表现出较高的氟离子去除效率。该复合材料的制备不仅能使固体废物资源化,还在氟离子去除方面有广阔应用前景。     

污泥脱水滤液有机磷污染特征及强化去除

针对污水处理厂污泥脱水滤液有机磷污染现状,采用树脂分级、傅里叶红外光谱和气相色谱质谱等方法解析其污染特征和组分结构,进而开展强化去除研究,并初步探究OP的降解转化过程。结果表明：WX-A污泥脱水滤液OP和出水OP平均含量分别为10.1 mg·L⁻¹和0.16 mg·L⁻¹,脱水滤液的回流可能影响出水稳定;亲水性OP和疏水性OP平均含量分别为8.58 mg·L⁻¹和1.59 mg·L⁻¹,OP的生物利用度仅为23.8%,表明以难生物降解形态为主,进一步的组分解析结果验证了该推测;强化去除研究表明,最佳条件是O₃投加量为30 mg·L⁻¹、pH为12.0和H₂O₂投加量为1.5 mL,去除率高达82.9%。O₃/H₂O₂氧化技术可实现脱水滤液难降解OP的高效去除,从而保证出水达标排放。     

生物炭负载羧甲基纤维素钠稳定化纳米铁对水中六价铬的去除

利用液相还原法,通过先负载再包裹的方式制备了4种不同炭铁质量比的生物炭负载羧甲基纤维素钠稳定化纳米铁(BC-nZVI-CMC)材料,并将其用于对水中Cr(Ⅵ)的去除,使用扫描电镜、X射线衍射和傅里叶红外等技术对BC-nZVI-CMC的结构与性质进行了表征。结果表明：BC-nZVI-CMC具有较好的分散性,粒径为纳米级且被CMC完全包覆,抗氧化能力得到较大提升,可有效去除水中Cr(Ⅵ);投加1 g·L⁻¹的BC-nZVI-CMC对含有30 mg·L⁻¹的Cr(Ⅵ)去除率达99.83%;pH越小,越有利于BC-nZVI-CMC对水中Cr(Ⅵ)的去除,最高去除率可达100%;BC-nZVI-CMC的抗氧化能力明显高于商品纳米铁和生物炭负载纳米铁;含有8 g·L⁻¹ C/Fe=1∶1的BC-nZVI-CMC对电镀废水中Ni、Zn、Cu、总铬、Cr(Ⅵ)的去除率可达39.60%、91.70%、100%、91.69%、100%。上述研究结果对水中Cr(Ⅵ)去除新技术的开发有重要的参考价值。     

过氧化氢与过硫酸盐强化电化学处理铜氰废水

表面处理行业废水中的铜氰络合物是废水处理的难点。电化学氧化是一种水处理中常用的方法,对于水中常见的污染物均能进行有效处理,其中,过氧化氢(H₂O₂)和过一硫酸盐(KHSO₅,PMS)是绿色清洁的氧化剂。因此,在电氧化的基础上,探索了H₂O₂和PMS对电化学处理铜氰络合物的强化效果。实验结果表明：氰根(CN⁻)和铜离子(Cu²⁺)的去除率随着H₂O₂和PMS的增加而升高;当电流密度为10 A·m⁻²、H₂O₂浓度为0.4 mol·L⁻¹、反应时间为30 min时,氰根去除率为96.12%,铜离子去除率为81.93%,其中阴极铜回收率为75.60%;当PMS浓度为0.2 mol·L⁻¹、反应时间30 min时,氰根去除率接近100%,铜离子去除率为94.83%,其中阴极铜回收率93.51%。以上研究结果表明,投加合适的药剂可以提高电氧化对铜氰络合物的处理效率。     

复合沸石动态膜系统的脱氨效能及其对沸石的同步回收

为同步实现吸附脱氨和微尺寸沸石回收,将沸石与动态膜技术耦合联用,构建了一种复合沸石-动态膜系统,并考察其脱氨和沸石回收效果。在初始氨氮质量浓度为10 mg·L⁻¹条件下,投加10 g·L⁻¹沸石可有效实现氨氮的去除,去除率为67%。吸附动力学和等温模型分析结果表明,该过程符合准二级动力学模型,Langmuir吸附等温模型拟合得到的最大氨氮吸附量为4.12 mg·g ⁻¹。按照1:1的质量比投加沸石与硅藻土,在投加量均为1 g·L⁻¹,流量为40 mL·min⁻¹,支撑膜孔径38 μm下可快速形成动态膜,出水浊度稳定在1 NTU以下,氨氮去除率可达到56%,在脱氨的同时能够实现沸石的有效回收。该研究结果可为复合沸石动态膜系统同步吸附脱氨和吸附材料回收提供参考。     

磁絮凝-吸附技术对黑臭水体中浊度、氨氮和总磷的去除效果及机理

采用磁絮凝-吸附技术开展了同步去除黑臭水体浊度、氨氮和总磷(TP)实验。在磁絮凝阶段,通过聚合硫酸铁(PFS)、磁粉(MPs)和聚丙烯酰胺(PAM)复配使用,利用电荷中和作用去除浊度和TP;同时,利用化学吸附沉淀去除TP;在此阶段中,当PFS、MPs、PAM的投加量分别为16.00、100.00、2.20 mg·L⁻¹且以PFS+MPs在快速阶段先投加,PAM在慢速阶段后投加的顺序投配时,絮凝效果达到最佳。在吸附阶段,吸附剂质化壳聚糖-沸石(PCZ)主要通过离子交换作用去除氨氮以及通过静电吸附作用去除TP;当PCZ的投加量为1.25 g·L⁻¹时吸附效果达到最佳。利用所研究的磁絮凝-吸附技术对实际黑臭水体进行处理,其出水浊度能达到城镇污水处理厂污染物排放一级标准(≤10.00 NTU),TP和氨氮也分别能满足地表水环境质量Ⅲ类标准(≤0.20 mg·L⁻¹)和Ⅴ类标准(≤2.00 mg·L⁻¹)要求。     

镧铁负载给水厂污泥复合材料在完全混合式反应器中的动态吸附除磷特征

采用共沉淀法制备出一种镧铁负载给水厂污泥复合材料(LaFe-DWTR),研究其在完全混合式反应器(CSTR)中对模拟废水和城市污水处理厂二沉池出水的除磷效果以及水力停留时间(HRT)、LaFe-DWTR投加量和水力学条件的影响。结果表明,当CSTR进水PO₄³⁻-P质量浓度为50 mg·L⁻¹,HRT为3 h,LaFe-DWTR投加量为2 g·L⁻¹,反应区采用搅拌时,LaFe-DWTR对PO₄^3--P的去除率稳定在99%以上,吸附量可达24.82 mg·g⁻¹。对于CSTR进水初始PO₄³⁻-P质量浓度为2 mg·L⁻¹的城市污水处理厂二沉池出水,在3 h HRT,0.14 g·L⁻¹投加量时,CSTR出水的PO₄³⁻-P质量浓度稳定在0.2 mg·L⁻¹左右,已达到《城市污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918–2002)一级A标准的要求。     

絮凝-电解氧化联合处理氰化提金废水

采用絮凝-电解氧化联合技术处理氰化废水,主要研究了聚硅酸铝铁 (PSAF) 添加量、絮凝时间、pH、电压、电解时间、极板间距对总氰(CN_T)、游离氰(CN⁻)、Cu、Zn离子去除率的影响,并对其反应机制做了分析。研究表明,当PSAF添加量为2 g·L⁻¹,絮凝时间为30 min,pH为9条件下,CN_T、CN⁻、Zn、Cu离子的去除率分别可达42.97%、100%、84.40%、34.88%。Zn(CN)₄²⁻、Cu(CN)₃²⁻、CN⁻的吸附量分别为567.88、89.76、439.74 mg·L⁻¹。以钛板为阴极,石墨板为阳极,采用一阴两阳体系对絮凝后液进行电解氧化实验,在电压为3 V、电解时间为2 h、极板间距为10 mm条件下,CN_T、CN⁻、Zn、Cu离子的去除率可达91.70%、100%、99.15%、94.49%。絮凝过程中Zn(CN)₄²⁻、Cu(CN)₃²⁻、CN⁻的去除是由电荷中和和化学吸附共同作用的,其中电荷中和起主要作用。Zn(CN)₄²⁻、Cu(CN)₃²⁻、CN^-的化学吸附主要归因于其与PSAF水解产生的羟基阳离子发生交换反应。XRD分析表明,加入酸性絮凝剂PSAF的瞬间,部分Zn(CN)₄^2-反应为Zn(CN)₂沉淀。电解氧化过程中Zn(CN)₄²⁻、Cu(CN)₃²⁻破络释放的氰根会被阳极表面产生的O₂、·OH完全氧化为N₂和CO₂,Zn、Cu离子在阴极板电沉积而被去除。     

基于微生物库仑量抑制率的水体重金属污染监测方法

为实现对水环境重金属污染的实时原位监测,利用单室微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)传感器搭建了单程连续流装置,并对其预警稳定性进行了探讨。结果表明：以Cr(VI)作为目标污染物,MFC传感器的检出限为0.4 mg·L⁻¹,在0.2~1 mg·L⁻¹的质量浓度区间内,库仑量抑制率与Cr(VI)质量浓度具有较高的共变趋势;设定模拟废水中Cr(VI)的质量浓度为1 mg·L⁻¹,MFC传感器对乙酸钠质量浓度分别为384.62、480.77和576.92 mg·L⁻¹的模拟废水预警的库仑量抑制率为34.71%±1.65%、36.60%±3.82%和36.28%±10.64%;对分别含有谷氨酸、乳酸和蔗糖(质量浓度均为50 mg·L⁻¹)的模拟废水预警的库仑量抑制率为35.22%±6.51%、37.05%±3.74%和24.23%±1.90%,这说明MFC传感器对水样中的可生化降解有机物具有一定的抗干扰能力; MFC传感器连续3次对含有1 mg·L⁻¹ Cr(VI)模拟废水预警的库仑量抑制率为35.37%±3.21%、39.48%±0.95%和41.50%±4.24%,证明MFC传感器的预警信号重现性较好。以上研究结果可为MFC传感器实时原位监测水体重金属污染提供技术参考。     

螯合沉淀联合微滤法脱除电镀废水中的低浓度络合金属

针对电镀废水中络合金属采用常规硫化钠沉淀法难以脱除问题,选用螯合沉淀-微滤法对实际电镀废水中低浓度络合Fe、Cu、Zn和Cr进行深度脱除。重点考察了pH值,重金属捕集剂EDTC投加量,EDTC反应时间,絮凝剂PAC投加量及其共存金属等因素对Fe、Cu、Zn和Cr去除效果的影响,并对EDTC去除各金属的反应机制进行了对比研究。结果表明,在pH为7,EDTC为60 mg·L-1,反应时间为1 min,PAC为20 mg·L-1,反应时间为2 min,PAM为2.5 mg·L-1,反应时间为2 min条件下,经微滤作用后,出水Cu 0.020 mg·L-1（-1）,Fe 0.43 mg·L-1（-1）,Zn 0.37 mg·L-1（-1）,Cr 0.45 mg·L-1（-1）,均低于《电镀污染物排放标准（GB21900-2008）》中的特别限值。Fe、Cu、Zn和Cr之间存在抢夺EDTC的竞争关系,而Fe、Zn对Cr的去除又具有一定促进作用。红外光谱图表明,EDTC脱除金属Fe、Cu、Zn和Cr的反应机制是一致的,EDTC与金属发生螯合反应,EDTC巯基中硫原子捕捉金属阳离子,生成难溶的螯合产物,从而有效地去除废水中金属。     

典型重金属离子对羟基磷酸钙结晶法回收污水中磷的影响

采用羟基磷酸钙(HAP)结晶法回收模拟城镇污水处理厂富磷上清液中的磷,探究了3种典型重金属离子(Cu2+、Cd2+、Zn2+)对HAP结晶体系的单独及联合影响,并结合Visual MINTEQ (Ver3.2)模拟软件进行了分析.结果 表明,单一投加Cu22/Cd2+/Zn2+均会抑制磷的去除,其中Zn2+对磷去除率的...     

硫铝酸盐水泥及其改性材料对典型重金属的去除性能

应用经济高效的材料和简易的方法去除水中重金属已成为当前的研究热点。选择硫铝酸盐水泥(L)及其改性材料(LA)为清除剂,以Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺ 4种典型的重金属离子为研究对象,通过考察L和LA去除重金属过程中单因素的影响,对去除条件进行了优化,此外,通过竞争吸附实验及吸附动力学模型探究了对金属离子的去除机理。结果表明,L和LA可以有效地去除废水中的重金属离子,在pH为3.0~10.0条件下能够以较少的投加量(0.05~3 g·L⁻¹)使目标离子达到94%以上的去除率,30 min内表观吸附速率可降到零。相比之下,LA对金属离子的去除率略高于L。在最佳应用条件下,金属离子的去除率基本在90%以上。在竞争吸附实验中Cu²⁺的竞争性最强,且其能够促进其他离子被吸附。吸附动力学分析表明,L和LA对重金属的吸附是以化学吸附为主,去除机理以水解沉淀为主。以上研究结果可为该类材料对重金属的处理提供参考。     

基于氧化还原-分步沉淀法的酸性矿山废水处理效果

为降低韶关市大宝山酸性矿山废水(AMD)的处理成本,采用氧化还原-分步沉淀法对矿山废水进行处理。结果表明：将石灰石分多次投入经过还原处理的废水中,在反应时间为45 min、转速为250 r·min⁻¹、废水pH为5时,可从AMD中回收高品质石膏;继续用NaOH溶液调节废水pH至5.5,控制曝气量为4 mg·L⁻¹,曝气时间为45 min,通过氧化沉淀法和铁氧体法可分步回收废水中的Fe^2+/3+,再向废水中加入NaOH溶液,调节废水pH至9.5,可沉淀回收废水中的Zn²⁺、Cu²⁺;经过该工艺处理后,废水中各金属离子均低于国家污水综合排放标准(GB 8978-1996);该工艺处理1 t废水,可回收石膏5.4 kg(纯度85.72%),铁渣1.53 kg(w(Fe)=35.4%)、锌铜渣1.4 kg(w(Zn)=10.89%、w(Cu)=0.1%);废水中Fe^2+/3+、Zn²⁺、Cu²⁺回收率分别为84.3%、71.2%、46.2%,废水处理的药剂成本为4.1元·t⁻¹,废水产生可回收资源产品收入为3.8 元·t⁻¹。该工艺可从AMD中回收高品质石膏并分步回收废水中的金属,有效降低废水的处理成本,回收废水中的资源,实现环保与经济效益双赢的目标,并为AMD资源化处理提供理论指导。     

Cu/Zn非均相Fenton催化剂的制备及其对环丙沙星的降解效果

针对传统类Fenton法需在低pH范围内反应的问题,通过正交实验对以铜基为核心Cu/Zn催化剂的化学共沉淀法制备工艺进行了优化,并用XRD、SEM、BET和XPS等测试手段对优选出的催化剂进行了表征;采用单因素分析法考察了优化出的Cu/Zn非均相Fenton催化剂对环丙沙星(CIP)的催化降解效果,并对CIP的催化降解中间产物进行了检测,由此提出了可能的降解路径。结果表明：Cu/Zn金属盐摩尔比是影响Cu/Zn催化剂催化降解CIP的主要因素。优化制备的Cu/Zn催化剂主要组分是CuO,对环丙沙星具有较高的催化活性。在CIP浓度为20 mg·L⁻¹、Cu/Zn催化剂投加量为3.0 g·L⁻¹、H₂O₂投加量为149.55 mmol·L⁻¹、pH为5.0的条件下,反应90 min时CIP降解率达95.0%。所制备的Cu/Zn非均相Fenton催化剂能在pH为3.0~7.0下保持较好的催化反应活性,且氧化剂H₂O₂在反应体系中可达86.0%的利用率。Cu/Zn催化剂具有良好的稳定性和较低的金属离子浸出浓度。通过LC-MS分析,检测出了CIP的4种催化降解中间产物,并且发现CIP是从·OH攻击哌嗪环开始降解的。以上结果可为进一步探索Cu/Zn非均相芬顿催化剂降解其他类似目标污染物性能影响提供参考。