PEI-DTC的制备及其对Pb2+、Cu2+、Zn2+的吸附性能

以Pb²⁺吸附量为评价指标获得了PEI-DTC的最佳制备条件,采用SEM和FT-IR对所制备材料的形貌和结构进行了表征,考察了吸附时间、pH、振荡速度和材料投量对PEI-DTC吸附Pb²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺效果的影响,分析了吸附过程中的动力学特征、热力学特征,研究了材料的复用性能。结果表明,采用30% PEI溶液制备PEI-DTC的最佳条件为m(PEI)/m(戊二醛)= 2:1、m(PEI)/m(硼氢化钠)=3:1、m(PEI)/m(二硫化碳)=3:1;所制备材料表面呈颗粒状和蜂窝状结构,比表面积较大;PEI-DTC对Pb²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺的吸附效果随吸附时间、溶液pH增加呈先快速增加后趋于稳定的变化趋势,Pb²⁺、Cu²⁺在100 r·min⁻¹、Zn²⁺在150 r·min⁻¹时表现出较好的吸附效果,Pb²⁺在材料投量为0.03 g时即近于完全吸附,而Cu²⁺、Zn²⁺在材料投量为0.08 g时仍处于上升趋势;适宜吸附条件下PEI-DTC对Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺的去除率分别可达97.62%、14.79%、78.92%,对应的吸附量分别为4.005、0.509、4.658 mmol·g⁻¹;PEI-DTC对Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺的吸附过程符合Langmuir模型和准二级反应动力学模型,吸附为自发的吸热过程;经4次使用,材料对Pb²⁺的吸附量仍保留81.14%。     

Ca2+对上流式多级厌氧反应器处理蔗渣渗滤液的影响

研究了上流式多级厌氧反应器(UMAR)处理蔗渣渗滤液过程中Ca2+浓度对反应器运行特性和颗粒污泥性质的影响。结果表明,对于蔗渣渗滤液而言,进水中低浓度的Ca2+浓度(80～300 mg/L)对颗粒污泥产甲烷活性无抑制,COD去除率最高可达93.3%;Ca2+浓度达到500 mg/L以上时,对厌氧颗粒污泥的活性有抑制作用;随着Ca2+浓度进一步升高,抑制作用加强,污泥灰分明显升高,活性成分下降,COD去除效率明显降低,污泥粘结沉积在反应器底部,导致系统内循环出现障碍。因此,在实际生产中应减少废水中Ca2+的引入量。     

4A沸石对复合污染水体中Pb2+、Cu2+和Cd2+的去除

采用静态吸附法以4A沸石为吸附剂研究其对复合污染水体中Pb2+、Cu2+和Cd2+的竞争吸附特性,并探讨了影响吸附的环境因素。实验表明,在室温条件下,溶液pH5～6,4A沸石15 mg对10 mL复合污染溶液(Pb2+、Cu2+和Cd2+浓度分别为100 mg/L)吸附20 min时,对溶液中3种重金属的吸附去除率均可达99.8%以上。反应过程中4A沸石对3种重金属的吸附速率大小为Pb2+>Cu2+>Cd2+。复合污染水体中4A沸石对Pb2+、Cu2+和Cd2+的吸附符合Langmuir和Fre-undlich等温吸附方程,相关系数分别为0.9981、0.9901、0.9916和0.9638、0.9194、0.9689。经计算,4A沸石对Pb2+、Cu2+和Cd2+的饱和吸附量分别为129.9 mg/g、107.5 mg/g和99.0 mg/g。4A沸石吸附重金属离子达到吸附平衡的时间较短,对溶液pH值的适应性较好。吸附后的4A沸石可以再生利用,对铅离子洗脱重复利用性较铜离子和镉离子强。     

富里酸和Ca2+共存对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌介导生成次生高铁矿物的影响

为揭示富里酸和Ca²⁺共存对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)氧化酸性矿山废水(AMD)中的Fe²⁺和形成次生高铁矿物的影响,分析了pH、Fe²⁺氧化率、铁沉淀率以及次生高铁矿物矿相、基团等相关指标。结果表明,Ca²⁺确实具有提高嗜酸性氧化亚铁硫杆菌氧化Fe²⁺的能力。低质量浓度(0.2 g/L)的富里酸对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌活性的提高具有促进作用,高质量浓度(0.4 g/L)的富里酸具有抑制作用,而增加Ca²⁺反过来能够减弱高浓度富里酸对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌的抑制作用。对形成的次生高铁矿物进行X射线衍射(XRD)和傅立叶红外光谱(FTIR)分析,结果表明高浓度富里酸促进了另一次生高铁矿物草黄铁矾的生成。     

磁性污泥基生物炭对Pb2+的吸附性能

为克服湿法制备磁性生物炭颗粒时团聚严重、固液分离困难、热解前需消耗大量能源脱水干化的问题,本研究以市政污泥为原料,通过无溶剂法热解制备了磁性污泥基生物炭(MSBC-2),并利用SEM、FTIR、XPS、VMS和Raman等方法对产物的表面结构与特征进行了表征。基于序批实验,分析了pH、温度、背景离子强度、生物炭投加量对该吸附材料的Pb²⁺吸附性能的影响,并进行了吸附动力学、吸附等温线及吸附热力学研究。结果表明：MSBC-2的Pb²⁺去除率随pH及温度的升高而升高,pH>4后去除率基本不变,离子强度对Pb²⁺去除率基本无影响。MSBC-2对Pb²⁺的吸附行为符合准二级动力学模型及Langmuir模型,表明吸附过程的限速步骤为化学反应,吸附为单分子层吸附;MSBC-2的反应速率常数k₂是未改性生物炭的4.1倍,25 ℃时最大理论吸附容量为113.36 mg·g⁻¹,高于大多数湿法制备的磁性生物炭;该吸附过程非自发、吸热且熵增过程;MSBC-2对Pb²⁺的吸附机理主要包括表面络合、离子交换和物理吸附。     

Mg2+对克雷伯氏菌NIII2及其诱变菌产絮凝剂特性的影响

研究了Mg2+对克雷伯氏菌NIII2及其诱变株NIII2-1、NIII2-2发酵产絮凝剂特性的影响作用。实验表明,发酵液未外加或投加较少量Mg2+时,3菌株均不分泌黄色物质,且易产酸,致使絮凝剂产量低,小于1.5 g/L。发酵液中加入Mg2+的浓度在0.5~0.7 mmol/L范围,絮凝剂产生时,伴随黄色分泌物出现,发酵液p H稳定在7.5左右,同时絮凝剂产量大大提高,可达9.7 g/L。未投加Mg2+,3菌株所产絮凝剂Zeta电位负值较大,分别为-59.2、-56.6、-52.1 m V,且蛋白质与糖含量比值小于0.5,絮凝活性低;而投加Mg2+所产絮凝剂Zeta电位值可升至-48.0 m V,3菌株所产絮凝剂中蛋白和糖含量比值分别可提高到1.87、3.29、2.03,对高岭土所产生的SS去除率均大于93%。未投加Mg2+时,诱变株NIII2-1、NIII2-2所产絮凝剂含有相当多的O-链接和N-链接的结构,而其他情况下所产絮凝剂则主要是O-链接结构。     

液/固体系中硅藻土对Pb2+和Cd2+的吸附机制

为了提高硅藻土在重金属废水处理上的应用水平,采用静态吸附实验考察了液/固体系中硅藻土对Pb2＋、Cd2＋的吸附影响因素、吸附等温线和吸附动力学属性。结果表明,随着投加量的减少,离子初始浓度的提高,pH值的增大,吸附作用时间的延长,硅藻土对Pb2＋、Cd2＋吸附量不断上升;硅藻土对Pb2＋、Cd2＋的等温吸附都符合Langmuir模型,硅藻土对Pb2＋、Cd2＋最大吸附量分别为10.428 mg/g和7.916 mg/g,硅藻土对Pb2＋具有更好的吸附能力;Pb2＋具有较低的水合自由能,更容易脱去水膜与硅藻土孔道内的活性基团发生吸附作用;双常数扩散方程可以很好地描述硅藻土对Pb2＋、Cd2＋的吸附动力学属性,硅藻土对Cd2＋有较快的吸附速率。     

改性硅胶对水溶液中Pd2+的吸附

采用氨基硫脲对硅胶进行改性并表征,探讨了改性硅胶(SG-TSC)对水溶液中Pd2+的吸附性能。实验考察了p H值、吸附剂质量、吸附时间以及Pd2+初始浓度等因素对吸附的影响,并探讨了SG-TSC对Pd2+吸附动力学及等温吸附特性。结果表明:在p H为3~6范围内,吸附效果最好。吸附平衡时间为90 min,吸附动力学符合二级速率方程,颗粒内扩散与液膜扩散共同影响着吸附过程。Langmuir等温吸附方程能较好地描述Pd2+在SG-TSC上的吸附特性,298 K时静态饱和吸附容量为0.105 mmol/g。热力学参数计算结果表明,SG-TSC吸附水溶液中的Pd2+是自发、吸热和熵值增加的过程。     

柿粉树脂的制备及其吸附Cu2+和Pb2+的效应

以柿粉为原料通过甲醛交联固化制备出柿粉树脂(PPR);利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、Zeta电位、热变性温度、比表面积等对其进行表征,并探讨其吸附Cu2+和Pb2+的效应。结果表明,(1)PPR对Cu2+和Pb2+的吸附效果显著高于柿粉与活性炭;(2)p H值对吸附平衡影响较大,最佳p H值范围为5.0~6.0;(3)PPR对Cu2+和Pb2+的吸附在180 min内可达到吸附平衡,提高吸附温度可提高吸附速率,其吸附动力学数据可用拟二级速率方程良好拟合;(4)提高金属离子初始浓度可增加平衡吸附量,Freundlich和Langmuir方程可分别拟合PPR对Cu2+(R2>0.98)和Pb2+(R2>0.99)的吸附等温线;(5)PPR(2.0 g/L)可吸附混合重金属溶液中83.73%的Cu2+和98.63%的Pb2+;(6)PPR可循环使用5次以上;(7)PPR对Cu2+与Pb2+的吸附效应可能是静电吸附与配位反应共同作用的结果。该研究结果表明,PPR是一种有应用前景的处理含重金属废水的备选材料。     

固体超强酸SO42-/TiO2-SnO2／Ce4+ 光催化降解含酚废水

采用共沉淀-浸渍法制备了固体超强酸SO24-/TiO2-SnO2/Ce4+,并用XRD、SEM等方法对其结构进行了表征。以苯酚的光催化降解为反应模型,确定了最佳的工艺条件和催化剂再生方法。结果表明:在pH值为6,苯酚初始浓度为50mg/L,催化剂投加量4 g/L,光照距离12 cm,光照时间为150 min,降解率达67.73%,添加助催化剂H2O2后,反应60 min,苯酚降解率达到86.33%,催化剂的最佳再生方法是先用1 mol/L的硫酸浸渍24 h后,在450℃下焙烧6 h。     

Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒吸附水体中的Cd2+和Zn2+

一种新型纳米固相萃取吸附剂,由阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)包裹在Fe3O4磁性纳米颗粒表面形成,用于吸附水溶液中的重金属离子。研究了吸附过程的主要影响因素(如SDS浓度、溶液pH等)以及解吸过程的最佳条件,并对其机理进行了初步的探讨。研究结果表明,共沉淀法制备的Fe3O4颗粒粒径分布均匀,平均粒径约为54 nm;SDS浓度为300 mg/L时,Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒吸附Cd2+和Zn2+的能力最强;在一定浓度范围内,Fe3O4/SDS体系对Cd2+和Zn2+的吸附平衡数据符合Langmuir吸附等温方程,饱和吸附量分别为22.42 mg/g和13.95 mg/g。最终结果表明,Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒具有较强磁分离能力和较好的吸附效果。     

天然和CPB改性沸石对Hg2+的吸附特征

通过静态实验研究溴代十六烷基吡啶(CPB)改性沸石和天然沸石对废水中Hg2+的吸附特性,探讨了吸附动力学、吸附平衡和吸附热力学机制。研究表明:Langmuir方程能较好地描述2种沸石对Hg2+的吸附,CPB改性沸石对Hg2+的吸附率得到显著提高。实验条件下,改性沸石对Hg2+的吸附率从67.5%提高到98.9%,吸附容量从0.521 mg/g提高到3.07 mg/g。利用准一级动力学方程、假二级动力学方程、颗粒内扩散模型和Elovich方程分别对动力学过程进行拟合,发现2种沸石对Hg2+的吸附均满足假二级动力学方程,且离子的颗粒内扩散对整个吸附过程有影响。动力学拟合、D-R方程拟合和热力学研究综合表明:2种沸石对Hg2+的吸附既存在化学吸附又存在物理吸附,吸附吉布斯自由能变(△G0)、焓变(ΔH0)、熵变(ΔS0)均小于0,反应为自发的放热反应,低温有利于吸附的进行。     

分子筛对水中Pb2+的吸附行为及回收利用

以4A和13X分子筛为吸附材料,考察了分子筛投加量、废水pH值、Pb2+初始浓度和吸附时间对去除率的影响。结果表明,4A和13X分子筛投加量为0.16 g/L,废水pH为5,Pb2+初始浓度为30 mg/L时,吸附10 min后Pb2+去除率达到95%以上。通过吸附等温线和吸附动力学方程拟合,4A和13X分子筛对Pb2+的吸附过程均符合Langmuir吸附模型和Lagergren二级速率方程,计算出的饱和吸附容量Q0分别为714.3 mg/g和684.9 mg/g,二级反应速率常数k2分别为8.9×10-4g/(mg·s)和7.1×10-5g/(mg·s)。4A分子筛沉降性能较好,适宜回收;经过4次吸附-解吸仍保持88.7%的Pb2+去除率和493.2 mg/g的吸附容量,经解吸后的浓缩液中富含铅离子720.3 mg/L,富集倍数3.78,加入Na2S生成硫化物沉淀能够达到回收金属铅的目的。     

H2O2/Fe0、H2O2/Fe2+、H2O2/Fe3+3种体系处理印染废水

采用H2O2/Fe0、H2O2/Fe2+、H2O2/Fe3+3种体系分别对印染废水进行处理,研究pH 值、H2O2投加量、不同价态铁元素的投加量及反应时间对印染废水的COD和色度处理效果的影响。实验最佳的处理条件:H2O2/Fe0体系在pH 为3.0,Fe0投加量为3.0 mmol/L,H2O2投加量为9.0 mL/L,反应时间为40 min时,COD去除率达到95.99%,色度去除率达到100%;H2O2/Fe3+体系在pH 为3.0,Fe3+投加量为5.0 mmol/L,H2O2投加量为12.5 mL/L,反应时间为100 min时,COD去除率达到95.89%,色度去除率达到100%;H2O2/Fe2+体系在pH 为3.0,Fe2+投加量为6.0 mmol/L,H2O2投加量为12.0 mL/L,反应时间为100 min时,COD去除率达到95.85%,色度去除率达到100%。对比分析3种体系在各因素下的处理结果,H2O2/Fe0体系和H2O2/Fe3+体系都要优于H2O2/Fe2+体系,其中H2O2/Fe0体系的处理效果最好。     

废弃绿茶对水溶液中Co2+的吸附研究

利用废弃绿茶叶粉末(简称茶叶末)作为吸附剂,考察了pH、温度、时间等对水溶液中Co2+的影响。结果表明:(1)茶叶末对Co2+的吸附量随着pH的上升而上升,其中pH=5.50为最佳。茶叶末对Co2+的吸附量均随时间延长呈现上升趋势,吸附速度先快后慢,吸附最佳时间为90min。(2)不同温度下,茶叶末对Co2+的吸附较好地符合Langmuir模型。该吸附过程是化学离子交换过程,主要发生在重金属离子与羟基、氨基的氢原子之间。(3)茶叶末对Co2+的吸附是自发、放热过程,降温有利于吸附,反应时吸附界面上的混乱度增加。(4)盐酸是很好的解吸介质,解吸率为92.65%。通过灼烧(或燃烧)可以回收水溶液中绝大部分的Co2+,不仅减小了对环境的污染,而且节约了资源。     

改性多壁碳纳米管对水中Cd2+的去除

为了增加多壁碳纳米管(multiwall carbon nanotubers,MWNTs)对水中Cd2+的吸附量,使用混酸对多壁碳纳米管进行氧化处理,采用红外光谱进行结果表征,并探讨了吸附时间、pH值和MWNTs的使用量、Cd2+的浓度及干扰离子对镉离子吸附的影响。结果表明,吸附时间为1.5 h、pH为5.3、吸附效果最佳,随MWNTs量的增加Cd2+去除量增加,共存的阳离子会降低对Cd2+的吸附效果,对Cd2+的吸附符合Longmuir吸附定律。研究同时表明,pH小于2时Cd2+能容易从碳纳米管上解吸。初步探讨了Cd2+吸附机制。     

Ca2+对生物膜形态结构及其组分的影响

通过向序批式生物膜反应器(SBBR)中投加Ca2+,考察Ca2+对生物膜形态结构及其组分的影响,探究Ca2+在生物膜形成中的作用影响规律及其对生物膜反应器运行的影响,以期能为含钙废水处理及优化废水处理效果提供理论指导。研究结果表明,Ca2+浓度增加有助于生物膜形成,并提高生物膜结构致密性;连续少量增加Ca2+(1~2 mg/L)有助于挂膜初期(约10 d)有机物去除;然而Ca2+浓度过高则会抑制生物膜活性,影响其降解性:当Ca2+浓度超过120 mg/L时,氨氮去除率出现下降,当Ca2+浓度超过280 mg/L时,有机物和总氮去除率显著下降。对生物膜及其胞外多聚物(EPS)组分的分析表明,Ca2+不会刺激微生物分泌产生更多EPS,但会导致生物膜干重增加。     

铁炭微电解-Fe2+/K2S2O8降解甲基橙

针对偶氮类有机物废水具有色度大,难降解的特点,以对二甲基氨基偶氮苯磺酸钠(甲基橙)为模拟研究对象,对水体系中铁炭微电解-Fe2+/K2S2O8降解甲基橙的方法进行了研究。通过正交实验确定出该方法各因素的影响程度,进一步通过单因素影响实验确定该方法的最佳条件是:铁炭微电解填料、FeSO4和K2S2O8投加量分别为300 g/L、1.3mmol/L和0.7 mmol/L,初始pH值为7.0。在最佳条件下,甲基橙COD和色度去除率分别能达到64.7%和68.2%。     

Cu2+、Zn2+对生物脱氮系统的影响

Cu²⁺和Zn²⁺是污水处理工艺中经常遇到的金属离子。在驯化好的活性污泥系统中,研究了金属离子Cu²⁺和Zn²⁺在0～100 mg/L浓度下对活性污泥生物脱氮系统的影响。试验发现Cu²⁺＞5 mg/L、Zn²⁺＞30 mg/L时,对硝化过程具有明显的抑制作用,在同样浓度的试验条件下Cu²⁺对硝化过程的抑制作用比Zn²⁺大。Cu²⁺≤0.5 mg/L时对反硝化过程具有一定的促进作用,有助于提高TN的去除效果;Cu²⁺＞0.5 mg/L时,对反硝化产生抑制作用,随着浓度的增加,TN去除率逐渐下降。Zn²⁺不影响反硝化过程,仅在大于30 mg/L时,对硝化过程产生抑制作用。重金属Cu²⁺对生物脱氮系统的影响明显强于Zn²⁺。     

酸性条件下剩余污泥中Ca2+和Mg22++溶出对磷回收的影响

为了在酸性条件下实现剩余污泥中磷的高效回收,对pH=3时剩余污泥水解酸化过程中氨氮、正磷酸盐和钙镁离子的溶出现象以及磷回收进行了研究分析。结果表明：当pH=3时,所溶出的氨氮、镁离子和钙离子与磷酸盐的摩尔比均大于1,能满足采用鸟粪石沉淀法或者羟磷灰石沉淀法回收磷的要求;但所溶出的钙镁离子的摩尔比大于1,会对鸟粪石沉淀法回收磷的顺利进行有较大影响;有无外加镁剂对磷回收率影响不大。采用改型后的镁型强酸性阳离子交换树脂进行离子交换可以得到较高纯度的鸟粪石沉淀产品,通过XRD检测其纯度为95%以上。