改性活性炭对废水中甲醛的吸附研究

通过浸渍-焙烧的方法制得铁改性活性炭,并将之应用于废水中甲醛的吸附.分别考察了吸附时间、初始溶液质量浓度、吸附剂投加量对改性活性炭吸附甲醛效果的影响,并研究了铁改性活性炭对甲醛水溶液的等温吸附及动力学.结果表明:在25℃、活性炭投加量为10 g/L、吸附时间为360 min时,铁改性活性炭对甲醛的去除率为91.8％;用准一级、准二级及内扩散动力学模型拟合吸附过程,准二级动力学模型符合该吸附过程;用Langmuir和Freundlich模型描述等温吸附过程,该吸附过程服从Langmuir模型,饱和吸附量为3.396 7mg/g.     

活性炭表面改性和苯吸附性能的研究

为了提高活性炭的吸附性能,用N2和NH3对四种不同活性炭进行表面改性。对改性前后的活性炭分别进行了苯吸附实验、碘值和亚甲基兰值表征以及贝姆滴定实验后,结果发现:表面还原改性在一定程度上促进了活性炭的孔结构发育,可以提高活性炭的吸附性能,增加了活性炭表面的碱性官能团的含量;四种活性炭中的羧基含量都比较高,改性后羧基含量大幅下降;表面改性对煤质活性炭的苯吸附值变化不大,但对木质活性炭的防护性能提高明显,NH3改性比N2改性更能提高活性炭对苯的吸附性能。     

活性炭涂层电极电吸附除盐性能研究

构造了简易的电容去离子(CDI)反应装置,以活性炭粉末为吸附材料,聚偏氟乙烯(PVDF)为黏结剂,石墨粉为导电剂。这3种物质的质量比为8∶1∶1。采用涂覆分解法制备活性炭电极,研究其电吸附除盐性能。利用扫描电子显微镜(SEM)对电极的表观形态进行分析,利用电化学工作站对电极材料的电化学性能进行分析,并估算单位质量电极的电容。通过单因素试验得到电容去离子试验的最佳反应条件:端电压为1.6 V,流量为10 L/min,极板间距为2 mm。此条件下离子去除率可达47.9%。吸附达平衡后断开电源,进行电极可再生性研究。结果表明,电极在短时间内即可再生。     

改性活性炭纤维吸附炸药废水中TNT实验研究

本文研究了改性活性炭纤维对炸药废水中TNT的吸附行为。研究表明:1 mol/L HNO3改性的活性炭纤维吸附效果最好,其对炸药废水中TNT的最佳吸附条件为:吸附剂用量为0.6 g/25 m L,吸附平衡时间为60 min,升温有利于吸附进行。Langmuir和Freundlich吸附等温线均能较好地描述活性炭纤维对TNT的吸附,吸附动力学分析表明,吸附过程遵循准二级动力学规律。     

季铵盐离子液体改性活性炭及其热安全性研究*

为进一步提高活性炭对VOCs的吸附性能和热安全性,采用铵盐类离子液体改性原始活性炭,优化其理化性质。结果表明:改性活性炭表面生成新的无机盐化合物,C=O、-OH、C-O、-COOH和C-S基团增加;孔隙结构增多且分布均匀,比表面积及微孔体积增大;改性后活性炭对甲苯的吸附量提高3.14倍,吸附效率明显提升;在固定碳的燃烧阶段,改性活性炭活化能为54.44 kJ·mol-1,是改性前活性炭的1.38倍,活化能增大,物质稳定性增强;当粒径为120~150目及200目以上时,改性前后活性炭的自燃温度分别从328.4 ℃、319.3 ℃增长至355.1 ℃、345.7 ℃。因此,负载季铵盐离子液体可有效提高活性炭吸附性能和热安全性,研究结果可为优化VOCs处理工艺提供参考。     

改性活性炭在微波场中的升温行为

以椰壳活性炭为载体,研究经Cu-Mn硝酸盐改性后的活性炭AC1在微波场中的升温行为.结果表明,相同微波辐照条件下,与未改性活性炭AC0相比,AC1的升温速率和能达到的最高温度均高于AC0,且AC1的升温行为受空气流速的影响,即在微波功率P＝231 W条件下,当空气线速度Qair＝400 mL/min时,改性活性炭能达到的最高温度为705 ℃.对AC1与AC0的升温行为的定量分析表明,活性炭的升温均可分为2个阶段,其中第1阶段升温较快,可用线性关系式T＝at＋b描述;第2阶段升温缓慢,可用负指数函数T＝ced/t描述.改性活性炭在微波场中升温行为的研究对于进一步研究改性活性炭的微波加热再生具有重要意义.     

活性炭对酚醛类化工废水深度处理的动态吸附性能研究

为活性炭应用于酚醛类化工废水深度处理,研究了活性炭对此类废水中有机物的动态吸附性能以及氮的去除。通过动态吸附试验,选出吸附效果最佳的活性炭,研究其对废水中有机物的等温吸附和动力学,并利用比表面积(BET)测试法和傅里叶红外光谱(FTIR)表征技术分析活性炭表面特征,同时探讨不同因素对吸附的影响,再以床厚服务时间(Bed-Depth-Service Time, BDST)模型对动态试验数据进行线性拟合分析。结果表明：椰壳炭吸附效果最好,朗格缪尔(Langmuir)吸附等温线模型和拟二级动力学模型可以较好地描述其动态吸附行为;吸附过程中粒子内扩散并不是唯一的限速步骤,有机物的吸附主要发生在边界层扩散阶段;根据椰壳炭孔状结构的变化说明吸附主要发生在微孔区;—OH、—COOH、■等官能团能与有机物相互反应,主要涉及氢键、π-π相互作用、静电引力;含氮化合物会与有机物产生竞争吸附,影响其吸附量;BDST模型不仅可以有效描述吸附床高度与穿透时间之间的关系,而且能够准确地预测新的操作条件下的有机物穿透时间,误差均小于5%。     

铝盐改性活性炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附

采用铝盐浸渍法制备改性活性炭。研究了铝盐种类、浸渍液浓度和不同吸附条件对Cr(Ⅵ)吸附性能的影响。结果表明:采用0. 1 mol/L Al_2(SO_4)_3浸渍法制得的改性PAC吸附效果最好,Cr(Ⅵ)的吸附量由0. 75 mg/g提高到4. 86 mg/g。当温度为30℃时,Al-PAC的最佳吸附条件为:投加量0. 2 g(每100m L),p H为4,吸附时间30 min,溶液中Cr(Ⅵ)浓度由10 mg/L降至0. 45 mg/L以下,低于排放限值。吸附动力学符合拟二级动力学方程,吸附等温线符合Freundlich方程,吸附过程为以离子交换为主要机制的化学吸附。     

改性腐殖酸去除水中氟化物性能研究

以腐殖酸(HA)为原材料,通过络合铝离子改性处理,制备了新型除氟吸附剂(HAAl)。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)及X射线能谱(EDS)对该吸附剂进行了表征,并系统研究了该吸附剂对水中F-的吸附性能。结果表明:在p H值为4~10时HAAl均对水中F-表现出较高的吸附能力,其饱和吸附量为60.606 mg/g,吸附等温线符合Langmuir方程;吸附动力学可用准二级速率方程描述,表现为化学吸附;共存阴离子Cl-、HCO-3和NO-3对氟的吸附影响较小,HAAl吸附剂除氟率可达85.99%,出水氟质量浓度低于国家饮用水标准;此外,HAAl铝不易脱落,具有优良的稳定性。     

改性沸石吸附氨氮及电化学再生研究

研究了改性沸石对氨氮的吸附效能、动力学机制以及电化学再生效果。间歇和连续试验结果表明:沸石经改性后,能高效去除水中的氨氮,其吸附等温式更符合Langmuir模型,沸石、改性沸石的饱和吸附量分别为8.09 mg/g和13.55 mg/g,沸石的钠型改性能显著提高吸附容量约40.3%;颗粒内扩散是改性沸石吸附氨氮的控制性步骤,可以利用Vermeulen的内扩散模型进行描述;利用电化学再生吸附饱和后的沸石,再生液为NaCl溶液,阳极涂覆RuO2-Ti,再生时间为3h,可高效地再生沸石,无二次污染物排出,对环境冲击较小。     

活性污泥缓冲性能研究

探索一种新的参数,使之能够较为全面地反映活性污泥的性质,简化活性污泥评价系统.通过测定不同活性污泥的pH值和ORP(氧化还原电位)缓冲容量,研究污泥缓冲能力及与污泥性质的关系,探索它成为评价活性污泥系统参数的可行性.结果表明,活性污泥对酸、碱、氧化剂和还原剂有一定的缓冲能力,其缓冲容量与污泥性质有相关性,且缓冲容量高的污泥的沉降性、脱水性和絮凝性好,即活性污泥水处理和后期污泥处理容易进行,因此,可将污泥pH值和ORP缓冲性能作为评价污泥系统的参数.研究表明,污泥pH值和ORP符合能斯特方程的线性关系.     

活性污泥吸附预处理腈纶废水的机理研究

以活性污泥作为吸附材料,研究了其对腈纶废水COD的吸附特征。结果表明,活性污泥可吸附腈纶废水中的COD,吸附量可达135 mg/g。伪二级动力学方程能很好地描述活性污泥对腈纶废水中的COD的吸附过程,模型计算出的二级吸附速率常数(k2)为2.3×10-4g/(mg·min);Langmuir方程最适合描述该吸附过程,决定系数在0.96以上。从活性污泥吸附前后腈纶废水中的有机物相对分子质量分级结果可以看出,活性污泥对大分子(30 k Da)有机物有较好的去除,污泥的电镜照片也证明了该点。研究表明,活性污泥吸附可去除腈纶废水中的悬浮物和胶体物,是有效的腈纶废水预处理方法。     

剩余污泥制备活性炭吸附剂及其应用研究

以城市污水厂剩余污泥为原料,采用不同活化方法制备活性炭吸附剂,同时对比不同活化剂活化效果,并对影响活化产物吸附性能的因素进行了研究.结果表明,化学活化法制备的活性炭吸附剂性能较好,最佳活化剂为ZnCl2与H2S04复配试剂.其最佳制备条件为:活化剂ZnCl2与H2SO4浓度均为5 mol·L-1(ZnCl2与H2SO4复配比例为2:1),活化温度550℃,固液比1:2.5,活化时间2 h.制备的活性炭吸附剂碘吸附值为488.02 mg·g-1,得率为86.6%.活性炭吸附剂比表面积为144.47m2·g-1,孔体积为0.05 mL·g-1,微孔体积为0.02 mL·g,平均孔径为38.51 nm.热分析干污泥在244.62℃失重(约为34 19%),失重成分主要是污泥中的有机物挥发组分.采用制备的活性炭吸附剂处理城市污水,COD去除率较高,污水色度也有了较大改善.     

煤质粉末活性炭自燃和热稳定性分析

针对煤质粉末活性炭最显著的热危险特性——自燃危险性进行试验。采用粉尘层最低着火温度测定系统对煤质粉末活性炭进行自燃试验,测定煤质粉末活性炭的最低着火温度;采用SDT Q600热重分析仪测定煤质粉末活性炭在氮气和空气气氛中以20℃/min的速率升温至700℃时的热解和燃烧特性,通过TG/DTG曲线计算其着火温度,并进行热稳定性评价。粉尘层自燃试验结果表明,煤质粉末活性炭最低着火温度为400℃,具有自燃危险性,易形成阴燃;氮气气氛中热解试验表明,热解过程经历了室温~120.0℃和280.0~700.0℃两次轻缓失重阶段,646.44℃时挥发分热失重速率最大,对应热失重速率峰值为0.082 6%/℃,自燃危险性较低;空气气氛中燃烧试验表明,燃烧过程经历了室温~95.5℃和300.0~600.0℃两次剧烈失重阶段,分别为吸附水分受热蒸发和氧化生成的有机官能团分解脱附导致,565.35℃时挥发分热失重速率最大,对应热失重速率峰值为13.20%/min,粉末较强的氧气吸附效应和较低的导热系数导致其自燃倾向较高,火灾危险性较大。     

粉末活性炭处理酚类突发性水污染的应用研究

以苯酚和多种氯酚(CPs)为代表的酚类是一类重要的有机污染物。针对饮用水突发性酚类污染物控制,考察了粉末活性炭(PAC)吸附工艺对苯酚及CPs的去除效果,并讨论了主要影响因素。结果表明,对CPs和苯酚的吸附反应可在10~60 min、300 min内完成,吸附速率从快到慢依次为TCP、MCP、DCP、PCP和苯酚。由于酚羟基(Ar—OH)电离作用受到影响,在3~11范围内去除率随pH值升高而降低。少量腐殖酸对吸附影响不大,但TOC质量浓度超过10 mg/L时腐殖酸可产生明显竞争吸附作用。热力学拟合表明,吸附反应符合Freundlich和Langmuir吸附等温式,苯酚/CPs在PAC上的吸附过程以物理吸附为主,且为放热反应,较低温度有利于吸附反应的进行。相比于准一级反应和孔内扩散反应,准二级动力学方程可较好地描述吸附过程。将PAC用于中山市某饮用水源的模拟突发性污染应急处理,投加10 mg/L的PAC即可有效去除原水中超过饮用水标准3~5倍的CPs类污染物,同时水处理成本仅有少量增加。     

改性沸石去除水中低浓度氨氮的研究

分别利用无机盐、无机酸和稀土对天然沸石进行了改性处理,并从理论上阐述了不同方法对沸石进行改性的机理,提出了改性沸石的最佳制备方法,并采用X衍射的分析手段观察化学处理对载体的影响,探讨了改性沸石对NH4 吸附动力学以及再生实验.研究表明,3种方法均不同程度地提高了沸石去除氨氮的能力,其中利用无机盐改性的沸石的效果最佳,对NH4 的吸附动态符合Freundlich方程,与传统的化学凝聚法和生物法相比,具有工艺简单、高效、经济等优点.无机盐改性沸石制备最佳条件是:溶液中钠离子浓度为0.8 mol/L,在水浴温度70～75 ℃时,按固液比1∶50投加沸石,浸渍时间为2 h,过滤后滤饼在100 ℃下干燥1 h.     

核桃果皮基活性炭对苯酚吸附的热力学研究

吸附法因具有处理设备简单、无二次污染等优点广泛应用于废水处理中.以核桃果皮基活性炭为吸附剂,研究其对苯酚吸附的热力学性质.结果表明,温度对吸附无显著影响,在20～60℃范围内,随温度升高,吸附量略有减小;苯酚溶液在酸性至中性条件下的吸附去除率较高.吸附符合经典的Langmuir与Freundlich等温方程,并存在吸附剂和吸附质浓度效应,Langmuir与Freundlich等温方程参数不确定为常数,而是随吸附质质量浓度ρo和吸附剂质量浓度W0变化而变化.研究表明,核桃果皮基活性炭能高效、快速地吸附去除苯酚,是一种有应用前景的净水材料.     

磷石膏基保温砂浆的制备与性能研究

为了实现磷石膏的高附加值资源化利用,研究了CaO掺量、细度与砂浆性能之间的关系,利用预处理后的磷石膏,对磷石膏基保温砂浆进行配合比设计,分析胶凝材料组成、轻质骨料掺量、外加剂种类等因素对磷石膏基保温砂浆性能的影响规律,制备磷石膏基保温砂浆,并测试其性能.结果表明:通过在磷石膏中加入CaO及粉磨处理,可以提升磷石膏砂浆的强度,减少礴石膏中可溶性磷、氟对磷石膏砂浆的不良影响;磷石膏基保温砂浆的强度主要来源于磷石膏的硬化和水泥的水化;制备的磷石膏基保温砂浆的抗折强度达到2.1 MPa,抗压强度达到6.5 MPa,导热系数达到0.073 W/(m· K),满足保温砂浆的使用要求.