不同铝盐改性人工合成菱铁矿除氟性能研究

高氟地下水和地方性氟中毒已经成为世界范围内的一大问题,国内外对如何去除水中氟进行了大量的研究.本文利用硫酸铝溶液、活性氧化铝悬浮液和活性氧化铝粉末分别对人工合成菱铁矿进行了改性,采用静态吸附试验研究了不同改性材料的除氟容量、吸附反应后溶液中铁和铝离子浓度,并对改性效果较好的硫酸铝改性人造菱铁矿的除氟动力学进行了探讨,结...     

沸石的载铁改性及饮用水除氟试验研究

为避免使用含铝材料,采用新方法制得载铁改性斜发沸石,并通过一系列静态及动态试验对其除氟性能及影响因素进行了研究.结果表明:经过改性活化的斜发沸石滤料的除氟容量(DC)得到显著提高,静态达0.665 mg/g,动态达0.2 mg/g,分别约为原沸石除氟容量(0.03 mg/g)的20和7倍.载铁改性斜发沸石对F的吸附符合Langmuir吸附等温模式,其最适pH为6～7,氟吸附速率快,再生稳定;同时其也能高效去除饮用水中的锰离子,除锰容量(MRC)达2.442 mg/g.对高氟地下水的处理效果证明,该滤料不仅降氟达到国家饮用水标准,而且具有再生简易、使用寿命长等特点.     

人造沸石的载铁改性及除去水中氟的性能

以人造沸石为载体,采用盐酸浸泡活化和氯化铁溶液浸泡改性的方法制备除氟吸附剂,用模拟高氟水样进行静态吸附及动态过柱实验.动力学研究结果表明:吸附剂吸附速度快,40 min接近吸附平衡,吸附速率可用拟二级动力学方程描述.吸附等温线符合Langmuir方程,饱和吸附量为9.83 mg/g,吸附平衡常数为0.030 2 L/m...     

载铁001×7改性树脂的除氟性能与机理研究

研究将H型001×7强酸树脂改性为Fe型,该树脂能有效吸附交换水中的F-.其静态饱和吸附容量达18.98mg/g,最适宜pH范围为4.5～6.0.因受膜扩散速度的制约,原水的水力条件对其除氟性能影响较大,在一定搅拌速度下,1.5小时即可达到吸附平衡.该树脂室温下的吸附等温线符合Langmuir公式,呈现出化学吸附的特征.红外光谱分析表明,除氟机理依赖于F-取代Fe3 原来吸附的配体水而与Fe3 生成配位化合物,从而具有一定的除氟能力.     

铁氧化物陶瓷颗粒除氟效果及吸附特性研究

为了寻找一种新型的吸附材料处理含氟废水,研究采用了七水硫酸亚铁和三氧化二铁两种不同的铁氧化物陶瓷颗粒对含氟废水进行处理,实验对陶瓷颗粒的结构进行了电镜扫描(SEM)和比表面积(BET)的表征,探讨了陶瓷颗粒在吸附中的物理特征;在批实验中,探讨了陶瓷颗粒在吸附过程中不同pH、吸附剂量条件下的吸附表现,并对吸附等温线、动力...     

活化赤泥除氟剂的制备及除氟性能试验研究

分别采用(NH4)2HPO4,NH4HCO3,NaHCO3等对赤泥进行活化处理,并制备成球形颗粒,同时研究了活化剂浓度、焙烧温度、焙烧时间等对赤泥除氟剂吸附性能的影响。结果表明：在活化剂质量浓度为10%左右、焙烧温度500℃,焙烧时间2 h时制备的除氟剂具有较好的除氟效果,且采用(NH4)2HPO4,NH4HCO3,NaHCO3对赤泥进行活化处理制备的除氟剂能分别使溶液中氟离子的质量浓度从19 mg/L分别降低到0.085,0.13及0.19 mg/L,相应地除氟剂的吸附容量均达0.94 mg/g以上。     

杭锦土负载硫化零价铁的研制及除磷性能

以具有较大比表面积和良好吸附性能的天然杭锦土为载体制备杭锦土负载硫化零价铁（HJ@S-nZVI）。优化铁负载比、硫铁摩尔比（S/Fe）以及陈化时间等制备条件,利用扫描电子显微镜（SEM）、能量色散光谱(energy dispersive spectroscopy,EDS)、X射线光电子能谱（XPS）及比表面积（specific surface area,SSA）等手段对HJ@S-nZVI进行综合表征分析。考察投加量、初始pH以及共存离子等因素对HJ@S-nZVI去除磷酸盐效果的影响,并结合吸附等温线和吸附动力学研究其吸附性能和吸附机理。结果表明：HJ@S-nZVI的优化制备条件为铁负载比为0.25,S/Fe为0.01,陈化时间为10 d;SEM、EDS和元素分布图分析表明,硫化零价铁以球状颗粒形式成功负载于杭锦土表面,XPS表明HJ@S-nZVI表面铁的主要存在形态为FeS和FeOOH等;投加量、初始pH和SiO₃ ²⁻共存对HJ@S-nZVI去除磷酸盐的效果影响较大,而SO₄ ²⁻、CO₃ ²⁻和Cl⁻共存对磷酸盐的去除效果无明显竞争影响;HJ@S-nZVI对磷酸盐的吸附过程符合Freundlich等温模型（R²=0.992）,不同初始浓度下,准二级动力学模型可较好地描述磷酸盐的去除过程（R²>0.995）。     

改性废砖对氟的吸附性能研究

以将废砖作为除氟吸附剂材料为目的,对废砖采用不同的方法进行改性,采用单因素分析法,实验研究了不同改性方法、pH值、温度、时间、吸附剂用量等影响因素对改性废砖吸附废水中氟的性能影响,并实验考察了改性废砖对氟的等温吸附模型。结果表明:相同实验条件下,铝改性废砖对氟的去除率更高;pH在1~3之间,Al-废砖与氟的投加质量比率为110∶1时,Al-废砖对氟的去除率高;升高温度可以提高Al-废砖对氟的吸附性能,且吸附反应在进行20 min后基本达到平衡;在25℃,pH=2,投加比例为110∶1的条件下,Al-废砖对氟的吸附符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型,吸附容量为9.72 mg/g。     

改性灰岩除氟的实验研究

采用改性灰岩作为除氟材料,通过批实验和柱实验,考察不同条件下的除氟效果,并探讨了其实际应用的可能性。结果表明:FeCl3溶液联合灰岩除氟,可使高氟水中的氟浓度达到国家饮用水标准,在含氟水样中加灰岩后,直接加FeCl3会促进灰岩对氟的去除效率。在氟离子浓度为5 mg/L,粒径0.2～0.5 mm的灰岩为1 g的条件下,铁离子含量为0.016 mmol/L时,即可达到去除的最佳效果,除氟率可达95.74%。柱实验说明在FeCl3溶液浓度一定时,除氟率随着总出水量的增加而提高;填充的灰岩总量不变时,随着FeCl3溶液浓度的增加,除氟效果明显增加,说明本实验具有实际应用的可能性。     

新型饮用水除氟材料Bio-F的除氟特性和比较研究

对3种传统除氟剂活性氧化铝、骨炭和改性沸石与自制的新型生物除氟剂Bio-F的除氟性能及影响因素（材料粒径、pH值、吸附时间、水样含氟浓度、其它离子、再生能力等）进行了比较,并模拟动态实验评估了这4种除氟材料对实际高氟地下水处理的效果.结果表明,Bio-F生物除氟剂对F^-的吸附过程符合Lagergren一级吸附动力学特征（R²=0.958 0）,吸附速率较快,且该过程属于吸热反应; Bio-F吸附F^-符合Langmuir吸附等温模型（R²=0.999 2）,吸附容量高,静态吸附容量可达4.088 3 mg·g^-1,分别约是活性氧化铝和改性沸石的1.8和 5.8倍.4种除氟材料吸附容量与氟浓度正相关,与吸附剂粒径负相关.高浓度的CO^2-₃、HCO^-₃明显抑制Bio-F的除氟（p<0.05）,但高浓度的Ca²⁺、NO^-₃、HPO^2-₄有利于Bio-F的除氟（p<0.001）.Bio-F除氟最佳停留时间3～4 min,远远低于沸石20 min和活性氧化铝11 min.在pH 4.0～9.0范围内Bio-F可保持90％以上吸附F^-的能力.再生性能稳定,10次再生后吸附容量变化不超过15%.Bio-F综合性能优于其它3种传统除氟剂,在我国广大农村地区推广有显著优越性.     

天然活化沸石负载壳聚糖对高氟水的处理

为提高天然沸石对氟的吸附能力,采用活化天然沸石负载壳聚糖改性处理,研究了除氟剂的性能,确定了除氟剂的最佳改性条件:2.0%冰醋酸溶液,壳聚糖浓度为0.05 g/mL,壳聚糖:沸石(质量比)=0.07,室温下改性5 min。最适除氟条件:pH=6.0,粒径1~2 mm,100 r/min的速度搅拌反应50 min,静置0 min。吸附剂对F-的吸附过程符合Langmuir吸附等温线,对氟离子的饱和吸附容量为10.63 mg/g。     

基于铁锰泥的除砷颗粒吸附剂制备及其比较

地下水除铁除锰滤池反冲洗铁锰泥具有良好的除砷效果,但因其粉末形态不易固液分离,本文采用高温烘焙法和包埋法以铁锰泥为原料制备颗粒吸附剂,其中包埋法采用烘干和冻干两种干燥方法制粒.结果表明,3种颗粒吸附剂:高温烘焙颗粒吸附剂(GA)、包埋烘干吸附剂(H-GA)和包埋冻干吸附剂(D-GA),表面粗糙,比表面积分别为43. 830、110. 30和129. 18 m~2·g~(-1).吸附实验表明,H-GA和D-GA对砷的吸附远大于GA,GA、H-GA和D-GA最大吸附量分别为5. 05、14. 95和13. 45 mg·g~(-1). Langmuir模型能更好地拟合H-GA和D-GA对砷的吸附,Freundlich模型更好地拟合GA的吸附过程,准一级动力学和准二级动力学模型均能拟合3种吸附剂的动力学数据.酸性环境更有利于砷的吸附.包埋法制备的颗粒吸附剂H-GA和D-GA保留了铁锰泥原始结构,比表面积也远大于GA,因此吸附效果比GA好.两种干燥方式烘干和冻干对吸附没有明显影响.     

铝锆改性生物炭对水体低浓度氟的吸附特性

针对低浓度含氟水难处理,氟超标排放造成水污染等问题,制备了铝锆改性生物炭(AZBC),研究其对水体低浓度氟离子(F^-)的吸附特性及吸附机制.结果表明,AZBC是具有均匀孔隙结构的介孔生物炭,能够快速吸附水体F^-,可在20 min内达到吸附平衡.当初始ρ(F^-)为10mg·L^-1,AZBC投加量为30 g·L^-1时,F^-去除率为90.7%,出水浓度低于1mg·L^-1.AZBC的pH_pzc为8.9,推荐pH使用范围为3.2～8.9.其吸附动力学符合拟二级动力学,吸附过程符合Langmuir模型,在25、 35和45℃下的最大吸附量分别为8.91、 11.40和13.76mg·g^-1.可用1mol·L^-1 NaOH脱附F^-,5次循环使用后,AZBC的吸附量下降约15.9%. AZBC的吸附机制为静电吸附和离子交换共同作用.以某工业园区污水厂污水为实验对象...     

磷酸盐对铁锰复合氧化膜去除地表水中氨氮的影响

利用中试实验系统,研究磷酸盐对石英砂滤料表面负载的铁锰复合氧化膜去除地表水中氨氮的影响.结果表明,当水温为17.2~21.9℃时,随着运行时间的推移,未投加磷酸盐滤柱的氨氮去除效果有所下降;而投加5~15μg·L~(-1)磷酸盐滤柱的氨氮去除效果稳定,且去除率大于95.3%.当水温低于10.5℃时,滤柱出水氨氮浓度超标,此时通过提高磷酸盐投加量至30μg·L~(-1)或增加滤层厚度均可实现出水氨氮浓度达标.但随着系统持续运行,仅增加滤层厚度的滤柱出水氨氮浓度会再次超标.水温在6.5~10.5℃之间,投加30μg·L~(-1)磷酸盐的条件下,120 cm和80 cm活性滤层的最大安全进水氨氮浓度分别为2.34 mg·L~(-1)和1.95 mg·L~(-1).滤柱中生物灭活实验表明活性氧化膜对氨氮的去除同时包括催化氧化作用和生物作用;投加磷酸盐条件下,活性氧化膜的总活性和催化氧化活性分别是未投加磷酸盐条件的1.36倍和1.79倍,这表明磷酸盐促进了活性氧化膜的催化氧化活性.     

碳化稻壳-铁锰氧化菌耦合净化严寒村镇高铁锰地下水效能与机制

针对严寒地区特有地理气候条件及制约当前村镇建设与发展的典型问题,以建设绿色低碳、节能环保村镇为目标,研发碳化稻壳-优势铁锰氧化菌耦合工艺净化严寒村镇高铁锰地下水,探究生物滤柱低温快速启动方式;基于接触氧化与生物法,对比分析不同滤速条件下滤柱沿程除铁效能与反应速率,研究生物滤层除铁机制;基于扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、傅立叶红外线光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)、拉曼光谱(Raman spectra)、电子顺磁共振(electron paramagnetic resonance,EPR)对运行不同阶段的滤料与反冲洗水泥样表征剖析生物滤层除锰机制.结果表明,优势菌液低滤速-全循环的运行方式使稻壳生物滤层成熟且稳定仅需15 d;稳定运行阶段出水铁、锰、细菌浓度分别低于0.3 mg·L~(-1)、0.1 mg·L~(-1)、100 CFU·m L~(-1),均满足国家生活饮用水卫生标准(GB 5749-2006);除铁机制主要依靠物化作用、辅以生物作用;在滤料成熟阶段与稳定运行初期除锰主要依靠生物作用,稳定运行后期物理化学作用占优势;该研究为严寒村镇Fe~(2+)、Mn~(2+)地下水集中处理应用提供了技术支撑.     

新型材料磁性氧化锆的除氟效能

采用一步共沉淀法制备了磁铁矿纳米颗粒为核和水合氧化锆为壳的磁性氧化锆材料,研究了其除氟性能.结果表明,磁性氧化锆对氟的Langmuir最大吸附量为35. 46 mg·g~(-1),远高于磁铁矿、活性氧化铝和活性炭.磁性氧化锆对氟的吸附过程较快且吸附动力学数据符合准二级动力学模型,吸附过程为吸热反应.磁性氧化锆对氟的吸附量随pH升高而降低. Cl~-、NO_3~-和SO_4~(2-)的共存对磁性氧化锆除氟没有明显影响,而HCO_3~-和CO_3~(2-)明显抑制氟的吸附.磁性氧化锆吸附的氟可通过1mol·L~(-1)NaOH成功脱附,脱附率99. 5%～99. 6%.脱附后的磁性氧化锆经过再生处理可继续使用.磁性氧化锆对实际井水中的氟的去除效果低于纯水,但适当增加投加量仍可以达到饮用水标准对氟浓度的要求.磁性氧化锆制备简单、使用后可从水中磁分离从而可反复使用,因此是一种有较好应用前景的除氟材料.     

响应曲面分析优化改性粉煤灰漂珠对水中氟的吸附性能及机理研究

为提升粉煤灰漂珠对水溶液中氟的吸附性能,以氧化钙为原料,采用煅烧法制备钙改性粉煤灰漂珠吸附材料.通过响应曲面分析中的Box-Behnken设计吸附氟试验,探讨各吸附因数及其交互作用对吸附效果的影响,确定最佳吸附条件.利用SEM（扫描电镜）、EDS（能量散射光谱）、XRD（X射线衍射）以及BET比表面积等手段对吸附材料进行表征,并结合吸附动力学、吸附等温试验探讨钙改性粉煤灰漂珠吸附剂的除氟机制.结果表明:①初始ρ（F-）和吸附温度对改性粉煤灰漂珠吸附水中F-的去除率有显著影响,当pH为5.0、初始ρ（F-）为125 mg/L、吸附温度为40℃时,改性粉煤灰漂珠对水中F-的吸附效果最佳.②动力学试验显示,改性粉煤灰漂珠对水中F-的吸附过程符合准二级动力学模型,说明该吸附过程主要以化学吸附为主;与Langmuir和Freundlich吸附等温模型相比,Temkin吸附等温模型更适合于描述该吸附平衡过程.③SEM、EDS和BET比表面积分析显示,改性后的粉煤灰漂珠内部生成了具有不规则表面和多孔结构的含钙团簇物质,从而增加了BET比表面积,改善了孔隙结构.XRD分析显示,钙改性粉煤灰漂珠主要通过离子交换作用吸附去除水中的F-.研究显示,以工业废物为原料制备的钙改性粉煤灰漂珠吸附剂的最大除氟率为93.59%,是一种具有应用潜力的低成本吸附材料.