改性污泥基生物炭的制备及其对Cd2+的吸附特性研究

为了提高废水中Cd~(2+)的去除效率并获得高效、低成本吸附剂,以市政污泥为原料,在300℃和500℃条件下限氧热解制备生物炭(BC300和BC500)并用NaOH进行改性(NC300和NC500)。通过元素分析、扫描电镜和傅里叶红外光谱等方法对污泥基生物炭进行表征,运用吸附动力学和吸附等温线系统研究了改性前后污泥基生物炭对Cd~(2+)的吸附特性。结果表明:与未改性的污泥基生物炭相比,改性污泥基生物炭的极性降低,疏水性增强;碱改性炭表面具有更多的-CH_2-,C=O和C-O等官能团,有利于水体中Cd~(2+)的吸附; 4种污泥基生物炭对Cd~(2+)的吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型,NC300和NC500对于Cd~(2+)的最大平衡吸附量较改性前分别提高了2倍和1.1倍。     

几种吸附材料对磷吸附性能的对比研究

针对白洋淀府河水体磷污染问题,研究了天然沸石、硅藻土、粉煤灰、赤泥、铁铝泥五种材料对磷的吸附性能,并利用盐酸改性铁铝泥、铁盐改性粉煤灰和赤泥,对比研究了改性后材料对磷的吸附能力,探讨了水体pH值和其他离子对其吸附性能的影响。结果表明:沸石、硅藻土、粉煤灰、赤泥对磷的吸附符合一级动力学模型,而铁铝泥和改性后材料吸附磷符合准二级动力学模型;改性前后各材料吸附磷等温线均符合Langmuir方程。各材料吸附磷能力为:改性赤泥>改性粉煤灰>改性铁铝泥>铁铝泥>赤泥和粉煤灰>沸石>硅藻土,改性材料吸附磷能力明显提高。溶液pH值显著影响改性材料吸附磷效果,pH为7时吸附量最大;硫酸根和碳酸氢根离子抑制磷的吸附,氯离子和硝酸根离子没有明显影响。     

人造沸石负载纳米氧化镁同步脱氮除磷的研究

氮、磷是引发水体富营养化的限制性因素,控制水体中的氮、磷总量可以有效抑制水体富营养化的产生。以人造沸石为研究对象,探究不同改性方法对人造沸石同步去除水中氮、磷的影响。主要工艺为高温碱(NaOH)浸改善沸石结构,高温盐浸(MgCl)负载纳米态氧化镁。结果表明改性的最佳条件为:两阶段的烘干温度45℃;NaOH溶2+3-液浓度0.5 mol/L;MgCl溶液的浓度1 mol/L。对NH-N和PO的去除效率分别可达到83.76%和74.24%。对人造沸石2 4 4的热稳定性进行了实验,其烧失量达40.6%。最后,对吸附饱和的人造沸石进行脱附实验,脱附剂的选择为NaCl、KCl以及+3-两者的混合液。NaCl对NH4+-N和PO43-都有较为明显的脱附效果,脱附率分别可达84.54%和59.35%。     

粉煤灰吸附去除城市景观水体中磷的初步研究

研究了三种常见的中、低钙粉煤灰的磷吸附特性。研究表明:吸附反应均符合Langmuir方程,吸附容量分别达到20.49、23.15和6.54 mg/g。30min之内均可达到磷吸附平衡,灰水比对磷吸附效果有较大影响。三种粉煤灰对模拟景观水体中磷的去除下限分别为0.02、0.01、0.30mg/L,在此下限以上,随着原水磷浓度的增加,磷的去除率升高,最高可达99.99%;在此下限以下则出现粉煤灰中磷溶出的现象。对城市景观水体的磷吸附实验表明,粉煤灰对总磷(TP)为0.14mg/L、可溶性磷酸盐(DP)为0.02mg/L的轻度富营养化水体中DP没有去除效果。对TP为0.73mg/L、DP为0.40mg/L的重度富营养化水体,DP的去除率分别为77.39%、88.30%和1.98%。实验结果表明,钙含量较高、磷吸附容量大的粉煤灰在处理磷含量相对较高、富营养化较严重的城市景观水体领域有着良好的应用前景。     

水生植物生物质炭去除水体中氮磷性能

在富营养化水体的生物修复中,将产生大量的水生植物,如何进行合理的处置是需要解决的问题.本文采用水生植物制得生物质炭,并通过镁改性,提高了生物质炭对水体中氮磷的吸附性能.材料性质表征结果表明,镁改性不仅在生物质炭表面形成纳米MgO片层,增加比表面积,而且引入了羟基官能团促进对铵态氮的吸附.改性生物质炭对硝态氮和铵态氮的吸附过程均属于多层吸附,吸附等温线符合Freundlich模型.改性后生物质炭对磷的吸附机制由单层吸附变为多层扩散.改性生物质炭对硝态氮、铵态氮和磷的最大吸附量分别为5. 66、62. 53和90. 92 mg·g~(-1),其中对铵态氮的吸附量是未改性生物质炭的178倍.在磷、硝态氮和铵态氮共存时,改性生物质炭对其吸附量分别增加79. 1%、67. 5%和47. 1%.本文结果表明通过生物质炭制备可以实现水生植物资源化,并可回用于水体氮磷污染的修复,具有很好的应用前景.     

KOH改性生物炭对硝基苯的吸附作用研究

硝基苯是水中广泛存在的污染物,生物炭是一种很有前途的去除有机污染物的材料,但其吸附能力较低。改性可以用于改善其吸附性能,但关于改性生物炭吸附硝基苯的研究较少。为了研究改性生物炭对硝基苯吸附的影响,文章制备了不同温度下的小麦秸秆生物炭,通过KOH改性处理,分析了改性对生物炭结构和形貌的影响,研究了KOH改性对生物炭吸附硝基苯的影响,采用等温吸附模型、吸附-分配双模型等方法,探讨了改性对生物炭吸附硝基苯作用机制的影响。结果表明,改性提高了500℃和700℃生物炭的比表面积和微孔面积,降低了介孔面积。改性降低了300℃生物炭的芳香性,提高了500℃和700℃生物炭的芳香性。生物炭对硝基苯的等温吸附拟合Freundlich好于Langmuir模型,改性降低了300℃生物炭的吸附性能,提高了500℃和700℃生物炭的吸附性能,其中BC-700-KOH吸附性能最好。吸附-分配模型拟合结果表明,300℃生物炭以分配为主,改性抑制了生物炭的表面吸附能力。500℃和700℃生物炭以表面吸附为主,改性提高了生物炭的表面吸附能力。改性通过提高500℃和700℃生物炭的芳香化程度,增加比表面积和微孔面积,增强...     

改性粉煤灰的沉淀与吸附协同作用去除水体中磷研究

以建筑废弃物粉煤灰砖为吸附材料,经硫酸和盐酸改性研究了粉煤灰砖块粉末(fly ash brick powder,简称FABP)对水体中磷的净化效果,并探究了酸改性种类、投加量、接触时间、p H对磷去除率的影响。结果表明:酸改性后的FABP比表面积显著增大,且表面变得粗糙。硫酸改性粉煤灰砖块粉末(sulfuric acid modified fly ash brick powder,简称S-FABP)对水体中磷有良好的去除效果,当投加量为3.0g时磷去除率达到98.5%,且反应初始的5 min内磷的去除率达92.7%。分析S-FABP去除磷的机理为沉淀反应和吸附反应协同作用的结果,在酸性和碱性条件下有不同的沉淀反应发生。根据Langmuir和Freundlich方程拟合结果,S-FABP对水中磷的吸附等温模型符合Langmuir模型,理论饱和吸附量为7.69 mg/g。     

新型复合材料处理氮磷废水的性能研究

采用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(Hexadecyl Trimethyl Ammonium Bromide, HDTMA)和稀土溶液氯化镧(LaCl₃)对人造沸石进行改性,以增强其对水中氨氮和总磷的同步去除效果.结果表明,HDTMA和LaCl₃可有效负载于人造沸石表面,且在pH为7的条件下,改性沸石对氨氮和总磷的去除率分别由改性前的75%和1%提高到95.67%和91.96%.影响因素的实验表明,改性沸石对不同浓度废水的氨氮和总磷去除率均达到90%以上;氮、磷的去除率随改性沸石投加量的增加而上升;准二级动力学模型适合描述改性沸石对氨氮吸附的动力学过程,准一级动力学模型适合描述改性沸石对总磷吸附的动力学过程;吸附等温线说明改性沸石对水中氨氮的吸附属于离子交换,对水中磷酸盐的吸附包含离子交换和化学吸附两种过程.此外,通过再生性能、负载强度和离子竞争的试验证明改性沸石能应用于实际生化尾水的氮、磷去除.     

改性芦苇生物炭对水中低浓度磷的吸附特征

为吸附处理低浓度含磷废水和实现芦苇资源化利用,将湿地植物芦苇制备成生物炭,通过负载氯化铁进行改性,探究了改性芦苇生物炭对水体中磷的吸附特征.结果表明,改性后芦苇生物炭的含铁量为11.98 mg·g~(-1),是改性前的44.7倍;改性芦苇生物炭p H_(pzc)为7.49,当溶液p H为7.0时,吸附效果最好;在磷溶液浓度为4.0 mg·L~(-1)、温度为298K时,改性芦苇生物炭平衡吸附量为0.658 mg·g~(-1),是未改性生物炭吸附量的34.6倍.研究不同温度下的吸附等温线,Langmiur方程很好地拟合不同温度的吸附等温线,该吸附是单层吸附,温度升高有利于吸附.吸附热力学研究表明,ΔG~θ0、ΔH~θ0和ΔS~θ0,说明该吸附是自发、熵增的吸热过程.假二级方程很好地拟合改性芦苇生物炭吸附磷的动力学数据,初始吸附速率随初始浓度的增大而增大,该吸附主要受颗粒内扩散控制.该研究为改性芦苇生物炭用于污水处理厂和水体深度除磷提供基础数据.     

微波酸活化粉煤灰吸附酸性大红染料废水实验研究

以微波酸活化改性后的粉煤灰为吸附剂,对酸性大红染料废水进行吸附脱色处理,考察了吸附时间、pH值、吸附剂投加量等对吸附脱色效果的影响。在酸性大红染料溶液初始浓度为100 mg/L、pH=5、活化粉煤灰投加量为10 g/L吸附1 h时,活化粉煤灰对酸性大红的脱色效果较好,去除率可达96%。对实验数据进行相关数学模型拟合,结果表明微波酸活化改性后的粉煤灰吸附去除酸性大红的等温吸附平衡符合Langmuir吸附等温式,改性前后的吸附过程动力学符合准二级吸附动力学模型,线性相关系数良好。     

聚合氯化铝污泥吸附除磷的改性研究

研究了聚合氯化铝污泥(PACS)的酸和热改性及吸附动力学理论模型.结果表明,在酸处理过程中,经0.075mol/L盐酸在20℃下改性12h后所得酸改性PACS对磷的去除率最高,可达97.0%;在热处理过程中,经300℃煅烧温度下改性1h后所得热改性PACS对磷的去除能最高可达97.8%;相同静态吸附条件下,两种改性后PACS比原PACS对磷的去除率分别提高了21.4%及22.2%;吸附动力学拟合数据显示,PACS及酸、热改性PACS对磷的吸附行为可以用Simple Elovich模型较好的进行描述(R2≥0.97).     

采用活性污泥富集与回收废水中碳源的实验研究

以活性污泥为吸附剂,研究了城市污水中的有机物的强化富集与有效回收的方法与参数.在连续运行模式下,活性污泥对废水中的有机物具有较好的富集效果,COD平均吸附率达到63%,且约50%的溶解性碳源分布在细胞外部,在温和条件下就能被解吸;对氮、磷的吸附效果差异较大,磷的吸附量可达76%,对氮的吸附量较小,氨氮吸附率仅13%.同时,实验还研究了常规 (pH=7.5, 20℃)、加热（pH=7.5, 60℃）和碱性加热（pH=11, 60℃）条件下,污泥水解对有机物、氮和磷的释放情况.结果表明,碱性加热条件更有利于碳源的释放,水解24 h后,挥发性悬浮固体（VSS）对COD的释放率达到了320 mg/g;但氮、磷的释放量有限,释放率（水解8 h,稳定）分别为18 mg/g和2 mg/g.利用活性污泥对污染物的吸附与解吸作用,能够实现废水中碳源的回收,且回收碳源中氮、磷浓度低,对回收碳源的再利用效果影响较小.     

微波-化学改性粉煤灰及其处理腐殖酸机理研究

微波活化-化学改性方法可有效改善粉煤灰的表面结构及化学性质,提高粉煤灰吸附混凝腐殖酸的效果。本文采用微波活化-化学改性方法对粉煤灰进行处理,并通过试验研究了改性粉煤灰处理废水中腐殖酸的效果及其作用机理。试验结果表明:微波活化粉煤灰处理腐殖酸的效果优于原粉煤灰,先微波活化后化学改性粉煤灰处理腐殖酸的效果优于先化学改性后微波活化粉煤灰;在最佳处理工艺条件下,先微波活化后盐酸最优改性的粉煤灰处理腐殖酸废水时腐殖酸的去除率可达91.34%,而先微波活化后氢氧化钙最优改性的粉煤灰处理腐殖酸废水时腐殖酸的去除率更高,可达98.28%。     

微波加热PEI改性纤维素纤维的制备及其对水中Cu~(2+)的吸附性能研究

采用微波辅助加热的方法快速制备了聚乙烯亚胺(PEI)改性的纤维素纤维材料,并与常规加热法制备的改性纤维进行对比。利用元素分析(EA)、热重分析(TGA)对改性纤维进行了表征。同时,还讨论了溶液p H、吸附时间、温度、溶液浓度对改性纤维吸附性能的影响。结果表明:与常规加热制备相比,采用微波加热改性的纤维素纤维接枝率更高且反应时间更短。在p H为6时,改性纤维对Cu2+的吸附性能达到最大,最大吸附量为134.4 mg/g,吸附过程符合Langmuir等温模型和准二级动力学方程。100 W微波加热条件下,经5次吸附/解吸后,吸附量无显著变化。     

pH值和光照对镧改性膨润土吸附水中氮和磷的影响

在不同的pH值和光照条件下考察了镧改性膨润土对模拟农田区河水中氮、磷的去除效果.结果表明,当pH值为4~8时,膨润土对氮和磷的去除效果较好,总氮去除率约82%,最高达93%;在pH值为4~6时,3d后对磷的去除率保持在95%以上,最高达99%.在光照强度为10,20μmol/(m2·s)时,镧改性膨润土的氮、磷吸附效果较好,总氮去除率在第14d前保持在72%以上,光照强度为20μmol/(m2·s),第7d时最大去除率达93%;总磷去除率保持在90%以上.     

季磷盐改性蒙脱土去除球形棕囊藻的实验研究

用L9(34)正交实验对季磷盐改性蒙脱土制备的工艺进行了优化,在60℃、搅拌时间6h、pH7、季磷盐与蒙脱土的阳离子交换容量比为1.5:1.0的条件下,制备得到的季磷盐改性蒙脱土,并考察了其对球形棕囊藻去除效果和影响因素.结果表明,作用48 h后, 20.0mg/L的改性蒙脱土除藻率可以达到93.2%以上.通过FT-IR、XRD和SEM等方法表征发现,季磷盐插入蒙脱土的层间,能够有效降低黏土颗粒与藻细胞间的静电斥力,使其吸附藻细胞性能提高.对比除藻实验结果显示,季磷盐改性蒙脱土除藻效果明显优于未改性蒙脱土、季磷盐改性高岭土和季铵盐改性蒙脱土.     

生物除磷脱氮工艺技术研究

采用厌氧－缺氧－好氧工艺（简称Ａ２／Ｏ工艺）,研究除磷脱氮的主要影响因素及其规律。结果表明,ＣＯＤ／ＴＰ值增大,总磷去除率提高,但当ＣＯＤ／ＴＰ＞６０时,提高缓慢;硝酸盐的存在对除磷有抑制;ＣＯＤ／ＴＫＮ＜１０时,总氮去除率随碳氮比增大而增加,大于此值几乎无影响;混合液回流比小于３时,回流比的变化对总磷总氮的去除均有影响;温度对脱氮的影响比除磷显著,小于１５℃氮去除率明显下降,而８～１０℃时仍有较好的除磷效果。     

改性沸石湿地脱氮除磷效能及机制

为明确改性沸石湿地对分散性农村生活污水中氮磷的去除效能,并探索其脱氮除磷机制,将改性沸石作为折流湿地填料层填料,应用于厌氧折流板反应器(ABR)+折流湿地(BFCW)组合工艺,为苏州市农村生活污水处理提供新途径.结果表明,改性沸石湿地对氮磷去除良好且稳定,脱氮量和除磷量较沸石湿地分别增大1.8%和1倍多.湿地主要通过填料的吸附截留作用脱氮除磷,以Ca-P和Al-P为主要沉淀磷素形式,植物的泌氧和吸收作用有助于稳定出水水质.湿地前端和后端分别以填料的吸附截留作用和微生物的硝化反硝化作用为主要脱氮途径.改性过程对沸石磷素吸附沉淀性能的大幅提升是在多重途径的协同作用下实现的,湿地构型和植物根系的影响是造成相同区域填料氮磷截留量差异的主要原因.硝化作用强度的高低是改性沸石湿地脱氮效果及稳定性季节性波动的主因.     

镧改性粉煤灰合成沸石的同步脱氨除磷研究

以火电厂固废粉煤灰为主要原料,采用改良水热法研制合成了低成本的P型沸石,对其进行了稀土镧改性处理,以强化其脱氮除磷能力.实验研究了改性镧离子浓度、投加量、pH值对同步去除氨氮和磷的影响;运用XRD和SEM分析技术对合成沸石进行了表征.结果表明,在改性镧离子浓度0.5%、pH值为4~8、投加量为10g/L时,改性后的合成沸石对氨氮和磷的去除率分别达到90%,95%以上.改性后的合成沸石对氨氮及磷的吸附动力学数据符合伪二级方程.Langmuir方程能更好地描述氨氮及磷在改性合成沸石上的等温吸附行为,氨氮和磷的Langmuir最大吸附量分别为3.94,1.65mg/g.     

红壤处理厦门龙舟池海水的试验研究

近年来,龙舟池富营养化问题日趋严重。以富含铁、铝氧化物的红壤为材料,研究了红壤对水体中磷、氮的吸附特征,并利用该红壤进行了去除龙舟池海水中磷、氮的室内模拟实验。实验结果表明:该红壤对磷、氮的吸附效果较好;红壤对磷的吸附符合Langmuir等温吸附方程,达到显著水平,其最大吸附量达163.9mg/kg;对低浓度下氨氮的吸附符合Henry线性等温吸附方程;当水土比为50:1、振荡时间为45min和pH值近中性时对海水中磷、氮的去除效果较好。