聚合氯化铝-镧改性膨润土的制备及除磷除藻研究

为快速去除富营养化水体中的磷和藻类,采用PAC(聚合氯化铝)和镧对膨润土进行复合改性,制备PLMB(聚合氯化铝-镧改性膨润土)吸附剂,并采用BET(全自动比表面及孔隙度分析仪)、SEM(扫描电镜)、FTIR(傅里叶红外光谱仪)、XRD(X射线衍射仪)、ICP-OES(电感耦合等离子发射光谱仪)和zeta电位分析仪对材料进行表征,使用吸附动力学和吸附等温线描述PLMB对磷的吸附机理,考察吸附剂用量、pH和腐殖酸对PLMB同步除磷除藻的影响. 结果表明:①PLMB表面具有很多层状结构,能够提供更多吸附位点,聚合氯化铝和镧成功负载于膨润土上,镧含量达到5.02%. ②PLMB能高效吸附水中的磷,吸附量达到57.629 mg/g,吸附等温线符合Langmuir等温吸附模型,吸附动力学符合颗粒内扩散模型和准二级动力学模型. ③当PLMB投加量为300 mg/L时,富营养化水样中浊度、SRP(可溶性活性磷)、TP(总磷)和Chla(叶绿素a)的去除率分别为98.7%、96.2%、94.1%和72.7%. ④水样pH为5~10时,pH增大对PLMB的除磷除藻性能具有促进作用. ⑤腐殖酸对SRP的去除无显著影响,对浊度、TP和Chla的去除有负面作用. 研究显示,PLMB表现出优异的磷吸附性能,能够同步去除水体中的磷和藻类,在富营养化水体的生态修复中具有较大应用价值.      

黄河流域典型煤矿矿井水协同除浊除氟药剂的制备及应用

黄河流域是我国煤炭潜力最大的区域,矿井水涌水量大但资源利用率不高,尤其在干旱和半干旱的高氟地区,矿井水中氟离子超标已成为制约提高矿井水资源利用率的主要因素之一。采用正交试验筛选出高效除氟药剂的5种组分〔聚合氯化铝（PAC）、聚合硅酸铝、硝酸镁、聚合氯化铁、羧甲基淀粉钠〕,采用单因素试验探讨了不同制备条件和反应条件对除氟效果的影响,并通过X射线能谱分析（EDS）、X射线光电子能谱（XPS）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）表征探讨了除氟机理。结果表明：在金属总量M/Si、Al/Mg、Al/Fe的摩尔比分别为43、40、40条件下研制的除氟药剂,均可将含氟废水中氟离子浓度由20 mg/L降至1.0 mg/L以下,达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类中氟化物浓度限值要求（1.0 mg/L）;当除氟药剂投加量为1.25 g/L,初始pH为2~12,悬浮物浓度为100~2 000 mg/L,聚丙烯酰胺（PAM）投加量为0.4 mg/L时,处理后上清液剩余氟离子浓度均可控制在1.0 mg/L以下,氟离子去除率达95%以上;除氟药剂中Al、Si元素起到重要的除氟作用,主要通过形成Al—F—Al等金属络合物沉淀被去除;将除氟药剂应用于黄河流域某煤矿含氟矿井水的处理,在除氟药剂投加量为400 mg/L、PAM投加量为0.2 mg/L时,氟离子浓度从5.6 mg/L降至0.85 mg/L,并协同将矿井水浊度从500 NTU降至4.59 NTU,吨水处理药剂成本为1.602元。该除氟药剂在黄河流域含氟矿井水处理中具有较好的应用潜力。

     

水化氯铝酸钙对土壤铬的钝化修复及风险评估

本研究采集我国棕壤、红壤、黄壤、黑土和褐土5种典型土壤,制备成Cr(Ⅵ)浓度为80mg/kg的污染样品,首次应用极具潜力的层状双金属氢氧化物——水化氯铝酸钙对其进行钝化修复,并从土壤特定基本理化性质以及Cr的赋存形态、生态风险以及健康风险等方面对修复效果进行综合评价,对相关机理进行深入探讨,对使用成本进行简析.结果表明...     

响应面优化制备CTS-GSH及其对铬(Ⅵ)的去除研究

以壳聚糖(CTS)与还原型谷胱甘肽(GSH)为原料,通过酰胺化反应合成了巯基化壳聚糖CTS-GSH混凝剂。采用Cr(Ⅵ)去除率为因变量,以CTS/GSH质量比、EDAC用量、反应体系pH值为自变量,设计了Box-Behnken模型。通过响应面法分析优化CTS-GSH的合成条件。模型分析显示:实测Cr(Ⅵ)去除率与模拟Cr(Ⅵ)去除率的相关决定系数为0.998,调整相关决定系数为0.995,表明预测值与实际值相关性强,模型预测Cr(Ⅵ)去除率具有较好的准确度。实验结果表明:当CTS/GSH质量比为1∶1,交联剂EDAC用量为0.25 g,反应体系pH值为3.5时,CTS-GSH性能最好;且水中Cr(Ⅵ)初始浓度5.0 mg/L,CTS-GSH投加量为140 mg/L,静置时间3.0 h时,Cr(Ⅵ)去除率达到最大值99.8%。证明采用CTS-GSH对水中的Cr(Ⅵ)具有较好的去除效果。     

Fe/Cu双金属活化过一硫酸盐降解四环素的机制

利用共沉淀法成功制备出绿色、高效、具有磁性的介孔Fe/Cu双金属非均相催化剂(Fe-Cu-400),通过X射线衍射仪(XRD)、比表面积测试仪(BET)、场发射扫描电镜(FESEM)及X射线能谱仪(EDS)等表征手段对催化剂的结构、形貌等进行分析,并用制备的Fe-Cu-400催化剂活化过一硫酸盐(PMS)降解四环素(TC),研究了不同反应条件对降解效果的影响.结果表明Fe-Cu-400/PMS体系具有较好的降解效果,随着PMS浓度和初始p H的提高,TC降解效率明显增加;无机阴离子(H2PO-4、HCO-3、Cl-)均对TC的降解有不同程度的促进作用,而NO-3对TC的降解则表现出较弱的抑制作用.Fe-Cu-400在循环使用5次后仍具有较好活化性能.通过自由基抑制实验和XPS测试分析了Fe-Cu-400/PMS体系的活化机制和分解产生的主要活性物种.通过LC-MS结合TOC分析,推测出TC经水解、脱甲基、脱羟基和脱氨基作用达到降解和矿化.     

铁改性赤泥吸附剂的制备及其除砷性能研究

以氧化铝生产废渣--赤泥为原料,采用铁盐改性处理制备了新型羟基铁包覆型赤泥除砷吸附剂.研究考察了吸附剂吸附砷效能、投加量、吸附时间和pH值对吸附除砷效果的影响;采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)、比表面积(BET)等仪器对吸附剂进行了表征,并探讨了吸附机制.结果表明,铁盐改性赤泥吸附剂对As(V)具有显著吸附效能,在pH为7,初始砷浓度为1 mg·L-1,铁盐改性赤泥吸附剂饱和吸附容量为50.6mg·g-1时,除砷率高达99.9%,吸附后出水砷含量可达到0.01 mg·L-1以下,吸附规律符合Langmuir等温方程式;溶液pH值显著影响砷去除效果,吸附机制主要为羟基铁的表面吸附机制;吸附后的吸附剂可通过NaOH溶液再生,脱附率达到92.1%.     

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.     

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。     

凹凸棒石载锆吸附剂的制备及除磷性能研究

通过浸渍法制备了凹凸棒石(ATP-Zr)负载锆除磷吸附剂,并对其吸附除磷效果进行了初步研究。结果表明:以凹凸棒石为载体负载锆,当锆溶液浓度为0.2mol/L、负载温度100℃、陈化时间12 h时,所得ATP-Zr吸附剂在吸附时间为60min时的吸附效率可高达99.9%,吸附容量为10.2mg/g(以磷计)。     

高效磷吸附剂Mg/Al-LDO的制备及除磷机制

针对污水中磷的去除问题,采用优化后的恒定pH值共沉淀法制备了Mg/Al-layered double hydroxides(Mg/Al-LDHs),经高温焙烧得到高效磷吸附剂Mg/Al-layered double oxide(Mg/Al-LDO);在对其吸附特性研究的基础上,并结合Zeta电位、XRD、FTIR分析吸附前后材料等电点、晶体结构及层间阴离子的变化,探讨Mg/Al-LDO吸附除磷机制.结果表明,采用优化后的共沉淀法,在Mg/Al比为2∶1,焙烧温度450℃,焙烧时间2 h条件下制备出的Mg/Al-LDO对磷酸根吸附性最好,最大吸附容量可达到176.94 mg·g-1,与理论吸附容量191.57 mg·g-1基本一致,远高出Mg/Al-LDHs及其它磷吸附剂.实验数据对准二级反应动力学模型的拟合结果较好,吸附过程符合Langmuir吸附等温模型.结合Zeta电位、XRD、FTIR的结果推测,Mg/AlLDO吸附除磷主要是通过静电引力、阴离子插层、离子交换、表面配位这4种作用协同完成.     

制备斜发沸石和零价铁复合材料处理水中的六价铬污染

为了更好地降低我国地下水中六价铬污染给公众的健康带来的危害,本研究以渗透反应墙为处理地下水六价铬污染的主要方法,沸石和零价铁为反应材料,结合沸石虽价格低廉,但经长时间运行后吸附的六价铬有可能发生解吸,零价铁虽能完全去除六价铬但成本很高的特点,研发出了斜发沸石和零价铁的复合材料,以作为渗透反应墙的填充材料.研发主要分三个步骤:1)遴选出吸附效果较好的斜发沸石;2)确定最优表面活性剂及最优施用浓度;3)确定沸石与零价铁的复合工艺方法.最终方案为斜发沸石、六烷基三甲基溴化铵、还原铁粉、斜发沸石粉和超纯水按比例均匀混合后加热至90℃.由此制得的复合材料,具有良好的反应性能和便于装填的形状,生产成本也比较低廉,可以作为修复六价铬污染的反应墙填充材料.     

水中脱铬技术研究进展

简要回顾了国内外废水脱铬技术的研究进展情况,简单介绍了还原沉淀法、吸附法、离子交换法、萃取法及超滤法等几种常用的脱铬方法。     

土壤铜、 铬(Ⅵ)复合污染重金属形态转化及其对生物有效性的影响

通过盆栽试验和室内化学分析相结合的方法,研究了外源铜、铬（Ⅵ）单一和复合污染中土壤金属形态转化及其对生物有效性的影响.结果表明,外源铜、铬（Ⅵ）单一污染土壤中,铬主要以残渣态和有机结合态形式存在,而铜则主要以铁锰氧化物结合态和残渣态形式存在.铜、铬（Ⅵ）复合污染时,低浓度铜（≤400 mg.kg-1）促进铬向交换态转化...     

高指数晶面TiO2对铬的吸附及光催化去除

由工业生产引起的铬污染是环境领域面临的一大挑战.二氧化钛(TiO_2)材料因其吸附催化的双重作用在铬的去除方面具有潜在应用前景.利用溶剂热法合成高指数晶面TiO_2{201},对其进行SEM、TEM、XRD及XPS表征,并用于Cr(Ⅲ/Ⅵ)的吸附及Cr(Ⅵ)的光催化还原,以达到从水体中去除铬的目的.所合成的TiO_2{201}为锐钛矿相,呈蒲公英状的层级结构. Langmuir吸附等温线结果表明,TiO_2{201}对Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的最大吸附量分别为22. 7 mg·g-1和13. 2 mg·g-1,Freundlich模型拟合结果表明TiO_2{201}对Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的吸附均易于进行,其1/n均小于0. 5.在紫外光照条件下,TiO_2{201}作为光催化剂可将毒性较强且吸附去除效果较差的Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ),并以Cr(OH)3及Cr2O3的形式沉淀在TiO_2表面,XPS表征结果进一步证实了表面沉淀的存在.为探明TiO_2{201}光催化还原Cr(Ⅵ)的机制,分别研究光生空穴淬灭剂(EDTA-2Na)和光生电子淬灭剂(KBr O3)对Cr(Ⅵ)还原效率的影响,证明Cr(Ⅵ)的还原是由光生电子引起.     

锰氧化物改性硅藻土对苯胺的去除动力学与机制

硅藻土经焙烧并用高锰酸钾和盐酸改性处理,制备出一种新型的改性硅藻土(Mn-D).考察了Mn-D制备过程中焙烧温度和改性比例(ρ)对其去除苯胺性能的影响,探讨了Mn-D对苯胺的去除动力学行为和去除机制.结果表明,当焙烧温度为450℃、ρ为1.6和负载δ-Mn O2量为0.82 g·g-1时,Mn-D对苯胺有最佳去除效率且伴有Mn2+的释放,10 min内可达饱和吸附量的80%.在酸性条件下,准二级方程能够较准确地描述Mn-D对苯胺的去除动力学行为,且其过程主要由颗粒内扩散过程控制;Freundlich方程能较好地拟合苯胺在Mn-D上的等温吸附过程;通过气相色谱-质谱联用仪对反应产物进行检测分析,发现偶氮苯为主要中间产物,并提出了苯胺的可能去除途径.     

一体式絮体-超滤工艺去除腐殖酸效能与机制

近年来,一体式吸附剂-超滤膜组合工艺以其效率高、膜污染程度低且占地面积小等优势逐渐在水处理中广泛应用.然而,目前所用吸附剂多为颗粒型,如粉末活性炭、碳纳米管、纳米铁等.不仅长期运行极易引起膜表面损伤,且多数吸附剂成本较高.为有效克服上述问题,以水处理中广泛应用的铝盐混凝剂水解絮体为吸附剂,以天然水体中普遍存在的腐殖酸为目标污染物,考察了松散且密度低的絮体直接注入膜池后腐殖酸的去除效率及膜污染行为.结果表明,曝气方式、絮体注入频率及注入量均能不同程度地影响该组合工艺效能.与间歇曝气和一次性注入相比,采用连续曝气且分批次注入时,絮体在膜表面形成松散"保护膜",充分发挥了絮体作用,腐殖酸去除效率较高,膜污染程度显著降低.单独HA污染超滤膜时,5d内跨膜压差急剧增至74.8 k Pa,而连续曝气且每次2 d注入5.4 mmol·L-1絮体运行8 d后跨膜压差仅增至6.3 k Pa.此时HA去除率为73.3%(8 d),远高于无絮体注入时(5 d,32.1%).此外,分批次注入絮体时仅有少量腐殖酸吸附于膜孔,松散滤饼层为主要污染方式,且单次注入量越大,运行结束经水洗后膜表面平均孔径也越大.本研究表明一体式松散絮体-超滤膜组合工艺在水处理中具有潜在应用前景.     

活性焦脱硫脱硝的机理研究

采用质谱仪在线检测的方法,研究了不同组成的模拟烟气在活性焦上的吸附行为;并应用SEM、FT-IR、XPS、BET等手段表征了活性焦的结构性质。结果表明,活性焦脱硫脱硝性能与活性焦的孔隙结构和表面化学特性密切相关,孔容是决定污染物初期脱除率的主要因素;表面官能团则在污染物的化学吸附上发挥着重要作用,是吸附、催化的活化中心;二氧化硫较一氧化氮优先吸附在活性焦上;烟气中氧气或水蒸汽的单独存在对脱硫脱硝均不会有明显的影响,当烟气中同时存在氧气和水蒸汽时,活性焦的脱硫脱硝效果可明显改善;氨的存在既可将一氧化氮还原为氮气,又能增强活性焦脱除二氧化硫的效果。     

木质素基吸附材料的制备及其吸附性能研究

以木质素磺酸盐为原料,利用反相悬浮聚合技术,成功制备木质素基吸附材料,并研究了交联剂用量、分散剂用量、聚合温度、聚合时间及体系酸度等对悬浮聚合反应及其阳离子染料亚甲基蓝吸附性能的影响。实验结果表明,所制备的吸附材料对亚甲基蓝有较快的吸附速度和较高的吸附量,当木质素吸附材料对亚甲基蓝的吸附量达到17.71mg/g后,吸附趋向饱和,温度保持在30℃左右有较高的吸附量。     

六价铬还原细菌Bacillus cereus S5.4还原机理及酶学性质研究

从宝钢电镀污泥中分离得到1株六价铬还原细菌Bacillus cereus S5.4,在液体LB培养基中培养72　h完全还原2　mmol/L Cr⁶⁺.测定该菌株六价铬还原后细胞内外六价铬和总铬浓度,检测细胞各组分六价铬还原能力,并结合扫描电镜分析六价铬还原前后细胞形态的变化.结果表明,细菌的细胞壁膜能阻止六价铬进入细胞,是六价铬发生还原的主要场所,其通透性的改变将影响六价铬还原酶的作用;该菌株六价铬还原酶为非分泌型,在细菌细胞内侧发生作用.测定六价铬还原酶活性和稳定性：其最适温度范围25～37℃,最适pH 7,Cu2＋有增强六价铬还原酶活性的作用;在37℃,该菌株六价铬还原酶K_m为125.61 μmol/L,V_max为7.68 nmol/(min·mg).     

生物除磷机理与数学模型的探讨

概述了生物除磷在厌氧、缺氧和好氧条件下的反应机理，并基于对反硝化聚磷力的认识将现有除磷数学模型发展划分为两个阶段。基于除磷数学模拟所包含的涉磷组分、计量学参数、动力学参数以及生物衰减理论等对两阶段模型进行了较为详细的介绍和比较，认为Delft模型是现有模型中比较完善的，并提出今后发展除磷数学模型应重点解决的问题。