载铁活性炭烧结滤芯的制备及其除砷性能

为实现高砷地下水分布区居民饮用水高效除砷,通过氧化法对椰壳活性炭进行载铁改性处理,采用成型活性炭烧结加工工艺,制备高效除砷滤芯。结果表明：所制得的长度为25.4 cm的除砷滤芯可将初始浓度为500 μg·L^-1的高砷水,以1 L·min^-1的流量过滤处理为砷含量在10 μg·L^-1以下的安全饮用水,使用寿命达260 L,相对于普通活性炭烧结滤芯,使用寿命提高了4倍;通过SEM和EDS分析,改性处理后的活性炭表面负载了铁的氧化物,导致其对砷的吸附能力提高了50%;同时滤芯加工过程中的高压处理使得载铁活性炭颗粒之间呈片状紧密堆叠在一起,含砷溶液透过致密活性炭层中的5~20 μm孔隙时,溶液中的砷与活性炭及铁的氧化物接触而被吸附去除。该滤芯可应用于高砷地下水分布区居民家庭分散式净水除砷。     

5种铁氧化物去除As(V)性能的比较研究

为了从铁氧化物中筛选得到潜在经济有效的除砷材料,对5种铁氧化物去除As(V)的性能进行了比较研究。吸附实验结果表明,其吸附容量依次为施氏矿物四方纤铁矿水铁矿赤铁矿针铁矿,其吸附过程均符合准二级动力学,约24 h时吸附达到平衡。其中,pH=5时,施氏矿物的吸附容量达到83 mg/g。分别投加500 mg/L和300 mg/L的施氏矿物,可将含砷1.484 mg/L和0.850 mg/L、高TOC含量和高pH特征的模拟配水砷浓度降至0.01 mg/L以下。鉴于施氏矿物良好的吸附除砷性能,进一步通过SEM、FTIR和电位滴定对其表面特性进行了深入研究,结果显示,本研究中制备的施氏矿物存在结构性或表面吸附的SO42-,其(质子)表面位密度约为4.32个/nm2,表面质子化常数pK1为4.60,pK2为-8.98。     

三价铁改性活性炭对水中微量砷的吸附特性

研究了三价铁改性对不同活性炭(颗粒和粉末)对水中砷的吸附特性的影响。结果表明,三价铁改性有效提高了活性炭对不同形态砷的吸附性能。其中,对于2种活性炭,As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的最佳铁离子改性浓度分别为0.1和0.05 mol/L。此时,通过Langmuir等温线方程拟合得到:粉末和颗粒活性炭对As(Ⅲ)的最大吸附量qm分别为2.38 mg/g和9.39 mg/g;而对As(Ⅴ)的qm分别为5.12 mg/g和2.32 mg/g。此外,当溶液的pH从3升高到9的过程中,吸附量先增加后有所下降,当pH 为7时,改性前后的活性炭对砷的吸附量达到最高。     

CMC/NI复合材料净化水中的As(Ⅲ)

采用羧甲基纤维素钠(CMC)为包覆材料,通过原位修饰技术改性纳米铁(NI),制得羧甲基纤维素包覆型纳米铁复合材料(CMC/NI)。利用场发射扫描电镜、傅立叶红外光谱仪和X射线衍射仪对CMC/NI复合材料进行表征;以水溶液中As(Ⅲ) 的有效去除率为目标,探索了制备条件(铁源种类、包覆质量比CMC/(CMC+Fe)和制备温度等)和反应条件(砷溶液初始pH值、反应温度和复合材料投加量等)对复合材料净化水中As(Ⅲ)的影响。结果表明,改性后的CMC/NI复合材料分散性和抗氧化性得到提高,具有良好的As(Ⅲ)净化能力。以FeSO4为铁源,包覆比为37%,20℃条件下制备的复合材料,以1.5 g/L加入到温度为30℃,pH为7,初始浓度为2 mg/L的砷溶液中,反应24 h,其As(Ⅲ)去除率可达98%。     

活性炭/铁氧化物复合材料催化降解水中的苯酚

为了获得优良催化性能和分离性的复合材料,通过采用化学共沉淀法,把活性炭和铁氧化物进行复合,制备得到活性炭/铁氧化物复合材料。利用非均相Fenton反应处理模拟苯酚废水,考察了不同因素对苯酚去除率的影响。结果表明,在100 mL 100 mg/L的苯酚模拟废水中,复合材料m=0.1 g,温度为35℃,H2O2投加量为3 mL,pH=3,苯酚的去除率达到99%以上。制备得到的活性炭/铁氧化物复合材料具有磁性,能通过简单的磁分离技术就能快速从溶液中分离出来。通过对复合吸附材料降解稳定性的研究,发现经过5次循环使用后,苯酚去除率均在93%以上,表明其具有良好的循环使用性能。     

铁改性竹炭去除水中的As(Ⅲ)和As(Ⅴ)

利用竹炭负载铁氧化物制备了复合吸附剂,并用粉末X射线衍射对负载的铁进行了表征。通过静态吸附实验,对比研究了改性竹炭对水溶液中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)阴离子的吸附特性。结果表明,载铁竹炭对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的最佳吸附pH分别为8和2。改性竹炭对砷阴离子的吸附过程可符合准二级动力。Freundlich等温方程式能很好地描述As(Ⅲ)和As(Ⅴ)在改性竹炭上的吸附。在相同初始浓度和吸附剂投加量下,改性竹炭对As(Ⅴ)的吸附量大于As(Ⅲ)。     

铁氧化物对活性炭处理尿液的影响

采用椰壳、果壳和木质活性炭进行尿液处理,分别研究了铁氧化物及尿液预处理对椰壳炭处理尿液的影响。结果表明：椰壳炭的比表面积最高,具有最佳的尿液处理效果,对TOC、${{\rm{PO}}_4^{3 - }} $-P、TP、${{\rm{NH}}_4^ + } $-N和TN的去除率可达35.02%、8.17%、11.98%、39.42%和14.79%;投加的铁氧化物对P的去除效果较好,去除率提高了14%,且酸预处理进一步提升了P的去除效果,去除率提高了9.29%;但在酸性条件下,有机物和${{\rm{NH}}_4^ + }$-N的吸附能力略有所下降;吸附过程对有机物的削减主要是由于活性炭的吸附及尿素的分解所致;N去除的主要机理是由于鸟粪石的沉淀所致;P削减的主要原因为铁氧化物表面的羟基位点吸附和鸟粪石沉淀,酸性条件可促进铁氧化物和${{\rm{PO}}_4^{3 - }}$发生质子化过程,因此,其可进一步强化P的去除。综合上述结果,铁氧化物-活性炭吸附可有效去除尿液中有机物和P,是一种有效的尿液预处理工艺,以上结果可为尿液的处理和回收提供参考。     

改性活性炭对水中铬离子(Ⅵ)的吸附性能

为了研究改性前后活性炭对水中铬离子(Ⅵ)的吸附效果,以磷酸活性炭(PAC)为原料,用10%硝酸改性得到硝酸改性活性炭(N-PAC)及直接蒸发法载铁改性得到载铁活性炭(Fe-PAC)。通过静态吸附研究表明,改性后活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附率有较大提高。在常温、自然pH条件下,0.2 g活性炭处理50 mL浓度为100 mg/L的含Cr(Ⅵ)溶液,N-PAC和Fe-PAC对Cr(Ⅵ)的吸附率分别为79.21%和90.59%,都高于原PAC对Cr(Ⅵ)的吸附率49.58%。pH从2.2升高到11.92,Fe-PAC对Cr(Ⅵ)的吸附率从99.86%降低到14.77%,N-PAC则从99.86%降低到3.23%,PAC从97.05%降低到2.53%。温度从25℃升高到70℃,3种活性炭对Cr(Ⅵ)吸附率都有较大提高,都增加到98%以上。且吸附过程较符合Langmuir等温吸附模型。     

石墨烯/二氧化硅负载纳米零价铁对As(Ⅲ)的去除

以氧化石墨烯和正硅酸乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法制得石墨烯/二氧化硅复合材料(GS),以GS为基体,采用液相还原法,得到石墨烯/二氧化硅负载纳米零价铁(NZVI/GS),将其用于水中As(Ⅲ)的吸附研究。通过XRD、TEM、BET、Zeta电位等表征手段对NZVI/GS进行表征。探讨不同反应条件对NZVI/GS的吸附影响,并进行动力学方程和吸附等温线方程拟合。结果表明,NZVI/GS对As(Ⅲ)具有良好的去除效果,当初始溶液pH为6~8,投加量为0.4 g·L-1,反应温度为35 ℃,砷初始浓度为2 mg·L-1时,NZVI/GS对As(Ⅲ)的去除率高达99.81%。通过Langmuir等温吸附方程得到NZVI/GS对As(Ⅲ)最大吸附量55.93 mg·g-1。     

氧化-负载铁组合工艺改性活性炭及其对Cr(Ⅵ)的去除

通过氧化-负载铁组合工艺对活性炭进行改性,对比了不同氧化剂(硝酸/磷酸)对改性效果的影响,利用Boehm、FT-IR、BET、XRD对改性活性炭(ACNF/ACPF)进行了表征,并对改性活性炭吸附水中痕量Cr(Ⅵ)的性能进行了研究。结果显示:硝酸与磷酸氧化均可显著增加活性炭表面酸性官能团数量,提高表面亲水性;改性后活性炭比表面积、孔体积和平均孔径均减小;负载的铁主要以铁(氢)氧化物形式存在于活性炭表面(ACPF)和介孔(ACNF)中;在Cr(Ⅵ)初始浓度0.5 mg/L,pH值3.0,活性炭投加量100 mg/L时,吸附12 h达到平衡,ACNF对Cr(Ⅵ)的去除率达到97.82%,出水Cr(Ⅵ)剩余浓度降至0.05 mg/L以下,满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)要求,改性可显著提高对Cr(Ⅵ)的吸附容量。     

锆、铁氧化物改性活性炭纤维的制备及其除磷性能

利用锆、铁氧化物对活性炭纤维进行改性,制备了一种新型高效除磷吸附剂——负载锆铁氧化物的活性炭纤维(ACF-ZrFe)。综合运用单因素实验与正交实验对吸附剂的制备条件进行优化,同时利用环境扫描电镜和傅里叶变换红外光谱分析对吸附剂表面性质及反应机理进行了探究。实验结果表明,ACF-ZrFe制备的最佳条件为:锆铁摩尔比7:3,浸渍液中锆铁总浓度0.1 mol/L,超声处理时间10 min。当pH为4时,ACF-ZrFe对磷的吸附效果最显著。NO3-、SO42-、F-和Cl-等共存阴离子对磷吸附有一定抑制作用,其作用强弱顺序为:F- > NO3- > Cl- > SO42-。Langmuir等温吸附模型很好地描述了ACF-ZrFe对水中磷的等温吸附行为,最大吸附量为27.03 mg/g,吸附动力学满足准二级动力学模型,表明化学吸附是该反应的主要限速步骤。红外光谱分析及pH影响实验表明,ACF-ZrFe吸附磷的主要机理为阴离子配位体交换和静电吸附。     

High-level arsenite removal from groundwater by zero-valent iron

The objectives of this study were to conduct batch and column studies to (i) assess the effectiveness of zero-valent iron for arsenic remediation in groundwater, (ii) determine removal mechanisms of arsenic, and (iii) evaluate implications of these processes with regard to the stability of arsenic and long-term remedial performance of the permeable reactive barrier (PRB) technology. A high concentration arsenic solution (50 mg l(-1)) was prepared by using sodium arsenite (arsenic (III)) to simulate groundwater at a heavily contaminated Superfund site in the USA. Batch studies indicate that the removal of arsenic is a two-step reaction with fast initial disappearance of arsenite followed by a slow subsequent removal process. Flow-through columns were conducted at a flow rate of 17 ml h(-1) under reducing conditions for 6.6 mo. Kinetic analysis suggested that arsenic removal behaves as a zero-order reaction at high arsenic concentrations. Arsenic removal rate constants decreased with time and arsenic breakthrough was observed in the column study. Arsenic removal capacity of zero-valent iron was determined to be approximately 7.5 mg As/g Fe. Carbonate green rust was identified from the analysis of surface precipitates; arsenite uptake by green rust may be a major mechanism responsible for arsenic remediation by zero-valent iron. Analysis of HCl-extractable arsenic from iron samples indicated that approximately 28% of arsenic was in the form of arsenate suggesting that a surface oxidation process was involved in the arsenic removal with zero-valent iron.     

碳纳米管溶胶的制备及其去除水中异狄氏剂的研究

采用强酸表面氧化法对碳纳米管表面进行处理,促进碳纳米管在水中的分散,制备碳纳米管溶胶,用于去除水中低浓度持久性有机污染物异狄氏剂.扫描电镜观测表明,氧化后的碳纳米管团簇被分散开,碳纳米管被打断.碳纳米管溶胶对异狄氏剂的吸附性能研究表明,制备的碳纳米管溶胶对异狄氏剂吸附去除效能优于原始碳纳米管,优化的pH值为6,此时碳纳米管溶胶对18μg/L异狄氏剂去除率达到100%;水中的腐殖质提高了吸附去除效能;碳纳米管溶胶对异狄氏剂的吸附等温线呈线性,碳纳米管溶胶的吸附性能优于原始碳纳米管吸附性能.吸附去除后,溶胶态碳纳米管以0.05 mmol/L氯化铝从水中沉淀分离.     

Performance evaluation of waste activated carbon on atrazine removal from contaminated water

In this study, the potential of spent activated carbon from water purifier (Aqua Guard, India) for the removal of atrazine (2 chloro-4 ethylamino-6-isopropylamino-1, 3, 5 triazine) from wastewaters was evaluated. Different grades of spent activated carbon were prepared by various pretreatments. Based on kinetic and equilibrium study results, spent activated carbon with a grain size of 0.3-0.5 mm and washed with distilled water (designated as WAC) was selected for fixed column studies. Batch adsorption equilibrium data followed both Freundlich and Langmuir isotherm. Fixed bed adsorption column with spent activated carbon as adsorbent was used as a polishing unit for the removal of atrazine from the effluent of an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor treating atrazine bearing domestic wastewater. Growth of bacteria on the surface of WAC was observed during column study and bacterial activity enhanced the effectiveness of adsorbent on atrazine removal from wastewater.     

In situ functionalization of a cellulosic-based activated carbon with magnetic iron oxides for the removal of carbamazepine from wastewater

Environmental Science and Pollution Research - The main goal of this work was to produce an easily recoverable waste-based magnetic activated carbon (MAC) for an efficient removal of the...     

Chromium removal from water by activated carbon developed from waste rubber tires

Because of the continuous production of large amount of waste tires, the disposal of waste tires represents a major environmental issue throughout the world. This paper reports the utilization of waste tires (hard-to-dispose waste) as a precursor in the production of activated carbons (pollution-cleaning adsorbent). In the preparation of activated carbon (AC), waste rubber tire (WRT) was thermally treated and activated. The tire-derived activated carbon was characterized by means of scanning electron microscope, energy-dispersive X-ray spectroscopy, FTIR spectrophotometer, and X-ray diffraction. In the IR spectrum, a number of bands centred at about 3409, 2350, 1710, 1650, and 1300–1000 cm^?1 prove the present of hydroxyl and carboxyl groups on the surface of AC in addition to C═C double bonds. The developed AC was tested and evaluated as potential adsorbent removal of chromium (III). Experimental parameters, such as contact time, initial concentration, adsorbent dosage and pH were optimized. A rapid uptake of chromium ions was observed and the equilibrium is achieved in 1 h. It was also found that the adsorption process is pH dependent. This work adds to the global discussion of the cost-effective utilization of waste rubber tires for waste water treatment.     

生物质活性炭的制备及其染料废水中的应用

以城市污水厂活性污泥为原料,用3 mol/L ZnCl2溶液活化,通入水蒸气作活化气制备活性炭吸附剂.实验结果表明,温度为600℃条件下,活化时间为1 h,制得的活性炭其碘吸附值为374.10 mg/g,比表面积为381.62 m2/g,孔容积为0.25 cm3/g,微孔容积为0.11cm3/g.并进一步将生物质活性炭应用于染料废水的处理,考察了吸附时间、活性炭投加量和pH对色度及TOC的脱除效果的影响.室温下,酸性大红GR染料废水初始浓度为300 mg/L,污泥活性炭的最佳投加量为2%(质量分数),吸附15min,废水色度脱除率可达99.6%,TOC去除率可达99.7%,利用等温吸附实验作吸附等温线,吸附等温线可以用Freundlich或Langmuir方程描述.     

稻草活性炭的成型及其对H2S的吸附性能

为了开发出农业生物质废弃物合理利用的新途径,使粉末状活性炭产品利于实际运用中的运输,本文以生物质废弃物—稻草为原料,使用聚乙烯醇缩丁醛（PVB）为粘结剂制备出粉末状稻草活性炭（AC）并将其成型。探究了粘结剂浓度、AC/PVB的质量比和成型压力等对材料的强度以及吸附H2S性能的影响,并利用SEM、FT-IR和XRD分析了活性炭的结构。研究发现：当成型压力为15 MPa、粘结剂浓度为4%、粘结剂与炭的质量比为1：1时,成型活性炭对H2S的吸附性能最好,吸附时间可达70 min,强度可以达到15 N·cm-2;结构分析显示制备出的成型稻草活性炭,具有规则排列的孔洞,PVB的加入对炭的表面官能团未产生明显的影响,但加入量过大则会使活性炭的孔堵塞,影响H2S的吸附。     

铁氧化物/活性炭对饮用水中Sb(V)的吸附性能及机理

采用液相沉积法制备了铁氧化物/活性炭复合材料(Fe₂O₃@AC),通过单因素实验和正交实验优化了材料的制备条件,使用SEM、FTIR、XRD、XPS等分析方法对材料的形貌和性质进行了表征分析,通过吸附实验探究了Fe₂O₃@AC吸附除锑的效果及影响因素,并进一步对吸附除锑的机理进行了深入探讨。结果表明：最佳制备条件为纯水:乙醇:=4:1,Fe²⁺:Fe³⁺=1:1,总铁浓度为0.594 mol·L⁻¹,制备液pH=1.88。Fe₂O₃@AC吸附除锑的能力较其他金属基材料和活性炭有明显提高,锑原水质量浓度为38 μg·L⁻¹,Fe₂O₃@AC投加量为0.08 g·L⁻¹,吸附平衡后水中锑的去除率达97%,剩余锑质量浓度为1.06 μg·L⁻¹,满足国家饮用水卫生标准要求。微观表征显示铁氧化物颗粒成功负载于活性炭上,且铁氧化物晶体的结构完好。吸附反应符合准二级动力学和Langmuir等温模型,吸附反应以单层化学吸附为主,吸附类型为液膜扩散,颗粒内扩散,质量扩散的叠加形式。吸附方式为共沉淀,及溶解态锑与固相铁氧化物形成络合物,参与反应的官能团为—OH、—COOH、—Fe—OH、—Fe—O—Fe。