水合氧化铁负载D418树脂对磷的吸附性能研究

摘要利用原位沉淀法将水合氧化铁(HFO)负载于氨基膦酸树脂D418上,制备一种对污水中磷具有良好吸附性能的复合吸附剂(HFO-D418),研究了pH、共存离子对HFO-D418去除水中磷的影响,结合红外光谱对HFO-D418吸附磷的机制进行探讨。结果表明,D418与HFO-D418对磷的吸附均在pH为7.0时达到最佳,最大吸附量分别为9.21、36.12mg/g。共存离子的存在将降低两种吸附剂对磷的吸附量,相比而言,HFO-D418受共存离子的影响较D418小,4种共存离子中,CO_3~(2-)对吸附的影响最大,NO_3~-的影响最小。HFO-D418再生性能优异,以4%(质量分数,下同)NaOH+4%NaCl为解吸剂,经5次再生循环后HFO-D418解吸率仍为80%左右。D418与HFO-D418对磷的吸附过程符合准一级动力学方程,D418离子交换作用及HFO与磷的络合反应、静电吸引是HFO-D418吸附磷的主要作用机制。     

聚合氯化铝污泥对磷的吸附动力学及热力学

聚合氯化铝污泥（polyaluminium chloride sludge,PACS）是指以聚合氯化铝（PAC）为混凝剂的城镇给水厂在生产过程中所产生的污泥。采用批量吸附实验考察了PACS对磷的吸附动力学及热力学行为。结果表明,吸附反应发生1 h后,PACS对磷的吸附量达到平衡吸附量的75%～90%,随后PACS对磷的...     

粉煤灰吸附除磷的改性研究

研究了粉煤灰的最佳改性条件及其吸附理论模型.获得了粉煤灰用于吸附含磷量为5 mg P/L的模拟二级出水的3种改性的最佳条件(21℃):(1)0.25 mol/L盐酸改性的粉煤灰对磷的去除率为76.0%,出水含1.20 mg P/L;(2)300℃下煅烧的粉煤灰对磷的去除率为93.8%,出水中磷含量达到了0.31 mg P/L;(3)低火(119 W)改性的粉煤灰的磷去除率达95.4%,出水含0.23 mg P/L.试验结果表明:Langmuir方程能很好地解释两种改性粉煤灰的吸附动力学(R2=0.9188,S.E=0.0032),而Simple Elovieh方程在描述两者的吸附动力学试验数据上显示出优越性(R2=0.9427,S.E=0.029).     

Mg/Fe水滑石吸附水中磷的动力学及热力学研究

以MgCl2和FeCl3为原料通过共沉淀法制备了Mg/Fe水滑石,并对其进行焙烧得到了焙烧态Mg/Fe水滑石。采用X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)对所得产物进行了结构表征。利用焙烧前后的水滑石作吸附剂吸附处理含磷废水,比较了两者对磷的吸附能力,并在不同温度和pH条件下进行了吸附动力学实验。结果表明,焙烧前后的水滑石对磷都具有很好的吸附能力,但300℃焙烧后水滑石的吸附能力提高了约5%。动力学实验表明,水滑石对磷的吸附可很好地用准二级动力学方程进行描述,其线性相关系数达0.999以上。在15~35℃下进行了等温吸附实验,结果发现水滑石对磷的吸附更符合Langmuir方程。经热力学研究发现,标准吸附焓变(ΔH0)0J/mol、标准吸附自由能(ΔG0)0J/mol和标准吸附熵变(ΔS0)0J/(mol·K),说明水滑石对磷的吸附反应是自发的吸热反应,且是一个熵增加的过程。     

活性炭负载水合氧化铁对草甘膦吸附性能的研究

利用活性炭制备了水合氧化铁负载活性炭AC-Fe,并通过静态吸附实验研究了该材料对水溶液中草甘膦的吸附性能。研究结果表明,该负载方法可以在活性炭上嫁接72 mg/g的铁,AC-Fe对草甘膦的最大吸附容量可以达到120 mg/g;AC-Fe对草甘膦的吸附量随pH的升高而降低;磷酸根对AC-Fe的吸附性能具有明显的抑制作用,原因在于它能和铁离子形成内层络合物,与草甘膦竞争材料表面的吸附位点。     

改性长石对磷的吸附热力学和动力学研究

在500℃下对甘肃长石进行2 h煅烧,得到改性长石。通过批平衡实验,研究了改性长石对磷的吸附热力学和动力学性能。结果表明：改性长石对磷的吸附等温线符合Freundlich方程,且温度越高,吸附量越大。同时,在60 min内即可对10 mg/L磷溶液达到吸附平衡,改性长石对磷的吸附动力学符合准二级吸附动力学模型,主要是以化学吸附为主。     

原位水解生成的羟基氧化铁凝聚吸附除磷效能与机制

将不同摩尔比Fe3＋与OH-（[Fe3＋]：[OH-]=1：0、1：1、1：2和1：3）反应获得原位水解生成的羟基氧化铁（insituFeOxHy）,研究了具有不同水解程度的羟基氧化铁对凝聚吸附除磷效能与机制。研究显示,InsituFeOxHy对磷的去除率随铁投量增大而升高,且均在中性pH范围内具有最佳除磷效果;在相同铁投量条件下,磷去除率随着[OH-]：[Fe3＋]的升高而降低;当体系碱度较低时（pH〈6）,引入OH-可促进Fe3＋水解而提高除磷效果。4种羟基氧化铁均可在15s内可快速吸附磷,且吸附过程符合准二级动力学模型;Freundlich模型均可很好地描述磷在4种羟基氧化铁表面的吸附行为。磷酸盐吸附后,InsituFeOxHy表面Zeta电位明显降低,且[Fe3＋]：[OH-]为1：0的羟基氧化铁降低最为显著。结合MINITEQ计算软件磷酸盐、铁盐形态分析结果显示,对于碱度较低的体系,通过投加一定量OH-可促进Fe3＋水解,进而使得其更易与水中H2PO4-与HPO2 4-结合,生成具有多核羟基的磷酸铁络合物,进而提高除磷效果。     

铁基膨润土对水中磷酸根的吸附热力学及动力学研究

采用铁盐改性制得铁基膨润土,研究了其对水中磷酸根的吸附性能及影响因素,结果表明,通过对膨润土的改性提高了磷的去除率,含磷废水初始pH值的大小对磷的去除率影响不大,初始浓度越低越有利于磷的去除。磷的去除率随改性膨润土的投加量增大而提高,随温度升高而增大。进一步研究表明,改性膨润土对磷的吸附是吸热反应,其吸附等温线可采用Langmuir等温吸附方程拟合;改性膨润土对磷的吸附是快速吸附,在20 min内,磷去除率达70%以上,符合准二级吸附动力学模型。     

热活化硅酸钙对水溶液中磷吸附动力学研究

将硅酸钙进行高温热活化后作为吸附剂,研究了其对水溶液中磷酸盐的吸附动力学特性,考察了热活化硅酸钙投加量、溶液pH对磷去除效果的影响,并对其动力学特性进行了研究。结果表明,投加量为6g/L,pH为8时磷去除率可达99%以上;热活化硅酸钙对磷酸盐吸附过程符合准二级动力学方程和颗粒内扩散方程,其准二级吸附速率常数随磷酸盐浓度的增大而减小;而颗粒内扩散速率常数随磷酸盐浓度的增大而增大,吸附速率主要受颗粒内扩散控制。     

粉煤灰负载壳聚糖对磷吸附的热力学研究

以粉煤灰负载壳聚糖作为吸附剂,在静态吸附条件下,研究了其对磷的吸附行为,并对吸附过程的热力学进行了分析。结果表明,吸附平衡数据都能够较好地符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程,但Langmuir方程能够更好地描述吸附等温线。在20～35℃范围内,磷在粉煤灰负载壳聚糖上的吸附是一个吸热过程,反应的吉布斯自由能变小,同时伴随着熵值的增加,吸附焓变为44.36 kJ/mol。     

涂铁多孔陶瓷对水中亚甲基蓝的动态吸附

研究了涂铁多孔陶瓷填料柱对水中亚甲基蓝（MB）的动态吸附性能。探讨了填料高度、MB初始质量浓度和流速对穿透曲线的影响;分别用BDST模型、Thomas模型和线性回归对动态吸附实验数据拟合,获得了相关参数,并研究了填料的再生性能。结果表明,涂铁多孔陶瓷（IOCPC）能有效去除水中MB,填料层升高,穿透曲线上的穿透点向右移动,穿透时间延长;而随流速、MB初始质量浓度的增大,穿透曲线上的穿透点向左移动,穿透时间缩短。用BDST模型能准确预测穿透时间,误差＜5%;用Thomas模型可较好地描述了MB浓度为10和50 mg/L、初速为2 mL/min时IOCPC对MB的吸附动力学,相关系数分别为0.99和0.93,平衡吸附容量分别为0.078和0.13 mg/g。对吸附饱和后的涂铁多孔陶瓷可用pH=3的硝酸再生,重复使用3次穿透曲线上的穿透点基本不变。     

铝锰复合氧化物负载沸石对氨氮和磷的同步吸附特性

采用氧化还原-共沉淀法将铝锰复合氧化物负载到沸石表面制成颗粒型吸附材料,探究了该吸附剂同步去除氨氮（NH4+-N）和磷（P）的吸附动力学和吸附等温线特征,并讨论了吸附剂投加量和溶液pH值对吸附效果的影响。结果表明：铝锰复合氧化物改性沸石（aluminum-manganese bimetal oxide coated zeolite,AMOCZ）对NH4+-N及P的吸附动力学曲线均符合拟二阶吸附动力学方程的特征;NH4+-N的吸附等温线数据可用Freundlich方程进行较好地拟合,而Langmuir方程更适用于描述P的吸附等温线特征。NH4+-N和P共存时,两者在AMOCZ表面的饱和吸附量分别从单独体系下的1.24和6.43 mg·g-1变为8.17和6.51 mg·g-1。这说明P的存在可显著促进AMOCZ对NH4+-N的吸附,而NH4+-N的存在对P的吸附无显著影响。此外,复合污染条件下,P的存在在pH=3~10范围内均能促进AMOCZ对NH4+-N的吸附;NH4+-N在pH为3~8时对P的吸附起促进作用,pH大于8时则会抑制AMOCZ对P的吸附。     

磷酸根和硫离子在纳米铁表面的竞争吸附

通过纳米铁对磷酸根和硫离子的单吸附和竞争吸附的研究,从吸附动力学和吸附等温线两个方面分析并验证了其吸附特性和模式。分析表明,相对于磷酸根,纳米铁对硫离子的吸附能力更强,在竞争条件下居优势地位。采用准一级和准二级吸附动力学方程对实验数据进行模拟分析,结果表明,纳米铁对磷酸根和硫离子的吸附符合二级动力学方程。吸附等温线分析采用Freundlich和Langmuir吸附等温线方程模拟分析,分析结果表明,纳米铁颗粒对磷酸根的吸附符合Freundlich吸附模式,而对硫离子的吸附符合Langmuir吸附模式。     

淀粉微球对苯酚的吸附性能研究

以可溶性淀粉为原料,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为交联剂,通过反相悬浮聚合得到淀粉微球作为吸附载体,研究了pH、吸附时间、温度对其苯酚吸附性能的影响,以及淀粉微球吸附苯酚的热力学和动力学特性,并利用扫描电镜仪、红外光谱仪对淀粉微球的结构进行了表征。结果表明,淀粉微球粒度分布均匀,表面粗糙多孔,具有相当大的孔容积和比表面积,具有较好的吸附性能;在20℃、pH为5.3时,吸附30 min后,淀粉微球对苯酚的吸附容量达到饱和,最大吸附量为18.71 mg/g;采用准二级吸附动力学方程能更好地描述淀粉微球对苯酚的吸附行为,淀粉微球对苯酚的吸附是以化学吸附为主控步骤的作用过程,淀粉微球对苯酚的吸附主要是通过氢键作用来完成的。     

DSB+CPB复合改性膨润土对磷酸盐的吸附

为研究两性-阳离子表面活性剂复合改性膨润土的吸附除磷性能及其机理,采用不同比例两性表面活性剂——十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱(DSB)和阳离子表面活性剂溴代十六烷基吡啶(CPB)对膨润土进行了有机复合改性,制得DSB+CPB复合改性膨润土,利用X射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外分析(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、接触角(CA)以及热重分析(TGA)等手段对膨润土土样进行了表征,并用吸附等温模型和动力学方程拟合其吸附过程,探讨了改性比例、pH和温度等因素对吸附的影响。结果表明：DSB改性能提高膨润土对磷酸盐的吸附能力,当加入CPB复合改性后,可进一步促进DSB改性膨润土对磷酸盐的吸附能力,且吸附能力均随改性比例的增大而增强;对于0.5 DSB和1.0 DSB的改性膨润土,其与CPB最佳复合比例均为DSB+1.5 CPB,最大吸附量分别为原土的7.81倍和8.19倍;改性膨润土对磷酸盐的吸附均符合Langmuir等温模型和伪二级吸附动力学方程,其吸附能力随pH的升高而降低,且吸附为物理和化学吸附同时存在的自发吸热熵增过程。上述研究结果可为两性-阳离子表面活性剂复合改性膨润土吸附除磷提供参考。     

pH对活化前后废弃铁铝泥吸附不同种磷动力学的影响

实验研究了300℃热活化前后的给水厂废弃铁铝泥（R-FARs和H300-FARs）对正磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷酸盐的吸附动力学特性,并考察pH对不同磷吸附动力学的影响。结果表明,pH对不同磷吸附动力学过程的影响趋势相似,即低pH有利于吸附。准二级动力学模型能够更真实地反映不同磷在R-FARs和H300-FARs的吸附动力学行为,由拟合结果可知焦磷酸盐和六肌醇磷酸盐的初始吸附速率相对较大,而甘油磷酸盐最小;且活化作用明显提高了不同磷的初始吸附速率,并减弱了pH对初始吸附速率的影响。不同磷的吸附速率受到液膜扩散、颗粒内扩散和吸附反应三者共同控制,其中吸附反应是主要的控制步骤。