用煤矸石合成4A沸石分子筛处理氨氮废水

以煤矸石为原料,采用碱熔一水热法合成4A沸石分子筛。由于煤矸石中铝、硅主要以高岭土形式存在,其活化过程是合成4A沸石分子筛关键环节。为提高4A沸石分子筛钙离子的交换能力,增加对模拟废水氨氮的去除率,实验考察了碳酸钠与煤矸石质量比、活化温度、活化时间、晶化温度和晶化时间对4A沸石分子筛钙离子交换能力的影响,同时也考察了模拟废水的pH、4A沸石分子筛加入量及吸附时间对氨氮去除率的影响。结果表明,最佳工艺条件为,碳酸钠与煤矸石质量比为0．9、活化温度为800％、活化时间1．5h、晶化温度90％和晶化时间3h。合成4A沸石分子筛的钙离子交换能力为310mg／g,在pH为6的100mL模拟氨氮废水中加入6g4A沸石分子筛吸附40min后,废水中氨氮的去除率达到86％。通过最佳工艺条件合成4A沸石分子筛,在处理氨氮废水方面具有一定的应用前景。     

4A沸石分子筛处理中低浓度氨氮废水

利用天然沸石、采用水热合成法制备4A沸石分子筛,用XRD和SEM进行了表征。通过考察吸附剂用量、pH、共存金属阳离子、吸附时间、氨氮废水初始浓度、温度对吸附性能的影响,结合动力学方程、吸附等温线、热力学函数等研究了吸附性能和机理。结果表明,当4 g/L的4A沸石分子筛在废水pH值为4~8的条件下对中低浓度氨氮吸附120min后,去除率可达88%;废水中共存单一金属阳离子(Pb2+、Cu2+、Ca2+和Mg2+)浓度大于100 mg/L时,对中低浓度的NH+4有强烈的竞争吸附;氨氮的吸附过程较好地符合准二级动力学方程、Freundlich模型,是一种混乱度增加、自发的放热过程。     

海水改性沸石处理氨氮废水

沸石因具有独特的架状结构而表现出良好的选择吸附和离子交换性能,在废水处理中被广泛应用,但吸附容量偏低,需要进行改性。针对天然沸石的局限性,研究了不同改性方法对氨氮吸附的影响,确定了最佳的沸石改性方法,并进行了吸附等温模型,吸附动力学研究。结果表明,采用高温300℃焙烧后再用预处理后的海水浸泡24 h改性沸石去除氨氮效果最佳。当活化沸石投配量为10 g/L,接触时间为150 min,进水氨氮浓度为37.91 mg/L时,沸石对氨氮吸附容量为4.08 mg/g,氨氮去除率为90.45%;沸石及改性沸石对氨氮的吸附等温线符合Langmuir方程和准一级动力学方程。用海水来改性沸石的方法,不仅可提高沸石对氨氮的吸附容量和吸附速度,而且无任何添加药剂,具有简单易行、费用低廉的优点,为沸石在水处理工程中的应用提供技术支撑。     

斜发沸石处理氨氮废水

以斜发沸石为吸附剂处理氨氮废水,研究了斜发沸石粒径、反应时间、废水pH、废水氨氮初始浓度、斜发沸石用量对吸附的影响,分析了斜发沸石的吸附动力学和热力学特征。结果表明,在298 K下,当斜发沸石用量为7 g/100 mL,沸石粒径小于74μm,废水氨氮初始浓度为200 mg/L,pH为7,吸附时间为3 h时,废水中氨氮的去除率可达到92.71%,斜发沸石吸附氨氮符合拟二级动力学方程。在温度为298~318 K之间时,吸附等温线更好地符合Freundlich方程。在此基础上,热力学计算发现,ΔH00、ΔG00、ΔS00,表明氨氮在斜发沸石上的吸附是自发吸热过程,以物理吸附为主。     

4A沸石去除水中Pb2＋的研究

在静态条件下,研究了4A沸石对废水中Pb2＋的吸附性能,并探讨了影响吸附的因素。实验表明：当温度为30℃,废水pH为5～6,0．01g4A沸石对100mg／LPb2＋溶液10mL吸附20min,Pb2＋的去除率可达到99％以上。在实验研究条件下,4A沸石对Pb2＋的吸附符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程,相关系数为0．9819和0．9998。经计算,4A沸石对Pb2＋的饱和吸附量为125mg／g。4A沸石吸附水中Pb2＋达到吸附平衡的时间较短;溶液pH值的变化对吸附效果影响不显著;温度从室温略微升高,Pb2＋的去除率略有增大。吸附在4A沸石上的Pb“可回收利用,处理后的4A沸石可以再生,且重复使用性能较好。     

沸石法工业污水氨氮治理技术研究

本文研究了斜发沸石法去除工业污水中氨氮的方法 ,通过沸石对NH+4 的全交换容量、吸附和洗脱工艺条件对去除氨氮效果影响的试验 ,确定了处理氨氮废水的工艺流程和适宜参数。结果表明 ,在废水浓度pH =7的条件下 ,沸石对铵的平均全交换容量达到 12 .96mg/g沸石 ,且交换容量随PH值的增大而降低 ;高速低温有利于吸附 ,低速高温有利于洗脱 ;处理后污水氨氮含量低于 5 0mg/L ,达到了国家排放标准。本研究可为治理氨氮废水技术开发提供了一定的技术依据     

粉煤灰合成沸石去除城市暴雨径流中氨氮

采用粉煤灰为原料,通过耦合碱熔-两步合成法制得3种合成沸石产品,并以合成沸石制备大粒径的功能填料。通过氨氮吸附速率实验和等温吸附实验探讨了合成沸石及功能填料的氨氮吸附速率和最大吸附容量(Qm),以功能填料构建模拟人工快速渗滤系统,研究其对城市暴雨径流中氨氮的去除效果。结果表明,合成沸石对氨氮的吸附速率极快,5min去除率约达到75%,氨氮最大吸附容量为11.36～16.13 mg/g;功能填料对氨氮的最大吸附容量有所下降,但氨氮吸附速率仍较快,应用于模拟人工快速渗滤系统时能在较高的水力负荷下快速去除城市暴雨径流中的氨氮。碱处理再生法更适于进行合成沸石功能填料原位再生,氨氮吸附容量一次再生率达到67%～87%。     

改性沸石对低浓度氨氮废水的动态吸附

采用氯化钠溶液对甘肃白银天然沸石改性,以低浓度氨氮(NH4+-N)废水为处理对象,对比了天然沸石和改性沸石的动态吸附特性并绘制穿透曲线,利用Origin软件对实验数据分析处理,得出穿透曲线的通式。结果表明:在相同条件下,改性沸石的穿透时间和吸附饱和时间都比天然沸石的长约1.5倍;沸石经氯化钠改性后,对NH4+-N的吸附速率和饱和吸附量都明显提高,吸附性能显著改善。Origin软件对水溶液中NH4+-N的吸附穿透曲线的Logistic模型回归式具有较高的精度,该模型可以很好地反映沸石吸附剂的动态吸附过程。     

NaY沸石分子筛在VOCs处理中的应用

为深入研究分子筛吸附VOCs的性能,采用固定床动态吸附法,对NaY分子筛吸附3种典型VOCs的性能进行了探究,考察了吸附温度、湿度、进气浓度和吸附质物理性质对吸附容量的影响,并探讨了NaY分子筛的循环使用性能;通过Yoon-Nelson模型,从吸附动力学角度,对单组分VOCs吸附穿透曲线进行了拟合。结果表明：NaY分子筛对3种VOCs的吸附饱和时间分别为丙酮355 min,邻二甲苯320 min,乙酸乙酯220 min;相对应的平衡吸附容量分别为丙酮176 mg·g⁻¹,邻二甲苯196 mg·g⁻¹,乙酸乙酯185 mg·g⁻¹。NaY分子筛对VOCs吸附能力排序为邻二甲苯>乙酸乙酯>丙酮。温度由303 K升至328 K时,3种VOCs吸附容量均分别下降,邻二甲苯下降3.66%,乙酸乙酯下降2.87%,丙酮下降10.0%;VOCs相对湿度为30%时,吸附容量显著降低;进气浓度为660 mg·m⁻³时,出现吸附交叉的现象;NaY分子筛具有较好的循环使用性;吸附容量与沸点、分子质量存在正相关关系;3种VOCs在NaY分子筛固定床的吸附速率排序为乙酸乙酯>邻二甲苯>丙酮。Yoon-Nelson模型能够较好地模拟NaY分子筛吸附不同VOCs的过程,为分子筛的工业应用提供了参考。     

壳聚糖包覆介孔微孔分子筛去除水中的氨氮

以壳聚糖包覆介孔-微孔复合分子筛(CS/MCM-41-A)为吸附剂去除水中的氨氮,研究了反应时间、溶液pH、溶液氨氮初始浓度、CS/MCM-41-A投加量、竞争离子对吸附的影响,分析了CS/MCM-41-A的吸附动力学和热力学特征。结果表明,298 K下,当CS/MCM-41-A投加量为5 g/L,溶液氨氮初始浓度50 mg/L,pH为7,吸附时间为40 min时,溶液中氨氮的去除率达到74.35%,CS/MCM-41-A对离子的选择吸附顺序为Mg2+>K+>Ca2+>Na+。CS/MCM-41-A吸附氨氮符合拟二级动力学方程,吸附等温线更好地符合Freundlich方程,CS/MCM-41-A对氨氮的去除有良好的吸附性能。     

矸石基X型分子筛对水中Co2+、Cu2+、Cd2+和Cr3+的去除

以煤矸石为原料,采用碱熔后水热合成法制备X型分子筛并进行XRD、SEM、BET和Zeta电位分析。研究其对水中Co2+、Cu2+、Cd2+和Cr3+4种离子的吸附性能,包括吸附等温线、吸附动力学以及初始金属离子浓度、pH值对吸附性能的影响。所合成的矸石基X型分子筛的BET比表面积为676.02 m2/g,微孔孔容为0.263 cm3/g。吸附实验表明,矸石基X型分子筛能有效去除上述4种离子,同时实现煤矸石的资源化和金属离子的去除。4种离子的平衡吸附量均随初始浓度的增大而增大,相同条件下平衡吸附量的大小顺序为Cd2+>Cr3+>Cu2+>Co2+。准二级动力学模型能很好地描述4种离子的吸附动力行为。Langmuir模型对Co2+、Cu2+和Cd2+吸附的拟合较Freundlich模型高,说明其主要表现为物理吸附过程。4种离子的吸附速率均由液膜扩散和颗粒内扩散共同控制。     

表面活性剂改性4A分子筛对Cr(VI)的吸附行为

采用浸渍法对4A分子筛进行表面改性,通过引入阳离子表面活性剂,使4A分子筛表面附着季铵型阳离子,并与反离子Br-形成"阴离子交换膜",从而促使更多的Cr(VI)阴离子通过离子交换吸附到改性4A分子筛上,通过X-射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对样品的物相结构和组成进行表征分析。研究表明,表面活性剂的类型和疏水碳氢链结构会影响4A分子筛的吸附能力,十八烷基三甲基溴化铵(OTAB)碳氢链长,在分子筛表面形成的双分子层密,对Cr(VI)的吸附量最大。采用准一级、准二级、Elovich和Bangham动力学模型对六价铬的吸附数据进行拟合,其中准一级动力学方程最符合十八烷基三甲基溴化铵改性分子筛的吸附行为。同时,分别从Langmuir和Redlich-Peterson等温吸附模型获得六价铬的最大吸附量为13.98 mg/g,且改性分子筛以均一表面吸附为主。     

分子筛吸附法脱除废水中的聚丙烯酰胺

聚丙烯酰胺(PAM)用于油田驱油产生大量难处理的含聚废水。以分子筛为吸附剂处理含聚废水,研究分子筛类型(Y、Beta和ZSM-5,H型和Na型)和物化性质对其吸附PAM性能的影响,并测定吸附等温线。结果表明,吸附性能顺序为Beta>Y>ZSM-5,H型优于Na型。H-Beta对PAM的吸附来自分子筛中阳离子与PAM中阴离子的静电作用,Si—O和Al—OH与PAM中酰胺基的氢键作用。H-Beta开放的通道结构,较高的介孔比例和表面积,较强的酸性和良好的酸中心可接近性使其具有优异的吸附性能。SiO2/Al2O3=26的H-Beta对浓度为200 mg/L的PAM溶液,PAM脱除率可达95.2%。在低PAM平衡浓度时,PAM在H-Beta上的吸附符合Langmuir单层吸附特征,饱和吸附量达70.2 mg/g,在高浓度区域则由于PAM疏水缔合作用加强呈现多层吸附。     

土工布阻隔煤矸石中重金属迁移实验研究

常规的煤矸石充填复垦塌陷地技术给环境造成难以治理的二次污染.煤矸石淋出液中的重金属元素会污染底部土体和地下水.引入国外矿区复垦应用成熟的土工布技术,选取聚乙烯丙纶、涤纶针刺、涤纶复合土工布和HDPE土工膜4类土工材料,采用室内柱状淋溶实验,初步研究土工布对煤矸石淋出液中重金属的阻隔作用.结果表明,4种土工布都不同程度地降低了淋出液中重金属的含量.其中,聚乙烯丙纶和涤纶针刺土工布降低重金属Cr的效果较好,浓度低于对照23.7%～33.5%,总量低于对照36.2%～50.0%;HDPE土工膜和涤纶复合土工布对重金属Pb和Cu十分有效,浓度低于对照17.0%～21.1%,总量低于对照22.9%～26.8%.同时,土工布吸附了大量的重金属,淋溶柱中重金属的残留量降低.聚乙烯丙纶和涤纶复合土工布吸附Cr的能力较高,涤纶针刺土工布吸附Pb的效果较好,涤纶针刺土工布和HDPE土工膜能大量地吸附Cu.研究可知,土工布的种类多,功能强大,在国内矿区土地充填复垦工作中将有广阔的应用前景.     

泡沫镍负载5A分子筛结构化吸附材料的制备及性能

以泡沫镍金属为基体,制备结构化5A分子筛吸附材料,探讨了焙烧温度、硅/铝溶胶固含量比、5A分子筛原粉固含量对结构化5A分子筛性能的影响。采用SEM、TG、XRD、BET、超声振荡等分析方法对样品进行了微观组织结构和结合强度的分析和表征;采用H₂和N₂的混合气体为吸附质进行了N₂在结构化材料中的吸附穿透曲线测定。结果表明,具有较高强度的泡沫镍骨架包埋于分子筛层中,且结构化吸附材料中微孔和介孔并存。在焙烧温度为550~650 ℃时,5A分子筛可较好地保持原有晶型结构;硅/铝溶胶固含量比为1∶1时,结构化5A分子筛微孔孔体积最大;分子筛原粉固含量为79%时,结构化5A分子筛质量损失率仅为0.75%。结构化5A分子筛具有较高的吸附容量,可达544 m²·g⁻¹。与球状吸附剂相比,结构化吸附材料具有更小的传质区与传质阻力。     

粉煤灰沸石负载铈掺杂TiO2对水体中蒽的去除

采用溶胶-凝胶法在80℃条件下制备了锐钛矿型稀土铈掺杂Ti02负载粉煤灰沸石光催化剂(以下简称光催化剂).利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对光催化剂进行了表征,同时考察了稀土铈掺杂量、光催化剂投加量、溶液pH以及蒽初始浓度对其光降解过程的影响,并研究了蒽的光降解动力学特性.结果表明,稀土铈掺杂量为0.50％(质量分数)、pH偏碱性时蒽的光降解效果最佳.光催化反应符合Langmuir-Hinshelwood动力学模型,蒽的光降解过程符合一级反应动力学模型,反应速率常数为0.0173min-i.