天然浮石去除水中As(Ⅴ)的试验研究

通过静态吸附试验,研究了天然浮石对高砷地下水中As(Ⅴ)的吸附去除效果及影响因素.结果表明,增加浮石投加量,As(Ⅴ)的去除率随之逐渐升高,但当浮石投加量超过10 g/L时,继续增加浮石投加量,As(Ⅴ)的去除率趋于平稳.随吸附时间延长,As(Ⅴ)的去除率逐渐升高,9h后吸附达到平衡.浮石对As(Ⅴ)的吸附量随As(Ⅴ)初始质量浓度增大而升高,而As(Ⅴ)的去除率则随之降低.酸性条件下(pH=2～6),浮石对As(Ⅴ)的去除效果较好,当pH=4时,浮石对As(Ⅴ)的去除率最高;在碱性条件下(pH＞7),浮石去除As(Ⅴ)的效果较差,并且,随pH值增大,As(Ⅴ)的去除率降低.采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型分别对吸附数据进行拟合,浮石对As(Ⅴ)的吸附符合Langmuir等温吸附规律,其饱和吸附量为2.53 mg/g.采用准一级和准二级动力学模型对吸附平衡前的数据进行拟合,准二级动力学模型更符合浮石吸附As(Ⅴ)的动力学过程.研究表明,天然浮石是一种能够有效吸附高砷地下水中As(Ⅴ)的吸附剂.     

磁性Fe-Ti复合氧化物的制备及其对水中As(Ⅴ)的吸附研究

采用正/反向共沉淀法分别制备了不同铁钛配比的新型纳米复合材料——Fe3O4/TiO2。对以两种方法制备的材料的外观、磁性及对水中As(Ⅴ)的吸附性能进行了比较。结果表明,相同铁钛配比的材料具有类似的外观和磁性,随铁含量降低材料由黑灰色向乳白色转变,磁性随之减弱,当铁物质的量分数≤50%时,材料基本丧失磁性。正向共沉淀法制备的材料吸附性能优于反向共沉淀法,正向n(Fe)∶n(Ti)=9∶1材料的磁性最强,对砷的吸附性能也较好,对起始As(Ⅴ)质量浓度为0.5 mg/L的模拟含砷水,经3 h吸附,As(Ⅴ)的去除率达到90%以上。该材料为介孔结构,比表面积为279.1 m2/g,BJH平均孔径为7.14 nm。模拟吸附剂的自由沉淀与外加磁场的沉淀过程,在20 min内,二者的浊度去除率分别为19.4%和74.4%。     

新生态MnO2对水中As(Ⅴ)的吸附作用研究

新生态MnO2是一种高效吸附材料,用MnSO4和KMnO4反应制备了该吸附剂,并表征了其基本性质.新生态MnO2对As(Ⅴ)具有很高的吸附去除率和较快的吸附速度,吸附动力学符合Lagergren二级速度方程; 吸附pH曲线呈"∽"形,pH=6.5时出现一个吸附峰值; pH=5.5时,As(Ⅴ)的吸附等温线符合Langmuir型; pH=6.5时符合Freundlich型; 稀NaOH溶液是As(Ⅴ)的有效解吸液,1 mol/L NaOH溶液浸泡1h后,As(Ⅴ)的解吸率可达82.7%.     

苯乙烯系双腈胺螯合树脂对水相中As(Ⅴ)的吸附性能研究

将PS-DCDA树脂用于水相中As(Ⅴ)的吸附净化处理,探讨了溶液的pH值、初始As(Ⅴ)质量浓度、接触时间、温度、NaCl、竞争性阴离子等因素对吸附性能的影响,并研究了其对As(Ⅴ)的吸附等温线、动力学和热力学。结果表明,NaCl和竞争性阴离子(Cl-、SO24-、CO23-、NO3-、HPO24-等)明显地抑制了PS-DCDA树脂对As(Ⅴ)的吸附。PS-DCDA树脂对As(Ⅴ)的吸附符合Langmuir等温式,准二级吸附动力学方程能够很好地描述As(Ⅴ)在树脂上的吸附动力学行为。粒子内扩散方程表明,表面吸附和内部扩散参与到As(Ⅴ)的吸附过程当中。PS-DCDA树脂对As(Ⅴ)的热力学参数表明,PS-DCDA树脂对As(Ⅴ)的吸附是自发的、吸热的过程。已吸附As(Ⅴ)的PS-DCDA树脂可以用0.1 mol/L NaOH有效解吸,解吸后的树脂对As(Ⅴ)仍具有较高的吸附量。     

壳聚糖负载MnO2对As(Ⅲ)的吸附性能研究

利用壳聚糖负载MnO2制备一种复合吸附剂.研究了溶液pH值、吸附时间、温度对As(Ⅲ)吸附行为的影响,并探讨了吸附动力学.结果表明,在pH值为5～8,吸附时间为60 min,温度为60℃,复合吸附剂对As(Ⅲ)的吸附率达98％以上,吸附能力明显优于壳聚糖.对试验数据运用相关数学模型拟合表明,复合吸附剂对As(Ⅲ)的吸附符合Langmuir和Freundlich吸附等温式,最大吸附量qmax为19.798mg/g,特性常数n为4.3341,决定系数R2分别为0.9975、0.9804.吸附过程动力学适合二级动力学方程.     

D201负载Fe(Ⅲ)对Sb(Ⅲ)废水吸附性能的试验研究

通过静态-动态-再生试验研究D201-Fe(Ⅲ)复合材料对水溶液中Sb(Ⅲ)的去除性能。结果表明:D201-Fe(Ⅲ)对Sb(Ⅲ)的最大静态吸附容量为600μg/g,最佳p H为7,有SO_4~(2-)、Cl~-等竞争离子共存条件下,仍然对Sb(Ⅲ)具有高效的选择性吸附能力。D201-Fe(Ⅲ)对Sb(Ⅲ)的吸附过程符合Langmuir吸附模型和准二级动力学模型,动态吸附容量为94.05mg/L;采用8%FeCl_3+10%NaCl和8%NaOH+4%NaCl分段再生,可以有效再生失效的D201-Fe(Ⅲ)。     

Fe(II)-Ce(IV)共沉淀产物对水中As(V)的去除研究

对Fe(III)单独沉淀、Fe(II)单独沉淀、Ce(IV)单独沉淀、Fe(III)-Ce(IV)和Fe(II)-Ce(IV)共沉淀5种制备体系产物去除As(V)性能进行了比较,结果显示Fe(II)-Ce(IV)体系最优.进一步优化评价Fe(II)-Ce(IV)制备体系中铈的加入量.基于经济-性能平衡的考虑,优选得到了Fe(II)-Ce(IV)体系中Ce(IV)加入量为0.03 mol/L的吸附剂Fe(II)-Ce(IV)03(简称FC),其饱和吸附容量达到85 mg/g.动力学测试表明,FC去除As(V)过程符合准二级反应动力学过程.在pH=4～7范围内,吸附容量受pH值影响不明显.对FC材料造粒后的吸附剂颗粒进行再生寿命评价,批量试验结果显示其能够重复利用7次.颗粒柱试验结果表明,在空间流速(SV)分别为10 h-1、20 h-1、30 h-1时,出水砷穿透前(>10 μg/L)分别对应4 000、2 400、2 160倍的倍柱体积处理量.对FC材料进行的表征测试显示,FC呈无定形结构,其质子位密度为9.97个/nm2,质子化常数pK1=3.09,pK2=-10.02.     

污泥热解残渣对废水中Cr(VI)去除作用的研究

为探索污泥热解残渣的资源化利用途径,研究污泥热解残渣直接用作吸附剂去除废水中Cr(VI)的可行性,分析热解温度、时间以及吸附时间、溶液pH值和吸附剂用量等因素对污泥残渣吸附性能的影响.结果表明,在700 ℃下热解1.0 h的污泥残渣的吸附性能最佳,吸附过程可以用准二级反应动力学方程描述;污泥残渣对Cr(VI)的吸附受多种过程(如化学吸附、颗粒内扩散等)反应速度的影响;Langmuir模型和Freundlich模型均能很好地对试验数据进行拟合,相对而言,吸附行为更符合Langmuir模型;当吸附时间为24.0 h,初始溶液pH=4.0,吸附剂质量浓度为20 g/L时,污泥残渣对Cr(VI)的最大吸附质量比qmax为13.87 mg/g.研究表明,将污泥热解残渣作为廉价吸附剂处理含Cr(VI)废水有一定的应用前景.     

改性硅酸钙(CSH)对重金属废水中Ni2+的吸附特性研究

以硅灰石和氧化钙为原料制备改性硅酸钙(CSH),为了探讨改性硅酸钙对Ni~(2+)的吸附特性和机理,考察了初始p H值、吸附剂投加量、初始Ni~(2+)质量浓度和硅酸钙使用次数等因素对模拟废水中Ni~(2+)去除率的影响。结果表明,p H值在3.0~6.0、吸附剂投加量为1g/L、含Ni~(2+)废水质量浓度小于200 mg/L、硅酸钙前两次使用时,CSH对Ni~(2+)均有较高的去除效果。采用Langmuir等温吸附模型拟合CSH对Ni~(2+)的吸附,得到CSH对Ni~(2+)的最大吸附量为417 mg/g。结合吸附前后的扫描电镜-能谱(SEM-EDS)和X射线衍射(XRD)图谱分析,推测出CSH的主要结构为Ca Si2O5,CSH对Ni~(2+)的吸附主要发生在CSH表面并且是通过离子交换作用进行的。通过对CSH吸附去除Ni~(2+)过程中溶液离子浓度变化的研究推断出97%的Ni~(2+)通过离子交换作用被去除,剩余的Ni~(2+)通过表面络合作用去除。     

不同条件下活性啤酒酵母对Cr(Ⅵ)吸附的研究

研究吸附时间、pH值、温度、Cr(Ⅵ)初始浓度等因素对活性啤酒酵母吸附Cr(Ⅵ)的影响及最佳条件.采用制备的啤酒酵母菌体吸附剂在摇床(145 r/min)中对Cr(Ⅵ)进行吸附试验,当吸附时间分别为5 min、10 min、20 min、30 min、60 min、120 min、180 min、240 min和300 min时,Cr(Ⅵ)去除率随吸附时间的增加而增加并趋于稳定;当吸附4 h时,去除率达到最大值94.33%,而当吸附1 h时,去除率可达到最大去除率的94.67%.当溶液pH值分别为0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9和10时,33 ℃下去除率随着溶液pH值的增加先增大后减小;当pH＝2时吸附效果最好,去除率达到99.31%.吸附温度为25 ℃、33 ℃和40 ℃时,去除率随着温度的升高而增加,但温度过高会使啤酒酵母失活且能耗较大,而常温吸附即可达到较高的去除率(78.19%).当Cr(Ⅵ)初始质量浓度分别为15 mg/L、20 mg/L、25 mg/L、30 mg/L、35 mg/L和40 mg/L时,去除率总体上随着Cr(Ⅵ)质量浓度的增加而减小.本研究可为含Cr(Ⅵ)废水的生物吸附处理提供指导.     

硅藻土负载无定形磷酸氢锡吸附Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)研究

以天然硅藻土为载体,制备了硅藻土负载无定形磷酸氢锡复合材料。利用该材料去除废水中的Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ),研究了p H值、吸附时间、初始质量浓度对吸附性能的影响,探讨了材料的等温吸附规律,同时考察了材料在模拟海水中的吸附效果及再生能力。结果表明,硅藻土负载无定形磷酸氢锡对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附量随p H值和吸附时间增大而逐渐增大并趋于平衡。等温吸附数据用Freundlich方程拟合效果最好,25℃时的饱和吸附量分别为27.54 mg/g、19.94 mg/g和16.33 mg/g。复合材料对3种离子的吸附机理均以化学吸附为主,在吸附Pb(Ⅱ)的过程中孔内扩散为速控步骤。高盐度对材料吸附Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)有一定的不利影响,但幅度不大,可以用于去除养殖海水中的Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)。吸附了重金属离子的复合材料可以用稀HCl再生,具有重复利用的潜能。     

不溶性腐殖酸对U(Ⅵ)的吸附动力学和吸附热力学

以不溶性腐殖酸(Insolubilized Humic Acid,IHA)为吸附剂,去除废水中的U(Ⅵ).通过静态吸附试验,考察了pH值、时间、U(Ⅵ)初始质量浓度和温度等对吸附的影响,分析了吸附过程的动力学、热力学及等温吸附规律,并用红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)分析了吸附机理.结果表明:35℃下1.4 g/L的IHA在pH值为5时对10 mg/LU(Ⅵ)的去除率可达99.37％;IHA对U(Ⅵ)的吸附是自发的、放热的反应,符合Freundlich等温吸附方程,决定系数达0.99以上;吸附动力学过程符合准二级吸附速率方程,决定系数为1;IHA吸附U(Ⅵ)后表面形态发生了变化,与U(Ⅵ)相互作用的基团主要是羧基和酚羟基,综合看来,IHA吸附U(Ⅵ)的机理表现为离子交换.     

酸化油页岩灰吸附Ni(Ⅱ)的研究

采用质量分数为50%的HNO3制备酸化油页岩灰吸附剂,研究吸附时间、吸附温度、Ni(Ⅱ)初始浓度、溶液pH值、吸附剂投加量和吸附剂粒径对酸化油页岩灰吸附性能的影响.结果表明,一定范围内,酸化油页岩灰吸附剂的吸附量(Qe)随吸附温度、Ni(Ⅱ)初始浓度、溶液pH值、吸附剂投加量的增加而增加,随吸附剂粒径的增加而减小.吸附温度对吸附刺的最大吸附量Q有明显影响.当Ni(Ⅱ)初始质量浓度为100 mg/L,溶液pH值为6.0,吸附剂粒径为53～75μm,吸附剂投加量为16.0 g/L,吸附搅拌速度为400 r/min时,25℃、30℃、35℃下酸化油页岩灰的最大吸附量Q分别为17.0 mg/g、33.2mg/g、42.9mg/g,且吸附主要以离子交换的化学吸附方式为主.酸化油页岩灰吸附剂对Ni(Ⅱ)的吸附符合Languir等温吸附方程,温度为25℃、30℃、35℃,溶液pH值为6.0,油页岩灰吸附剂投加量为16.0 g/L,油页岩灰吸附剂粒径为53～75μm条件下,酸化油页岩灰对Ni(Ⅱ)的最大吸附量Q分别为17.0mg/g、33.2 mg/g、42.9 mg/g.研究表明,油页岩灰经过酸化改性后可作为吸附荆处理含Ni(Ⅱ)废水,具有较好的市场应用前景.     

一种新型壳聚糖交联树脂的制备及对Cr(Ⅵ)吸附性能研究

采用改进的滴加成球法合成壳聚糖树脂,用环氧氯丙烷对树脂进行交联,制备新型壳聚糖交联树脂.研究了交联树脂对Cr(Ⅵ)的吸附效果,探讨了溶液pH值、吸附时间、温度、Cr(Ⅵ)初始质量浓度等因素对吸附性能的影响及吸附热力学和动力学.结果表明,各因素中pH值对壳聚糖交联树脂吸附Cr(Ⅵ)影响较大.对初始质量浓度为120 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液,壳聚糖交联树脂投加量为1 g/L,pH=3,温度为25℃,吸附2h时可达到最大吸附容量(72 mg/g).用Langmuir 等温模型和Pseudo second-order动力学模型对树脂的吸附过程进行线性拟合,R2分别为0.999 9和0.999 7,模型计算的饱和吸附容量qmax(73.53 mg/g)和平衡吸附量qe(29.23mg/g)与试验结果(72.10 mg/g和27.73 mg/g)基本吻合.Fick扩散模型表明,树脂对Cr(Ⅵ)的吸附可分为3个阶段,说明Cr(Ⅵ)的去除是物理吸附和化学吸附共同作用的结果.     

高锰酸钾改性生物炭对U(Ⅵ)的吸附特性

选用农林剩余物加工制得生物炭,用强氧化剂(KMnO_4、H_2O_2、HNO_3)对生物炭进行化学改性,选择最佳改性方法。通过吸附试验得出用0.01 mol/L KMnO_4改性的生物炭除铀效果最佳。采用KMnO_4改性的生物炭对废水中的铀进行吸附,考察吸附剂投加量、溶液pH值、吸附时间、溶液初始质量浓度等因素对U(Ⅵ)去除效果的影响。结果表明,当吸附剂投加量为0.3 g/L、U(Ⅵ)质量浓度为10mg/L、溶液pH=6、温度为25℃、吸附时间为120 min时,改性生物炭对U(Ⅵ)的去除效果最佳,吸附量达到32.57 mg/g,比未改性前提高了67.9%。对改性前后的生物炭进行了SEM、XRD、FTIR表征及表面含氧官能团测定、吸附动力学分析。结果表明,改性生物炭对U(Ⅵ)的吸附过程符合准二级动力学方程及Langmuir等温吸附模型(决定系数R20.99)。这表明对溶液中铀的去除可能是化学沉淀作用的结果,改性后含氧官能团增加,对溶液中铀的去除也可能存在官能团络合作用与表面吸附,使吸附剂化学吸附能力增强,除铀能力提高。     

柚子皮生物炭的制备及对水体中锰离子的吸附

以柚子皮为原料经硫化钠活化后炭化处理制备了生物质炭吸附剂,并将之应用于含锰废水的吸附。考察了溶液p H值、底液质量浓度、生物炭投加量等因素对柚子皮生物炭吸附能力的影响,并研究了柚子皮吸附剂对锰离子废水的吸附平衡和动力学特征。结果表明:柚子皮吸附剂对含锰废水具备较强吸附能力,在溶液p H值为6,底液质量浓度为50 mg/L,吸附剂投加量为2 g/L的条件下,对锰离子的去除率为93.5%;吸附平衡实验表明该等温吸附过程符合Langmuir方程,饱和吸附量为24.691 mg/g;吸附动力学研究表明,该吸附过程符合二级动力学方程,吸附速率常数为0.028 6 g/(mg·min)。     

十六烷基三甲基溴化铵改性污泥对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能

以开封市西区污水处理厂剩余污泥为原料,在酸性条件下添加十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)制备了改性污泥吸附剂。通过静态吸附实验考察了污泥改性前后对Cr(VI)废水的吸附性能。结果表明,最佳改性条件为在0.6 mg/L的HCl溶液中,按液固比为20∶1加入污泥,控制温度95℃以上添加1%的CTAB,反应5 h;SEM,BET分析表明,污泥改性后其表面以及孔洞内变得更加粗糙和疏松,污泥BET比表面积增大了2.3倍,总孔容增大了1.7倍,红外光谱表明CTAB基团嫁接到污泥结构中;当Cr(VI)初始质量浓度20 mg/L、最佳pH为2.0、反应温度25℃,改性吸附剂投加量为8.0 g/L、吸附0.5 h后,Cr(VI)的去除率可达到91.3%,去除率比改性前增大了53.5%。     

改性柚皮对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

以柚子皮为原料,经乙醇处理,得到改性柚皮吸附剂,并将其用于对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附,研究了吸附剂用量、温度、水样初始p H值、Cr(Ⅵ)初始质量浓度、吸附时间等对水溶液中Cr(Ⅵ)吸附效果的影响。结果表明,各因素中p H值对改性柚皮吸附Cr(Ⅵ)的影响较大。对初始质量浓度为20 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液,改性柚皮投加量为20 g/L、温度为25℃、水样初始p H=1时,吸附420 min后,Cr(Ⅵ)的去除率达99%以上。Freundlich吸附等温模型和二级吸附动力学模型可以很好地对改性柚皮的吸附过程进行线性拟合,决定系数R2分别为0.975 1和0.996 6。     

As(Ⅲ)和As(Ⅴ)在骨炭中迁移行为的对流扩散模型研究

采用一维对流扩散模型对比分析了As(III)和As(V)在骨炭中的迁移行为,并开展解吸试验。结果表明,1)Langmuir等温吸附模型能够很好地描述批试验吸附数据,As(III)和As(V)的最大吸附量(qmax)分别为0.827 mg/g和0.337 mg/g。2)骨炭对As(III)和As(V)的滞留能力随循环次数增加而降低,用对流扩散模型拟合试验数据获得的滞留因子表明As(V)的滞留能力是As(III)的1.38~2.20倍。3)共存阳离子在骨炭表面能够形成包覆层,从而增强了骨炭对As(III)和As(V)的滞留能力,其中Mn2+强于Al3+;共存阴离子会降低As(III)和As(V)的滞留能力,其SiO2-3和PO3-4分别对As(III)和As(V)影响最强。4)0.1 mol/L的NaOH解吸能力要强于蒸馏水,As(V)的解吸程度高于As(III),3次累计解吸平均值分别为0.59和0.41。     

一种新型壳聚糖交联树脂的制备及对Cr(Ⅵ)吸附性能研究北大核心CSCD

采用改进的滴加成球法合成壳聚糖树脂,用环氧氯丙烷对树脂进行交联,制备新型壳聚糖交联树脂。研究了交联树脂对Cr(VI)的吸附效果,探讨了溶液pH值、吸附时间、温度、Cr(VI)初始质量浓度等因素对吸附性能的影响及吸附热力学和动力学。结果表明,各因素中pH值对壳聚糖交联树脂吸附Cr(VI)影响较大。对初始质量浓度为120mg/L的Cr(VI)溶液,壳聚糖交联树脂投加量为1 g/L,pH=3,温度为25℃,吸附2h时可达到最大吸附容量(72mg/g)。用Langmuir等温模型和Pseudo second-order动力学模型对树脂的吸附过程进行线性拟合,R2分别为0.999 9和0.999 7,模型计算的饱和吸附容量qmax(73.53 mg/g)和平衡吸附量qe(29.23 mg/g)与试验结果(72.10 mg/g和27.73 mg/g)基本吻合。Fick扩散模型表明,树脂对Cr(VI)的吸附可分为3个阶段,说明Cr(VI)的去除是物理吸附和化学吸附共同作用的结果。