腐殖质络合体系中水溶性铁的絮凝法去除

针对天然水体及一些废水中铁主要以腐殖质络合态存在,用常规化学碱沉淀法难以有效将其去除的问题,该文研究了以氯化铝为絮凝剂的絮凝沉淀法对含有富里酸络合态铁(FA-Fe)的模拟废水及垃圾渗滤液中水溶性铁的去除效果影响,初步探讨了铝盐对富里酸络合体系中水溶性铁的去除作用机理。结果表明:在处理模拟废水时,水溶性铁的去除率随氯化铝投加量的增加而增大,随废水中FA浓度的增加而减少,腐殖酸(HA)的加入仅对游离态Fe3+的去除有促进作用;在pH为8.0、氯化铝投加量为1.0 g·L~(-1)的条件下处理100 mg·L~(-1)FA和10 mg·L~(-1)Fe3+配成的模拟废水时,水溶性铁的去除率可达94.7%,比常规碱沉淀法提高了11.1%。在pH为8.0、氯化铝投加量为5.0 g·L~(-1)、适量投加HA的条件下处理垃圾渗滤液,水溶性铁的去除率最高可达95.1%。在絮凝过程中,铝盐主要通过形成不溶性聚合物吸附FA-Fe来提高水溶性铁的去除效率。     

羟基铝及复合改性蒙脱石对As(V)的去除性能

采用无机羟基铝及阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵对天然蒙脱石进行无机及复合改性。在吸附过程中研究了反应时间、投加量和pH等变量对吸附性能的影响,同时进行吸附动力学及吸附等温线研究,吸附规律符合Langmuir等温方程式。采用X射线衍射、X射线荧光、傅里叶红外光谱等表征手段对未改性及改性蒙脱石进行性能表征。研究结果表明,羟基铝及复合改性蒙脱石对As(V)具有良好的吸附性能,在pH为4～10,初始砷浓度为2 mg/L,改性蒙脱石对As(V)的去除率接近99%。吸附机理主要为羟基铝表面络合吸附和静电吸附。     

铝的水化学反应及其形态组成

在水处理技术中,各种铝盐化合物作为无机凝聚剂而广泛应用于从天然水和废水中去除各种胶体微粒和溶解性有机杂质,向水中投加铝盐化合物,首先发生水解反应而生成各种羟基铝离子。大量的研究及水处理实践都证实,水解羟基铝离子是促使胶体微粒凝聚脱稳的活性形态,不同的羟基铝离子可能具有不同的凝聚能力。许多现代凝聚理论都是基于水解铝络离子与胶体微粒间的相互作用来阐述铝的凝聚机理。因此,铝的水化学反应及其形态组成的研究,是深入探讨和研究铝凝聚机理,控制最优凝聚剂量的基础,它始终是水处理界讨论和研究的     

羟基铝及复合改性蒙脱石对As(Ⅴ)的去除性能

采用无机羟基铝及阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵对天然蒙脱石进行无机及复合改性.在吸附过程中研究了反应时间、投加量和pH等变量对吸附性能的影响,同时进行吸附动力学及吸附等温线研究,吸附规律符合Langmuir等温方程式.采用X射线衍射、X射线荧光、傅里叶红外光谱等表征手段对未改性及改性蒙脱石进行性能表征.研究结果表明,羟基铝及复合改性蒙脱石对As(Ⅴ)具有良好的吸附性能,在pH为4～10,初始砷浓度为2 mg/L,改性蒙脱石对As(Ⅴ)的去除率接近99％.吸附机理主要为羟基铝表面络合吸附和静电吸附.     

混凝剂中的铝形态对黄河水源水中出水余铝的影响

铝系混凝剂是应用最广泛的无机混凝剂,改善混凝剂中的铝形态可有效提高混凝效果,但其在净水过程中产生的余铝对人体健康及输水过程具有显著的影响。本文研究了氯化铝(AlCl₃)和高聚十三铝(Al₁₃) 2种混凝剂在处理黄河上游水源水时的混凝过程,结合出水中的溶解态及不同分子质量余铝含量、有机物紫外吸光度(UV₂₅₄)、pH、浊度、有机物种类及含量和絮体特性的变化趋势,探究混凝剂中的铝形态对混凝过程的影响。结果表明,在实验投加量范围内,当Al₁₃做混凝剂时,出水余铝质量浓度均低于0.2 mg·L⁻¹。Al₁₃具有较高的形态稳定性,在混凝过程中对出水pH影响较小。絮体粒度随混凝剂投加量的增加而增加,Al₁₃投加量达到0.08 mmol·L⁻¹时絮体粒度下降(强度因子由于静电排斥作用而下降)。在不同投加量下,使用AlCl₃做混凝剂时出水余铝均高于Al₁₃体系,且在不同投加量下AlCl₃体系出水余铝中小于1 000 Da的余铝占比最大。Al₁₃对富里酸和腐殖酸的去除效果优于AlCl₃,且AlCl₃在较高投加量下才能实现水中有机物的有效去除。     

微絮凝-超滤工艺处理微污染水源水的中试研究

进行了微絮凝-超滤工艺处理微污染水源水的中试研究.试验结果表明:在微絮凝-超滤工艺中,相同混凝剂投加量(相同金属摩尔浓度)下铁盐比铝盐的混凝效果好;微絮凝-超滤工艺的最佳絮凝时间为120 s左右;最佳混凝剂投加量为2.2 mg/L(以Fe计).微絮凝-超滤工艺在改善出水水质和缓解膜污染方面均优于直接超滤工艺.微絮凝-超滤工艺的出水水质均符合建设部<城市供水水质标准>(CJ/T206-2005)要求.     

聚硅铝三十(PASC_(30))的制备及混凝效果

制备一种新型的复合聚硅铝三十(PASC30)类絮凝剂,采用Al-Ferron逐时络合比色法测定PASC30系列混凝剂的铝形态以Alc为主,含量均在65%以上。将PASC30系列混凝剂与Al Cl3和PASC13混凝剂进行对比,采用混凝法处理腐殖酸-高岭土模拟废水,考察各混凝剂对废水的浊度、UV254、p H和Zeta电位的影响。结果表明,PASC30系列混凝剂表现出更出色的混凝效果,在低投加量时就能达到Al Cl3和PASC13混凝剂高投加量时的混凝效果。PASC30系列混凝剂对废水的浊度和UV254的最佳去除率分别达到96%和80%以上。随着投加量增大,PASC30系列混凝剂的出水p H不断降低,但是变化范围很小。不同硅/铝比对PASC30的混凝效果也有一定的影响,但是影响不大。     

聚丙烯酰胺-谷胱甘肽-聚合硫酸铝铁去除Mn(Ⅱ)和溶解性有机物的研究

为有效去除水体中Mn(Ⅱ)和溶解性有机物(DOM),以聚合硫酸铝铁(PAFS)和聚丙烯酰胺(PAM)-谷胱甘肽(GSH)为原料,成功合成复合混凝剂PAM-GSH-PAFS,对产物结构和组成进行了表征,并对其混凝性能进行了研究。结果表明:PAFS与PAM-GSH发生了化学反应;PAM-GSH-PAFS具有复杂紧密的孔隙结构,有助于产生吸附架桥和网捕卷扫作用,表现出优异的混凝性能。当Mn(Ⅱ)与溶解性有机碳(DOC)均为10.0mg/L,pH为7.0,PAM-GSH-PAFS投加量为5.76mg/L时,Mn(Ⅱ)与DOC去除率分别达到63.5%、82.4%。     

高碱度水库水混凝过程中残留铝控制

针对高碱度水库水源的某水厂残留铝超标问题,选取碱化度(B)与Alb含量不同的3种铝盐絮凝剂,研究不同投量与pH值下混凝效果与残留铝浓度水平。结果表明,碱化度和Alb含量显著影响混凝效果。DOC和浊度的去除率随着3种絮凝剂AlCl3(B=0)、PACl-1(B=1.2)、PACl-2(B=2.2)投量增大而升高。3种絮凝剂投量在1.5～2.0 mg/L(以铝计)范围内,总铝和溶解铝含量最低。对于该水厂自制的絮凝剂PACl-2,可通过降低絮凝剂碱化度,或将水的pH值降低至7～7.5之间,以此可以提高PACl-2混凝效果,而且可以降低出厂水残留铝浓度。考虑工程应用可行性,可优先考虑调整絮凝剂生产工艺。     

多核复合聚铝絮凝剂对水体残留铝的影响

采用分别添加金属离子Fe~(3+)和Zn~(2+)的方法制备多核复合型絮凝剂聚合氯化铝铁(PAFC)和聚合氯化铝锌(PAZC),并与市售聚合氯化铝(PAC)比较处理高岭土模拟水样后出水残留铝浓度,得出复合絮凝剂具有更低的出水余铝量及更宽的pH适用范围以及更低的投加量。达到85%COD去除率,PAZC、PAFC和PAC用量分别为5、10和20 mg/L;处理后出水残余铝量分别为0.04、0.09和0.14 mg/L;处理成本分别为0.020、0.028和0.048元/t。     

硫铁矿废水处理污泥制备聚合硫酸铁铝

探讨了以硫铁矿废水处理污泥为原料制备聚合硫酸铁铝的可行性,确定酸溶提取-离心分离-氧化聚合制备聚合硫酸铁铝的工艺流程。用硫铁矿废水与浓硫酸的混合液(体积比9∶1)提取污泥中铁铝元素,在混合液与干污泥的体积质量比3.4∶1,酸溶时间15 min的条件下,污泥中铁的提取效果较好。离心分离后的污泥提取液,经过氧化聚合制备聚合硫酸铁铝。结果表明,在反应溶液初始pH 0.9,反应温度40℃,反应时间2 h,氧化剂投加量为理论投加量2倍的条件下,制备得到的聚合硫酸铁铝质量最好;对印染废水的混凝沉淀实验发现其混凝沉淀效果已达到市售聚合硫酸铁铝水平。     

混凝体系中铝盐水解行为及作用机制的研究与分析

采用Ferron逐时络合比色法对混凝体系中铝盐水解产物分布进行研究发现,铝盐在混凝体系发生水解反应获得的产物中Alb形态含量明显高于纯净水系,并且碱化度越低的铝盐,在适宜pH的混凝体系其水懈产物中Alb形态含量上升越快.而Alc形态含量变化不明显.提出混凝体系中铝盐水解反应的作用机制,指出HCO3-对H+浓度的良好控制是保证铝盐水解反应效率、获取高浓度Alb形态的关键.     

过氧化钙缓释材料对河道水固磷及底泥控磷的机理研究

用聚乙二醇2000(PEG2000)和硬脂酸(SA)包埋粉末过氧化钙(CP)成功制备了CP缓释材料CP@PEG2000-SA。比较了粉末CP和CP@PEG2000-SA对上覆水中溶解性总磷的影响和对底泥中磷酸铝盐(Al-P)、磷酸铁盐(Fe-P)和磷酸钙盐(Ca-P)的影响。结果表明,CP@PEG2000-SA投加量宜为1.8kg/m2,在CP用量相同的条件下计算得到粉末CP投加量为1.0kg/m~2。投加粉末CP在10d内上覆水中溶解性总磷浓度迅速降至最低后又上升,而投加CP@PEG2000-SA可以实现35d内溶解性总磷持续缓慢下降。上覆水中的内源性磷一般来自底泥中Fe-P的释放。投加粉末CP虽能固定Fe-P含量,但起不到长效作用,甚至可能导致Al-P的释放。投加CP@PEG2000-SA可控制氧气释放速率,稳定pH,使得上覆水中溶解性总磷向底泥中的Al-P、Ca-P和Fe-P转化,起到长效抑制底泥中内源性磷向水体释放并同时吸收水体中磷的双重效应,达到了控磷目的。     

铝改性蒸压加气混凝土材料及其除磷效果

为进一步提高蒸压加气混凝土材料这一建材碎料的除磷效果,采用浸渍-焙烧法制备了铝改性蒸压加气混凝土碎料除磷材料(Al-MAAC),考察了Al-MAAC的最佳制备条件以及反应时间、进水磷浓度和投加量等对除磷效果的影响。研究结果表明:最佳制备条件为1 g蒸压加气混凝土粉末材料,10 mL、0.2 mol·L-1氯化铝溶液,混合改性0.5 h;当投加量为0.5 g·L-1、时间为1.5 h时,低浓度含磷废水(总磷≤1 mg·L-1)中磷的去除率可达到96.1%。综合上述结果,铝改性蒸压加气混凝土的除磷机理为材料与废水中的PO34--P反应,生成以羟基磷灰石为主的钙磷-磷铝共沉淀物,从而达到除磷目的。因此,铝改性蒸压加气混凝土可作为用于深度除磷的一种价廉易得的新型材料。     

新型聚合铝硅混凝剂处理洗浴废水的试验研究

针对常规铝盐、铁盐去除洗浴废水中阴离子洗涤剂 (LAS)效果不理想的状况 ,采用高碱化度钙型聚合铝硅混凝剂 (CPASC)进行了试验研究 ,同时与聚合氯化铝 (PAC)作了比较。结果表明 ,该混凝剂对洗浴废水中COD、LAS、SS及浊度都有较高的去除率 ,特别对LAS、COD的去除率分别比PAC高 10 %和 8%以上。当投加量为 6 0mg/L时 ,出水各项指标均达到生活杂用水水质标准 (GJ2 5 .1 89)。     

锆改性铝氧化物对水中磷的吸附特性

采用共沉淀法制备锆改性铝氧化物。在研究其对水中磷吸附特性的基础上,结合SEM-EDS、XRD、FTIR和XPS等表征手段,分析吸附剂的结构组成以及反应前后的表面基团变化,探讨吸附除磷的机理。结果表明：Power动力学模型和Langmuir等温线模型可以很好地描述锆改性铝氧化物对磷的吸附特征;在投加量为0.3 g·L-1、溶液pH为7时,磷的饱和吸附量为76.63 mg·g-1;pH=4~6时,吸附剂除磷效果较好,在偏碱性环境下,磷吸附量明显降低;Cl- 和SiO32-对磷的吸附有较强的抑制作用,且干扰效果随着阴离子浓度的升高而加强。通过材料表征结果可知,吸附剂呈无定型结构,表面含有丰富的羟基。该吸附剂的除磷机制主要为表面络合和离子交换作用。     

铝铁复合淀粉絮凝-微波/H2O2氧化协同处理垃圾渗滤液

针对垃圾渗滤液成分复杂、污染物浓度高、可生化性差等特点,采用铝铁复合淀粉(CAFS)絮凝-微波/H2O2联用技术对垃圾渗滤液进行处理,考察了初始pH、絮凝剂投加量、微波辐射反应时间和H2O2投加量等因素对处理水质的影响。结果表明,絮凝最佳反应条件为pH 6.0,投加量13 mL/L;微波/H2O2氧化的最佳反应条件为pH 3.0,30% H2O2 25 mL/L,温度70℃,反应时间5 min。在上述最佳条件下,单独CAFS絮凝、单独微波/H2O2和CAFS絮凝-微波/H2O2联用对垃圾渗滤液COD的去除率分别为32.3%、42.4%和85.7%,CAFS絮凝与微波/H2O2联用,可利用CAFS残余的Fe2+与H2O2构成Fenton氧化体系,实现絮凝与微波催化氧化工艺的耦合,两者起到很好的协同作用。     

粉末活性炭-超滤组合工艺对二级出水中污染物的去除及膜污染机制研究

采用粉末活性炭(PAC)-超滤(UF)组合工艺处理污水处理厂二级出水,探讨不同PAC投加量下PAC-UF组合工艺对溶解性有机物(DOC)及抗生素抗性基因(ARGs)的去除效果,分析PAC对UF膜污染的缓解机制。结果表明,与直接UF相比,PAC-UF组合工艺可有效降低出水DOC和ARGs含量;水中4种ARGs与微生物含量、整合子intI1、DOC浓度间呈显著相关关系,说明去除上述指标有助于削减不同类型ARGs;PAC可吸附水中小分子量有机物,提高膜比通量,改善UF膜的反冲洗效果,PAC投加量为20mg/L时效果最好;PAC投加量增加可使滤饼层变得致密,使UF膜的不可逆污染阻力下降,但总污染阻力增加;直接UF与PAC-UF组合工艺的膜污染主导机制均为滤饼层污染,其中PAC-UF组合工艺受滤饼层污染机制影响更大。综合考虑污染物去除及膜污染缓解效果,采用低投加量(20mg/L)的PAC-UF组合工艺处理二级出水最为适宜。     

臭氧对混凝剂形态及功能的影响

应用Ferron逐时络合比色法,从铝形态分布及其转化的角度,研究了臭氧对聚合氯化铝混凝性能影响并探究其原因。结果表明,预臭氧对聚合氯化铝(PAC)的混凝效果有显著影响。在一定质量浓度范围内(0~3.60mg/L),臭氧浓度越高,水样浊度越高(其UV254(即254nm波长下水样的紫外吸光度值,表征含芳香环结构和共轭双键结构的有机物含量)和溶解性有机碳(DOC)的去除效果较显著)。臭氧对混凝剂水解形态有显著影响。预臭氧后,混凝絮体形成和浊度的去除与铝混凝剂中中等聚合态铝(Alb)的含量有关,Alb的含量越高,浊度去除效果越好。因此,臭氧剂量的增加抑制Alb生成可能是导致浊度升高的一个重要原因。     

利用差分光谱法研究硬度离子Ca2+/Mg2+对混凝剂铁盐与溶解性有机物络合的影响

硬度离子Ca~(2+)/Mg~(2+)在水体中广泛存在,而其对水处理混凝工艺去除溶解性有机物(DOM)的影响并不是很清楚,这主要是由于缺乏可用于表征混凝环境条件下DOM、混凝剂、硬度离子之间相互作用过程的方法。采用差分光谱法,定量表征在pH为7时Ca~(2+)或Mg~(2+)对混凝剂Fe~(3+)与DOM络合过程的影响。结果表明,Ca~(2+)或Mg~(2+)的存在会显著影响Fe~(3+)与DOM的络合过程,随着Ca~(2+)或Mg~(2+)的浓度增大,对Fe~(3+)与DOM络合产生的抑制越显著,尤其是Mg~(2+)。研究为深入认识混凝去除DOM的机理提供了新方法与新视角。