改性膨润土对水中磷和藻类的同步去除

为快速去除富营养化水体中的磷和藻类,制备了絮凝剂-镧复合改性膨润土(聚合氯化铝铁-镧复合改性膨润土(PAFC-La)、聚合硫酸铝-镧复合改性膨润土(PAS-La)、聚合硫酸铁-镧复合改性膨润土(PFS-La)、聚合氯化铝-镧复合改性膨润土(PAC-La)),对材料进行表征,通过吸附动力学和等温吸附模型比较4种复合改性膨润土的除磷性能,并探究投药量和pH对复合改性膨润土除磷除藻的影响。结果表明,4种材料吸附磷的过程均能由准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型描述。其中,PAC-La的磷吸附容量最大(44.677 mg/g);投药量为300 mg/L时,总磷(TP)去除率最高的是PAC-La(94.1%),叶绿素a(Chla)去除率最高的是PFS-La(78.2%);在pH为5～10时,PAC-La除磷除藻效果受pH影响最小。实验结果表明,采用絮凝剂-镧复合改性膨润土能够同步去除富营养化水体中的磷和藻类,尤其是采用PAC-La性能最优。     

镧、锆改性油菜杆和菱角壳去除养猪废水中的磷

磷是引起地表水富营养化的重要因素之一,选择高效低成本的吸附材料是去除废水中磷的关键所在.基于此,采用共沉淀法制得镧、锆改性的油菜秆(La-BC、Zr-BC)和菱角壳(La-TN、Zr-TN),探究了其对模拟废水中磷的吸附去除;分别考察了在改性材料不同投加量、溶液pH、磷的初始浓度、反应时间等条件下对磷吸附特征的影响.F...     

氧化-载钠改性黑臭河道底泥对磷削减的效果及机制

黑臭河道是我国各大城市面临的主要环境问题之一,其底泥的处置和水体中过量磷的削减急需合理的方法。研究黑臭河道底泥的资源化利用方式,以削减水体中过量的磷具有非常重要的意义。选取北京市凉水河底泥(PS),对其进行氧化(PS-N)、载钠(PS-Na)以及氧化-载钠(PS-NNa)改性手段,评估原始底泥以及3种改性底泥作为磷吸附材料对磷的削减效果。结果表明,3种改性材料对磷的削减效果均达到60%以上,其中氧化-载钠改性底泥效果最高可达94.7%。利用动力学和吸附等温公式分析材料对磷吸附的机制,结果表明,PS-Na、PS-N和PS-NNa的最大吸附量分别为0.83、1.03和1.42 mg·g~(-1),且较高的环境温度有利于材料对磷的吸附。此外,动力学分析结果表明,准二级动力学模型能更好地描述改性材料的吸附动力学行为,对磷的吸附主要是材料表面活性吸附点位起主导作用。与国内外常用磷吸附材料相比,3种改性底泥材料在高效除磷方面具有一定的优势。     

镧改性凹凸棒土的制备及其对水中磷酸盐的吸附

锁磷剂的应用与推广加快了人们对镧改性粘土的不断研究。为了探讨2种制备方法所得的镧改性凹凸棒土吸附剂对水体中磷酸根的去除效果,首先制备了镧改性凹凸棒土(La-ATP)及镧改性酸活化凹凸棒土(La-H-ATP)2种吸附剂,然后在不同条件下研究比较了二者对磷酸根的吸附效果。结果表明:La-ATP和La-H-ATP对磷酸根吸附曲线适合Langmuir方程,饱和吸附量(qm)均大于12 mg·g~(-1)。高温有利于La-ATP和La-H-ATP对磷酸根的吸附,并且La-ATP的平衡吸附量(qe)在35、25和10℃条件下均大于La-H-ATP。在酸性条件下,La-ATP具有比La-H-ATP更好的除磷效果。两种吸附剂对磷酸根具有较好的吸附选择性,几种常见共存离子存在时的吸附量无明显变化。     

负载镧镁改性活性氧化铝的除氟性能

制备载镧镁改性活性氧化铝(MAA),研究其对氟的吸附性能,采用扫描电镜SEM、X射线衍射仪XRD和等离子发射光谱仪ICP-OES对改性活性氧化铝进行表征,探讨可能的除氟机理。实验结果表明:吸附时间120 min、投加量2.0 g·L~(-1),p H=7,振荡频率180 r·min-1,对10 mg·L~(-1)高氟水去除率为97.7%。与未改性活性氧化铝(AA)相比,改性活性氧化铝除氟效果提高1.0倍,最大饱和吸附量为8.56 mg·g-1。不同阴离子对除氟性能的影响力大小为:CO2-3SO2-4Cl-NO-3。吸附剂对F-的吸附符合准二级动力学。改性活性氧化铝的吸附等温线符合Langmuir模型,该吸附反应为吸热反应,温度越高,自发程度越大。     

褐煤对废水中酸性红B的吸附去除

选用褐煤作为廉价吸附剂,脱除模拟废水中染料酸性红B。研究了褐煤对废水中酸性红B的吸附动力学、等温吸附模式,考察了pH、褐煤投加量以及离子强度(NaCl)对吸附效果的影响。结果表明,吸附动力学较好地符合准二级速率方程(R2=1.000),并且以化学吸附为主;吸附等温式满足Langmuir方程(R2=0.986),最大单分子层吸附量为42 mg/g;废水中染料的去除率随溶液pH的减小而明显增加,在pH=1时,去除效果最好,证实吸附过程存在静电吸引及化学键合;在一定条件下,溶液中酸性红B的去除率随褐煤投加量增加而增加;吸附效果随溶液中离子强度(NaCl)的增加而增强。说明褐煤可以作为一种廉价吸附材料,用于处理含染料废水。     

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。     

改性La2O3/聚丙烯纤维对饮用水中磷的吸附及控菌效果

为了研究吸附剂在饮用水中除磷控菌效果,在聚丙烯(PP)纤维上负载氧化镧(La_2O_3)纳米颗粒,并用聚乙烯亚胺(PEI)对吸附剂表面进行亲水改性,制备出PEI/La_2O_3/PP纤维吸附材料,使用X射线衍射分析(XRD)对其进行了表征。实验结果表明:偏酸性条件有利于磷的吸附,溶液中共存离子对吸附效果的影响不大;当温度为45℃时,PEI/La_2O_3/PP对磷的饱和吸附容量达到76.67 mg·g-1,吸附过程能够较好地拟合Langmuir模型;吸附动力学过程能够较好地拟合准二级反应动力学方程。该吸附材料对饮用水中的微量磷具有良好的吸附去除效果,磷深度去除后能达到明显的抑菌效果。     

磁改性硅藻土对水中磷的吸附性能研究

利用硅藻土和FeSO_4·7H_2O为主要原料,采用共沉淀法制备应用于抑制水体富营养化的除磷吸附材料——磁改性硅藻土,通过BET比表面积、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)和磁滞回归对其进行表征。结果表明:磁改性硅藻土表面除了含SiO_2,还增加了Fe_2O_3和Fe_2SiO_4,且具有优良的磁性;当吸附时间为120min、酸性、吸附剂投加量为10g/L时,磁改性硅藻土对磷的去除率最大,是硅藻土的4.6倍;Langmuir拟合方程能更好地拟合磁改性硅藻土对磷的等温吸附曲线,表明磁改性硅藻土对废水中磷的吸附是单分子层吸附过程;吸附饱和的磁改性硅藻土在外加磁场作用下可迅速实现固液分离。     

镧铝/壳聚糖复合小球对水中磷的吸附及机理

镧铝复合材料对水体中磷有着优良的吸附性能,但其粉末状特性大大限制了其应用前景。利用壳聚糖的可塑性,制备出镧铝/壳聚糖复合小球,并利用环氧氯丙烷和聚乙烯醇提高复合材料的耐酸性,同时研究其对水体中磷的静态批吸附及动态柱吸附行为,最后采用SEM、EDS、XRD和FTIR表征方法观察吸附磷前后的微观结构,阐述吸附机理。结果表明:镧铝/壳聚糖复合小球对磷的最大吸附量达到39.84 mg·g~(-1);壳聚糖/镧铝质量比为1/10时,复合小球穿透吸附效率随流速提高而下降,BDST模型能够有效地模拟该复合小球对磷的动态吸附过程;壳聚糖/镧铝质量比为1/4的聚乙烯醇改性复合小球较质量比为1/5的更加耐受水流冲击,吸附效果较为稳定;静电作用,离子交换作用,络合作用和La化合物产生的氧空位是镧铝/壳聚糖复合小球吸磷的主要机理。     

十六烷基三甲基溴化铵改性生物炭对水中镉离子吸附性能的影响

针对水体重金属污染治理问题,通过十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对竹炭(BC)、椰壳炭(CSC)进行改性,采用傅里叶红外变换光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)和热稳定性分析(TGA)对改性前后的材料进行了表征,探究了投加量、pH对2种改性材料吸附去除水中镉离子性能的影响,并进行了动力学方程拟合及等温吸附模型拟合,探讨了CTAB改性前后活性炭吸附水中镉离子的机理。结果表明:2种CTAB改性材料基本结构虽未改变,但提升了竹炭(BC)和椰壳炭(CSC)的吸附性能,改性后材料的饱和吸附量分别为12.56 mg·g-1(CTAB-BC)、 10.71 mg·g-1 (CTAB-CSC),较改性前分别提高了111%和92%;同时,CTABBC、CTAB-CSC的吸附量受pH影响较大,对二者的最适pH分别为4～7、6～7;CTAB-BC、CTAB-CSC均能较好地拟合准二级动力学方程(R2CTAB-BC=0.999 9, R2CTAB-CSC=0.993 7)及Langmuir模型(R2CTAB-BC=0.970 3, R2CTAB-CSC=0.9768)。通过分析可知,CTAB-CSC、CTAB-BC 2种材料对含镉废水均有较好的去除效果。     

不同沸石材料对沼液中磷素静态吸附去除

集中型沼液磷含量较高,处理不当极易造成二次污染。为了寻找高效磷吸附基质,以天然斜发沸石(TRF)、微波与氯化钠联合改性沸石(WLF)、CPB改性沸石(CPBF)、微米级(WF)及亚微米级(YWF)2种粉煤灰合成沸石为研究对象,对磷的热力学吸附解吸以及动力学进行研究,并对影响沼液中磷吸附的温度,沸石投加量、pH等因素进行探讨。结果表明,在投加量为10 g/100 mL时,TRF、WLF、CPBF、YWF、WF 5种沸石材料对实际沼液磷去除率分别达到24.24%、22.45%、28.56%、48.63%、40.22%;在15～35℃范围内,温度的升高有利于除CPBF以外的其他4种沸石材料对沼液磷的吸附;在pH从3.5～10.5的变化范围内,YWF、WF对沼液磷的吸附量变化幅度要大于其他沸石材料。与其他3种沸石材料相比,2种粉煤灰合成沸石具有更高的磷吸附量和吸附速率以及更低的解吸率,因此具有较大的沼液除磷优势,是优良的吸附材料。     

改性生物质炭与聚磷菌联合去除废水中的磷

为了探索改性生物质炭与聚磷菌联合去除废水中磷的效果,将铁改性生物质炭以及聚磷菌投加入序批式废水处理装置中,间隙进水,间隔一定时间测定水中磷浓度随时间变化,并探讨不同水力停留时间、进水COD浓度以及初始磷浓度对联合除磷的影响。研究结果表明,铁改性生物质炭和聚磷菌联用能高效去除废水中磷,在30℃、水力停留时间6h、COD浓度280 mg·L~(-1)、初始磷浓度5 mg·L~(-1)并且持续曝气条件下,联合除磷效果最优,其磷去除率可达97.94%。铁改性生物质炭和聚磷菌联合能有效去除废水中磷,为废水除磷提供了新技术。     

聚乙烯醇包埋水化硅酸钙粉末制备薄片状材料用于处理含磷废水

采用聚乙烯醇(PVA)包埋固定水化硅酸钙(CSH)粉末,硝酸钠作为交联剂,制备片状除磷材料(PVA-CSH),解决粉状CSH易流失、易堵塞等实用性问题,同时尽量避免对CSH粉末吸附性能的影响。通过SEM和FTIR对材料进行表征,通过批量的静态实验研究材料对含磷废水的吸附行为,通过连续运行实验考察材料的实际应用性能。结果表明,PVA-CSH材料成多孔网状结构,包埋前后CSH基团种类不变;PVA的加入对CSH除磷的吸附速率会有一定的影响,但平衡吸附量基本不受影响,准二级动力学方程可用于描述吸附过程,吸附等温曲线符合Langmuir等温方程;连续柱实验中,同等条件下,CSH及PVA-CSH柱出水磷浓度超出0.5 mg·L~(-1)时,运行时长均为7 d左右,PVA-CSH柱出水COD浓度始终小于10 mg·L~(-1),NO_3~--N浓度始终小于2 mg·L~(-1),PVA-CSH柱出水浊度接近0 NTU显著优于CSH粉末。     

镧改性介孔材料对砷、磷的吸附

为探究在复合污染条件下介孔吸附材料对砷、磷的去除效果,通过水热合成法制备镧金属改性介孔吸附材料(La-MCM-41),采用X-射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、扫描电镜(SEM)等分析方法对改性前后的介孔吸附剂进行了表征;研究了介孔吸附剂在不同吸附体系中对砷、磷的降解效果、等温线及动力学。结果表明:La-MCM-41仍具有长程有序的六方相介孔结构,BET比表面积、总孔容均减小,平均孔径有所增加;介孔吸附剂在单独吸附体系下对砷、磷的吸附量大于同步吸附体系,且均符合二级反应动力学。通过分析可知,在2种体系下,改性后的介孔吸附剂极大地提高了对砷、磷的吸附量,是一种经济高效的吸附材料。     

加气混凝土砌块吸附初期径流中磷的效果与机制

为发掘具有高效除磷性能的新型基质,提高人工湿地处理初期径流能力。选用废弃的加气混凝土砌块(加气块)作为实验材料,通过吸附动力学、吸附等温线实验及磷形态分析实验等探究其对磷的吸附机制,并将其作为基质应用于人工湿地中处理初期降雨径流,与传统基质砾石作对比,考察湿地除磷效果。结果表明:吸附过程随时间呈现快速吸附、缓慢平衡的特点,且可用准二级动力学方程拟合;吸附过程中溶液的pH、Ca~(2+)浓度均随时间增加而升高;Langmuir吸附等温方程相较于Freundlich可更好地描述加气块对磷的等温吸附过程,最大吸附容量(Q_m)为4 170.71 mg·kg~(-1);吸附主要是以Ca-P形式的化学吸附,且不易解吸。加气块湿地除磷效果明显优于砾石湿地。因此,将加气块应用于湿地处理初期经流,能有效提高湿地除磷能力。     

改性钢渣吸附氨氮和磷的特性研究

利用钢渣与氢氧化铝以4∶3质量配比混合,在700℃下进行2 h煅烧,得到改性钢渣。通过批次吸附实验,研究了改性钢渣在不同初始pH值、振荡时间和温度下对水溶液中氨氮和磷酸根的吸附情况,进而分析了改性钢渣对氨氮和磷酸根的吸附等温线、热力学和动力学特性。结果表明,改性钢渣脱氮除磷能力比原钢渣显著增强,且最适pH值为4～8。改性沸石对氨氮和磷酸盐的吸附均符合Langmuir等温吸附方程,氨氮(以N计)最大吸附量在10、20和30℃下分别为1.67、2.59和3.24 mg/g,磷酸根(以P计)的最大吸附量在10、20和30℃下分别为1.02、1.19和1.37 mg/g。热力学参数ΔG0、ΔH0和ΔS0表明,该吸附是一个自发、吸热、熵增型反应过程,且磷的吸附是化学吸附为主,氨氮的吸附是以离子交换吸附和物理吸附为主。改性钢渣对磷和氨氮的吸附动力学符合伪二级方程(R2>0.999)。     

QA-MCM-41吸附剂脱氮除磷性能

低浓度氮和磷在污水处理中较难去除,排放至水体会造成水体富营养化。以长碳链季铵为功能基团,将其接枝到自制备的介孔材料MCM-41上,成功制得一种吸附容量大且易再生的脱氮除磷吸附剂(QA-MCM-41)。采用SEM、XRD、BET等方法表征了QA-MCM-41微观形貌;研究了氮磷初始浓度、吸附时间及共存离子对QA-MCM-41吸附氮磷效果的影响;采用等温吸附模型、吸附动力学模型、ATR-IR以及XPS等分析手段探究了吸附反应机理。实验结果表明,QA-MCM-41对氮磷的饱和吸附量分别为20.83 mg·g~(-1)和17.67 mg·g~(-1),SO_4~(2-)对QA-MCM-41吸附氮磷的效果并未产生显著影响,吸附剂容易再生且重复利用性能较好。吸附动力学模拟及ATR-IR、XPS分析表明,QA-MCM-41对氮磷的吸附均符合以化学吸附为主导的准二级动力学方程,吸附作用主要依靠离子交换。     

复合改性膨润土对氨氮废水的吸附及脱附

为了研究氨氮的吸附及脱附机理,使用了SDS(十二烷基硫酸钠)和AlCl_3·6H_2O(六水合三氯化铝)复合改性制备的改性膨润土对氨氮废水进行吸附及脱附性能研究。首先通过改性膨润土对含氨氮废水的吸附动力学实验和等温吸附实验研究膨润土的吸附过程,再利用KCl作为脱附剂,对吸附饱和的膨润土进行脱附再生,使用再生的脱附膨润土复合材料进行吸附实验。实验表明,动力学实验中,准二级动力学方程能够更好的模拟氨氮废水的吸附过程,Langmuir模型和Freundlich模型均能拟合氨氮的吸附过程,但综合评价,选用Freundlich等温方程式。脱附剂KCl溶液pH为3、浓度为550 mg·L~(-1)时,搅拌速度为250 r·min~(-1),室温下搅拌20 min,吸附饱和膨润土能够很好地脱附,脱附率达到75.21%。再生的复合膨润土材料对氨氮的去除率为62.83%。     

3种人工湿地基质对磷的吸附特性

选用页岩、陶粒和砾石3种基质进行等温吸附和吸附动力学试验,研究其对磷的吸附特性。结果表明,Freun-dlich和Langmuir方程均能较好地拟合各基质对磷的吸附特征,并且用Freundlich方程的拟合效果要好于Langmuir方程;基质对磷的理论饱和吸附量大小依次为页岩(527.992 mg/kg)>陶粒(328.165 mg/kg)>砾石(129.729 mg/kg);页岩最大磷吸附量随粒径增加而减小;各基质对磷的吸附过程分为快、中、慢3个阶段,3种基质对磷的吸附速率依次为页岩>陶粒>砾石;准二级动力学方程、双常数方程和Elovich方程均能较好地描述人工湿地基质对磷的吸附动力学特征,但从相关系数来看,准二级动力学方程的描述更为准确。