锆、铁氧化物改性活性炭纤维的制备及其除磷性能

利用锆、铁氧化物对活性炭纤维进行改性,制备了一种新型高效除磷吸附剂——负载锆铁氧化物的活性炭纤维(ACF-ZrFe)。综合运用单因素实验与正交实验对吸附剂的制备条件进行优化,同时利用环境扫描电镜和傅里叶变换红外光谱分析对吸附剂表面性质及反应机理进行了探究。实验结果表明,ACF-ZrFe制备的最佳条件为:锆铁摩尔比7∶3,浸渍液中锆铁总浓度0.1mol/L,超声处理时间10min。当pH为4时,ACF-ZrFe对磷的吸附效果最显著。NO_3~-、SO_4~(2-)、F~-和Cl~-等共存阴离子对磷吸附有一定抑制作用,其作用强弱顺序为:F~-NO_3~-Cl~-SO_4~(2-)。Langmuir等温吸附模型很好地描述了ACF-ZrFe对水中磷的等温吸附行为,最大吸附量为27.03mg/g,吸附动力学满足准二级动力学模型,表明化学吸附是该反应的主要限速步骤。红外光谱分析及pH影响实验表明,ACF-ZrFe吸附磷的主要机理为阴离子配位体交换和静电吸附。     

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。     

抛光污泥掺杂Fe3O4复合微球吸附剂对Sb(Ⅲ)的吸附性能研究

为去除水中Sb(Ⅲ),采用改进的共沉淀法制备抛光污泥掺杂Fe_3O_4吸附剂(HCO/Fe_3O_4),并采用海藻酸钠(SA)固化交联形成HCO/Fe_3O_4复合微球吸附剂(SAB);利用吸附序批实验考察了pH、温度和共存离子对SAB吸附Sb(Ⅲ)效果的影响。结果表明,制备SAB的HCO/Fe_3O_4和SA最佳质量分数分别为2.5%和2.0%。在pH为7,温度为25℃时吸附72h,投加4.0g/L SAB对初始质量浓度为20.0 mg/L的Sb(Ⅲ),去除率达到80%以上。NO_3~-和SO_4~(2-)对SAB吸附Sb(Ⅲ)没有显著影响,而10mmol/L PO_4~(3-)对SAB吸附Sb(Ⅲ)有微弱的促进作用。SAB对Sb(Ⅲ)的吸附符合Langmuir模型和准二级动力学模型,吸附过程结合了化学吸附(离子交换)与物理吸附(扩散反应)作用。     

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。     

3种表面修饰活性炭对水体中磷的吸附

为克服活性炭磷吸附能力有限的问题,使用ZnCl_2、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)和Fe/Al(氢)氧化物纳米颗粒分别研究了物理结构法、表面活性剂法和载体法3种表面修饰方法对活性炭磷吸附能力的影响。实验发现,载体法为3种方法中最好的修饰方法。对载体法制备吸附剂的材料用量的比较发现,在Fe(Ⅲ)和Al(Ⅲ)摩尔比为9:1的条件下,把1.5 g活性炭加入到总浓度为1 mol·L~(-1)的200 m L Fe(Ⅲ)和Al(Ⅲ)混合溶液中,形成的纳米Fe/Al(氢)氧化物能够较好地利用活性炭表面,该复合材料1.5AC-Fe/Al在磷平衡浓度约为50 mg·L~(-1)时吸附量达到29.3 mg·g~(-1)。该材料表征结果表明,纳米Fe/Al(氢)氧化物颗粒被成功负载在活性炭表面。在酸性条件下,复合材料表面的—H~+和—OH_2~+所引起的静电吸附和配位交换是促进吸附带负电磷酸根离子的原因。     

壳聚糖载纳米羟基氧化铁对水中磷的吸附

低浓度的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。采用溶胶-凝胶法,以壳聚糖和FeCl_3·6H_2O为原料,通过原位水解-浸渍法制备出壳聚糖载纳米羟基氧化铁(CNFeOOH),对其进行了场发射透射电镜(HRTEM)、比表面积和孔径、X射线衍射仪(XRD)分析的表征。结果表明,CNFeOOH中含有类似正方针铁矿(β-FeOOH)的晶体结构,呈纳米棒状分布,长约10 nm,宽约2~3 nm,比表面积为76.240 m~2·g~(-1)。磷吸附实验结果表明:Freundlich吸附等温式能更好地描述CNFeOOH对磷的吸附特征,其实际最大吸附量为24.50 mg·g~(-1)(pH=6,T=(20±1)?C);动力学吸附平衡时间约为24 h,其吸附过程符合准二级动力学模式和颗粒内扩散模式,证明吸附过程中同时发生了物理吸附和化学吸附;溶液的p H对CNFeOOH吸附磷的影响较为明显,随pH升高,吸附量降低;离子强度(0.01~0.5 mol·L~(-1))则影响不大;共存阴离子(SO_4~(2-)、NO_3~-、HCO_3~-)对磷的吸附影响较小。因此,推断CNFeOOH对磷的吸附机理是以静电引力和配位作用为主的特性吸附。     

载锆活性炭吸附水中对硝基苯酚和磷的研究

为了研究能有效同步去除水中有机、无机污染物的吸附剂,通过前驱体原位沉积法在活性炭表面负载锆氧化物制备得到复合吸附剂载锆活性炭,并对其去除水中对硝基苯酚(PNP)和磷的性能进行评价。结果表明:载锆活性炭对PNP和磷的吸附效果优于未改性活性炭;Langmuir吸附等温模型均能很好地描述载锆活性炭对两种污染物的吸附过程;载锆活性炭对PNP和磷的吸附过程分别符合准二级动力学模型和准一级动力学模型;离子强度对载锆活性炭的吸附磷能力影响不大,说明载锆活性炭对磷具有较好的吸附选择性。PNP和磷共存时,载锆活性炭依然有较好的吸附性能,表明该复合吸附剂可用于同步去除水中的有机、无机污染物。使用5%(质量分数)氯化钠溶液和5%(质量分数)氢氧化钠溶液可对吸附饱和的载锆活性炭进行再生,通过多次循环实验后脱附率较高且稳定,说明载锆活性炭具有良好的再生潜能。     

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。     

焙烧镁铝水滑石的制备及其对水中Cl~-和SO_4~(2-)的吸附特性

采用共沉淀法制备了n(Mg)∶n(Al)=3∶1的镁铝水滑石(LDH),进一步通过焙烧得到改性产物LDO,用XRD与FT-IR对LDO进行了表征,系统研究了其对水中Cl~-和SO_4~(2-)的吸附特性。结果表明:焙烧温度为400℃时,LDO对Cl~-和SO_4~(2-)的吸附量较焙烧前分别提高了75.00%和78.20%;p H值在4~10之间,LDO对Cl~-和SO_4~(2-)的吸附量基本无变化;LDO对Cl~-和SO_4~(2-)的吸附分别符合准一级、准二级动力学模型,吸附等温线均可以用Langmuir方程来描述,最大吸附量分别为61.88和227.79 mg/g。LDO对不同浓度的盐渍土洗盐废水的吸附研究结果表明,LDO对洗盐废水中Cl~-和SO_4~(2-)的去除具有较好的效果。LDO投加量相同情况下,Cl~-和SO_4~(2-)浓度分别为60.71和50.03 mg/L时,LDO对Cl~-和SO_4~(2-)的吸附量分别为16.97和22.85 mg/g;当废水中Cl~-和SO_4~(2-)浓度分别为585.75和513.08 mg/L时,LDO对Cl~-和SO_4~(2-)的吸附量分别为0.89和112.47 mg/g。以上研究结果表明,利用LDO处理轻度的氯化物(氯化物硫酸盐)型盐渍土洗盐废水和中度硫酸盐(硫酸盐氯化物)型盐渍土洗盐废水时,吸附效果较好。     

水铁矿吸附磷酸根的影响因素

为了修复水体富营养化,选取了人工合成的水铁矿作为除磷吸附剂。通过批量实验研究了震荡速度、吸附时间、吸附剂投加量、溶液初始p H、含磷初始浓度、反应温度和共存离子等因素对吸附作用的影响。结果表明:水铁矿的吸附具有快速吸附,缓慢平衡的特点;随着投加量的增加,溶液中磷酸根的去除率逐渐增加;溶液初始p H在酸性条件下,溶液中磷酸根的去除率最好;在室温25℃下,水铁矿对不同浓度的磷酸根溶液均具有很好的吸附效果;溶液共存离子的存在对磷酸根去除率有一定影响,HCO_3~-的影响最大。     

氯化铜改性石墨相氮化碳吸附剂的脱汞性能

针对燃煤电厂汞污染物排放控制的问题,以尿素为前驱体,通过直接热聚合法制得绒毛状石墨相氮化碳(gC_3N_4),并用于低温条件下吸附脱除单质汞(Hg~0)。利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)等手段对吸附剂进行表征。结果表明:未改性g-C_3N_4具有良好的低温脱汞活性,在120°C时其脱汞效率可达84.7%;CuCl_2改性可以有效提高g-C_3N_4的脱汞性能,其脱汞效率在40～200°C范围内均可达到97%以上;温度对吸附剂脱汞效率的影响较小。XPS表征测试结果表明,铜离子和共价态氯原子均参与了单质汞的吸附脱除反应,Hg~0被Cu~(2+)离子和共价态Cl原子氧化成了Hg~(2+)离子,再吸附于g-C_3N_4表面而脱除。CO_2、SO_2和水蒸气对吸附剂脱汞效率影响较小,但水蒸气可提高汞吸附量。     

不同阴离子下纳米TiO_2催化臭氧化对溴酸盐生成的影响

为研究不同阴离子条件下纳米TiO_2催化臭氧化(nano-TiO_2/O_3)过程对溴酸盐(BrO_3~-)生成的影响,本研究通过小试实验分别考察了不同浓度溴离子(Br~-)、氯离子(Cl~-)、碳酸氢根离子(HCO_3~-)、硫酸根离子(SO_4~(2-))和亚硝酸根离子(NO_2~-)对纳米TiO_2催化臭氧化过程BrO_3~-生成的影响,并对不同阴离子条件下单独臭氧化(O_3)过程和nano-TiO_2/O_3过程BrO_3~-生成情况进行对比。结果表明,不同Br-初始浓度下,相对于O_3过程,纳米TiO_2对BrO_3~-生成的抑制效果规律不明显;Cl-浓度从0增至150 mg·L~(-1)时,纳米TiO_2抑制率呈现先增加后下降的趋势;HCO_3~-存在的水体,投加纳米TiO_2对BrO_3~-生成的抑制效能大大减弱;当SO_4~(2-)初始浓度为0~90 mg·L~(-1)时,相对于O_3过程,nano-TiO_2/O_3过程BrO_3~-生成量减少了22.50%~68.77%;当NO_2~-初始浓度为0~1 mg·L~(-1)时,相对于O_3过程,nano-TiO_2/O_3过程BrO_3~-生成量减少了2.22%~68.77%。     

微波加热脱附回收Y分子筛吸附的酮类有机分子

微波再生技术被广泛认为是一种高效节能的绿色再生技术。采用3种不同Si/Al比的分子筛Na Y(Si/Al=3.8)、USY-1(Si/Al=4.1)、USY-2(Si/Al=7.6)作为吸附剂,3种分子结构不同的酮类物质环己酮、丁酮、丙酮作为吸附质,解决目前吸附酮类物质难再生的问题,开发一种新型有效可行的分子筛-酮类物质微波加热再生技术。通过实验结果分析,微波法对酮类有机物具有较高的脱附速率,可在较短的十几分钟内快速完成脱附,脱附率可达90%以上,残留量较少;Y分子筛表面无明显缩聚反应中毒现象;且经多次吸附/脱附循环再生后晶相结构保持稳定,可多次循环使用;脱附后有机物可直接液态回收再利用。     

D201树脂的SO_4~(2-)吸附及脱附性能

采用离子交换树脂吸附去除炼化废水中的SO_4~(2-),以静态吸附法对比凝胶型树脂和大孔型树脂的性能,并进一步探究最优树脂的SO_4~(2-)吸附和脱附再生性能。结果表明,大孔型树脂较凝胶型树脂在复杂水质情况下性能更稳定,最优树脂为D201树脂,有较稳定的饱和吸附容量和较好的吸附脱附性能。     

锆负载型树脂用于含氟废水深度处理的研究

本文研制了一种以火力发电厂废树脂为载体的锆负载型氟离子吸附剂 ,并在评价了该树脂对氟离子的吸附性能之后探讨了该树脂用于火力发电厂含氟废水深度处理的可能性。研究结果表明 ,锆的最佳负载的最佳浓度为0 .5mol/L ,该负载树脂的最佳吸附pH为 3.0— 4 .0 ,用填充柱进行的动态实验结果表明 ,pH =3时的吸附容量显著高于 pH=4时的值。利用该树脂对火力发电厂模拟含氟废水进行了双柱串联吸附工艺处理 ,当柱流量为 35mL/min(SV10 )、第二柱穿透时 ,第一柱的吸附容量为 10 2 2 8mg/L湿树脂 ;用 0 .1mol/L的NaOH溶液进行再生 ,柱流量选择为 35mL/min(SV10 )时 ,脱附率在 95 %以上。     

蔗渣炭/镁铝双金属氧化物的制备及其吸附As(Ⅴ)的研究

采用共沉淀和焙烧法制备蔗渣炭/镁铝双金属氧化物(LDO),研究了pH、吸附时间、初始As(Ⅴ)浓度等因素对其吸附As(Ⅴ)的性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对蔗渣炭/镁铝双金属氢氧化物(LDH)、吸附As(Ⅴ)前后的蔗渣炭/镁铝LDO进行表征,探讨其吸附As(Ⅴ)的机理。结果表明,蔗渣炭/镁铝LDH具有水滑石层状结构;在pH为3.0~10.0时,蔗渣炭/镁铝LDO对As(Ⅴ)的平衡吸附量较高。准二级动力学模型可用于描述其对As(Ⅴ)的吸附动力学过程,吸附等温线符合Langmuir方程,45℃时,其对As(Ⅴ)的饱和吸附量为26.120mg/g。蔗渣炭/镁铝LDO受共存阴离子影响表现为HPO_4~(2-)CO_3~(2-)SO_4~(2-)Cl~-NO_3~-;材料再生循环利用4次后,对20.0mg/L的As(Ⅴ)的去除率为89.63%。XRD和FTIR分析表明,吸附后AsO_4~(3-)嵌入水滑石层间。     

铁-镧系合金氧化物污水除磷及再生简

采用共沉淀法制备了系列铁-镧系合金氧化物并研究其除磷能力。结果表明：以铁、镧摩尔比为0.08的吸附剂除磷能力最强,吸附曲线适合Langmuir等温线方程。该吸附剂的吸附量受pH影响显著,pH在4.0~7.0之间时吸附量较大。进行了抗共存阴离子能力测试,结果表明CO₃^2-对磷吸附量影响较大,给出了共存阴离子对吸附量的影响顺序。对该吸附剂进行了真空高温再生,再生率最高可达62.27%。     

菌丝体表面分子印迹壳聚糖吸附剂对Cr3+的吸附性能研究

菌丝体表面分子印迹吸附剂所保留的印迹对过渡金属离子有着良好的吸附作用,以Cr3 作为吸附离子,系统研究了该吸附剂的吸附特性和影响因素.结果表明:吸附剂对Cr3 的饱和吸附容量可达60 mg/g;其吸附行为满足Langmuir方程式.初始浓度为200 mg/L时,最佳吸附pH在3～4,吸附容量可达到50 mg/g左右,离子强度对吸附没有影响,用0.5 mol/L硝酸或硫酸解吸Cr3 ,解吸率在90%以上.     

铁-镧系合金氧化物污水除磷及再生

采用共沉淀法制备了系列铁-镧系合金氧化物并研究其除磷能力。结果表明:以铁、镧摩尔比为0.08的吸附剂除磷能力最强,吸附曲线适合Langmuir等温线方程。该吸附剂的吸附量受pH影响显著,pH在4.0~7.0之间时吸附量较大。进行了抗共存阴离子能力测试,结果表明CO2-3对磷吸附量影响较大,给出了共存阴离子对吸附量的影响顺序。对该吸附剂进行了真空高温再生,再生率最高可达62.27%。     

羧甲基纤维素/有机蒙脱土纳米复合材料对刚果红的吸附与解吸性能

羧甲基纤维素(CMC)/有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料作为吸附剂应用于废水处理,对其结构进行了表征并对吸附时间、染料初始浓度、染料pH对该吸附剂吸附染料刚果红的影响进行了研究,同时探讨了吸附动力学和吸附热力学。结果表明,羧甲基纤维素与有机蒙脱土已经很好地复合,在吸附温度为30℃条件下,当吸附时间为4 h,染料初始浓度为800 mg/L,染料pH=10时吸附剂对染料表现出较好的吸附效果,吸附量可达156.64 mg/g。吸附符合伪二级动力学模型和Langmuir等温式。分别借助振荡器和超声波对吸附饱和的吸附剂进行解吸,研究解吸时间对吸附剂解吸实验的影响,结果表明,超声波条件下的解吸效果(34.45%)好于无超声波条件(15.69%),超声波有助于提高解吸率。