锆-十六烷基三甲基氯化铵改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附特性

采用锆(Zr)和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)对活性炭进行联合改性,考察了所制备的Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附去除作用,并探讨了相关的吸附去除机制.结果表明,Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐均具备较好的吸附去除能力.Zr-CTAC改性活性炭对硝酸盐和磷酸盐吸附动力学过程满足准二级动力学模型.Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)等温吸附模型可以较好地描述Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐的等温吸附过程,Langmuir和D-R等温吸附模型可以较好地描述Zr-CTAC改性活性炭对水中磷酸盐等温吸附过程,通过Langmuir模型计算得到吸附剂对硝酸盐和磷酸盐的最大单位吸附量分别为7.58 mg·g-1和10.9 mg·g-1.高的p H会抑制Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附.水中共存的Cl-、HCO-3和SO2-4等阴离子均会抑制Zr-CTAC改性活性炭对硝酸盐和磷酸盐的吸附,且对吸附硝酸盐的抑制作用较强而对吸附磷酸盐的抑制作用较弱.水中共存的磷酸盐对Zr-CTAC改性活性炭吸附硝酸盐的抑制作用较强,而水中共存的硝酸盐对Zr-CTAC改性活性炭吸附磷酸盐的抑制作用较弱.1 mol·L-1Na Cl溶液可以使90%左右被吸附到Zr-CTAC改性活性炭表面上的硝酸盐解吸下来.1 mol·L-1的Na OH溶液可以使78%左右被吸附到Zr-CTAC改性活性炭表面上的磷酸盐解吸下来.Zr-CTAC改性活性炭对硝酸盐的吸附机制主要包括阴离子交换作用和静电吸引作用,对磷酸盐的吸附机制主要包括配位体交换作用、阴离子交换作用和静电吸引作用.上述结果说明Zr-CTAC改性活性炭适合作为一种吸附剂去除废水中的硝酸盐和磷酸盐.     

不同锆负载量锆改性膨润土对水中磷酸盐吸附作用的对比

通过实验对比考察了不同锆负载量的锆改性膨润土对水中磷酸盐的吸附作用.结果表明,锆改性膨润土对水中磷酸盐的吸附动力学过程符合准二级动力学模型,整个过程可以分为快速吸附阶段、缓慢吸附阶段和平衡吸附阶段,其中缓慢吸附阶段的吸附速率受膜扩散和颗粒内扩散所控制.锆改性膨润土对水中磷酸盐的吸附等温实验数据可以采用Langmuir、Freundlich、Sips和Dubinin-Radushkevich等温吸附模型进行拟合.实验条件下,磷酸盐吸附性能随pH增加而降低.溶液共存的Na~+、K~+和Ca~(2+)促进了锆改性膨润土对磷酸盐的吸附,并且Ca~(2+)的促进作用远远大于Na~+和K+,而溶液共存的HCO-3和SO2-4一定程度上抑制了锆改性膨润土对磷酸盐的吸附.锆改性膨润土吸附水中磷酸盐的主要机制为配位体交换并形成内层磷酸盐配合物.锆改性膨润土对水中磷酸盐的吸附能力随着锆负载量的增加而增加,而锆改性膨润土中单位质量ZrO_2对水中磷酸盐的吸附量则随着锆负载量的增加而降低.当ZrO_2负载量由3.61%增加到13.15%时锆改性膨润土的最大单层单位吸附量(以P计)显著地由3.83 mg·g~(-1)增加到9.03 mg·g~(-1),而继续增加ZrO_2负载量至19.63%时锆改性膨润土的最大单层单位吸附量则缓慢地提高到9.66 mg·g~(-1)(以P计).当ZrO_2负载量由3.61%逐渐增加到19.63%时,锆改性膨润土中单位质量ZrO_2的磷酸盐最大吸附量[m(P)/m(ZrO_2)]由106 mg·g~(-1)逐渐下降到49.2 mg·g~(-1).综合考虑吸附剂的经济成本和吸附容量,ZrO_2负载量为13.15%锆改性膨润土更为适合作为吸附剂去除水中磷酸盐.     

酸-碱改性粉煤灰基铝铁复合混凝剂的除磷机理

为解决城市污水排放磷超标的问题,本研究制备出一种新型铝铁复合混凝剂。混凝剂以粉煤灰和铝土矿为原料,采用常压高温酸碱两段改性法制备,并研究了其除磷性能及机理。结果表明:(1)最佳制备条件为:碱改性过程使用4 mol/L Na OH溶液,温度100℃,时间2 h;酸改性过程使用2 mol/L盐酸,温度100℃,时间4 h;酸性上清液与碱性上清液比例为1∶16。(2)混凝剂对污水中TP去除率达97.73%,出水TP含量为0.132 0 mg/L,优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。(3)对新型混凝剂进行表征测试发现,混凝剂主要由Al Cl_3·6H_2O、Na Cl、KMg F_3、Na_3Al H_x、Sr Fe O_(2.5)构成,主要有效成分为Al_2O_3(13.343%)、Fe_2O_3(5.497%)及Si O_2(17.920%)等。混凝剂投入水中后,其中的铁离子和铝离子及其水解产物形成Fe_3(OH)_2~(7+)、Al_n(OH)_m~((3n-m)+)等不饱和多羟基络合离子,并从溶液中吸取羟基来补充其未饱和位,从而对水中聚磷酸盐等胶体颗粒产生强烈吸附作用。同时,由于混凝剂表面粗糙,孔隙发达,比表面积大,可进一步提高其除磷效果。     

改性介孔碳对饮用水中3种指标吸附性能分析

为探究改性介孔碳对饮用水中污染物的去除效果,利用氯化铁和氧化锰分别对介孔碳进行改性,对硫化物、二氯乙酸和大肠杆菌这3种指标的去除效能和时间、吸附剂投加量等影响因素进行了研究。结果表明除C-Mn O复合材料对单一硫化物的吸附量低于介孔碳外,在各种不同条件下改性材料均比介孔碳的吸附能力有一定提高。此外,对于硫化物、二氯乙酸和大肠杆菌的混合污染物,C-Fe复合材料和C-Mn O复合材料对硫化物的去除率在介孔碳98.6%基础上增加至99.98%和99.73%;C-Fe复合材料和C-Mn O复合材料对二氯乙酸去除率在介孔碳43.62%基础上分别提升到45.37%和44.92%;介孔碳能吸附90%的大肠杆菌,改性材料对大肠杆菌的吸附能力略有提升,均从90%升至95%,改性介孔碳去除污染物优势明显。     

石墨烯在水处理膜改性中的研究与应用

膜污染制约着膜分离技术的可持续发展。新型抗污染膜材料的研发是膜技术进一步发展的关键突破口,通过改性提升现有膜材料的抗污染性能一直是膜技术领域的研究热点。石墨烯因具有诸多独特的理化特征,近年来在膜改性领域备受关注。文章综述了不同石墨烯类材料的特点以及常用的膜改性方法,并详细阐述了石墨烯类材料在反渗透、正渗透、纳滤、超/微滤、渗透汽化以及导电膜领域内的膜改性研究及应用进展,并对今后的研究发展进行了展望,旨在推进新型膜材料的实际应用进展。     

硅藻土负载型非均相芬顿催化剂制备及其降解苯酚的实验研究

以硅藻土为载体,采用直接蒸发法负载铁的氧化物,制备了一种新型负载型非均相芬顿催化剂,通过SEM、EDS和XRD等对催化剂进行了表征,并以苯酚去除率考察了催化剂性能。结果表明:铁氧化物可成功负载于硅藻土上;催化剂制备时最优铁离子浓度和固液质量比分别为0.5 mol/L和1∶10;催化剂重复使用性高,耐酸碱性良好,对苯酚的去除率可达99%以上。催化剂利用了硅藻土优异的物化性质,对难降解有机废水具有良好的应用前景。     

碳酸钙改性硅藻土处理电解锌漂洗废水实验研究

铅锌矿在我国储存量大,电解法生产锌过程中可产生含Zn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)、As5+和Cu~(2+)等重金属离子的漂洗废水。以硅藻土精土为基体,用碳酸钙作为改性剂制备改性硅藻土,对电解锌漂洗废水进行吸附实验研究。结果表明:在反应时间为150 min,碳酸钙改性硅藻土用量为3 g/L,pH为5.46,温度为25℃条件下,对废水进行吸附实验,吸附后废水中的Cu~(2+)和As5+离子浓度低于仪器检测线(0.01 mg/L和0.09 mg/L),Pb~(2+)浓度为0.16 mg/L,吸附后废水中Cu~(2+)、As5+和Pb~(2+)离子浓度均满足GB 25466—2010《铅锌工业污染物排放标准》的排放要求。同时,采用SEM、FTIR、XRD等对碳酸钙改性硅藻土进行表征,进一步探讨了碳酸钙改性硅藻土对重金属的吸附机理。     

油茶籽壳磁性碳微球的制备及其对PFOS的吸附性能

采用废弃生物质油茶籽壳为碳源,对比不同的Fe_3O_4@C微球修饰方法,以水热法制备了分散性良好,碳层厚度均匀的核壳结构Fe_3O_4@C磁性微球,并使用透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)及X射线衍射(XRD)对其进行了表征,研究了该磁性微球对水体中持久性有机污染物PFOS的吸附性能。Fe_3O_4@C磁性微球吸附PFOS仅需约1 h即可达吸附平衡,其吸附动力学更符合拟一级动力学模型(R~2>0.95);Langmuir吸附模型能较好地拟合其等温吸附数据(R~2>0.98),表明Fe_3O_4@C磁性微球对PFOS的吸附为化学吸附占主体作用,倾向于单层吸附,对PFOS的吸附容量为11.61 mg/g。该吸附剂具有良好的磁性能及吸附性能,对水体中PFOS吸附迅速且易于回收,为废弃生物质的高值开发提供了一种可能路径。     

复合生物阴极型微生物燃料电池处理废水及同步产电性能

为研究生物阴极在MFC（微生物燃料电池）中的应用,分别以粒径为2~4 mm的颗粒活性炭和粒径为2~4、4~8、8~12 mm的颗粒石墨为阴极基质材料,构建升流复合生物阴极型单室MFC,研究阴极基质材料的种类和粒径对MFC的产电性能和净水效能的影响.结果表明:当阳极基质材料为2~4 mm粒径的颗粒活性炭时,燃料电池中利用玻璃纤维取代离子交换膜,阴极基质材料为选用4~8 mm粒径颗粒石墨的反应柱产电量最大,为534 mV（外电阻为1 000 Ω）,最大功率密度达到631.6 mW/m3,库伦效率为3.82%;阴极的pH越低越有利于阴极的产电反应;不同阴极基质材料的MFC对COD_Cr去除率均在80%左右,TN、NH₄+-N及TP的去除率最高可分别达到79%、93%和34%.研究显示,阴极基质材料的种类和粒径对MFC的产电性影响较大,但对其净水效能的影响不大.      

自适应智能电磁防护材料测试方法研究

目的在强电磁场环境下研究自适应智能电磁防护材料的相变特性。方法针对自适应智能电磁防护材料相变前后电导率的变化范围大、需要强场激励状况,考虑测试系统强场生成、大动态范围、测试精度以及相应的绝缘性和较高的安全性要求,采用电容充放电原理设计强场激励测试电路,搭建绝缘环境,确保操作的安全性和测试数据的可靠性。结果利用测试系统对现有商业化电阻器进行验证试验,得到的特性曲线与理论相一致。结论测试系统能够满足自适应智能电磁防护材料相变特性试验的需求,可获取有效且可靠的测试数据。