油茶果壳改性生物炭吸附性能及其耦合淹水对土壤Cd形态影响

研究选取湖南典型农业废弃物油茶果壳为原材料,尝试采用Na₂SiO₃溶液浸泡油茶果壳粉末方法,制备改性生物炭（MBC）,并开展不同生物炭材料对溶液中镉（Cd）的吸附与其耦合淹水对土壤中Cd的活性阻控性能研究.用扫描电镜（SEM）、比表面积测试（BET）和傅里叶红外光谱（FTIR）等表征手段对生物炭的物理化学性质进行分析.结果显示,MBC相比未改性生物炭（BC）拥有更大的比表面积与更加丰富的官能团种类,且对溶液中Cd²⁺具有更强的吸附能力.土壤淹水实验结果表明,淹水可使土壤pH值升高,同时降低酸可溶态Cd组分含量,且随着淹水时间的延长,土壤酸可溶态Cd含量呈逐渐向残渣态转化趋势,而生物炭添加耦合淹水比淹水对照处理能明显进一步促进可溶态Cd向残渣态转化,降低酸可溶态Cd含量.酸可溶态Cd组分含量与生物炭的添加量呈显著负相关关系,淹水60 d时,5.0%添加量的MBC实验组土壤酸可溶态Cd含量约为0.33 mg·kg^-1,相比仅淹水的对照处理降幅约为45.0%.综上可知,硅酸钠溶液改性油茶果壳生物炭是一种Cd污染水土和土壤治理的新型有效材料,研究结果同时为油茶果壳的资源化途径提供了方法参考.     

铁硫改性生物炭去除水中的磷

磷元素向天然水体中的过度排放引发了严重环境问题.以吸附剂为技术核心的吸附法作为一种有效的除磷方法而受到研究人员的关注.本研究中,以壳聚糖、硫酸亚铁和硫化钠为改性剂研发的污泥生物炭对水中磷的去除效果良好.批次实验表明在最佳原料配比下,298 K时材料可吸附49.32 mg·g^-1的磷.此外,实验模拟表明材料对磷的吸附符合伪二级动力学和Langmuir模型;吸附速率主要受到孔隙内部三维扩散影响;吸附方式认定为物理化学吸附;吸附机制可概括为静电吸引、孔隙填充、表面化学沉淀、氢键结合和配位体效应.本研究证明了合成的材料是一种新型的高效除磷吸附剂,为吸附剂设计以及吸附机制的探讨提供借鉴.     

镧改性粉煤灰合成沸石的同步脱氨除磷研究

以火电厂固废粉煤灰为主要原料,采用改良水热法研制合成了低成本的P型沸石,对其进行了稀土镧改性处理,以强化其脱氮除磷能力.实验研究了改性镧离子浓度、投加量、pH值对同步去除氨氮和磷的影响;运用XRD和SEM分析技术对合成沸石进行了表征.结果表明,在改性镧离子浓度0.5%、pH值为4~8、投加量为10g/L时,改性后的合成沸石对氨氮和磷的去除率分别达到90%,95%以上.改性后的合成沸石对氨氮及磷的吸附动力学数据符合伪二级方程.Langmuir方程能更好地描述氨氮及磷在改性合成沸石上的等温吸附行为,氨氮和磷的Langmuir最大吸附量分别为3.94,1.65mg/g.     

季磷盐改性蒙脱土去除球形棕囊藻的实验研究

用L9(34)正交实验对季磷盐改性蒙脱土制备的工艺进行了优化,在60℃、搅拌时间6h、pH7、季磷盐与蒙脱土的阳离子交换容量比为1.5:1.0的条件下,制备得到的季磷盐改性蒙脱土,并考察了其对球形棕囊藻去除效果和影响因素.结果表明,作用48 h后, 20.0mg/L的改性蒙脱土除藻率可以达到93.2%以上.通过FT-IR、XRD和SEM等方法表征发现,季磷盐插入蒙脱土的层间,能够有效降低黏土颗粒与藻细胞间的静电斥力,使其吸附藻细胞性能提高.对比除藻实验结果显示,季磷盐改性蒙脱土除藻效果明显优于未改性蒙脱土、季磷盐改性高岭土和季铵盐改性蒙脱土.     

厌氧折流内循环反应器(ABIC)处理木薯淀粉废水试验

对自主研发的厌氧折流内循环反应器(anaerobic baffled internal circulation,ABIC)处理木薯淀粉废水的运行特性进行研究,结果表明:ABIC在水力停留时间为20~24 h、进水ρ(COD)为3 000~15 000 mg/L、有机负荷为3.0~20.0kg/(m3·d)时COD去除率均高于80.0%,最高可达91.2%。ABIC对进水负荷的冲击具有良好耐受能力,最大可承受的容积负荷VLR为26.0 kg/(m3·d),运行稳定。反应器重新启动耗时较短,对处理木薯淀粉季节性生产废水有利。     

离子束辐照活性炭吸附性能研究

利用离子束注入机对活性炭进行N+辐照改性,使用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、拉曼光谱仪(Raman)对活性炭表面形貌、结构等特性进行表征,研究了改性后活性炭对亚甲基蓝(MB)吸附性能的变化。实验表明:活性炭经离子束辐照后,比表面积和石墨化程度均降低,对亚甲基蓝的吸附能力降低,且辐照剂量增大,吸附能力减小。在活性炭浓度为0.667 g/L,吸附时间为360 min,振荡器频率为250 r/min,吸附温度为308 K时,活性炭对亚甲基蓝的吸附量为249.081 mg/g,改性活性炭(剂量为40 000 dose)在同等条件下吸附量为241.726 mg/g。改性活性炭对亚甲基蓝吸附过程符合Langmuir和Freundlich吸附等温模型。     

纳米银负载型阳离子交换树脂的制备及其对水中碘离子的吸附去除

以大孔型磺酸基聚苯乙烯阳离子树脂为载体,采用硝酸银溶液浸渍、硼氢化钠溶液还原制备了纳米银负载型阳离子交换树脂,并对其吸附去除水中碘离子的性能进行了研究。结果表明：最佳硝酸银浸渍浓度为10 mmol/L,对应载银量19.3 mg/g;25 ℃中性水溶液中,该材料对碘离子的饱和吸附量为74.7 mg/g;吸附量受溶液离子强度的影响较小,但当溶液pH从11降至3时吸附量降低了23%。根据吸附前后材料的XPS谱图变化推测碘离子的去除机理可能为：树脂载体上负载的纳米银活性组分首先与水中溶解氧发生氧化反应产生银离子,随后与溶液中的碘离子结合形成AgI沉淀,从而将碘离子从溶液中去除。     

复合混凝剂混凝-超滤-氯消毒处理模拟原水的研究

采用聚合氯化铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵(PAC-PDMDAAC)复合混凝剂处理腐殖酸-高岭土模拟水样,对混凝出水进行超滤处理,研究了混凝剂投药量及进水pH值对处理效果的影响;出水用NaClO溶液进行了氯消毒实验,用一级模型进行了氯衰减数据拟合,计算得出了快速反应物与慢速反应物的初始浓度.结果表明,在要求出水中消毒副产物前驱物浓度最小的前提下,混凝与混凝-超滤所要求的投药量及进水pH值有所不同.混凝过程中残余絮体的粒径分布显示,残余絮体的粒径较小且分布集中时,混凝出水中消毒副产物前驱物浓度最低;残余絮体的粒径在粒径较小的区域有一定的分布,在粒径较大的区域有较高体积百分数时,混凝-超滤出水中消毒副产物前驱物浓度最低.     

阳离子交换树脂法提取一株除铬(Ⅵ)优势菌(Bacillus sp.)的胞外聚合物

采用阳离子交换树脂法对一株除铬优势菌(Bacillussp.)的胞外聚合物(EPS)进行提取,综合考察树脂量、振摇频率、提取时间三个主要因素对EPS提取效率的影响,确定阳离子交换树脂法提取优势菌Bacillussp.的最佳EPS提取条件.试验结果表明:当菌悬液OD为0.833,树脂量20g,振摇频率120r.min-1,提取时间8h时,EPS的提取效果最佳,提取量高达132.15μg.ml-1菌悬液,而DNA提取量仅1.48μg.ml-1菌悬液.