聚铁硅型混凝剂的形态分析及性能研究

以水玻璃和聚合硫酸铁为原料制备不同碱化度(B)及不同Fe/Si摩尔比的系列聚合硫酸铁硅混凝剂(PFSS)并对其形态进行分析。采用FeFerron逐时络合比色法发现随熟化时间延长,Fe(a)和Fe(b)的含量逐渐减少,Fe(c)的含量逐渐增多,而碱化度越大,PFSS中铁越易从Fe(a)向Fe(c)转化。采用显微电泳实验发现PFSS随着投加量增加,Zeta电位升高。采用超滤法测定了制备的PFSS分子量的分布情况,并将其与PFS进行了比较,结果发现,PFSS的分子量明显比PFS的分子大。     

麦饭石矿物材料絮凝剂的制备及特性研究

利用矿物材料麦饭石高含铝量的组分特性,根据絮凝过程的基本原理,初次研制了具有特殊絮凝效果的无机絮凝剂。使用XRD分析仪和SEM扫描电镜对原材料和处理后的絮凝剂表面特性进行了表征分析,以水质的浊度和COD为处理目标函数,深入考察了投加量和p H的影响,得到了最佳的操作条件,并使用了Zeta电位仪,进一步探讨了絮凝前后水中Zeta电位对絮凝效果的影响。在投加量为600mg/L,p H为8时,污水浊度和COD去除率分别可以达到96.22%和82.50%,且絮凝过程具有矾花大、结构紧实、沉降速度快等特点。     

对柴油污染土壤洗涤修复表面活性剂的筛选及增效机制探究

分别采用5种表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、皂苷(saponin)、曲拉通X-100(TX-100)、聚氧乙烯月桂醚(Brij35)对柴油污染土壤进行清洗,考察pH、温度、搅拌时间、污染时长及助剂的使用对清洗效果的影响。并用Zeta电位仪对溶液电位,及接触角仪对清洗前后的土壤进行代表值的测定。结果表明:溶液浓度越大,清洗效果越好,对于柴油污染20 d的土壤,升高清洗温度和添加H_2O_2辅助清洗可提高柴油洗脱率;离子型表面活性剂的作用效果类似但存在差异,SDS在pH=10时使用最佳,柴油洗脱率可达65%,并可防止二次污染发生;SDBS则在pH=7时清洗效果最佳,洗脱率达59.3%;实验筛选出皂苷为较理想的清洗剂,与H_2O_2联用,柴油洗脱率最高可以达到75%;对于柴油污染130d土壤,延长清洗搅拌时间,可改善清洗效果。Zeta电位测定表明,表面活性剂与土壤粒子均带负电荷,"同性相斥"作用可防止二次污染。清洗后受柴油污染土壤的接触角变小,亲水性得到恢复。     

某铀尾矿库区周围稻田土壤不同组分对U(Ⅵ)的吸附性能分析

通过斯笃克定律提取土壤胶体,连续提取法吸附土壤中的有机质,得到土壤矿质胶体,采用比表面积(BET)法和Zeta电位对原土、土壤胶体和矿质胶体进行了表征分析,考察了溶液pH、接触时间、U(Ⅵ)初始浓度以及温度等因素对3种样品吸附溶液中U(Ⅵ)的影响性能。结果表明:原土、土壤胶体和矿质胶体的比表面积和平均孔径分别为11.5,31.1,28.8 m2/g和18.76,35.55,17.5 nm。在pH为5.5,固液比在1.0 g/L,温度为20 ℃,U(Ⅵ)初始浓度为10.0 mg/L,土壤、土壤胶体反应时间为50 min,矿质胶体反应时间为40 min时,原土、土壤胶体、矿质胶体的对U(Ⅵ)吸附率分别达到76.67%、83.03%、48.87%,吸附容量分别达到8.53,9.24,5.43 mg/g。对比研究结果可以看出,土壤中的胶体对溶液中U(Ⅵ)有着明显的吸附能力,该研究结果对进一步研究含U(Ⅵ)废水的处理及U(Ⅵ)在土壤和地下水中的迁移过程有一定的参考意义。     

电脱盐反冲洗废水稳定性研究

电脱盐反冲洗废水污染组成复杂,废水乳化带油严重,破乳分离困难。文章对比分析了电脱盐反冲洗废水与正常排水的水质特性,通过Zeta电位、表面张力和稳定性分析探究了体积稀释比对反冲洗废水稳定性的影响,考察了不同体积稀释比及转速与电脱盐反冲洗废水沉降或上浮速率的关系。结果表明：电脱盐反冲洗废水COD为55 785 mg/L,是正常排水的10.8倍,以非溶解性有机物为主;反冲洗废水Zeta电位为-2.5 mV,当体积稀释比为90%时,Zeta电位为-14.8 mV,随着体积稀释比降低,Zeta电位稳定在-14～-18 mV;反冲洗废水表面张力为42.20 mN/m,体积稀释比由100%变化至70%时,表面张力变化不大,但随着体积稀释比降低,表面张力呈增加趋势;反冲洗废水的不稳定性指数约为0.05,当体积稀释比从90%变化至1%时,不稳定性指数升高,而且转速由500 r/min增加至1 000 r/min时,不稳定性指数也有所升高;电脱盐反冲洗废水体积稀释比为80%～90%时,适于上浮处理;体积稀释比为20%～40%时,适于沉降处理。研究成果可为电脱盐废水混凝脱稳与气浮沉淀分离处理提供参考。     

絮凝基因的克隆及其絮凝机理分析

分离到1株具有强絮凝特性的芽孢杆菌Bacillus sp. F2,絮凝率达84%,并构建絮凝基因组文库.以絮凝菌F2为实验材料,提取基因组总DNA,经限制性内切酶Sau3AI部分酶切后,与用限制性内切酶BamHI完全酶切的载体PUC19DNA连接,并转化到感受态细胞JM109中.然后将其涂布于含氨苄青霉素的LB培养基上,过夜培养后,经蓝白斑筛选,构建了絮凝基因组文库,该文库包含3.5×10⁴个重组子,经测定文库滴度为3.5×10⁵　pfu/mL.从文库中筛选而获得1株表达絮凝活性的大肠杆菌阳性克隆子FC2.序列分析得出该克隆序列为新的絮凝基因.絮凝试验测定FC2的絮凝率为90%,稍高于原絮凝菌F2,高于受体菌JM109(6.9%).红外光谱分析证明FC2的絮凝有效成分与F2一致,说明FC2絮凝性状遗传于原絮凝菌F2.采用轻敲模式下的原子力显微镜成像技术、Zeta(ξ)电位测定对加入絮凝剂FC2与加入絮凝剂F2、不加入絮凝剂的絮凝微观形貌进行了测定.原子力显微成像显示,加入克隆菌FC2发酵液的高岭土悬浮液(5‰的高岭土水溶液)形成的絮凝体出现较大而且紧密的球形颗粒结构,且表面积粗糙,凹凸程度大,具有大的比表面积和吸附液体悬浮颗粒的能力.向高岭土悬浮液中加入克隆菌FC2发酵液后,絮凝颗粒由不定形且松散的结构转变为密集分布、水平尺寸均匀的球形结构,表明克隆菌FC2发酵液中的凝集素容易以高岭土悬浮颗粒为中心吸附在其表面,而且絮凝试验中絮凝率达90%,从更直观上进一步证实了克隆菌FC2发酵液的除污染效能.Zeta(ξ)电位测定结果表明,离子键作用强度不同,致使絮凝形态存在着差异,为研究生物絮凝剂的絮凝机理提供了有力的依据.     

化学生物絮凝工艺的反应机理初探

考察了化学生物絮凝工艺中的Zeta电位、颗粒物粒度分布和溶解性有机物的分子质量分级,并分别与化学强化一级工艺和初沉池进行了对比.研究表明,相同药剂投加量下,化学生物絮凝工艺和化学强化一级工艺的出水Zeta电位值基本相等,化学生物絮凝工艺的回流污泥所携带的化学药剂几乎不影响反应池内颗粒物的稳定状态,其中的生物作用是该工艺对污染物的絮凝效果优于化学强化一级工艺的关键因素.在化学生物絮凝工艺中,投加药剂仅对粒径>10 μm颗粒物和分子质量>6 ku溶解性有机物有较好的去除效果,而生物絮凝作用不但可以促进对大粒径颗粒物和大分子质量溶解性有机物的去除,而且对小粒径颗粒物和小分子质量溶解性有机物也有较好的去除,其出水中粒径>3 μm的颗粒物被完全去除,分子质量为2～6 ku 的溶解性有机物的去除率也高达42.5%.     

铅和铜离子在纳米羟基磷灰石上的竞争吸附动力学研究

通过吸附动力学试验研究了Pb2+和Cu2+在纳米羟基磷灰石(Nano-HAP)上的竞争吸附动力学过程,比较了吸附前后Nano-HAP的Zeta电位以及X射线衍射图谱等,对Pb2+和Cu2+在Nano-HAP上的竞争吸附机制进行了探讨.结果表明,单一铅、铜离子存在时,Pb2+较Cu2+在Nano-HAP上的吸附量要高;当铅、铜这2种离子共存时,Pb2+和Cu2+在Nano-HAP表面发生竞争吸附,铜的吸附量增加,而铅的吸附量下降.结合X射线衍射图谱和动力学反应中Ca2+的溶出量,推测出Cu2+在Nano-HAP上的吸附以静电吸附和表面络合为主,而Pb2+在Nano-HAP上的吸附以溶解-沉淀反应为主,Pb2+、Cu2+在Nano-HAP上的吸附量与Ca2+的溶出量线性关系显著(R2为0.861～0.954).分别用一级、二级动力学方程、抛物线方程、Elovich方程、双常数方程和LJ方程对Pb2+和Cu2+在Nano-HAP上的吸附动力学过程进行了拟合,其中二级动力学方程和双常数方程拟合结果较好,说明Pb2+和Cu2+在Nano-HAP表面的动力学吸附反应是一个化学反应和物理吸附均占一定比例的复杂的吸附过程.     

盐度对SBR处理垃圾渗滤液污泥胞外聚合物及污泥特性的影响

采用序批式生物反应器(SBR)处理垃圾渗滤液,以投加Na Cl固体的方式改变体系盐度,考察盐度变化对SBR运行过程中污泥胞外聚合物(EPS)及污泥特性的影响。结果表明:盐度的增加(5~15 g/L)对SBR去除COD效果的影响不显著,而对氨氮的去除率则从92%下降至50%;污泥松散型胞外聚合物(LB-EPS)的含量从13.26 mg/g增加至31.75 mg/g,紧密型胞外聚合物(TB-EPS)从19.12 mg/g增至25.75 mg/g。对LB-EPS、TB-EPS中蛋白质(PN)与多糖(PS)进行分析可知,两类EPS中的PN与PS含量均随盐度的增加而增加,但PS的增加量大于PN。进一步将EPS含量的变化与污泥的相关特性进行分析发现,污泥体积指数(SVI)总体上随着EPS含量的增加而增加,污泥的疏水性呈现下降趋势。此外,还发现污泥的Zeta电位受到EPS与盐度的共同影响,呈现先负向减小后增大的趋势,污泥絮体结构随着盐度的增加更为松散。     

混凝中Zeta电位的影响因素

Zeta电位在混凝中得到日益广泛的应用,为更好地利用Zeta电位这一指标,较为全面地分析了影响Zeta电位的各种因素:胶体颗粒本身的性质、环境介质(pH值、离子强度等)、混凝剂的性质和一些探作条件(光照和温度等).