聚合氯化铁-腐殖酸(PFC-HA)絮体的粒度和分形维数的动态变化

通过采集PFC-HA絮体的单个样品和拍摄它们的二维图像,研究了在不同混凝条件下絮体的粒度和分形维数的变化.结果表明,原水pH的下降滞后了PFC-HA絮体的出现.原水pH≥7.0时,随着投药量的增加,PFC-HA絮体的分形维数D2(lgA-lgdL)和D3(lgV1-lgdL)随之降低,表明絮体的结构越来越疏松;而原水pH=5.0时,PFC-HA絮体的分形维数存在波动.在PFC的最佳投药量时,水力条件的优化可以提高HA的去除效果,但随着原水pH的下降,HA去除效果的提高程度也随之减小.在最佳水力条件下,PFC-HA絮体的粒度为数百微米,其分形维数值较大,表明絮体的结构较为密实.此外,PFC-HA絮体的粒度分布具有(类)分形特征,最佳水力条件下正的D.值表明絮体的粒度分布趋向平稳.在整个混凝搅拌过程中,PFC-HA絮体的分形维数的变化是与混凝的溶液化学条件、搅拌时间和分形维数类型有关,其D2具有先上升后下降的趋势,这一过程中絮体结构先趋向密实,然后趋向疏松.而且慢速搅拌过程中絮体的尺度也是先增加后下降.     

紫外辐射对腐殖酸溶液理化性质及其混凝性能的影响

为探明紫外辐射对腐殖酸溶液在后续混凝过程的促进原理,系统考察了紫外辐射对腐殖酸溶液理化性质的影响规律,以及这些理化性质上的变化对腐殖酸混凝性能的影响.结果表明,经紫外辐射处理后,除Zeta电位外,腐殖酸溶液的p H、色度和黏度均呈现不同程度的下降趋势.进一步研究发现,黏度对腐殖酸溶液的混凝效果影响相对较弱.酸性条件下,腐殖酸溶液的混凝性能明显增加.Zeta电位的增加使得胶体之间更易聚集沉淀.此外,除了相对分子质量为10×10~3~30×10~3和小于1×10~3的腐殖酸所占比例增加外,低分子量腐殖酸所占比重也无明显改变,这可能是紫外辐射后腐殖酸溶液混凝性能不降反增的重要原因.     

不溶性腐殖酸对重金属离子的吸附研究

讨论了不溶性腐殖酸(IHA)对水中重金属pb2 、Cd2 、Cu2 的吸附去除作用.将可溶性腐殖酸进行改性处理,制备了不溶性腐殖酸,并应用差热分析(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)等测试手段对其热性能及微观形貌进行了分析表征.研究了不溶性腐殖酸对水溶液中的Pb、Cd、Cu等重金属离子的吸附特征.吸附等温线分别以Linear,Frendlich和Langmuir方程进行拟合,结果显示吸附的最佳模型为Frendlich方程.利用该方程拟合的数据,由Clausius-Claperyon's方程计算出的pb2 、Cd2 、Cu2 吸附焓变值说明,重金属在不溶性腐殖酸上的吸附以物理吸附为主.同时考察了温度、酸度及吸附时间对吸附的影响.结果表明,随着温度的升高和pH值的增大,不溶性腐殖酸对pb2 、Cd2 、Cu2 的吸附量增加.随着pH的增加,在近中性条件下不溶性腐殖酸对重金属离子的吸附率高且稳定.当pH=7时,在实验浓度范围内pb2 、Cd2 、Cu2 在不溶性腐殖酸中的吸附率分别为98.73%,97.86%,99.25%.吸附进行12 h以后,吸附作用基本达到平衡.不溶性腐殖酸对重金属离子具有强烈的吸附作用且吸附率稳定,可以广泛用于去除污水中的重金属离子.     

Ultrafiltration with in-line coagulation for the removal of natural humic acid and membrane fouling mechanism

Experimental and theoretical analysis were made on the natural humic acid removal and the membrane fouling of ultrafiltration （UF） with in-line coagulation. The results showed dissolved organic carbon （DOC） and UV254 removals by the UF with in-line coagulation at pH 7 were increased from 28% to 53% and 40% to 78% in comparison with direct UF treatment respectively. At the same time, the analysis of high performance liquid chromatography showed that UF with coagulation had significant improvement of removal of humic acid with molecular weights less than 6000 Da in particular. Compared to direct UF, the in-line coagulation UF also kept more constant permeate flux and very slight increase oftransmembrane pressure during a filtration circle. Two typical membrane fouling models were used by inducing two coefficients Kc and Kp corresponding to cake filtration model and pore narrowing model respectively. It was found that membrane fouling by pore-narrowing effect was effectively alleviated and that by cake-filtration was much decreased by in-line coagulation. Under the condition of coagulation prior to ultrafiltration at pH 7, the cake layer formed on the membrane surface became thicker, but the membrane filtration resistance was lower than that at pH 5 with the extension of operation time.     

天然沸石去除腐殖酸和氨氮的研究

采用改性的浙江缙云天然斜发沸石,进行去除氨氮和腐殖酸的研究。腐殖酸对氨氮的去除有影响,含量越高。影响也越大。沸石主要去除大分子量的腐殖酸,对小分子量的腐殖酸去除效果较差。由于大分子腐殖酸会干扰氨氮的去除,去除大分子的腐殖酸有助于提高沸石去除氨氮的效果。     

腐殖酸树脂处理含Pb2+、CU2+、Ni2+废水的研究

利用泥炭为原料制备腐殖酸树脂.在动态条件下,研究了腐殖酸树脂对重金属离子Pb2+、Cu2+和Ni2+的吸附效果及吸附条件.同时探讨了腐殖酸树脂对重金属离子Pb2+、Cu2+和Ni2+的吸附与解吸再生机理,吸附机理研究表明,腐殖酸树脂对重金属离子Pb2+、Cu2+和Ni2+的主要吸附形式为离子交换吸附和络合吸附.结果表明,在废水pH值为5.0～7.0,Pb2+、Cu2+和Ni2+浓度分别为50 mg/L,经腐殖酸树脂处理,Pb2+、Cu2+和Ni2+去除率可达98%以上,且处理后废水近中性.含Pb2+、Cu2+和Ni2+电镀废水经腐殖酸树脂处理后,废水中Pb2+、Cu2+和Ni2+含量显著低于国家排放标准.     

毒死蜱农药在中性紫色土腐殖酸上的吸附

通过平衡振荡法研究毒死蜱在中性紫色土腐殖酸(HA)上的吸附.结果表明,毒死蜱在腐殖酸上的吸附行为均可用Linear方程和Freundlich方程来描述,拟合效果均达到极显著水平.毒死蜱在腐殖酸上的吸附量随着环境温度的升高而降低,随着腐殖酸含量的增加而增大,溶液pH值对毒死蜱吸附的影响主要与氢键吸附有关;离子强度对毒死蜱的吸附影响很小.通过计算毒死蜱在HA上的吸附自由能变化量(△G的绝对值均<40kJ/mol),可以推测毒死蜱在HA上的吸附属于物理吸附,其吸附机理可能有氢键、疏水分配、偶极作用力和范德华力等作用,而不存在化学键作用.     

腐殖酸结合汞在土壤中的分布特征

采集了四川省内有代表性的26个土壤,对腐殖酸结合汞在土壤中的水平分布和在土壤剖面中的垂直分布进行了分析讨论.结果表明,腐殖酸结合汞及其两组分在土壤中的分布受到内在物源腐殖酸和外来汞源的决定性影响,以及土壤性质的影响.腐殖酸结合汞(HAs-Hg)和组分胡敏酸结合汞(HA-Hg)在不同土纲土壤中以淋溶土纲含量最高,其次是半水成土纲和初育土纲,最低是铁铝土纲;组分富里酸结合汞(FA-Hg)的含量以在半水成土纲中最低.在土壤剖面中,表现为土层越深,HAs-Hg与两组分含量、HA-Hg/FA-Hg比例越低.     

脉冲电絮凝-膜分离反应器的膜污染控制机制

为了改进直流电絮凝膜分离反应器(electrocoagulation-membrane cathode reactor, ECMCR)在实际应用中存在极板钝化、能耗高等不足,本研究开发了脉冲电絮凝膜分离反应器(pulsed electrocoagulation-membrane cathode reactor,PECMCR),并分析了其中的膜污染控制机制。研究发现ECMCR对腐殖酸(humic acid, HA)的去除率最高可达85.23%,相比之下相同产铝量和能耗下脉冲电絮凝膜分离反应器对HA的最佳去除效率可达到90%以上,且跨膜压差分别降低了36%和20%。PECMCR相较于ECMCR具有更好的HA去除效果和膜污染缓解效果,这可能是因为在脉冲电场的作用下,金属阳离子在溶液中加速扩散,减少或消除了金属阳极的钝化现象,从而有效提高HA的去除效率。而且HA与膜阴极之间的静电斥力降低了HA污染物在膜上的粘附,有助于进一步缓解膜污染。另外,脉冲电絮凝可以缓解电极钝化,有助于进一步节省能耗。此研究结果为PECMCR应用于水处理过程中膜污染控制提供了新的解决方案。     

活性炭负载TiO2光催化剂的制备及光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/活性炭(TiO2/AC)复合光催化剂,并考察载体粒度、浸渍时间、煅烧温度对其光催化降解腐殖酸性能的影响,确定了最佳条件.利用XRD(X射线衍射)、氮吸附等手段对复合催化剂的物理特性进行了表征;探讨了催化剂投加量、重复使用次数等因素对光催化降解腐殖酸反应的影响.结果表明:试验制备的TiO2/AC复合催化剂具有大的比表面积,纳米TiO2晶粒为锐钛矿型且尺寸较小;催化剂投加量为2 g/L、反应3 h,可去除腐殖酸溶液的UV254值96%,具有比简单悬浮体系更高的光催化性能.