亚铁羟基络合物还原转化水溶性偶氮染料

偶氮染料是印染工艺中应用最广泛的一类染料,目前染料废水脱色是污水处理难题。亚铁混凝处理染料废水过程中可能存在亚铁的还原作用,本实验制备了比溶解态亚铁更具还原反应活性的亚铁羟基络合物(ferrous hydroxycomplex,FHC),以5种不同类型的水溶性偶氮染料为目标污染物,研究FHC还原水溶性偶氮染料的脱色性能。实验结果表明,FHC对活性艳红X-3B、酸性大红GR和阳离子红X-GRL有较好的还原脱色效果,仅投加含铁89.6 mg/L的FHC,染料脱色率达到90%以上,继续增大FHC投加量可以完全脱色;中性枣红GRL的FHC还原脱色效果较差,需加入313.6 mg/L的FHC才能达到90%以上脱色率;134.4 mg/L的FHC能够将直接耐酸大红4BS完全脱色,但其脱色主要以混凝沉淀为主;溶液pH对FHC的还原性能产生重要影响,FHC还原染料脱色的适宜的pH值范围为4～10。该研究为亲水性染料脱色提供了一种新的技术,也为FHC运用于印染废水脱色提供了理论基础。     

序批式工艺制备生物聚合硫酸铁混凝剂

本实验研究了序批式工艺(SBR)制备生物聚合铁混凝剂过程中主要影响因素(接种微生物浓度、起始亚铁离子浓度)对亚铁离子氧化速率的影响。研究结果显示,在受试实验条件内,较高的接种微生物浓度和较低的起始Fe2+浓度有利于Fe2+氧化,Fe2+浓度变化与反应时间呈线性关系;当起始Fe2+浓度为20 g/L,接种细菌浓度约为8×108个/mL时,Fe2+氧化速率最大,最大值可达到0.375 g/(L.h)。在反应过程中生成了少量黄色沉淀,经傅里叶变换红外光谱分析后确定其主要成分为黄钾铁矾。合成的生物聚合硫酸铁经过干化后各项指标均符合《水处理剂聚合硫酸铁》(GB 14591-2006)之规定。对比实验表明,自制生物聚合硫酸铁海水混凝时性能优于实验所选品牌的商业产品。     

硫铁矿废水处理污泥制备聚合硫酸铁铝

探讨了以硫铁矿废水处理污泥为原料制备聚合硫酸铁铝的可行性,确定酸溶提取-离心分离-氧化聚合制备聚合硫酸铁铝的工艺流程。用硫铁矿废水与浓硫酸的混合液(体积比9∶1)提取污泥中铁铝元素,在混合液与干污泥的体积质量比3.4∶1,酸溶时间15 min的条件下,污泥中铁的提取效果较好。离心分离后的污泥提取液,经过氧化聚合制备聚合硫酸铁铝。结果表明,在反应溶液初始pH 0.9,反应温度40℃,反应时间2 h,氧化剂投加量为理论投加量2倍的条件下,制备得到的聚合硫酸铁铝质量最好;对印染废水的混凝沉淀实验发现其混凝沉淀效果已达到市售聚合硫酸铁铝水平。     

Fenton-混凝法处理苯胺废水

农药生产过程中产生的苯胺废水,COD浓度高、生物毒性强、可生化性差,一般生化方法很难处理。研究了Fenton与PAC联用处理苯胺废水。结果表明,Fenton氧化处理苯胺废水在最佳条件为pH=6、m（H2O2）/m（COD）=1.8、n（H2O2）/n（Fe2＋）=8时,COD和色度去除率分别为78.4%和92.3%。Fenton氧化后废水B/C值由0.037提高到0.324。最佳条件下联用PAC,在投加量为320 mg/L时COD与色度去除率分别为83.6%和94.8%,并且处理时间显著缩短,实际应用中可减少水力停留时间和构筑物体积。     

高岭土与腐殖酸对混凝过程中药物去除效能的影响

以对乙酰氨基酚(ACE)、卡马西平(CBZ)、萘普生(NAP)、雌二醇(E2)和双氯芬酸(DCF)5种药物为目标物,采用静态实验,分别投加高岭土和腐殖酸来模拟水源水中的悬浮颗粒和天然有机物,考察了混凝过程中高岭土和腐殖酸投加量对5种目标药物去除效能的影响。结果发现,在未投加高岭土与腐殖酸的去离子水体系中进行硫酸铝混凝实验时,ACE与CBZ 2种药物的最大的去除率都不超过10%,5种药物中疏水性最高的DCF去除效果最好,最高去除率达到了33%;高岭土加入后对ACE与CBZ的去除效率无明显影响,但对NAP、E2与DCF的去除则有显著的促进作用,最大去除率分别达到31.53%、36.46%和52.4%;而在不投加混凝剂时,单独高岭土对5种药物的最大吸附去除率仅有20%左右。腐殖酸与高岭土同时加入后,对E2的混凝去除效果有较明显的抑制作用,但NAP与DCF去除效率却得到了一定程度的增加,最大去除率分别达到了63.5%和66.6%。可见,当水中含有悬浮颗粒物及腐殖酸的情况下,混凝工艺对酸性药物(如NAP及DCF)有较好的去除效果。     

A/O生物膜法处理乳液聚合ABS树脂生产废水

采用混凝—A/O生物膜法处理乳液聚合ABS树脂生产废水,确定了混凝预处理工序PAC和PAM的投加量,考察了混合液回流比(R)和A/O段总水力停留时间(HRT)对废水中COD,NH_4~+-N,SS,TN等污染物去除效果的影响。实验结果表明,在HRT为18～24 h、R为2～3的工艺条件下,A/O生物膜法好氧段发生了同步硝化反硝化反应,废水经处理后,出水COD小于60.0 mg/L,ρ(NH_4~+-N)小于5.0 mg/L,TN小于15.0 mg/L,达到了GB 31570—2015《石油炼制工业污染物排放标准》的要求。     

高聚聚硫氯化铝混凝去除水中腐殖酸

采用快速加碱法制备了分别以Al13和Al30为主要水解形态的聚合氯化铝PAC-Al13和高聚聚合氯化铝PACAl30。通过向PAC-Al30中引入SO2-4/Al3+摩尔比为0.06的SO2-4离子,制得高聚聚硫氯化铝SPAC-Al30。激光散射粒径分析以及Ferron逐时络合比色结果表明,加入SO2-4后SPAC-Al30的平均粒径增大为4.85 nm,高聚合水解形态Alc含量分别比PAC-Al13和PAC-Al30提高52.7%和17.5%。ζ电位分析以及烧杯混凝实验结果表明,SPAC-Al30的电中和能力不及PACAl30和PAC-Al13,混凝去除水中腐殖酸的效果却有显著提高,且由于SPAC-Al30较为温和的电中和性能,在混凝剂投量较高时不易出现再稳现象。SPAC-Al30的纳米级分子尺寸和高聚合水解形态有利于其发挥更优的吸附架桥和网捕卷扫作用,SPAC-Al30是去除水中腐殖酸的一种新型高效混凝剂。     

基于絮体生长特性和体系稳定性的海水混凝过程

以三氯化铁和聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)为主要原料,制备PFC-PDMDAAC复合絮凝剂,分析其形貌特征,考察对海水的絮凝效果,并监测絮凝过程中絮体聚集变化、动态沉降及不同温度下絮凝程度的变化规律.结果表明,PFC-PDMDAAC的长链枝权状结构使其具有较好的除浊效果;当投加量从1×10-5mol/L增加到2×10-4 mol/L,体系中絮体平均粒径从5.92 μm增大至53.7 μm,粒径变化速率从65.5133 μm/min增加到5 385.66 μm/min;絮凝指数FI受海水温度的影响很大,温度越低,FI曲线上升越缓慢;与未投絮凝剂、投加PFC相比,投加PFC-PDMDAAC的海水体系具有较大的稳定动力学参数.通过定量分析絮体平均粒径、粒径变化速率、絮凝指数FI及稳定动力学参数等,从絮体特性和体系稳定动力学角度为监测混凝过程提供参考.     

原位水解生成的羟基氧化铁凝聚吸附除磷效能与机制

将不同摩尔比Fe3＋与OH-（[Fe3＋]：[OH-]=1：0、1：1、1：2和1：3）反应获得原位水解生成的羟基氧化铁（insituFeOxHy）,研究了具有不同水解程度的羟基氧化铁对凝聚吸附除磷效能与机制。研究显示,InsituFeOxHy对磷的去除率随铁投量增大而升高,且均在中性pH范围内具有最佳除磷效果;在相同铁投量条件下,磷去除率随着[OH-]：[Fe3＋]的升高而降低;当体系碱度较低时（pH〈6）,引入OH-可促进Fe3＋水解而提高除磷效果。4种羟基氧化铁均可在15s内可快速吸附磷,且吸附过程符合准二级动力学模型;Freundlich模型均可很好地描述磷在4种羟基氧化铁表面的吸附行为。磷酸盐吸附后,InsituFeOxHy表面Zeta电位明显降低,且[Fe3＋]：[OH-]为1：0的羟基氧化铁降低最为显著。结合MINITEQ计算软件磷酸盐、铁盐形态分析结果显示,对于碱度较低的体系,通过投加一定量OH-可促进Fe3＋水解,进而使得其更易与水中H2PO4-与HPO2 4-结合,生成具有多核羟基的磷酸铁络合物,进而提高除磷效果。     

原位水解生成的羟基氧化铁凝聚吸附除磷效能与机制简

将不同摩尔比Fe³⁺与OH^-（[Fe³⁺]：[OH^-]=1：0、1：1、1：2和1：3）反应获得原位水解生成的羟基氧化铁（in situ FeO_xH_y）,研究了具有不同水解程度的羟基氧化铁对凝聚吸附除磷效能与机制。研究显示,In situ FeO_xH_y对磷的去除率随铁投量增大而升高,且均在中性pH范围内具有最佳除磷效果;在相同铁投量条件下,磷去除率随着[OH^-]：[Fe³⁺]的升高而降低;当体系碱度较低时（pH<6）,引入OH^-可促进Fe³⁺水解而提高除磷效果。4种羟基氧化铁均可在15 s内可快速吸附磷,且吸附过程符合准二级动力学模型;Freundlich模型均可很好地描述磷在4种羟基氧化铁表面的吸附行为。磷酸盐吸附后,In situ FeO_xH_y表面Zeta电位明显降低,且[Fe³⁺]：[OH^-]为1：0的羟基氧化铁降低最为显著。结合MINITEQ计算软件磷酸盐、铁盐形态分析结果显示,对于碱度较低的体系,通过投加一定量OH^-可促进Fe³⁺水解,进而使得其更易与水中H₂PO₄^-与HPO₄^2-结合,生成具有多核羟基的磷酸铁络合物,进而提高除磷效果。