沸石生物基材料促进污泥消化工艺研究

将活化沸石在厌氧状态下进行生物膜挂膜,制成沸石生物基材料并将其运用于城市剩余污泥消化中,研究沸石生物材料促进污泥厌氧消化的效果。结果表明:沸石生物基材料对污泥总固体量和挥发性固体都有较好的去除效果,去除率分别在50.4%～62.8%和56.8%～81.4%,其中粒径为200目的风干沸石生物基材料对污泥总固体减重率高达62.8%;对污泥上清液中氨氮和COD的去除效果明显且稳定,沸石生物基材料在风干状态下对污泥消化的促进效果更佳。     

制备斜发沸石和零价铁复合材料处理水中的六价铬污染

为了更好地降低我国地下水中六价铬污染给公众的健康带来的危害,本研究以渗透反应墙为处理地下水六价铬污染的主要方法,沸石和零价铁为反应材料,结合沸石虽价格低廉,但经长时间运行后吸附的六价铬有可能发生解吸,零价铁虽能完全去除六价铬但成本很高的特点,研发出了斜发沸石和零价铁的复合材料,以作为渗透反应墙的填充材料.研发主要分三个步骤:1)遴选出吸附效果较好的斜发沸石;2)确定最优表面活性剂及最优施用浓度;3)确定沸石与零价铁的复合工艺方法.最终方案为斜发沸石、六烷基三甲基溴化铵、还原铁粉、斜发沸石粉和超纯水按比例均匀混合后加热至90℃.由此制得的复合材料,具有良好的反应性能和便于装填的形状,生产成本也比较低廉,可以作为修复六价铬污染的反应墙填充材料.     

PCR-DGGE研究沸石植生混凝土微生物群落结构

采用PCR-DGGE技术研究了滨水区和非滨水区沸石植生混凝土内部微生物群落结构,结果表明:沸石植生混凝土内部微生物多样性指数和物种丰度值均很高,滨水区和非滨水区植生混凝土内部微生物多样性指数与物种丰度总体持平,但是各部分微生物丰度差异明显.滨水区微生物丰度值根部5~10cm>根部10~15cm>沸石表面生物膜.非滨水区微生物丰度沸石表面生物膜>根部5~10cm>根部10~15cm.基因测序结果和系统发育树分析可知.滨水区和非滨水区以及沸石混凝土内各部分之间优势菌种各不相同,在滨水区,沸石表面微生物膜中优势菌种为丙酸杆菌、都柏林克罗诺杆菌和葡萄球菌属,根部5~10cm中优势菌种为黄杆菌和沙门氏菌属,根部10~15cm中优势菌种为慢生根瘤菌属;非滨水区,沸石表面微生物膜中优势菌种为芽孢杆菌和红假单胞菌属,根部5~10cm中优势菌种为沙门氏菌、微球菌亚目的Agromyces和酸杆菌属,根部10~15cm中优势菌种为沙门氏菌属.     

铵饱和天然钙型沸石的化学再生效果

为实现沸石人工湿地的长期高效运行,以铵饱和天然钙型沸石为对象,通过沸石化学再生试验,从6种常用化学再生剂(NaCl+NaOH,NaCl+CaCl₂和NaCl+NaHCO₃组合型,以及NaCl,CaCl₂和NaHCO₃)中筛选出最佳再生剂,并优化了再生剂适用条件. 结果表明,NaCl+CaCl₂组合型再生剂能提升沸石再生率10%～20%,且不影响沸石结构,是一种较优的再生剂. 采用NaCl+CaCl₂组合型再生剂,Na+在沸石再生初期起主导作用,而当c(Na＋)较低时,Ca2+的离子交换作用逐渐起主导作用,因而采用该组合型再生剂能显著提升再生剂效果的持久性. 再生条件优化试验表明,当c(NaCl)∶c(CaCl₂)为7∶3,即当Ca2+和Na+所带正电荷数接近时,组合型再生剂再生率相对较高;当再生温度低于45℃时,升高温度能显著提升沸石再生率;而再生剂投加量为0.6 mol/L(以再生剂中的阳离子浓度计)时,组合型再生剂投加量最经济.      

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.     

沸石负载对叔丁基杯[4]芳烃乙酸对铀的吸附行为

以对叔丁基杯[4]芳烃与溴乙酸乙酯为主要反应底物合成了对叔丁基杯[4]芳烃乙酸,然后将其负载在沸石上,红外光谱显示合成物具有杯[4]芳烃乙酸的特征结构,扫描电镜分析表明对叔丁基杯[4]芳烃乙酸成功负载于沸石之上,且分布均匀,分散性良好.通过静态吸附实验,结果表明在pH值 4,对叔丁基杯[4]芳烃乙酸/沸石的负载比0.025/1,吸附剂用量0.5g,铀初始质量浓度10mg/L,吸附时间30min时,沸石在负载了对叔丁基杯[4]芳烃乙酸后,对溶液中铀的吸附率从30%左右提高到93%.沸石和负载沸石吸附动力学行为均符合准二级动力学模型,但负载沸石对铀的吸附速率明显高于沸石.沸石和负载沸石吸附等温式都符合Langmuir吸附等温线,说明都为单分子层吸附;由此推导出的最大吸附量Qm从16.8919提高到32.5733mg/g,这主要是因为沸石负载了对叔丁基杯[4]芳烃乙酸增加了吸附点位.吸附铀前后的红外光谱表明,负载沸石对铀的去除主要依靠对叔丁基杯[4]芳烃乙酸与铀的强络合作用和Si—O和Al—O的吸附作用,两种作用的协同加快了吸附速率,增加了吸附容量.     

钛硅分子筛催化双氧水氧化水中间甲酚

探索催化双氧水氧化去除间甲酚对开发炼油厂碱渣废水处理新技术意义重大。采用钛硅分子筛催化双氧水氧化水中间甲酚,考察了反应时间、反应温度、双氧水加入量、催化剂加入量和初始溶液pH对间甲酚去除率的影响。实验结果表明：钛硅分子筛对双氧水氧化间甲酚具有显著的催化作用;在反应时间为90 min、反应温度为80 ℃、n（H₂O₂）∶n（间甲酚）为4、催化剂加入量为1.5 g/L、初始溶液pH为1.0~11.0的条件下,间甲酚去除率约为94%,间甲酚溶液的BOD₅/COD从氧化前的0.26提高到氧化后的0.38,可生化性显著提高。     

自然通风沸石生物滴滤池脱氮机理

研究了自然通风沸石生物滴滤池中无机含氮化合物及微生物活性的沿程变化规律.结果表明,在水力负荷为6 m3/(m2·d),进水ρ(氨氮)为(19.2±2.6) mg/L的条件下,滴滤池单位体积滤料对氨氮的去除效果自上而下逐渐降低.而硝化速率的测定结果表明,中层和下层单位体积滤料上的硝化细菌活性较上层有了显著增加.因此可以认为,影响氨氮去除效果的首要因素是液相与生物膜相之间的氨氮传质速率,而非单位体积滤料的硝化细菌活性.滴滤池进出水中无机含氮化合物组成的变化表明,滤层中出现了显著的同步硝化反硝化现象,原因是滤池内部的沸石颗粒通风不畅,造成了局部的缺氧环境,利于反硝化作用的进行;同时,由于进水端C/N相对较高,反硝化主要发生在滴滤池上层.对生物膜耗氧速率的分析表明,上层生物膜以异养菌为主,随着有机物的沿程降解,中层和下层自养菌所占比例增加.      

天然和巯基改性沸石吸附水溶液中重金属Hg^2＋的特征研究

为了提高沸石对汞的吸附性,利用半胱胺盐酸盐对天然斜发沸石进行改性,制得巯基改性沸石。研究了吸附剂用量、pH值、温度、Hg^2＋浓度和吸附时间对沸石和巯基改性沸石吸附Hg^2＋的影响,并进一步研究了吸附机理。结果表明,巯基改性沸石吸附Hg^2＋受pH值、温度的影响较小,吸附机制主要是沸石表面的硫与Hg^2＋的化学反应。而天然沸石对Hg^2＋的吸附主要是离子交换作用,受温度、pH值等的影响较大,随温度的升高吸附量下降。整个吸附过程以较快的速度进行。天然沸石在吸附时间为1h、巯基改性沸石在0．5h时基本达到吸附平衡。吸附条件试验和Langmuir等温吸附模型都表明,巯基改性沸石对Hg^2＋的吸附能力得到了很大的提高,吸附容量由8．06mg／g提高到19．88mg／g,提高了146．65％。     

人工湿地中基质与植物对污染物去除效率的影响

针对太湖五里湖富营养化水体,采用中试规模的人工湿地现场实验开展了不同基质、不同植物的污染物去除效果研究。基质采用炉渣和沸石2种,在一个湿地池种植单一植物茭白,另一个湿地池种植鸢尾＋菖蒲混合植物,同时构建了无植物的对照组湿地。研究表明：（1）在运行初期,沸石和炉渣2种基质对TN、TP的去除率差异为12.5%和12.6%,吸附饱和后,2种基质对TN和TP的去除率差异缩小为3.2%和6.1%,从长期运行来看,炉渣和沸石2种基质在人工湿地中的去除效率差异将减小;（2）茭白单一植物湿地对污染物的去除率与鸢尾＋菖蒲混合植物湿地对污染物的去除率两者之间差异不大;（3）人工湿地种植植物后对TN、TP的去除率比无植物状态时分别高出13.6%和19.5%,植物在人工湿地中对污染物的去除发挥了重要作用;（4）在本试验条件下,茭白吸收所去除的氮数量为湿地氮总去除量的8.95%,茭白吸收去除磷的数量为湿地磷总去除量的20.16%,在人工湿地中,茭白吸收对磷的去除效率比对氮的去除效率高。