人工湿地基质净化磷素的吸附剂性能

通过基质磷素等温吸附实验,研究了砂子、水淬渣、钢渣3种人工湿地基质净化磷素的效果.结果表明:Freundlich和Langmuir等温吸附曲线方程均能较好地描述上述基质磷素吸附的过程,其磷素理论饱和吸附量依次为钢渣12 500 mg.kg-1,水淬渣3 333 mg.kg-1,砂子270 mg.kg-1.基质吸附饱和后,磷素解吸实验表明:水淬渣磷素解吸率最低,为0.68%;砂子的解吸率最高,为7.59%.虽然钢渣的吸附量最大,但其水溶液pH显强碱性,不适合湿地植物的生长;水淬渣作为一种工业废料,磷素吸附量为砂子的12倍左右,解吸率为砂子的1/10,而且对植物生长无明显危害,是一种比较有应用前景...     

5种人工湿地基质对磷的吸附特性研究

吸附和沉淀作用是基质除磷的主要方式。文章选取陶粒、火山岩、砾石、麦饭石和钢渣为对象,通过静态吸附实验研究它们对磷的吸附能力和影响去除效率的因素。结果表明,Langmuir方程和Freundlich方程均能合理地描述各基质的等温吸附特性。30℃时Langmuir方程中表征理论饱和吸附量的G0由大到小依次为钢渣>陶粒>火山岩>麦饭石>砾石,Freundlich方程中反应吸附能力的k由大到小的规律同G0一致,表明富含Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al 3+的基质吸附能力强。随着温度的升高,各基质对磷的吸附能力和去除效率均增加。pH值对各基质除磷效率的影响各异,因为pH值对人工湿地系统的影响体现在多方面,具体表现取决于哪方面是控制因素。陶粒对pH值的缓冲性能最好,钢渣系统的出水pH值偏碱,需要进行调节。除砾石外各基质在风干后对磷的去除效率均得到一定程度的恢复,说明干湿交替是有效的基质强化和再生的方式。用钢渣作为载体,水泥和陶粒做成浆体的基质复配方法行之有效,既保证了去除效率,又降低了出水pH值。     

铁炉渣对磷的吸附与解吸特征的研究

研究采用室内分析法探讨了炉渣与水稻土对磷去除的影响。研究结果表明,基质对磷的吸附量表现为炉渣土壤和炉渣混合土壤,等温吸附特征符合Langmuir拟合模型;土壤和炉渣对磷的吸附量都是随着pH的升高而增加;随着温度的升高,炉渣和土壤对磷的吸附量均有增加;基质对磷的解吸量随着吸附量的增加而增加,并且炉渣作为基质时的解吸率较低,为3.5%,明显低于土壤的平均解吸率26%。炉渣可作为去除磷的有效的吸附剂。     

铜负载螯合树脂对氨氮的解吸及循环吸附性能

以铜负载螯合型阳离子交换树脂(R-Cu)为新型氨氮吸附剂,研究解吸剂种类、解吸剂加入量、循环流量对R-Cu树脂的氨氮解吸率的影响,得到树脂的氨氮酸解吸动力学方程,通过循环实验,考察解析后R-Cu树脂的氨氮吸附性能。研究结果表明:HCl对氨氮的解吸效率高于CH_3COOH和CO_2对氨氮的解吸效率;当湿树脂中HCl用量为0.75 mol/L、解析时间为80 min、循环流量为12 L/h时,氨氮解吸率可达93%;氨氮解吸动力学基本符合准二级动力学方程;经吸附–解吸循环5次后,R-Cu树脂对氨氮的吸附性能保持稳定。     

多孔纤维状氧化铁的制备及其对染料的吸附特性研究

皮胶原纤维具有特殊的纤维状结构和化学反应特性.以皮胶原纤维为模板,将三价铁负载在胶原纤维上,再经550℃高温煅烧制得多孔氧化铁吸附材料,并以罗丹明B、酸性嫩黄G为吸附对象考察了其对水体中染料的吸附性能.研究表明,多孔纤维状氧化铁对阴离子染料酸性嫩黄G有明显的吸附作用,但对阳离子染料罗丹明B难以产生有效的吸附.在酸性嫩黄G的最适吸附pH=3.0和T=303 K的条件下,0.05 g的多孔纤维状氧化铁对初始质量浓度为400 mg/L的酸性嫩黄G的最大吸附量可达174.17 mg/g.在303~323 K范围内,温度变化对酸性嫩黄G的吸附有明显的影响,随着温度的升高,酸性嫩黄G的吸附量增大,吸附平衡符合Langmuir方程;吸附动力学数据表明,该吸附材料对酸性嫩黄G的吸附动力学符合拟二级速度方程;在对多孔纤维状氧化铁进行解吸—再吸附实验后发现,该吸附材料的再生性能十分优良,可重复使用.     

2-线和6-线水铁矿对水中砷的吸附解吸行为研究

研究通过吸附动力学、吸附热力学和吸附解吸实验,研究了两种晶型水铁矿对五价砷As(V)的吸附性能。结果表明,As(V)在2-线和6-线水铁矿表面的吸附可用二级动力学方程拟合,其化学反应速率K_2分别为0.077 g·(mg·h)~(-1)和0.031 g·(mg·h)~(-1).2-线水铁矿由于其无定形形态,对As(V)的吸附效果优于6-线水铁矿;热力学吸附过程符合Langmuir等温方程,拟合效果R~2均在0.98以上,吸附量随着初始浓度的增大而增加,吸附反应为放热反应,温度升高,吸附量增加;NaOH对吸附于水铁矿表面As(V)的解吸能力较强,解吸率在60%以上,解吸量与水铁矿对As(V)的吸附量、吸附剂和As(V)初始浓度有关。     

活化沸石吸附水中氨氮影响因素及动力学研究

采用碱溶液浸泡及高温加热的方法对天然沸石进行活化,通过批实验考察了活化前后沸石对氨氮的吸附性能及影响因素,并进行了吸附动力学分析及脱附研究。结果表明:沸石粒径越小,对氨氮的吸附能力越强;较小粒径沸石(1.5 mm)经低浓度石灰水浸泡、150℃加热活化后,氨氮单位吸附量提高了11.2%和13.2%,但对较大粒径(3 mm)沸石的活化效果不明显;弱酸性条件最有利于沸石对氨氮的吸附。沸石对氨氮的平衡吸附量随着氨氮平衡浓度的增大而增大,Freundlich方程比Langmuir方程更适用于描述氨氮在沸石上的吸附行为;相比假一级动力学模型,假二级动力学模型能够更好地拟合沸石对氨氮的吸附动力学实验数据。在10 mmol/L Ca(OH)2中,氨氮的解吸率是在相同浓度Na Cl溶液中的3.5倍,即利用碱溶液作为沸石的洗脱剂,可大大提高其再生利用率。     

水稻土对有机、无机磷吸附解吸的特征

选用3种典型水稻土,在室内模拟研究了不同水稻土对无机磷和有机磷的吸附、解吸特征。结果表明,对磷酸二氢钾和磷酸肌醇的吸附方面,3种土壤吸附能力从大到小依次为：红田土、黄泥土、潮沙土,并且对不同存在形式磷的吸附大小均为有机磷大于无机磷。Langmuir方程、Freundlich方程和Temkin方程均能较好地拟合对无机磷和有机磷的吸附,且均达到显著相关。比较不同土壤的3种模拟参数,对于无机磷的吸附表征,Langmuir方程拟合较好,而对有机磷吸附的表征,Temkin方程拟合较好。3种水稻土对有机磷和无机磷的解吸量与吸附量均呈明显的指数相关关系,3种土壤解吸量从大到小依次为：潮沙土、黄泥土、红田土。磷的吸附随着离子强度的增加而增加。     

海藻纤维废渣制备多孔碳的吸附性能优化及数据模型构建

海藻纤维废渣为海藻琼脂提取工艺的副产物,富含碳、氧等元素,以其为原料制备高性能生物质衍生多孔碳可实现海藻纤维废渣的高值化利用.本研究以海藻纤维废渣制备多孔碳,通过吸附等温线和动力学探究吸附行为;并利用XGBoost(eXtreme Gradient Boosting)算法构建氨氮吸附容量的预测模型,分析多孔碳制备过程的升温速率、碳化温度及碳化时间等因素对氨氮吸附能力的影响.实验结果表明：海藻纤维基多孔碳材料对氨氮有较好的吸附效果,最大吸附容量可以达到3.514 mg/g,其动力学过程符合拟二级吸附动力学模型、颗粒内扩散模型和Langmuir吸附等温模型;实验和模型证明多孔碳制备过程中碳化温度对氨氮吸附的影响最大,升温速率和碳化时间次之;通过数据模型得出以5℃/min速率升温至1 000℃碳化120 min制备的多孔碳具有最优的氨氮吸附性能.本研究提出一种数据模型,并结合实验成功证明该模型预测的准确性,可为今后生物质衍生多孔碳的制备方法提供预测依据.     

砂土混合基质对雨水径流中磷素的吸附特性

基质吸附是生物滞留设施去除雨水径流磷素的主要途径之一。以体积比2:1砂土混合基质为研究对象,探讨砂土混合基质吸附雨水径流中磷的作用效果及机制,分析竞争吸附对磷吸附的影响。结果表明：相比于原状表层土,砂土混合基质中砂砾、粉粒和粘粒占比分别为原状土的4.18倍、0.28倍和0.35倍,工程砂和原状土混合可提高基质渗透性能;砂土混合基质磷吸附符合Freundlich和Langmuir模型,最大静态吸附量为2 470.733 mg/kg,以化学吸附为主,且不易解吸;雨水径流中Cl-、SO42-和NO3-的竞争吸附对砂土混合基质磷吸附的影响可忽略不计。砂土混合基质可促进雨水下渗,并强化磷污染控制。     

火山渣作为人工湿地基质除磷效果的比较研究

对火山渣、砾石、麦饭石等人工湿地基质材料的除磷性能进行了比较研究.结果表明:火山渣的磷吸附功能强于其他两种基质,但随着粒径的增大,吸附能力减弱;3~5和8~10mm粒径的火山渣对磷的去除率分别为76.54%和38.10%,而砾石和麦饭石则几乎没有去除效果,去除率仅为3.34%和1.13%.对火山渣的功能强化方法进行的研究发现,酸浸泡可以有效提高火山渣对磷的去除能力,并且随着盐酸处理浓度的增大,基质对磷的去除作用逐渐增强;5mol/L HCl处理后的基质对质量浓度为5mg/L的磷的去除率达到了99%以上,能够实现对磷污染的深度处理.研究结果对于人工湿地基质的筛选、功能强化及高效除磷提供了科学依据.     

下辽河平原水稻田土中氨氮吸附/解吸动力学

实验研究下辽河平原4个典型区域水稻土中氨氮吸附/解吸的情况,并进行模型拟合验证.结果表明:各剖面土样对氨氮吸附量均随时间的增加而逐渐增大,吸附时间基本为15~20min,ExpAssoc模型对氨氮吸附动力学曲线拟合效果较好.各剖面土样均呈现解吸量随时间的增加逐渐变慢,解吸时间基本为3~5h,在时间上,吸附时间要比解吸时间快18倍左右,Asymptoticl模型对氨氮解吸动力学曲线拟合效果较好.     

淮河中游泥沙对磷吸附/解吸规律

选取淮河中游泥沙,通过室内静态试验,研究泥沙对磷的吸附/解吸动力学和平衡过程。吸附/解吸动力学试验结果表明:泥沙对磷的吸附/解吸动力学过程均可分为快、慢2个阶段,快速反应阶段均发生在前1.5 h,但吸附速率远大于解吸速率,约为解吸速率的16倍。吸附/解吸平衡试验结果表明:泥沙对磷的固相平衡吸附量随液相磷质量浓度的增大而增大,在低浓度区其增速较快,当液相磷浓度进一步增大时其增速逐渐变缓;泥沙对磷的固相平衡解吸量随固相平衡吸附量的增加而增大;单位质量泥沙对磷的平衡解吸量约为平衡吸附量的16%~40%,被吸附的磷不能完全解吸,吸附过程与解吸过程并非可逆过程。泥沙对磷的截留能力与单位质量泥沙固相平衡吸附量呈线性正相关,淮河中游泥沙对磷的截留率达到0.847。     

膨胀蛭石吸附氨氮的研究

研究了膨胀蛭石对氨氮的吸附容量及pH、温度、进水氨氮浓度和膨胀蛭石用量对氨氮去除率的影响.结果表明,膨胀蛭石对氨氮的饱和吸附量为17.32 mg.g-1;氨氮去除率在pH 4.0~7.0范围内大于65%;在进水氨氮浓度低于200 mg.L-1时,氨氮去除率随着进水氨氮浓度增加而增大,为膨胀蛭石作为一种新型填料提供了基础数据和理论依据.     

透气砖对底吹中间包钢液流动特性影响的水力学模拟

采用不同性能参数的多孔透气砖进行中间包底部吹气水模实验，研究透气砖的气孔率、透气度、平均孔径对所形成的气泡大小和能形成有效气幕所需条件的影响，并分析使用不同透气砖时的RTD曲线，对使用不同透气砖时的吹气参数进行了优化。研究结果表明，透气砖的气孔率、透气度越小，形成的气泡越小，能形成有效气幕所要求的吹气量越大。采用中间包底部吹气技术，当控制的吹气参数合理时，可以有效地延长钢液的平均停留时间，降低死区体积；在中间包底部同一位置吹气时，气体通过的透气砖不同，要求的吹气参数不同。     

长三角地区4种典型土壤对Zn吸附-解吸的特性

选择长三角地区具有代表性的4种土壤,采用不同浓度的外源Zn溶液进行吸附,用模拟雨水作为解吸剂,研究4种土壤对Zn的吸附-解吸特性,以及Zn的连续解吸特性.结果表明:4种土壤对Zn的吸附量均随吸附平衡浓度的增大而增加,且吸附量与土壤的pH正相关;吸附等温线可以用Freundlich方程和Temkin方程来描述.由Langmuir方程求得的4种土壤的最大吸附量的大小顺序为:q(青紫泥)＞q(滩潮土)＞q(乌黄土)＞q(黄泥沙田).最大缓冲容量的顺序为:MBC(滩潮土)＞MBC(乌黄土)＞MBC(青紫泥)＞MBc(黄泥沙田).4种土壤对Zn的解吸量均随着解吸平衡浓度的增大而线性增加.连续解吸可提高土壤对Zn的解吸率,但连续解吸数次后,解吸过程趋于稳定.     

天然片沸石对废水中氨氮的吸附机理研究

为了探索天然片沸石对高氨氮废水的吸附机理及最佳再生方法,选取河北省天然片沸石为研究对象,采用单因素试验法,通过吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学进行研究。结果表明,在温度25℃下,粒径为50~600μm,氨氮质量浓度为500 mg/L时,准二级动力学方程更能准确地描述片沸石对氨氮的吸附过程,颗粒内扩散和液膜扩散在吸附过程中占主导地位;当温度为45℃,片沸石的饱和吸附量为7.81mg/g,吸附等温试验较符合Freundlich模型。吉布斯自由能ΔG<0,吸附是自发的吸热反应,适当升高温度可提高片沸石的吸附量。对饱和片沸石的最佳再生溶剂为0.1mol/L的NaCl溶液,解吸率为79%,且可多次洗脱再生。研究结果有助于进一步提高片沸石在氨氮废水处理中的经济效益和环境价值,使得沸石在工业废水处理中的应用前景更加广阔。     

新型铁改性砂滤料吸附过滤去除水中的磷

为进一步提高改性砂滤料对水中磷的去除效果,对现有过滤工艺进行改造,在前期研究的基础上,改进改性方法制备出新型铁改性砂(IOCS)滤料,对其进行了扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)的表面分析,研究了IOCS对溶液中P O34-的吸附性能和动态过滤再生循环利用.静态吸附实验表明,pH值、接触时间和铁改性砂含量等均会影响IOCS对溶液中P O34-的吸附.25,℃时,Langmuir、Freundlich和Temkin吸附等温线均可较好地拟合铁改性砂对溶液中PO34-的吸附(R 20.920,0),其拟合曲线的相关性大小顺序为FreundlichTemkinLangmuir.由Langmuir吸附等温式得出的IOCS对PO 34-的饱和吸附量为0.266 8 mg/g.与同类研究相比I,OCS具有更好的PO 34-吸附性能.吸附热力学研究表明I,OCS对P O34-的吸附过程是自发的、吸热的化学过程(ΔG°0,ΔH°0).共存阴离子对IOCS吸附PO 34-影响的大小顺序为HCO 3-S O 42-Cl–,但影响不大.过滤再生循环利用实验表明,吸附饱和后IOCS可以使用0.1 mol/L NaOH溶液多次再生重复利用,并保持较高的P O34-去除率,因而可以使用IOCS对现有水和废水处理中过滤除磷工艺进行升级改造.     

基质对人工湿地脱氮除磷效果影响研究

构建了粉煤灰+石灰石混合基质床人工湿地处理养殖废水,并与石灰石单一基质床相比较,结果表明,粉煤灰是一种磷吸附能力很强的基质,在人工湿地中填充粉煤灰和石灰石组成的混合基质可以明显提高磷去除效率,而且粉煤灰还可以作为碱源供应碱而有利于氮的去除;磷素在人工湿地中的主要去除机理是基质吸附,因此加大基质填充深度增加基质填充量可以明显提高磷的去除;而氨氮的主要去除机理为硝化/反硝化反应,湿地内部溶解氧是限制其去除的关键因素,因此增加基质填充高度虽然能增强反硝化作用,但不能增加复氧而强化硝化作用,故对氨氮的去除影响很小。     

页岩吸附与解吸气量实验测量实例研究

页岩气主要以游离气和吸附气形式存在于富有机质页岩中,含气量的大小受页岩储层压力、温度、矿物类型、物性、湿度等多种因素影响。页岩吸附气量是评价页岩气资源量的关键性参数,也是评价页岩气是否具有开采价值的一项重要标准。在分析页岩气吸附与解吸机理的基础上,通过F页岩气田龙马溪组-五峰组页岩心等温吸附、解吸实验测量实例研究,得到结果:利用等温吸附线法是获得饱和吸附体积VL和朗氏压力PL的有效途径;钻井现场页岩快速解吸获得的总含气量主要为吸附气量,游离气量占比较小,不能代表真实的地层游离气量占比;页岩VL与样品的TOC成正相关,达到饱和吸附后温度升高,吸附能力明显下降。