水厂反冲洗铁锰泥颗粒吸附剂的制备及其除As(Ⅲ)效果

为探索以除铁除锰水厂反冲洗铁锰泥为主要原料制备除砷颗粒吸附剂(granular adsorbents for arsenic removal,GAAR)的最佳工艺和除砷效果,通过正交试验优化制备工艺,利用扫描电镜与能谱分析(SEM-EDS),X线衍射(XRD)和比表面积分析技术(BET)对GAAR进行表征并考察其对As(Ⅲ)的吸附效果。研究结果表明:预热温度为180℃、预热时间为20 min、焙烧温度为350℃、焙烧时间为120 min为制备GAAR的最优条件;焙烧温度是影响除砷效果的主要因素,高温促使铁氧化物向赤铁矿转变并加剧孔道合并从而降低该温度下制得颗粒吸附剂的吸附能力;GAAR表面粗糙,内部物相成分为水铁矿和部分赤铁矿、石英,比表面积为43.8 m2/g,是典型的介孔材料;GAAR对砷的吸附过程符合准二级动力学,等温吸附符合Freundlich方程,GAAR对As(Ⅲ)的最大吸附量为4.77 mg/g。     

凹凸棒土负载硫化纳米零价铁的制备及其去除水中As(Ⅲ)性能研究

以凹凸棒土为载体,结合硫化改性方法制备了凹凸棒土负载硫化纳米零价铁(S-nZVI@ATP)复合材料,通过As(Ⅲ)静态吸附试验,确定了去除As(Ⅲ)效果最佳的S-nZVI@ATP复合材料制备条件:nZVI/ATP质量比为2∶1、以Na_2S_2O_3为硫化剂、S/Fe摩尔比为1∶4,并考察了As(Ⅲ)溶液初始pH、溶解氧浓度及环境温度对该复合材料去除水中As(Ⅲ)效果的影响。结果表明,经过凹凸棒土负载及硫化改性后,nZVI的颗粒团聚状况明显得到改善。在实验条件范围内,适中的溶液pH值、溶解氧浓度以及较高的环境温度均有利于S-nZVI@ATP复合材料对As(Ⅲ)的去除,该吸附过程为吸热反应,符合拟二级动力学模型,外扩散阶段主要受环境温度影响,吸附过程由颗粒内扩散和膜扩散共同控制。     

一步水热法制备铁掺杂钛酸纳米管对砷的同步吸附和光催化

采用一步水热法合成了铁掺杂的钛酸纳米管(Fe-TNTs),并用于同步吸附和光催化以去除水体中的砷.TEM,EDS和XRD等表征证实了铁成功掺杂到钛酸纳米管(TNTs)中,同时表明该材料具有较大的比表面积(162.8m2/g)和较高的等电点(5.49),利于其对砷的吸附.Fe-TNTs对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附等温线符合Two-site Langmuir模型,理论最大吸附量分别为17.67和90.96mg/g.高As(Ⅴ)的吸附性能得益于低p H值下的静电吸引作用,而对As(Ⅲ)的吸附机理为配位作用.铁的掺杂不但减小了TNTs的能带宽度,而且Fe3+可以充当临时的电子-空穴对捕获剂,以阻止TNTs电子-空穴对的复合,由此提高了TNTs的光催化性能.光催化30min,As(Ⅲ)即可完全被氧化成As(Ⅴ),As(Ⅴ)继而可通过Fe-TNTs的吸附被去除,因此Fe-TNTs对砷的去除过程是一个同步光催化和吸附的过程.     

凹凸棒土负载硫化纳米零价铁的制备及其去除水中As(III)性能研究

以凹凸棒土为载体,结合硫化改性方法制备了凹凸棒土负载硫化纳米零价铁(S-nZVI@ATP)复合材料,通过As(III)静态吸附试验,确定了去除As(III)效果最佳的S-nZVI@ATP复合材料制备条件:nZVI/ATP质量比为2∶1、以Na2S2O3为硫化剂、S/Fe摩尔比为1∶4,并考察了As(III)溶液初始pH、溶解氧浓度及环境温度对该复合材料去除水中As(III)效果的影响。结果表明,经过凹凸棒土负载及硫化改性后,nZVI的颗粒团聚状况明显得到改善。在实验条件范围内,适中的溶液pH值、溶解氧浓度以及较高的环境温度均有利于S-nZVI@ATP复合材料对As(III)的去除,该吸附过程为吸热反应,符合拟二级动力学模型,外扩散阶段主要受环境温度影响,吸附过程由颗粒内扩散和膜扩散共同控制。     

中孔型活性炭制备及对As(Ⅲ)/As(Ⅴ)吸附特性研究

针对低温微污染水中(7℃)低质量浓度As(Ⅲ)/As(Ⅴ)离子(0.5 mg/L),通过优化配煤、改进制备工艺制备,制备一种中孔型活性炭(NCPAC),以普通商品活性炭PVAC为对照,研究了NCPAC的表面物理化学特性,并进行了pH影响和吸附等温线、吸附动力学方程及吸附热力学拟合研究.结果表明,NCPAC的孔径分布、总孔容积和表面极性大小等方面均得到改善.在酸性/偏中性范围内(pH=4.0~8.0),NCPAC对As(Ⅲ)、As(Ⅴ)均有较好的去除效果,除砷效果明显高于普通商品活性炭.NCPAC对As(Ⅲ)/As(Ⅴ)的吸附平衡可用Langmuir进行较好的拟合;动力学研究表明NCPAC对As(Ⅲ)/As(Ⅴ)的吸附过程可用假二级动力方程进行很好的拟合(R20.999),且As(Ⅲ)/As(Ⅴ)在活性炭表面的吸附过程以化学吸附为主;热力学数据显示,NCPAC对As(Ⅲ)、As(Ⅴ)的吸附过程均为放热反应.共存离子方面,天然水体中常见的磷酸氢根、硅酸根、碳酸根对NCPAC除砷效果有一定的抑制作用,铝离子会降低其对As(Ⅲ)的吸附效果,其他阴阳离子对除砷效果影响不大.     

1273 K条件下铈铁砷的交互作用研究

为了进一步认识铈铁砷的交互作用及其产物,本文首先通过Miedema与离子熵模型计算了Fe_2As化合物的生成热、生成熵,随后计算了Fe_2As与铈铁砷三元化合物的自由能,然后将稀土铈和砷按铈砷原子比为1∶3封入自制H08钢缸体中加热至1 273 K下恒温30 h,采用光学显微镜、XRD、扫描电镜和EDS能谱微区等现代分析手段,对该条件下所得试样中铈铁砷系的交互作用及产物进行分析。结果表明:二元化合物Fe_2As标准自由能计算结果为ΔG=-37 282.63-9. 54T J/mol(Fe为+3价,低自旋离子半径);当Fe_2As与CeAs形成Ce_(12)Fe_(57.5)As_(41)满足理想固溶体条件时,其吉布斯自由能为ΔG=-435 212.63-157.21T J/mol(Fe为+3价,低自旋离子半径);1273 K条件下铈铁砷交互作用的主要产物为CeAs、Fe_2As和三元化合物Ce_(12)Fe_(57.5)As_(41),其二元化合物CeAs和Fe_2As的形成是铈铁砷系三元化合物Ce_(12)Fe_(57.5)As_(41)形成的基础。     

改性蒙脱石吸附水质中洛克沙砷的动力学研究

通过对蒙脱石的改性处理,制备了强化铁铈-纳基蒙脱石,并研究了其对废水中洛克沙砷的吸附行为.结果表明:溶液pH、不同浓度和温度对吸附效果均有明显的影响.用Freundlich方程和二阶吸附动力学方程能较好地描述四环素的吸附过程.     

纳米氧化铜对水中三价砷的吸附特性及机理研究

研究纳米氧化铜对三价砷(As(Ⅲ))的吸附性能。采用水热法合成制备纳米氧化铜(CuO-NPs),并将其应用于水中砷离子的吸附脱除,通过透射电子显微镜、X-射线衍射(XRD)对CuO-NPs进行表征。制备的CuO-NPs形态稳定,平均直径在20～50nm,且其零电荷点为7. 8。同时,通过批处理吸附试验探究了吸附时间、溶液p H、初始浓度等因素对水中As(Ⅲ)去除率的影响。结果表明:弱碱性条件有利于CuO-NPs对As(Ⅲ)的去除,且p H为8时,CuO-NPs对As(Ⅲ)去除率最高,为97. 05%; As(OH)3和As(OH)2O-与氧化铜水合物之间的配位交换,是As(Ⅲ)被吸附去除的主要途径; As(Ⅲ)对CuO-NPs的等温吸附符合Langmuir方程,最大吸附容量可达1 085. 040 3μg/g,且该过程是自发吸热反应、符合准二级动力学方程。     

TiO2掺杂Pd2+吸附剂处理酸性As(Ⅲ)废水的研究

利用TiO2掺杂Pd2+吸附剂进行了酸性As(Ⅲ)废水的去除实验,并与活性炭吸附法进行了对比,考察了吸附时间、吸附剂用量、溶液pH值等因素对实验的影响.结果表明,对于ρ(As(Ⅲ))=15 mg/L的水样,As(Ⅲ)的去除率达98.5%,高于或相当于活性炭吸附法,处理后的水质达到了国家排放标准.     

Nano-HCO吸附剂的制备及其除As(Ⅲ)性能

采用溶胶沉淀结合超声分散处理的方法,制备平均粒径为70 nm,比表面积为212 m2.g-1的纳米级水合氧化铈(Nano-HCO)吸附剂.在pH值为4~10,初始As(Ⅲ)质量浓度为10 mg.L-1,吸附剂投加量为1.0 g.L-1的反应条件下,可在2 h内将溶液中As(Ⅲ)质量浓度降低到0.01 mg.L-1以下.Nano-HCO吸附剂对砷的吸附等温线服从Langmuir方程,对应不同pH值,其对As(Ⅲ)的吸附容量较未经超声分散处理的水合氧化铈提高29%~141%,且水温的升高有助于增加As(Ⅲ)的吸附程度.     

凹凸棒黏土负载Mg-Al类水滑石对Ni(Ⅱ)的吸附特性

研究凹凸棒黏土(ATP)负载Mg-Al类水滑石(Mg-Al-HTlc)对含Ni(Ⅱ)废水的吸附.考察pH值、投料量、吸附时间和温度对其吸附性能的影响,对吸附过程进行热力学和动力学研究.利用SEM、FT-IR和XRD等测试技术表征复合材料,分析该吸附过程存在的吸附机理.结果表明:该复合材料再生效果好,吸附过程符合Langmuir单分子层吸附,符合吸附动力学的物理扩散和化学反应,在pH=6.0,温度为50℃,初始浓度为150mg·L-1时,吸附容量最高可达80.94mg·g-1.     

静电纺丝制备太阳光活性空心Ce/ZnO复合纳米纤维

以Ce(NO₃)₃·6H₂O为铈源、Zn(CH₃COO)₂·2H₂O为锌源、聚丙烯腈为载体,运用静电纺丝技术结合高温焙烧制备了Ce掺杂的ZnO(Ce/ZnO)纳米催化剂.采用扫描电镜、热重分析仪、X-射线衍射对制得的复合纳米材料的结构进行分析,并对其光催化降解孔雀石绿的性能进行研究.研究结果表明:在制得的催化剂样品中Ce掺杂摩尔分数和焙烧温度对样品的催化性能影响显著,用在700 ℃时焙烧制备的含Ce摩尔分数为1.00%的Ce/ZnO催化剂样品处理孔雀石绿废水,经太阳光照200 min后,孔雀石绿溶液的降解率高达98.60%,催化降解过程符合复合1级动力学,且催化剂可重复使用.     

生物炭改性高庙子膨润土对铕(Ⅲ)的吸附特性

针对作为我国核废料处置库缓冲/回填材料——高庙子(GMZ)膨润土——在长期运营条件下的缓冲性能衰减问题,利用梧桐叶为碳源制备生物炭改性GMZ膨润土,通过微观表征和批次吸附试验,研究了其结构和对Eu(Ⅲ)的吸附性能,进一步探讨了复合材料的作用机理.结果表明,生物炭改性GMZ膨润土中的官能团出现次甲基(—CH),说明有机官能团嫁接成功,层间距进一步增大,蒙脱石表面的细小颗粒在改性后变大.在吸附性能方面,随着固液比和接触时间的增加,吸附率提高;随着pH值、离子强度的增加,吸附率降低;生物炭改性GMZ膨润土对Eu(Ⅲ)的吸附等温线符合Langmuir模型和准二级动力学模型,最大理论吸附量为32.36 mg·g~(-1).     

不同形态砷在新生态MnO2界面上的吸附作用

研究了新生态MnO2对2种形态砷的吸附作用.在相同的实验条件下,As(Ⅴ)的吸附动力学数据符合Langergren二级动力学方程;As(Ⅲ)的吸附数据符合简单级数的二级动力学方程.2种形态砷的吸附过程受pH的影响较大;吸附过程中SO42-,PO43-等阴离子对2种形态砷均有吸附竞争作用;吸附过程不受离子强度的影响.     

天然磁黄铁矿机械活化强化除砷技术

以天然磁黄铁矿为净化剂,研究As(Ⅲ)在磁黄铁矿表面的吸附、转化行为;基于机械活化原理,开发高质量浓度含砷废水净化除砷技术。研究结果表明:As(Ⅲ)吸附在磁黄铁矿表面,并与表面S~(2-)发生作用生成As_2S_3,矿物表面同时发生氧化反应生成少量As_2S_5,As_2O_3和As_2O_5,表面含砷组分及单质硫在一定程度上阻碍磁黄铁矿与溶液中砷的进一步反应。通过对磁黄铁矿进行机械活化处理,一方面,可减小磁黄铁矿粒度、增大比表面积,另一方面,暴露具有较高活性的新鲜表面,极大地提高磁黄铁矿的除砷效率;当pH为3.0～3.5、温度为80℃、反应时间为24 h、磁黄铁矿初始质量浓度为12 g/L时,砷的去除率大于97%。     

湿法制磷酸废水中的有毒砷的消减

采用物理吸附、光催化及化学絮凝三种方法对宜昌一化工有限公司湿法制磷酸中含As废水(砷含量为13.56mg/L)进行了消减研究,三种方法中:物理吸附法活性炭的饱和吸附含量是1.0 g/50mL,此时废水84.4%的As被吸附除去,黏土的吸附试验中未发现吸附饱和现象;化学氧化法中,Fenton试剂最佳浓度比为[H2O2]∶[Fe3+]=200∶1,此时可以将82.2%的As3+氧化为低毒的As5+;化学絮凝法中,絮凝剂-96、絮凝剂-98及硅藻土三种絮凝剂作用的最佳pH分别为12.6、12.6、11.8,絮凝剂的最佳用量分别为10、9、13.0 mg/mL对废水中As3+转化率分别为65.7%、73.2%、76.3%.设计了含As废水处理装置,经处理后废水中As的含量达到国家工业废水排放标准.     

高盐度化学制药废水预处理试验研究

采用"蒸馏+铁炭内电解+絮凝"工艺对某制药企业排放的废水进行预处理。经过蒸馏脱盐后,综合废水盐度(质量分数,下同)由7.4%降至0.15%;再采用"铁炭内电解+絮凝"工艺进行处理,内电解试验最佳工艺条件:进水pH值为3.0、铁炭比为4∶1(体积比)、停留时间为6 h,COD去除率达到26.5%;絮凝试验最佳pH值为9.0,COD去除率达到1.5%。废水经过预处理后,COD去除率达到28.0%,出水COD质量浓度(下同)降至20 988 mg/L,ρ(BOD)5/ρ(COD)由0.28提高至0.41。预处理出水厌氧可生化性试验表明,当进水COD质量浓度为9 000 mg/L左右时,容积负荷(COD)为1.0 kg/(m3.d),出水COD质量浓度降低至2 100 mg/L左右,COD去除率达到75.0%。说明该制药废水经过预处理后可生化性显著提高,为后续的生化处理创造了有利条件。     

负载铁生物炭的制备、表征及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以小麦秸秆为原料热解制备生物炭,分别用FeSO_4/FeCl_3和FeCl_3对生物炭进行表面改性。表征结果显示,改性生物炭表面存在磁性颗粒和Fe—O基团,负载铁后生物炭的比表面积和总孔体积显著增大。吸附实验结果表明,改性后生物炭吸附Cr(Ⅵ)的吸附性能优于未改性生物炭,且以FeSO_4/FeCl_3改性的生物炭吸附性能更佳,在Cr(Ⅵ)溶液初始pH为2、初始浓度为100 mg·L~(-1)、温度为30℃、振荡速率为150 r·min~(-1)、生物炭投加量为4 g·L~(-1)、吸附时间为48 h的条件下,FeSO_4/FeCl_3改性的生物炭对Cr(Ⅵ)的去除率达93.9%;负载铁生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附符合拟二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。     

CeO_2对SiCp/Al-Si复合材料组织及性能的影响

采用粉末冶金法制备SiCp/Al-Si复合材料,以CeO2为变质剂,制备含CeO2的SiCp/Al-Si复合材料。研究CeO2的添加量(质量分数)对复合材料组织和力学性能的影响,探讨复合材料中CeO2在烧结过程中的作用机理。研究结果表明:添加CeO2可以有效提高复合材料的致密度和室温拉伸性能,复合材料的致密度和室温拉伸性能随CeO2添加量(质量分数:0%~1.80%)的增加先升高后降低,在CeO2的添加量(质量分数)为0.60%时出现峰值。随着CeO2添加量的增加,CeO2颗粒发生集聚长大。当稀土添加量(质量分数)为0.60%时,变质效果最好。此时,硅相的平均尺寸最小且形态明显球化,硅颗粒的平均直径从7μm下降到5μm以下。     

强化催化铁炭内电解处理高质量浓度焦化废水

针对焦化废水污染物质量浓度高、成分复杂、可生化性差的特点,采用催化铁炭内电解(同时曝气进行强化)对高质量浓度焦化废水进行预处理试验,考察pH值、反应时间、铁炭体积比等因素对处理效果的影响,并通过正交试验确定催化铁炭内电解处理焦化废水的最佳条件,对反应机理作初步的探讨.试验结果表明,当进水COD在3 200～3 500 mg/L之间,pH值约为3,铁炭体积比1∶1,反应时间90 min时,COD、酚、硫化物、色度和NH3-N的去除率分别为66%,75%,73%,80%和34%,ρ(BOD5)/ρ(COD)由处理前的0.25提高到0.52,大大提高了废水的可生化性.