改性沸石混合矿物对富营养化水质中磷的吸附性能研究

利用广东本地丰富的沸石矿产资源,组合比表面积大的矿物材料,经改性后,形成吸附和交换量大的混合矿物,对模拟富营化水质中的磷进行去除.结果表明,混合矿物脱磷效果显著,静态实验对含磷0.5mg/L的富营养化水中磷的去除率达95.07%;动态实验中,混合矿物对磷的吸附与流量有关,饱和吸附量为0.26～0.29 mg/g;并且对混合矿物的脱磷机理进行了探讨.     

三种人工湿地基质吸附氮磷的基础实验研究

选用广西平果某铝厂三种废渣作为基质材料进行磷素和氮素等温吸附实验和动力学实验研究,结果表明:当氮溶液浓度和磷溶液浓度分别为5～500 mg/L时,磷素和氮素的理论最大吸附量均为1#废渣,分别达到9 240 mg/kg和6 062 mg/kg.动力学实验表明在当磷溶液浓度为5 mg/L时,三种废渣中对磷的吸附去除率以1#废渣最大达到了96%;当初始氮溶液浓度为50 mg/L时,以2#废渣的吸附去除率最大, 为52%. 相比之下,对氮素的实际吸附容量和去除率都没有达到磷素的水平.     

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。     

热改性砂对水中磷的吸附研究

通过小试振荡实验,研究了经573℃热改性的颗粒状石英砂(热改性砂)对水中低浓度磷的吸附效果.对原砂和热改性砂的XRD图谱分析,验证了石英砂的同质异晶转变.研究结果表明,实验时段内热改性砂对水中低浓度磷(1mg/L)的去除率达到99%,磷吸附动力学和等温吸附实验结果可分别由准二级反应动力学模型和Langmuir吸附等温线非线性模拟,相关系数R2均大于0.95.25℃时,热改性砂最大吸附容量(qm)为0.71 mg/g(磷/吸附剂),D-R吸附模型计算的吸附平均自由能E=7.21kJ/mol,物理吸附为优势吸附行为.热改性颗粒状石英砂吸附除磷实现了不引入二次污染的除磷过程,拓宽了颗粒状石英砂在水处理中的应用,为再生水中磷的去除提供了理论支持.     

香溪河库湾沉积物及库岸土壤对磷的吸附特征

采集香溪河沉积物及库岸土壤,进行磷的吸附动力学实验和等温吸附实验,研究吸附特性.结果表明准二级动力学模型为描述香溪河土壤磷吸附的最优方程(R2:0.997 9~0.999 8);垂直方向上,沉积物对磷的吸附能力较库岸土壤更强;时间上,夏季沉积物对磷的最大吸附量为273.16mg/kg,秋季最大吸附量为415.31mg/kg,夏季沉积物对磷的吸附能力较秋季弱.根据Langmuir模型对等温吸附线性拟合得到的最大吸附量(Q_(max))、平衡吸附系数(KL)和最大缓冲容量(MBC)空间差异较大,Q_(max)所得规律与等温吸附线实际规律一致;Q_(max)、KL和MBC均表现为秋季吸附量大于夏季吸附量.沉积物的本底吸附态磷NAP和沉积物对磷的吸附解吸平衡浓度EPC0高于消落带及上缘土壤,其磷释放风险更大;沉积物EPC0浓度高于上覆水P浓度,香溪河沉积物表现为"源".     

高岭土和蒙脱石的混合土对Cu2+的吸附特性研究

本文主要研究了高岭土、蒙脱石和同时包含上述两种矿物的混合土对水溶液中Cu2+的等温吸附特性,重点考察了初始浓度和矿物配比等因素的影响。通过平衡吸附试验得到单种矿物以及混合矿物对Cu2+的平衡吸附量qe,分析并比较混合前后两种矿物吸附性能的变化情况。结果表明,高岭土与蒙脱石对Cu2+等温吸附曲线分别属于“C型”和“H型”;混合矿物对Cu2+的吸附性能由蒙脱石主导;混合矿物的平衡吸附量qe随高岭土占比的增加而线性减小,与单独矿物吸附相比,矿物混合会造成“吸附量损失”混合偏差系数Km<1,且为关于高岭土(或蒙脱石)含量的多项式函数。     

天然矿物在富磷水体中除磷的工艺和机理研究

用天然矿物方解石与硬石膏晶体粉末按10：1-15：1质量比配成混合矿物,在粒径为120800目、时间约为10h,pH值为5-10,温度在25℃-30℃的条件下,除磷率在89％-99％,最终处理后的水体磷平衡浓度在0．4—0．1mg·L^-1。左右;同时,混合矿物的除磷总量与硬石膏用量呈正相关,从而使得在富磷水体中除磷的定量化成为可能．该工艺除天然矿物方解石与硬石膏外,不需要添加其他化学药剂;能够广泛应用于城市生活污水、工业废水的除磷,还可以应用于农村分散式生活污水,大、中、小型的富营养化景观水体的除磷．     

潜流人工湿地填料除磷性能模拟研究

选取煤渣、红砖屑和碎石为介质,采用静态方法模拟潜流人工湿地除磷试验,选取其中效果较好的填料与其余两种填料进行静态及动态组合除磷试验.结果表明.煤渣对生活污水中磷的静态吸附效果最佳.吸附量可达2.25 mg/kg,其后依次是煤渣与红砖屑混合填料、红砖屑、煤渣与碎石混合填料和碎石.动态模拟试验中,当水力停留时间(HRT)为24 h时.三级串联的煤渣潜流湿地对生活污水中总磷的吸附量达2.08 mg/kg,对生活污水中总磷的平均去除率达93.40%.由于煤渣对磷较强的化学吸附及物理吸附作用,可单独作为潜流人工湿地的填料.     

高岭土和蒙脱石的混合土对Cu~(2+)的吸附特性

研究了高岭土、蒙脱石和同时包含上述两种矿物的混合土对水溶液中Cu~(2+)的等温吸附特性,重点考察了初始浓度和矿物配比等因素的影响。通过平衡吸附试验得到单种矿物,以及混合矿物对Cu~(2+)的平衡吸附量qe,分析并比较混合前后两种矿物吸附性能的变化情况。结果表明,高岭土与蒙脱石对Cu~(2+)等温吸附曲线分别属于"C型"和"H型";混合矿物对Cu~(2+)的吸附性能由蒙脱石主导;混合矿物的平衡吸附量qe随高岭土占比的增加而线性减小;与单独矿物吸附相比,矿物混合会造成"吸附量损失"混合偏差系数K_m1,且为关于高岭土(或蒙脱石)含量的多项式函数。     

高钙粉煤灰陶粒对人工湿地强化除磷机制

为强化人工湿地除磷能力和扩大固体废弃物粉煤灰的利用,选择对磷吸附容量高的高钙粉煤灰陶粒作为人工湿地基质,考察除磷特性,探讨除磷机制.实验结果表明:高钙粉煤灰陶粒具有其巨大的比表面积和孔隙率,相对于传统基质具有较大的磷吸附容量,磷去除率可达90％,出水TP和PO43-质量浓度分别低于0.40 mg/L和0.22mg/L;粉煤灰陶粒吸附Ca-P达到总吸附磷量的90％,强化除磷的机制是陶粒内部的钙元素与水中的磷发生化学反应,造成磷在陶粒表面的沉积,进而达到从水中分离的目的,微生物分解和植物的进一步吸收能维持该过程的可持续性.     

碱改性生物炭-凹凸棒制备及其对水中磷的去除

磷是动植物必不可少的营养物质．然而，地表水中过量的磷会导致水生植物和藻类的快速生长．本研究通过氯化镁对玉米芯残渣进行改性，在无氧条件下高温烧制并与碱改性凹凸棒混合，制备了一种碱改性生物炭-凹凸棒土复合物(MgO-CB-AMAP)．该碱改性生物炭具有高比表面积，达396.2 m~2/g，明显高于直接煅烧制备的生物碳(132.7 m~2/g)．进一步，评价了MgO-CB-AMAP复合物对水中磷的吸附性能．结果表明：当水中磷浓度5 mg/L、玉米芯及凹凸棒的比例为1∶3、用量为2 g/L时，6 h后磷去除率达91%，吸附量为9.7 mg/g，均高于生物炭(3.6 mg/g)和碱改性凹凸棒(6.1 mg/g)．最后，对MgO-CB-AMAP在模拟含磷污染水体中磷的吸附过程进行了动力学研究，该吸附过程符合准二级动力学模型．研究结果表明这种碱改性生物炭-凹凸棒土复合物在磷污染控制中有很好的应用前景．     

两种沸石吸附废水中磷污染物的研究

采用人造沸石和4A沸石对含磷50 mg·L-1模拟废水进行吸附实验,研究了沸石用量、含磷浓度、吸附时间、反应温度和pH值对两种沸石吸附性能的影响.结果表明,室温,pH=2～3,P2.5 mg/g(沸石),吸附100 min的条件下,两种沸石对磷的去除率均在90%以上,4A沸石对磷的吸附效果优于人造沸石.     

江西省不同营养类型湖泊底泥沉积物对磷的等温吸附特征

利用TLI方法将江西省18个湖泊分为中营养型和轻度富营养型两类。在低范围初始磷浓度和高范围初始磷浓度条件下,研究了两类湖泊底泥沉积物对磷的吸附等温热力学特征,并得出其相应的热力学参数特征值,研究结果表明:在低初始磷浓度条件下,两类湖泊对的磷等温吸附线符合Linear模型;在高初始磷浓度条件下,两类湖泊对磷的吸附等温线均能较好的符合Langmuir模型和Freundlich模型,显著水平(P0.05);中营养型湖泊底泥沉积物对磷的最大吸附量Q_(max)、吸附效率m、沉积物本底吸附态磷NAP和磷吸附/解吸平衡浓度EPC_0分别为669.828～833.224 mg/kg、112.006～216.07 L/kg、15.274～25.177 mg/kg和0.071～0.225 mg/L,而轻度富营养湖泊底泥沉积物对磷的Q_(max)、m、NAP和EPC_0分别为718.027～856.822 mg/kg、124.310～148.910 L/kg、22.248～30.838 mg/kg和0.156～0.259 mg/L,从热力学参数的大小方面分析,中营养型湖泊Q_(max)、NAP、EPC_0、K的值均小于轻度富营养型湖泊;中营养型湖泊底泥沉积物的Q_(max)、NAP、EPC_0与TP、IP、Fe/Al-P与OP含量相关性较好;而轻度富营养型底泥沉积物Q_(max)、NAP、EPC_0与IP、Fe/Al-P含量相关性较好,Q_(max)、NAP和EPC_0与沉积物污染程度有关。该研究结果为进一步揭示湖泊富营养化机制提供数据上的支撑。     

纯黏土矿物甲烷吸附研究及吸附模型评价

黏土矿物在页岩储层无机矿物中占有重要的比例,其是页岩气吸附的重要场所。由于不同页岩储层成藏条件不同,黏土矿物相对含量存在较大差异,因此也影响页岩气的吸附能力。以X射线衍射(XRD)、低压氮气吸附实验及甲烷等温吸附实验为主要研究手段,XRD结果表明:4种样品(伊利石,蒙脱石,绿泥石,高岭石)纯度较高,均大于94%。低压氮气吸附结果表明:蒙脱石以微孔与中孔为主,孔隙形态主要为四边都开口的平行板状、狭缝状等,含有墨水瓶状的孔;伊利石主要发育有中孔与大孔,绿泥石主要发育有微孔和大孔,高岭石主要发育有中孔和大孔,其的孔隙形态同样都平行板状、狭缝状等为主;比表面积与孔隙体积的依次为高岭石伊利石蒙脱石绿泥石,且两者呈正相关。在61℃,压力为0～25 MPa条件下进行5组甲烷等温吸附试验,包括4组纯黏土矿物及1组由4种纯矿物等质量混合的矿物。纯黏土矿物甲烷吸附量依次为高岭石伊利石蒙脱石绿泥石,黏土矿物的比表面积越大,其甲烷吸附量也越大。对等温吸附实验数据进行拟合发现:Langmuir、Toth及Langmuir-Freundlich吸附模型对于不同矿物总体拟合效果都极好,对黏土矿物吸附模型精确选择具有一定意义。     

共沉淀法合成锌铝类水滑石化合物的焙烧产物及其磷吸附

采用共沉淀法合成ZnAl类水滑石化合物,并于400℃焙烧4h,研究焙烧产物对含NaH2PO4、Na2SO4、NaNO3、NaCl的混合溶液中磷的选择性吸附行为.发现该产物表现出对磷具有高选择性,吸附量随着吸附时间的增加而增加而后趋于饱和,可达35mg.g-1,该值比采用均匀沉淀法合成的该材料的吸附量增加了1倍;且随着吸附量的增大,溶液的pH变大,验证了该体系对磷的吸附机制很可能是磷酸根与吸附剂进行表面络合.本工作提供了一条增大比表面积从而提高磷吸附量的途径,同时该合成方法简洁且产量大.     

灰漠土人工湿地基质对磷的吸附性能研究

研究了灰漠土作为人工湿地基质对磷的吸附性能,并与炉渣基质进行了对比试验。结果表明,灰漠土具有比炉渣更快的吸附速度,当吸附磷溶液初始质量浓度为10mg/L时,灰漠土和炉渣对磷的最大吸附量分别为92mg/kg和78mg/kg,并且两者对pH影响与离子干扰影响的响应均表现出相似的变化规律。灰漠土在西北干旱地区广泛存在,因此,可以完全替代炉渣作为人工湿地的除磷基质。     

改性粉煤灰对生活污水中磷的吸附实验

以粉煤灰作为原材料,分别用1 mol/L的H_2SO_4、NaOH及Na_2CO_3对其进行改性,采用改性粉煤灰对生活污水中磷进行吸附实验,分析pH值、温度、振荡时间、振荡速度等因素对吸附效果的影响.结果表明,酸改性粉煤灰效果最佳,酸改性粉煤灰在pH值为6、温度为30℃的条件下,对磷质量浓度为5 mg/L的生活污水,以140 r/min的转速振荡吸附30 min,磷的去除率高达96%.经动力学拟合后发现不同改性粉煤灰对磷的吸附均符合拟二级吸附方程,属于化学吸附.     

矿物土壤对氟离子的吸附特性研究

选用三种矿物土壤,研究它们对氟离子的吸附特性,探讨投加量、吸附时间、pH以及煅烧温度等因素的影响.结果表明:不同土壤对氟离子具有不同的吸附能力,郴州土壤对氟离子的饱和吸附量可达909.09 mg/kg,吸附行为符合Langmuir方程式;当矿物土壤的投加量为30 g/L时,吸附行为可在5 h内达到平衡,pH的变化对矿物土壤的吸附能力影响不明显;将土壤经过高温煅烧后,吸附能力会有所增加,经过300℃煅烧的矿物土壤对氟离子的吸附效果最佳,比煅烧前增加了19.2%.     

纯粘土矿物甲烷吸附研究及吸附模型评价

粘土矿物在页岩储层无机矿物中占有重要的比例,其是页岩气吸附的重要场所。由于不同页岩储层成藏条件差异,粘土矿物相对含量有较大差异,因此也影响页岩气的吸附能力。以XRD,低压氮气吸附实验以及甲烷等温吸附实验为主要研究手段。XRD结果表明四种样品(伊利石,蒙脱石,绿泥石,高岭石)纯度较高,均大于94%。低压氮气吸附结果表明：蒙脱石以微孔与中孔为主,孔隙形态主要为四边都开口的平行板状、狭缝状等,含有墨水瓶状的孔;伊利石主要发育有中孔与大孔,绿泥石主要发育有微孔和大孔,高岭石主要发育有中孔和大孔,它们的孔隙形态同样都平行板状、狭缝状等为主;比表面积与孔隙体积的大小顺序为：高岭石>伊利石>蒙脱石>绿泥石,两者呈正相关。在61 ℃,压力为0~25 MPa条件下进行五组甲烷等温吸附试验,包括四组纯粘土矿物及一组由四种纯矿物等质量混合的矿物。纯粘土矿物甲烷吸附量大小顺序为：高岭石>伊利石>蒙脱石>绿泥石,粘土矿物的比表面积越大,其甲烷吸附量也越大。对等温吸附实验数据进行拟合发现：Langmuir, Toth以及Langmuir-Freundlich吸附模型对于不同矿物总体拟合效果都极好,对粘土矿物吸附模型精确选择具有一定意义。     

铝改性竹炭的磷吸附性能研究

为了改善竹炭的磷吸附性能,以氯化铝为改性剂,采用铝盐水解共沉法对竹炭进行改性,并对改性前后竹炭物化特性进行表征.通过批次吸附实验对比研究了改性竹炭对水溶液中磷的吸附特性.结果表明:Langmuir和Freundlich等温方程能很好地描述竹炭磷吸附等温特性,Freundlich等温方程拟合效果更优,改性后竹炭磷吸附容量为10.0mg·g-1,是改性前竹炭的1.3倍;铝改性竹炭磷吸附过程符合Lagergren二阶动力学模型;溶液pH值对磷吸附影响显著,酸性条件有利于磷吸附,腐植酸对吸附磷有明显负面作用,而NO3-对吸附磷无明显抑制作用.