蛇纹石-黏土复合颗粒除氟的动态实验研究

为研究蛇纹石-黏土复合颗粒的除氟性能,采用室内动态实验探讨了复合颗粒在不同氟离子浓度、不同吸附柱高度和不同流速下对含氟水除氟效果的影响及其吸附动力学过程.试验结果表明:吸附剂的动态吸附容量与吸附剂高度、原水氟离子浓度呈正相关,而与进水流速呈负相关;吸附剂传质区长度与进水流速、吸附剂高度及原水氟离子浓度均呈正相关.吸附动力学拟合结果显示:蛇纹石-黏土复合颗粒对水中氟的吸附动力学符合Yoon and Nelson方程,平衡吸附容量与吸附剂高度呈正相关,与进水流速呈负相关.随着初始氟离子浓度的增加,到达吸附平衡时间缩短,吸附容量逐渐增大.     

水中全氟化合物的活性炭吸附特性研究

针对5种具有不同碳氟链长度的全氟羧酸,选择了4种不同基质的活性炭,开展了活性炭吸附水中全氟羧酸污染物特性的研究。在试验所使用的4种活性炭中,以椰壳和木材为基质的活性炭对全氟羧酸的吸附能力最强。通过水磨法将粉末活性炭制备为超微粉末活性炭(粒径约为1.2μm)后,其吸附容量没有明显变化,仅吸附效率得到了显著提高,在吸附开始的5min内即能够达到吸附平衡。碳氟链长度与活性炭吸附水中全氟羧酸的效果密切相关,全氟羧酸的碳氟链长度越长,其亲水性越弱,活性炭对其的吸附效果越好。当水中pH和离子强度分别为7.2和0.02时,15mg/L的椰壳活性炭能够吸附90%初始浓度为500ng/L的全氟辛酸,但仅能去除水中不高于10%的全氟丁酸。根据试验结果,较低的pH有利于全氟羧酸的活性炭吸附,水中的离子强度与可溶性有机物能够抑制全氟羧酸的吸附去除。     

分子印迹技术选择吸附去除水中Cu(Ⅱ)离子的研究

以油酸为功能单体,二乙烯基苯为交联剂,应用乳液聚合方法,制备Cu(Ⅱ)离子印迹聚合物,利用该印迹聚合物选择吸附去除水中Cu(Ⅱ)离子.研究了Cu(Ⅱ)离子印迹聚合物在水中的吸附容量、选择性及影响因素、稳定性等内容.试验结果表明,利用分子印迹技术选择吸附去除水中Cu(Ⅱ)离子具有较高的效率、良好的选择性和物理稳定性.     

纳米铁/活性炭新型材料的制备及其对铜离子的吸附性能研究

以活性炭为载体,采用沉淀法制备纳米铁/活性炭新型材料,对活性炭的结构变化进行BET和TEM表征分析,研究纳米铁负载前后活性炭对水中铜离子的吸附能力以及p H值、起始浓度、吸附时间等因素对吸附性能的影响,同时考察其再生性能。结果表明:纳米铁成功负载于活性炭上,随着p H值的增加,吸附容量逐渐增大,当p H=6时,纳米铁/活性炭的最大吸附量为18.73 mg/g,与活性炭相比提高了150%。新型材料对铜离子的吸附过程符合Langmuir和Freundlich吸附模型,对铜离子的吸附量随时间变化的规律符合准二级动力学模型,由于负载的纳米铁阻碍了铜离子向材料表面扩散,其吸附速率仅为0.002 g/(mg·min),与活性炭相比下降了60%左右。新型材料再生效率高,具有较好的应用前景。     

氢氧化钠改性活性氧化铝除氟效能研究

研究了不同方法改性后活性氧化铝对水中氟离子的去除效能.结果表明,用氢氧化钠作为改性剂改性效果较好.同时研究了各种因素对氢氧化钠改性活性氧化铝吸附氟离子的影响,其中包括氢氧化钠浓度、改性时间、改性后中和的硫酸浓度、时间等.最后对氢氧化钠改性后活性氧化铝的耗损量及饱和吸附量进行了测定.活性氧化铝改性后的饱和吸附量是未改活性氧化铝的2.3倍.     

沸石处理高氟水实验研究

为研究原水含氟浓度、pH值、吸附时间等因素对沸石除氟的影响,采用静态和动态两种方法进行沸石处理高氟水实验。结果表明:沸石吸附氟离子适宜的pH值为6～8,溶液的氟离子浓度越高,沸石的平衡吸附量越大,25℃时按Langmuir吸附等温式拟合为qe=0.0078Ce/(1+0.0767Ce),按Freundlich吸附等温式拟合为qe=0.0114Ce0.4897;沸石吸附柱越高,穿透时间越长,处理水量也越大;进水流速越低,吸附柱有效运行周期就越长。沸石柱经再生可重复使用。     

GAC对水中内分泌干扰物双酚A的吸附特性及动力学研究

研究了颗粒活性炭(GAC)对水中内分泌干扰物双酚A(BPA)的吸附容量、吸附动力学及其影响因素.结果表明,GAC吸附容量大,吸附等温线符合Langmuir和Freundlich模型;吸附容量受GAC粒径的变化影响较大.Langmuir模型的最大吸附容量qm与粒径dp关系为:ln(qm)=-0.507 5×ln(dp) 14.07;Freundlich模型Kf与dp关系为:ln(kf)=-1.078 ln(dp) 18.307.GAC对BPA为单分子层吸附,400 min基本可达到平衡,且吸附速率变化符合拟二级动力学模型,dp与速率常数k2之间符合ln(k2)=-1.039 ln(dp)-9.014;BPA初始浓度C0与k2关系式为1/k2=529.7 C0-35 979.     

铁/铝复合氧化物对氟离子的吸附

水体中氟离子超标严重危害人们的健康,为了寻求廉价、高效的氟离子吸附剂,本文通过共沉淀-焙烧的方法制备了铁铝复合金属氧化物吸附剂,并将之应用于氟离子废水的吸附。探讨了氧化物配比、吸附时间、吸附剂投加量、溶液初始浓度、溶液p H等因素对氟离子吸附效果的影响。结果表明:当铁铝复合氧化物中铁氧化物与铝氧化物摩尔比为1∶2,氟离子溶液初始浓度100 mg/L,固液比为4 g/L,溶液p H为6.0,吸附时间为30 min时,该吸附剂对氟离子的吸附效果最佳,此时氟离子的去除率为92.5%。     

石英砂负载氧化铁吸附除磷的研究

通过小试摇床试验研究了石英砂负载氧化铁(IOCS)在不同的试验条件下(pH、吸附时间、背景离子等)对磷的吸附效果.结果表明:在中性条件下,IOCS吸附除磷效果最佳;锑与磷在IOCS上产生明显的竞争吸附.准二级反应动力学模型及Langmuir等温吸附模型可分别较好地描述磷的吸附动力学及吸附等温线试验结果;再生试验表明:采用0.1 mol/L的NaOH溶液可以使得IOCS再生,且再生次数对吸附容量影响不大.     

河北省苦咸水和高氟水处理技术现状和发展趋势

河北省是全国氟中毒重病区之一，饮用高氟水人数约869万人，其中沧州市占24％。用于饮用水除氟的水处理技术有多种，常规除氟技术的有混凝沉淀法、活性氧化铝吸附法、骨炭吸附法，常规除氟技术由于受技术操作、管理、运行等要求影响，不宜在农村使用，膜法除氟技术，如电渗析、反渗透等应用方便，操作简单，适宜性强。苦咸水淡化，主要集中在蒸馏法、反渗透法和电渗析法等系统技术方面，纳滤技术在苦咸水淡化领域的应用也逐渐活跃起来。一些新技术也在实践中，如火山岩分子筛吸附降氟设备、碎石吸附降氟技术等。河北省沧州市的多年改水经验说明了膜法处理技术在苦咸水、高氟水处理中的广泛性应用。     

泥沙沉降对水库中磷的空间分布影响

磷是水库富营养化的主要影响因子,对泥沙有很强的亲和性。为探究水库中磷的空间分布规律,针对泥沙沉降过程中对磷的吸附影响进行了模拟试验,研究了不同环境因素耦合作用下泥沙沉降对水库中磷分布的影响。此外,基于量纲分析及多元回归法建立了液相磷浓度垂向分布公式。结果表明：泥沙沉降过程中对磷的吸附导致液相磷的垂向分布呈上浓下稀的趋势。泥沙粒径越小、含沙量越高、水深越大,则液相磷元素的浓度梯度越大,垂向分布越不均匀。液相磷垂向分布公式表明,液相磷浓度梯度与含沙量的1/4次幂、泥沙粒径的-2/3次幂和水深的1/3次幂成正比,液相磷浓度最小值与含沙量的-1/20次幂、泥沙粒径的1/10次幂和水深的-1/10次幂成正比。公式计算值与试验数据基本吻合,表明该公式对研究水库磷元素的空间分布有重要参考意义。     

Characteristics of phosphorus adsorption by sediment mineral matrices with different particle sizes

The particle size of sediment is one of the main factors that influence the phosphorus physical adsorption on sediment. In order to eliminate the effect of other components of sediment on the phosphorus physical adsorption the sediment mineral matrices were obtained by removing inorganic matter metal oxides, and organic matter from natural sediments, which were collected from the Nantong reach of the Yangtze River. The results show that an exponential relationship exists between the median particle size (D₅₀) and specific surface area (S_g) of the sediment mineral matrices, and the fine sediment mineral matrix sample has a larger specific surface area and pore volume than the coarse sediment particles. The kinetic equations were used to describe the phosphorus adsorption process of the sediment mineral matrices, including the Elovich equation, quasi-first-order adsorption kinetic equation, and quasi-second-order adsorption kinetic equation. The results show that the quasi-second-order adsorption kinetic equation has the best fitting effect. Using the mass conservation and Langmuir adsorption kinetic equations, a formula was deduced to calculate the equilibrium adsorption capacity of the sediment mineral matrices. The results of this study show that the phosphorus adsorption capacity decreases with the increase of D₅₀, indicating that the specific surface area and pore volume are the main factors in determining the phosphorus adsorption capacity of the sediment mineral matrices. This study will help understand the important role of sediment in the transformation of phosphorus in aquatic environments.     

长江中下游江段泥沙对Pb2+的吸附特征

以长江中下游武汉至上海崇明岛江段河床泥沙样品为研究对象,通过振荡吸附试验研究了泥沙对Pb²⁺的吸附特征,分析了泥沙浓度、泥沙粒径、有机质含量等对Pb²⁺吸附的影响。结果表明:泥沙对Pb²⁺的吸附平衡时间为20 h,吸附动力学过程可以用准一级动力学、准二级动力学、Elovich方程对试验数据进行分析拟合,拟合系数均在0.85以上,尤以准二级动力学方程为佳,其拟合系数高达0.997 8。Langmuir模型对Pb²⁺的等温吸附的拟合系数R²均达到0.9以上,Pb²⁺的等温吸附过程为单分子层吸附,吸附大多发生在泥沙表面,主要为物理吸附过程。随着泥沙浓度的增加,吸附效率显著提高,当泥沙浓度增加为1 g/L时,吸附效率达到最大值(≈99.8%)。泥沙对Pb²⁺的吸附热力学参数ΔG<0,ΔH>0,表明该过程可以自发进行,升高温度有利于提高泥沙对Pb²⁺的吸附量;泥沙中有机质含量越高,平均吸附键能越大,两者呈显著正相关关系(R²=0.968 2, p<0.01)。泥沙对Pb²⁺吸附量总体呈现出随泥沙的粒径减小而增大的趋势,泥沙对Pb²⁺的吸附主要发生在粒径<0.074 mm的粒径分组中。应该加强对长江中下游水体含沙量及颗粒级配的监测,以随时掌握水沙变化对Pb²⁺等污染物迁移转化的影响。     

铝污泥吸附水中磷的影响因素及响应面法优化

为提高铝污泥的利用效率,将其更好地应用于富营养化水体的修复之中,以给水厂脱水铝污泥为吸附材料对水中的磷进行吸附,考察铝污泥投加量、铝污泥颗粒粒径、体系pH、水样磷浓度对吸附效果的影响。拟合了等温吸附方程,并借助响应面分析中的BBD(Box-Behnken Design)模型确定吸附时间、pH和铝污泥投加量这3种因素对吸附反应影响的显著性及交互作用的强弱,同时利用此模型对实验条件进行优化。结果表明:①上述4种因素均对吸附过程有所影响,Langmuir等温吸附方程拟合效果较好,铝污泥对磷的理论饱和吸附量为1.487 mg/g(温度298 K)。②铝污泥投加量对吸附的影响最为显著,pH和反应时间产生的交互作用最强。③当水体中磷浓度为10 mg/L时,其最佳工艺条件为铝污泥投加量12 g/L、pH=4.5及反应时间48 h,最大去除率为92.38%。     

附着生物膜的泥沙颗粒对磷的吸附特性研究

附着在泥沙表面的生物膜具有很强的吸附特性，对水环境中营养盐等物质的迁移转化规律具有非常重要的作用。本文采用实验手段分别对去除表面杂质的纯净泥沙和表面附着生物膜的泥沙进行吸附营养盐磷的实验研究，对比了去除生物膜的泥沙与附着生物膜的泥沙对磷的吸附能力，研究了附着生物膜的泥沙颗粒吸附磷的动力学及热力学特征。研究结果表明，去除表面杂质的纯净泥沙对磷的吸附性微小，而附着生物膜的泥沙颗粒对磷的吸附能力很强，在相同条件下附着生物膜的泥沙颗粒的吸附量比纯净泥沙吸附量高出1个数量级；同时附着生物膜的泥沙颗粒吸附磷的动力学特性符合准二级动力学模型，等温吸附特性符合Langmuir等温式，吸附速率和平衡吸附量随泥沙粒径减小而增大。     

滨海平原水库底质对铬的吸附作用

以天津滨海地区北大港水库底质为研究对象,采用室内土柱试验,研究库底不同位置底质对铬的吸附动态变化特征,同时探讨了底质对铬的吸附机理。研究结果表明:水库不同位置的底质对铬的吸附能力不同,入库口处底质对水库中铬的吸附作用很容易达到饱和,达到饱和后,底质中残留的铬会释放到水体中;而水库出水口与库中心位置对铬吸附能力很强,很难达到饱和,从而有效地降低水体中铬的含量。底质对铬的累积吸附量与孔隙体积数的变化曲线符合直线型方程;底质对重金属铬的吸附作用与底质固体颗粒粒径大小、阳离子交换量和含盐量等因素有关。     

沸石吸附水体中氨氮的热力学和动力学过程研究

随着近年来各大自然水体富营养化程度的加重,废水中氨氮的处理显得尤为重要。我国浙江缙云有丰富的沸石矿藏,研究其对于沸石的吸附过程有着明显的应用价值。实验结果显示:在288～318 K范围内的温度对沸石吸附氨氮过程影响较小,在氨氮初始浓度为30 mg/L的条件下,小粒径沸石对氨氮的48 h吸附容量为1.13±0.06 mg/g,去除率为91%。大粒径沸石对氨氮的48 h吸附容量为1.10±0.06 mg/g,去除率为87%。沸石对氨氮的吸附过程遵循二级吸附动力学方程,Freundlich和Langmuir等温吸附方程均适用于描述沸石吸附氨氮的热力学过程。本研究表明天然沸石是一种合适的吸附剂,可用于废水或者天然水体中氨氮的去除。     

Dewatered alum sludge: a potential adsorbent for phosphorus removal.

Alum sludge refers to the by-product from the processing of drinking water in water treatment works. In this study, groups of batch experiments were designed to identify the characteristics of dewatered alum sludge for phosphorus adsorption. Air-dried alum sludge (moisture content 10.2%), which was collected from a water treatment works in Dublin, was subjected to artificial P-rich wastewater adsorption tests using KH2PO4 as a model P source. Adsorption behaviours were investigated as a function of amount and particle size of alum sludge, pH of solution and adsorption time. The results have shown that pH plays a major role not only in the adsorption process but also in the adsorption capacity. With regard to adsorption capacity, this study reveals the Langmuir adsorption isotherm being the best fit with experimental data (R2 = 0.98-0.99). The maximum adsorption capacities range from 0.7 to 3.5 mg-P/g when the pH of the synthetic P solution was varied from 9.0 to 4.3, accordingly. The outcome of this study indicated that alum sludge is suitable for use as an adsorbent for removal of phosphate from wastewater.     

叶栅含沙水流中沙粒运动的数值模拟

利用Lagrangian颗粒运动方程，数值求解了叶栅含沙水流中沙粒的运动。定义了撞击效率，给出了来流雷诺数(或来流速度)，来流冲角和沙粒尺寸对撞击效率的影响。数值模拟了不同来流雷诺数，来流冲角和尺寸的沙粒在栅中的运动轨迹，考虑了壁面、边界层、尾迹及少粒与壁面碰撞对颗粒运动的影响。数值分析了沙粒对叶栅固壁的冲击情况，数值模拟结果与水涡轮机械中所表现的磨损情况较为一致。