煤质活性炭对Cr(Ⅵ)和As(Ⅲ)的吸附及其影响因素

以煤质活性炭(CAC)为吸附剂,吸附水溶液中Cr(Ⅵ)和As(Ⅲ)。研究了pH值、温度、吸附时间和活性炭投加量等因素对活性炭去除Cr(Ⅵ)和As(Ⅲ)效果的影响。结果表明,Cr(Ⅵ)和As(Ⅲ)最佳吸附的pH值分别为2和5,且pH值对吸附率的影响较大。Cr(Ⅵ)的吸附受温度影响较大,当温度从20℃增加到40℃,吸附率由70%提高到了95%;As(Ⅲ)的吸附随温度的升高先增加后减少,其最佳吸附温度为30℃。Langmuir吸附等温式能够很好地拟合Cr(Ⅵ)和As(Ⅲ)的实验数据,而Pseudo second order模型则较好描述了Cr(Ⅵ)和As(Ⅲ)的吸附动力学。Cr(Ⅵ)和As(Ⅲ)吸附的热力学研究表明,该吸附是一个自发进行的自然吸热过程。     

纳米铁除磷的影响因素及吸附模式研究

研究了纳米铁投加量、PO3-4浓度、温度、pH对纳米铁去除人工配制磷酸盐废水中PO3-4的影响,并验证了纳米铁对PO3-4的吸附模式.试验表明:磷酸盐初始浓度一定时,增加纳米铁的投加量能增大对PO3-4的吸附;纳米铁投加量一定时,纳米铁的平衡吸附量则随PO3-4初始浓度的增加而增大;25℃时纳米铁对PO3-4的吸附能力最强,升高或降低温度,吸附能力均下降;pH对纳米铁去除PO3-4的影响较大,pH=4时的吸附能力最强,增大或降低pH,吸附能力均下降;纳米铁对PO3-4的吸附符合Freundlich方程而不符合Langmuir方程.     

氧气对零价铁去除三价砷过程的影响及其机制

为研究氧气对零价铁(Fe0)去除水中三价砷(As(Ⅲ))过程的影响,通过曝氮气、空气和氧气的实验研究了pH为4.0和6.0时As(Ⅲ)的去除动力学,并采用X射线精细吸收结构谱(XAFS)和X射线衍射谱(XRD)等表征手段探究其影响机制。结果表明:尽管高浓度的氧气有利于As(Ⅲ)被氧化为更容易被铁氧化物吸附的五价砷(As(Ⅴ)),但曝空气对于As(Ⅲ)的去除相对于曝氧气更为有利。在pH为4.0时,高浓度的氧气能够促进Fe0的溶解,从而抑制As(Ⅲ)的去除;而在pH为6.0时,高浓度的氧气会导致Fe0表面钝化,从而阻碍反应的进行。此外,曝氮气则几乎完全抑制了Fe0对水中As(Ⅲ)的去除,这是由于无氧条件不利于吸附性铁氧化物的生成;调控氧气的量可改进Fe0对As(Ⅲ)的去除效果。     

纳米铁还原TNT红水中二硝基甲苯磺酸(钠)的影响因素研究

考察了纳米铁的投加量、二硝基甲苯磺酸钠(DNTS)初始浓度、初始pH、纳米铁超声、干燥处理等因素对纳米铁还原TNT红水中DNTS效果的影响。结果表明:考察范围内,纳米铁/DNTS质量比越大,DNTS的去除率越高,单位质量纳米铁去除DNTS总质量越小;当初始pH<10时,去除率受pH影响不大,但准一级反应速率常数随pH上升而接近直线下降,酸性条件下还原更彻底,碱性条件下吸附沉淀作用更明显;干燥处理使纳米铁被部分氧化,还原能力下降;超声有助于促进纳米铁的充分分散和表面氧化层的剥离,提高反应活性。去除率随时间变化曲线表明,2,4-DNT-5-SO3Na(H)比2,4-DNT-3-SO3Na(H)容易被还原。     

硅藻土对水中微囊藻毒素的吸附性能研究

富营养化是我国湖库面临的共性问题,藻类水华造成的藻毒素污染严重威胁到湖库型饮用水水源地的供水安全。选择硅藻土吸附去除水中微囊藻毒素(MC-LR),研究其吸附性能及稳定性。结果表明,硅藻土对水中微囊藻毒素(MC-LR)的平衡吸附量随着温度的升高而增大,最大能达到4.4μg/g,相同温度下,平衡吸附量随微囊藻毒素(MC-LR)起始浓度的增加而增加。硅藻土对微囊藻毒素(MC-LR)的吸附符合Langmuir等温吸附模型。吸附过程较符合一级速率方程,反应速率由多种因素共同控制。选择典型湖库自然水体,验证硅藻土对微囊藻毒素的吸附性能,1 h内可将微囊藻毒素(MC-LR)浓度降至1.0μg/L以下。通过对示范工程进出水跟踪监测,进一步验证了硅藻土对自然水体中微囊藻毒素具有良好的去除效果。     

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.     

涂铁砂过滤去除水中磷的研究

试验制备一种涂铁砂(IOCS)滤料用于对水中磷的去除,与石英砂相比IOCS表面粗糙,空隙多,比表面积大,且附有α-Fe_2O_3晶体,吸附能力增强。通过过滤试验研究了IOCS滤料在不同的试验条件下(pH、空床接触时间、进水磷浓度、滤床深度等)对水中磷的去除效果。结果表明:中性条件下磷的去除效果最佳,pH太高和太低都不利于磷的去除;中性条件下,当空床接触时间为13min,进水磷浓度为1.0 mg/L,滤床深度为50 cm时,去除效果较好,平均去除率可达82%;空床接触时间、进水磷浓度、滤床深度等是影响过滤运行周期的主要因素。     

载镧改性凹凸棒土对水中As(Ⅲ)的吸附特性

为提高凹凸棒对水中As(Ⅲ)的吸附能力,以七水合氯化镧、凹凸棒土(ATP)为原料,通过浸渍法制得载镧改性凹凸棒土。通过响应面优化试验,探究了最佳改性条件,并进行了改性材料对水中As(Ⅲ)的等温热力学和吸附动力学试验。结果表明:改性时氯化镧的最佳浓度为0.6 mol/L,吸附剂最佳投加量为0.3 g,最佳反应pH值为6;通过响应面优化试验,得到最佳改性条件为:氯化镧浓度为0.61 mol/L、pH值为6.8和吸附剂投加量为0.38 g,此时载镧改性凹凸棒土对As(Ⅲ)的吸附量为166 μg/g;吸附等温线符合Freundlich方程模型,吸附过程为自发且吸热过程,准二级模型能更准确地描述其吸附动力学过程,表明该吸附过程中化学吸附起主要作用。     

Pb2+在天然膨润土上的吸附动力学研究

采用静态法探讨了天然膨润土吸附废水中Pb2＋的主要影响因素及动力学。研究表明,在实验条件下,当天然膨润土用量增加时,吸附量随之减少。而当初始pH值在4～6变化时,吸附量随着pH值的增大而增加。此外,当温度或Pb2＋初始浓度升高时,吸附量也随之增大。由于反应速度较快,吸附60min后基本达到平衡,吸附90min后天然膨润土对Pb2＋的吸附量为6.52～19.15mg/g。吸附动力学规律遵从Lagergren准二级反应模型。     

Pb~（2＋）在天然膨润土上的吸附动力学研究

采用静态法探讨了天然膨润土吸附废水中Pb2＋的主要影响因素及动力学。研究表明,在实验条件下,当天然膨润土用量增加时,吸附量随之减少。而当初始pH值在4～6变化时,吸附量随着pH值的增大而增加。此外,当温度或Pb2＋初始浓度升高时,吸附量也随之增大。由于反应速度较快,吸附60min后基本达到平衡,吸附90min后天然膨润土对Pb2＋的吸附量为6.52～19.15mg/g。吸附动力学规律遵从Lagergren准二级反应模型。     

壳聚糖应用于水处理的化学基础

壳聚糖在污水处理中可用作絮凝剂、吸附剂和莺金属离子螯合剂.该文详细介绍了壳聚糖与污水中的几种主要污染物水溶性染料、蛋白质、微生物和重金属离子相互作用的机理,着重讨论了影响壳聚糖吸附絮凝重金属离子的主要因素.     

均质多孔介质中纳米颗粒吸附层的水流滑移模型

考虑纳米颗粒吸附边界层对管径大小的影响和不同流态时的岩心渗透率的差异,建立了基于纳米颗粒吸附的均质多孔介质水流滑移数学模型(K-L MⅡ)。测试了油基和水基两种纳米流体的减阻效果,两组岩心水相渗透率的增幅平均分别为46.5%和76%。利用K-L MⅡ和K-L MⅠ计算了两组岩心中的水流滑移长度,大约在20–80 nm左右。结果显示,两者的差异较大,最大相差100%,表明不宜用K-L MⅠ计算具有吸附层厚度影响的滑移长度。利用K-L MⅡ解释了纳米颗粒吸附造成孔道减小而注水量增加的矛盾,为阐述纳米减阻机理提供了理论依据。K-L MⅡ也适用于吸附层厚度为0的水流滑移效应,具有普适性。     

SLIP VELOCITY MODEL OF POROUS WALLS ABSORBED BY HYDROPHOBIC NANOPARTICLES SiO2

According to new slip effects on nanopatterned interfaces,the mechanism of enhancing water injection into hydrophobic nanomaterial SiO2 was proposed. When Hydrophobic Nanoparticles(HNPs)are adsorbed on surfaces of porous walls,hydrophobic nanoparticles layers are formed instead of hydrated layer, and slip effects appear on the pore wall when a driving pressure is applied to the rock cores sample. It makes fluid to move more quickly and the flow capacity increases greatly. Experiments on changing wettability of porous walls were conducted, and the phenomenon that porous walls surfaces were adsorbed by nanoparticles was validated with the Environment Scan Electron Microscopy(ESEM). The results of displacement experiments show that flowing resistance is greatly reduced , and water-phase effective permeability is increased by 47 % averagely after being treated by nanofluid. These results indicate that the slip effect may occur on nanoparticle film of porous walls. Based on this new mechanism of enhancing water injection about hydrophobic nanomaterial SiO2,a slip velocity model in uniform porous media was introduced, and some formulas for the ratio of slip length to radius, slip length ,stream slip velocity and flux increment were deduced. and calculated results indicate that the ratio of slip length to radius is about 3.54%-6.97%, and the slip length is about 0.024μm -0.063μm. The proposed model can give a good interpretation for the mechanisms of enhancing water injection with the HNPs.     

三种人工湿地填料对磷的吸附特性研究

采用等温吸附和吸附动力学实验,研究了三种人工湿地填料页岩、陶粒和砾石对磷的吸附特性。结果表明:Freundlich和Langmuir模型均能较好地拟合各填料对磷的吸附特征,各填料对磷的理论饱和吸附量大小依次为页岩(527.992 mg/kg)>陶粒(328.165 mg/kg)>砾石(129.729 mg/kg);各填料对磷的吸附过程分为快、中、慢3个阶段,三种填料对磷的吸附速率依次为页岩>陶粒>砾石;准二级动力学方程、双常数方程和Elovich方程均能较好地描述人工湿地填料对磷的吸附动力学特征,但从相关系数来看,准二级动力学方程的描述更为准确。     

磁性稻壳生物炭对水体中菲的去除特性

选取稻壳制备生物炭,通过水热法对其进行磁化改性,分析改性前后生物炭对水体中菲的去除特性,探讨了不同影响因素对水体中菲吸附效果的影响,并借助扫描电镜、傅里叶红外扫描、X射线衍射及X射线光电子能谱技术等手段分析了改性前后生物炭结构特征和吸附机制。结果表明:改性后生物炭的比表面积和吸附点位显著增加,疏水性显著增强;两种生物炭对菲的吸附均符合伪二动力学模型和Langmuir模型,吸附机理均表现为表面官能团吸附和π-π共轭反应,磁改性生物炭对菲的吸附主要发生在C—O和Fe_3O_4等官能团上,而改性前则主要发生在—OH、N—H、■及C—O等官能团上;与其他生物炭相比,磁性稻壳炭去除水体中菲具有更好的应用前景。     

黏土矿物对工业污染物 Na+ 和 Hg2+ 的吸附试验研究

随着工农业生产的迅速发展,大量工业废水中的金属离子通过各种渠道进入了地下水系统,给地下水水资源的开发、利用带来了极大威胁。为了探讨黏土矿物对工业废水中金属离子的吸附规律,在平煤集团 30 万 t PVC 配套 25 万 t 离子膜烧碱项目的研究基础上,通过室内静态吸附试验,对黏土矿物吸附氯碱工业污染物的吸附能力进行了研究。结果表明：黏土矿物对 Na+ 和 Hg2+ 有很好的吸附作用, pH 值是影响其吸附效果的一个重要因素;随着介质的 pH 值增高,阳离子交换容量增加。该结果为干旱半干旱区合理利用污水资源,充分发挥黏土矿物在环境治理上的应用潜力,寻求可持续发展的新型环保材料提供了依据。     

低温活性炭对养殖废水吸附特性

针对我国北方寒冷地区农村分散源养殖废水污染,以粒状活性炭为吸附剂,研究了低温（10℃）和常温（25℃）两种工况下静态吸附对养殖废水COD的去除效果和吸附特性。结果表明,低温下活性炭对废水COD的吸附饱和量为14.472mg/L,常温下饱和吸附量为7.564mg/L;二级吸附动力学方程可较好地描述该吸附过程;Langmuir等温吸附方程比Freundlich等温吸附方程能更好地拟合实验结果。本研究可为北方寒冷地区农村分散源养殖废水的处理提供数据参考和理论指导。     

Pb^2＋在天然泥炭上的吸附特征研究

研究了泥炭吸附水中Pb^2＋的吸附动力学和吸附等温式。考查了泥炭用量、Pb^2＋初始浓度、溶液pH值和温度对吸附反应的影响。结果表明，泥炭对Pb^2＋具有较强的吸附性能；其吸附动力学符合Langmuir准二级反应速率模型；其吸附等温式符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型，且其吸附过程为热力学吸热和自发过程。     

河流泥沙吸附磷的研究现状与展望

输送水流泥沙和营养物质是河流的主要功能之一。大坝等水利工程拦截泥沙的同时,改变了河流营养物质的迁移和转化。从国内外近20 a泥沙吸附磷的相关研究文献可以看出:泥沙对磷的吸附与泥沙颗粒的理化性质、水体初始磷浓度、含沙量以及环境因子等相关,即颗粒越细,表面吸附位越多,更有利于磷的吸附;水体初始磷浓度越高,吸附量越多;含沙量越大,总吸附量越大,单位质量泥沙吸附量越少;泥沙吸附磷的机理模型主要有热力学模型和动力学模型两类,Langmuir模型和Freundlich模型在等温吸附中应用较广;二级动力学模型对泥沙吸附磷的全过程拟合程度更高;在河流生态系统中,泥沙吸附的磷以颗粒态磷的形式作为生物可利用磷的储备,间接影响水生生物的生长。颗粒态磷与水生生物的生长关系、吸附量与含沙量等多因子的动力学模型在今后有待进一步研究。