基于密度泛函理论研究水在磷酸锂(100)表面的吸附

磷酸锂是环氧丙烷异构化反应的一种高效的催化剂,经实验发现在吸附水之后磷酸锂催化性能有所提高。为了进一步了解水吸附的影响,我们运用广义梯度近似方法(GGA-PBE)研究了水分子在Li_3PO_4(100)表面不同吸附位点的吸附行为。通过比较不同吸附位的吸附能和几何构型参数发现:水分子倾向于吸附在Li-Li桥位上以氧端与表面邻近的两个Li原子相互作用,而H原子与磷酸根中的O原子结合。电荷布居分析结果为水分子的电荷数减少,而Li_3PO_4表面的Li原子和O原子电荷数增加,表明水分子从Li_3PO_4表面得到电子。     

新型除磷填料的制备及除磷吸附床运行参数的优化

为解决现有除磷吸附剂粒径小造成的材料易流失和系统压降过大等问题,以实现吸附除磷工艺在实际工程中的应用,以聚氨酯填料为载体,水溶性聚氨酯为介质,将水化硅酸钙负载到聚氨酯填料上制成负载型除磷填料。研究了制备条件对除磷填料除磷效果的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)观察分析了负载前后水化硅酸钙微观结构及化学基团的变化;利用除磷填料作为除磷吸附床的滤料,研究了运行条件对吸附床除磷效果的影响。在此基础上,利用响应曲面法研究了除磷吸附床磷酸盐去除率和各变量之间的关系,并对工艺参数进行了优化。结果表明,水性聚氨酯溶液的浓度和用量分别为100 g/L和50 ml,水化硅酸钙的质量为12 g的条件下所制备的除磷填料除磷效果最好;SEM和FTIR分析结果显示,水化硅酸钙负载前后其孔隙结构和化学基团没有明显的变化;预测模型的方差分析结果表明,HRT(X_1)、进水ρ(PO_4~(3-)-P)(X_2)、温度(X_3)、初始pH(X_4)以及X_1X_2,X_1X_4,X_2X_3,X_2X_4的交互作用均对磷酸盐的去除具有显著影响(P0.05),但X_1X_3的交互作用对磷酸盐的去除影响不显著。通过预测模型获得的最佳运行条件为:HRT为79.77min,进水ρ(PO_4~(3-)-P)为1.70 mg/L,温度为34.04℃,pH为9.68。在该条件下,反应器对磷酸盐的去除率可以达到93.46%。关键词:新型除磷填料;除磷吸附床;响应曲面法;运行参数优化     

苛化麸皮用于氯碱工业盐水精制的优异性能

<正>一、前言 在电解法生产烧碱时,饱和食盐水中的钙、镁离子在碳酸钠、氢氧化钠的作用下,进行下列反应: Ca~(++)+Na_2CO_3=CaCO_3↓+2Na~+ Mg~(++)+2NaOH=Mg(OH)_2↓+2Na~+ 反应生成的Mg(OH)_2分子质轻粒细、表面积大、表面能位高,形成Mg(OH)_2胶核,具有强烈的吸附作用,使胶核外表面具有双电层结构,产生表面动电电位§(见图—中曲线1),致使微细的胶粒间产生同电斥力而不易发生聚沉。当向溶液中加入有吸附作用的高分子絮凝剂时,可使带电胶粒发生吸附“架桥”而沉降。产生这种现象的原因是由于高分子絮凝剂离解出的负电离子,向吸附层扩散,使扩散层变薄,§电位下降(见图—中曲线2);随着溶液中负离     

石膏减水剂作用机理研究

系统研究了萘系FDN(β-naphthalene sulfonie acid type),多羧酸系HC(polycarboxylate type),两种不同类型减水剂在石膏表面的吸附特性、界面结构、分散作用及其稳定性,以及减水剂对石膏水化进程、硬化体微结构的影响。根据性能测试结果,探讨了石膏减水剂作用机理。结果表明,减水剂吸附改变了石膏颗粒界面结构与电化学性质,通过静电斥力和空间位阻发挥分散作用。直链型FDN为平躺吸附,其分散作用主要为依赖于ξ电位的静电斥力,ξ电位则决定于石膏表面首层吸附量;接枝共聚型多羧酸减水剂为梳状吸附,其分散作用为空间位阻与静电斥力协同作用;由于新生水化产物对静电斥力的屏蔽作用,静电斥力引起的分散作用的稳定性较差,流动度经时损失大;空间位阻效应受水化影响较小,其分散作用的稳定性较好,流动度经时损失较小;减水剂对石膏水化进程、水化产物形貌影响甚微,但可明显改善硬化体孔结构,使孔隙率降低,孔径细化。     

用低品位菱铁矿石去除水中低浓度磷酸盐

用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、X射线荧光和Fourier红外等技术研究了铜陵新桥天然菱铁矿吸附除磷前后的结构和组成特征,结合粒径、溶液p H、反应温度、干扰离子、溶解氧对菱铁矿吸附除磷的效果影响,分析了天然菱铁矿深度除磷的效果及机理。静态吸附实验表明:25℃室温下,在初始磷浓度为1 mg/L,固液质量比为1﹕500时,吸附后溶液中残留磷浓度低于0.025 mg/L,处理后的磷浓度满足地表水环境质量Ⅱ类标准。动力学、热力学实验结果表明:25℃室温下,接触反应8 h时可达到平衡,过程较好地符合Lagergren准二级速率方程;天然菱铁矿对磷的去除规律可用Langmuir模型很好地描述,静态实验除磷饱和容量为6.101 mg/g,并且不受水体共存离子影响。其除磷作用机理主要是菱铁矿中亚铁经氧化产生新生铁氧化物对磷酸根的化学吸附,溶解氧对除磷有显著影响。吸附的产物是以双齿双核表面配位为主,以少量单齿单核表面配位为辅的配位化合物。利用天然菱铁矿在水中氧化产生铁氢氧化物的特性,在城市生活污水深度除磷以及富营养化水体净化领域具有潜在应用价值。     

pH主导磷在磁铁矿-针铁矿混合相上的吸附

采用废弃贴式取暖物(商业名为热力贴)为原料制得一种吸附剂,通过静态批式实验考查了pH与吸附效果、zeta电位、离子强度等因素间的相互作用规律,探讨了不同pH下该吸附剂去除水中磷酸盐的机理。结果表明,该吸附剂的物相以磁铁矿-针铁矿混合相(magnetite-goethite mix phase,MGM)为主,其对水中磷酸盐的吸附等温线符合Langmuir方程。当温度为25℃,pH=2时,其饱和吸附量达12.57 mg·g^-1。研究还表明,磷在MGM上的吸附受溶液pH主导。pH较低时,内层络合,静电吸引,表面直接沉淀驱动磷的吸附;pH较高时,静电吸引渐变为静电排斥,内层络合减弱,不利于磷的吸附,而内层络合共吸附、表面间接沉淀促进了磷的吸附,但两者作用的综合结果表现为除磷效果下降。     

以矿粉制备纳米吸附剂及其吸附性能研究

铅离子由于会富集在生物体重要器官,造成严重的生物毒性。本文以矿渣为原料采用共沉淀法制备纳米羟基磷灰石(HA)颗粒。结果表明:合成的低结晶度的HA纳米颗粒呈现球形,粒径分布在50~80 nm。纳米HA对铅离子具有良好的吸附性能,其吸附机制为溶解-沉积反应。纳米HA置于铅离子溶液后发生溶解反应,释放出的磷酸根离子与溶液中的铅离子反应生成棒状铅磷灰石(Pb HA)。纳米HA颗粒对铅离子吸附性能的影响因素包括溶液铅离子浓度、溶液p H值和吸附温度。铅离子浓度越高、p H值越小、吸附温度越高,则纳米HA对铅离子的平衡吸附量越高。因此,纳米HA在吸附重金属铅离子领域具有重要的应用前景。     

阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的相互作用(Ⅰ)--表面活性

通过临界胶束浓度(cmc)、最低表面张力(γcmc)、表面吸附(Γ)、表面膜强度和表面润湿等,介绍了阴/阳离子表面活性剂混合溶液的表面活性。阴/阳离子表面活性剂混合溶液,消除了同电荷之间的斥力,形成了正、负电荷间的引力,十分有利于两种表面活性剂离子间的缔合,同时还增加了疏水性。因此,在适宜条件下,可以使胶团更容易形成,表面(或界面)上吸附量增加,使得复配溶液具有很低的表面和界面张力,提高表面活性。不仅等摩尔比的混合溶液的cmc和γcmc显著下降,非等摩尔混合也使cmc减小、γcmc降低。等摩尔混合溶液表面吸附层分子摩尔比近于1∶1,其他不同比例时,表(界)面层摩尔比在大多数情形中仍接近1∶1。吸咐层呈等比组成时达到最大电性吸引,表(界)面吸附量趋于饱和。与此同时,由于吸附层中分子间静电吸引力的较强相互作用,还使得表面膜机械强度增加,并表现出良好的润湿性能。     

SBR侧流除磷强化同步亚硝化反硝化除磷效率

采用SBR装置,进水COD/ρ(TN)为7,以厌氧-好氧-缺氧(A/O/A)的运行模式实现同步亚硝化反硝化(SPND)。为解决SPND工艺中除磷问题,实验在进水中额外添加一次乙酸钠,强化厌氧释磷后排出富磷上清液。当除磷效果消失时,依照第1次的方法再一次强化除磷。结果表明,强化后出水PO_4~(3-)-P的质量浓度小于0.5 mg/L,其持续时间分别达2 d和16 d,PO_4~(3-)-P平均去除率分别为95.8%±0%、96.7%±3.7%;NH_4~+-N和TN的平均去除率分别为99.5%±1.6%和97.2%±2.3%。强化后微生物多样性增加,丰度大于1%的菌属增加8种。聚磷菌(PAOs)丰度由3.74%增长至4.04%,聚糖菌(GAOS)丰度由8.63%降至4.37%。     

海水利用废水反应条件对MAP除磷效能的影响

为了探讨磷酸铵镁结晶法处理海水利用废水的可行性,通过试验讨论了反应条件,即pH、温度、Cl-质量浓度和Mg2+质量浓度对磷酸铵镁结晶除磷效能的影响作用规律。结果表明,当模拟废水的含磷质量浓度为100 mg/L,反应体系的pH为9.5～10时,磷酸铵镁结晶除磷效率最高,可达99%以上;模拟废水温度在10～30℃范围内变化时,磷酸铵镁结晶除磷效率不受影响;Cl-质量浓度为2.5～15 g/L时,磷酸铵镁结晶法可去除99%的磷,Cl-质量浓度变化对除磷率没有影响;随着Mg2+质量浓度从50 mg/L逐渐提高至1 200 mg/L,溶液中剩余磷质量浓度逐渐下降;XRD分析表明,反应产物为磷酸铵镁晶体。海水利用废水的主要离子条件对磷酸铵镁结晶除磷没有影响,还可以提供镁源。因此,利用磷酸铵镁结晶法去除并回收海水利用废水中的磷是可行的。     

新型序批式活性污泥法工艺释磷影响因素研究

由序批式活性污泥法(SBR)和生物选择器构成1种新型SBR工艺,以通过污泥转移实现除磷优势菌种的筛选,强化除磷效果。以生活污水为处理对象,研究了转移量和COD/ρ(PO_4~(3-)-P)对释磷的影响。结果表明,比释磷速率(SPRR)与污泥转移量关系为y=exp(1.28+5.468.15x~2)(y=SPRR/(mg·g~(-1)·h~(-1))),中值误差为1.52%,系统在33%的转移量下其最大比释磷速率可达8.97 mg/(g·h);进水COD/ρ(PO_4~(3-)-P)对释磷和除磷影响显著,COD/ρ(PO_4~(3-)-P)=45~96时,比释磷速率、PHB合成量、释磷量较高,磷去除效率可达90.8%以上,出水PO_4~(3-)-P的质量浓度在0.5 mg/L以下,这说明该工艺可适用于南方低碳源污水。     

腐植酸对Ca—蒙脱石的吸附作用

腐植酸钙-钠(Ca·Na—HA,Ca~(2+):Na~+摩尔比为3.5:3.4=HA(D′))对Ca-蒙脱石(Ca—Mt)的吸附试验用于分析HA对Ca粘土的吸附过程。在溶解状态保持稳定(最小)HA(D′)分子大小条件的溶液中进行的吸附试验结果,在pH6—7且NaCl浓度0.004—0.028M范围,HA(D′)单分子层的饱和吸附量为20—38gkg~(-1)。推断HA(D′)吸附仅发生在Ca—Mt边(E)-面,因为吸附量对pH的关系与E-面的pH的电势变化一致,吸附量与吸附曲线的特征与Na-HA对Na-Mt的吸附类似。     

纳米零价铁对水中W(Ⅵ)的去除研究

采用液相还原法制备纳米零价铁(nZVI),用于去除水中的W(Ⅵ),考察了nZVI的质量浓度、W(Ⅵ)的初始质量浓度、磷酸根(PO_4~(3-))对去除效果的影响,并对反应产物进行表征。结果表明,当nZVI的质量浓度为0. 3 g/L、W(Ⅵ)的初始质量浓度为20 mg/L时,去除效果最好。投加不同摩尔浓度PO_4~(3-)会改变W(Ⅵ)的去除效果; W(Ⅵ)被nZVI还原为W(Ⅴ),还原产物W(Ⅴ)的质量分数随着PO_4~(3-)摩尔浓度的增加呈现递减趋势;少量PO_4~(3-)存在会改变nZVI的链状结构,当PO_4~(3-)∶W(Ⅵ)=10∶1(摩尔比)时,nZVI的"核-壳"结构保存完整,这是因为PO_4~(3-)会在n ZVI表面竞争吸附位点并在其表面形成Fe3(PO4)2,抑制nZVI对W(Ⅵ)的去除。     

混凝土粉末去除废水中磷的机理研究

将废弃混凝土粉末用于废水除磷,考察了反应时间和酸碱环境对除磷效果以及混凝土中钙离子释放、混凝土表面ζ电位的影响,对混凝土粉末的除磷产物进行了顺次化学提取和表征。结果表明,混凝土粉末在水中释放钙离子和氢氧根,钙离子与水中的磷结合生成磷酸二钙(CaHPO_4)和透钙磷石[CaHPO_4(H_2O)_2]沉淀是主要的除磷机理,同时吸附产生的弱结合除磷也参与其中;磷酸钙沉淀的除磷作用随着原水磷浓度的增加而增强。采用20℃200 r/min摇床震荡,在原水磷质量浓度为500 mg/L条件下除磷反应平衡时间为24 h;低原水pH有利于钙离子溶出和强化除磷;随着平衡pH升高除磷沉淀溶解度增加,混凝土表面电负性增强,沉淀除磷和吸附除磷作用都被削弱。     

硅藻土负载羟基氧化铁的制备及除磷性能研究

采用铁盐法在硅藻原土上负载羟基氧化铁(FCD)颗粒,制备出一种新型的除磷吸附剂,利用SEM、EDAX、XRD以及物理吸附等手段对FCD样品进行表征检测.结果表明:经过改性后的硅藻土表面负载了颗粒状的羟基氧化铁,其微孔和表面粗糙度发生明显变化,比表面积比硅藻原土增大了10倍.还利用摇床实验模拟自然环境,探讨FCD的投加量、吸附扰动时间、pH以及温度等因素对FCD除磷效果的影响.研究结果表明:在常温和酸性条件下,扰动3 h时,该吸附剂能达到较好的吸附效果,在25℃、pH=3时除磷率达到92%,吸附容量为3.68 mg/g,比较适合应用于呈酸性的珠江水水样;Langmuir和Freundlich等温吸附方程都能较好地描述硅藻土对磷的等温吸附特征,为有效控制水体富营养化提供了理论依据.     

高岭土对腐植酸的吸附特性

通过吸附、脱附实验以及组成结构分析,论证了腐植酸钠(HA—Na)与高岭土之间的作用机理。认为腐植酸(HA)阴离子在高岭土晶层间没有被吸附,其表面吸附等温线属Langmuir型。在pH为6.5时,最大吸附量为3—5mg/g。泥炭HA的吸附量较多。Na~+离子在粘土—HA—Na胶体体系中主要以反离子形式存在。对风化烟煤和褐煤HA来说,化学吸附占优势,其中可能有较强的化学键;对泥炭HA来说,大约有一半是物理吸附。推断HA中的负电性羧基同高岭土晶层边缘上的正电性位置间产生的化学吸附或化学键,是有效地拆散粘土晶层间的缔合、改善陶瓷粘土胶体性质的决定因素。     

序批式反应器强化豆制品废水脱氮除磷研究

以预处理后的豆制品废水为处理对象,在厌氧-好氧-缺氧序批式反应器中通过优化DO含量和缺氧时间实现短程硝化反硝化偶联生物除磷(SDN-P系统)。结果表明,当DO的质量浓度为0.5 mg/L,缺氧期时间为120 min时,系统具有最佳生物除磷效率且亚硝化率最高。稳定出水COD和NH_4~+-N、NO_2~--N和PO_4~(3-)-P的质量浓度分别为41.2～50.3 mg/L和7.4～10.1、13.5～19.8、0.7～0.9 mg/L,亚硝化率为73.8%～78.6%。低含量DO有助于实现短程硝化与反硝化。当DO的质量浓度为1.0 mg/L时,聚羟基脂肪酸酯(PHA)的最大浓度为6.1 mmol/L;而当DO的质量浓度降低至0.5 mg/L时,PHA的最大浓度升高至6.4 mmol/L,而进一步延长缺氧时间对PHA的含量影响不显著。     

改性净水污泥的磷吸附特性研究

研究了经过浓硫酸改性后的净水厂污泥对磷的吸附特性。结果表明,原泥和改性污泥对磷的吸附都符合Langmuir吸附等温方程。对于高磷含量的溶液来说,污泥干样与浓硫酸的体积比(泥酸体积比)为40:1的改性污泥处理效果为佳,而对于P的质量浓度不大于20 mg/L的溶液来说,泥酸体积比80:1的改性污泥效果为佳。泥酸体积比为40:1改性污泥对磷的吸附量随初始磷含量的增大而增加,随着溶液初始pH的增大逐渐增大,随着投加量的增加而减小。硫酸改性净水污泥是可行的,可以作为污水的磷吸附材料。     

Zr负载NaOH活化开心果壳生物炭及其除磷和再生性能

以开心果果壳为原料,制备锆改性生物炭,并研究了其除磷性能。结果表明,Zr/生物炭摩尔质量比为2.0 mmol/g时,制备的生物炭(Zr_(2nd2.0)-PNSBC)除磷效果较好。一定程度增加初始磷浓度有助于提高磷吸附量和低pH环境下有利于磷的吸附,共存离子HCO~-_3抑制磷的吸附。固定床吸附中,吸附剂对真实含磷污水有一定的处理能力,以1.0 mol/L NaOH为再生试剂,经5次循环吸附和再生后,Zr_(2nd2.0)-PNSBC对磷的吸附量下降了13.3%。表征结果表明,Zr改性后生物炭对磷的吸附主要通过静电吸引和配体交换磷的吸附机理主要为配体交换。     

Al(P0_3)_3系统氟磷玻璃的生成和结构

本工作研究了Al(PO_3)_3系统的氟磷玻璃,以Al(PO_3)_3-AlF_3-RF(RF_2)系统为主要对象。测定了Al(PO_3)_3-RF(RF_2)及Al(PO_3)_3-AlF_3-RF-RF_2系统的玻璃生成范围,采用差热分析、X射线衍射及红外光谱等方法,确定了玻璃中失透产物的结构基因,并对这些玻璃的结构进行了讨论。 在偏磷酸盐玻璃中引入氟化物,会使[PO_4]结构长链断裂,链的长度随氟化物引入量的增加而变短,玻璃逐渐转变为焦磷酸结构。同时,Al~(3+)、Mg~(2+)、Li~+在碱金属氟化物存在的情况下分别形成[AlF_4 ]、[MgF_4]、[LiF_4],使断裂的链连接起来。另一方面,Na~+、K~+、Ca~(2+)、Sr~(2+)、Ba~(2+)都是玻璃网络外离子。