活性污泥胞外聚合物对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附机理

采用优化的热碱法提取活性污泥中的胞外聚合物(EPS),探究Pb~(2+)和Cu~(2+)在EPS上的吸附规律,并采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、透射电镜(TEM)及X射线衍射仪(XRD)探讨其吸附机理。结果表明:p H值显著影响吸附效果,最适p H值为5~6,EPS的最佳投量为m(M~(2+))∶m(EPS)=1∶2,Pb~(2+)在前10 min即可完成快速吸附,而Cu~(2+)需20 min左右,EPS对Pb~(2+)和Cu~(2+)的理论最大吸附量分别为697和590 mg/g。FTIR分析表明,两种离子的吸附均涉及到羧基、羟基和磷酸基团,而Cu~(2+)的吸附还与氨基、亚甲基等官能团有关;TEM和XRD分析表明,EPS在吸附金属离子的过程中会形成水合磷酸盐,EDX能谱揭示了吸附中存在离子交换作用。     

生物沥浸改性后污泥基生物炭对Pb^2+和Cd^2+的吸附

为探索利用生物沥浸改性后污泥基生物炭去除废水中Pb^2+和Cd^2+的可行性,以生物沥浸改性后污泥为原料制备生物炭,并测定了该材料的性能和吸附特性。通过单因素试验研究了pH值、生物炭投加量对吸附Pb^2+、Cd^2+性能的影响,并利用吸附动力学和热力学来揭示吸附机制。试验结果表明,经生物沥浸改性后污泥基生物炭的重金属含量降低;吸附Pb^2+和Cd^2+的最佳pH值分别为5、6,最佳生物炭投加量均为2 g/L;其对Pb^2+和Cd^2+的吸附均能较好地符合准二级动力学方程和Langmuir等温线模型,在25、35、45℃三种温度下对Pb^2+、Cd^2+的饱和吸附量分别为30.68、39.95、43.93 mg/g和19.82、28.58、32.29 mg/g,吸附过程均主要以物理吸附为主,且为吸热过程。     

胡麻和油菜生物质炭吸附Cu(Ⅱ)的影响因素及其机制

为了探究农业废弃物生物质炭在重金属污染土壤固定化修复中的应用潜力,以2种西北典型的油料作物生物质——胡麻、油菜的秸秆和油渣为原料,热解制得生物炭(600℃下制得胡麻秸秆生物炭标记为FS600,油菜秸秆生物炭标记为RS600,400℃下制得胡麻油渣生物炭标记为FT400,油菜油渣生物炭标记为RT400),采用批量平衡法,研究了4种生物炭对Cu(Ⅱ)的吸附作用,考察了溶液pH值、吸附时间和Cu(Ⅱ)初始质量浓度对吸附作用的影响,分析了吸附动力学和热力学特征,并探究了吸附机制。结果表明:4种生物炭对Cu(Ⅱ)的吸附量随溶液pH升高而增大;生物炭对Cu(Ⅱ)的吸附量随时间延长逐渐增大,到4h前后吸附达到平衡;当Cu(Ⅱ)初始质量浓度由10mg·L-1增加到300mg·L-1时,生物炭对Cu(Ⅱ)的吸附量先增大,而后达到平衡。Cu(Ⅱ)在生物炭上的吸附动力学符合准二级动力学模型,等温吸附模型符合Langmuir等温方程,4种生物炭对Cu(Ⅱ)的最大吸附量可达每g 9.28(FS600)、8.11(RS600)、4.43(FT400)和5.70mg(RT400)。生物炭对Cu(Ⅱ)的主要吸附机制是表面配位反应和离子交换。本结果可为西北油料作物生物质炭在西北土壤重金属固定化修复的应用提供理论参考。     

羟基磷灰石/蔗渣生物质炭对Pb~(2+)的动态吸附性能

针对工业废水中铅的处理,以羟基磷灰石/蔗渣生物质炭为吸附剂,对水中铅进行了吸附实验。根据动态吸附的客观规律,实验研究了pH值、Pb~(2+)质量浓度、吸附剂用量等对穿透曲线的影响。结果表明:穿透时间(tb)随pH值的变化规律为tb(pH=3.0)tb(d=0.4g)>tb(d=0.2g);穿透时间随着动态虑速的增加而减小。在不同的实验条件下,羟基磷灰石/蔗渣生物质炭对Pb~(2+)的动态吸附饱和时间为1 987min。采用Thomas模型和Adams-Bohart模型对数据进行处理,初步揭示了羟基磷灰石/蔗渣生物质炭吸附水中铅的规律。在处理某含铅采矿废水时,对铅的去除效果令人满意。     

改性钢渣的制备及其吸附除磷性能

研究了改性钢渣吸附除磷影响因素、等温吸附线特征和吸附动力学,并对生物处理后的出水进行吸附除磷研究。结果表明:在初始磷浓度10mg/L,投加量10g/L、pH为7时,改性钢渣吸附后总磷浓度为0.687mg/L,去除率达93%;改性钢渣对磷的吸附符合Langmuir模型,理论饱和吸附量是1.977mg/g,吸附动力学符合准二级动力学模型(R20.99);实际生活污水的吸附除磷中,投加量为50g/L,反应2h后出水总磷浓度达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级B标的排放要求。     

双硫脲基螯合纤维对Hg~(2+)的吸附性能研究

在N,N′-羰基二咪唑(CDI)的偶联作用下,将双硫脲(DTA)修饰在聚丙烯酸接枝聚丙烯(PP-gAA)纤维表面,得到双硫脲基螯合纤维(PP-g-AA-DTA),并探讨了该螯合纤维对Hg~(2+)的吸附性能。采用傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜等研究了螯合纤维结构、不同吸附条件对Hg~(2+)吸附的影响以及选择性吸附特性。结果表明准二级动力学模型和Langmuir模型可以很好地描述吸附过程,饱和吸附容量为66.40mg/g。该新型螯合纤维可望应用于水体中Hg~(2+)的去除领域。     

硫酸活化市政污泥对氨氮的吸附研究

采用污水厂剩余污泥作为原料,以硫酸作为活化剂制备吸附剂,并将其应用到含氨氮废水处理中。进而系统地研究了溶液初始p H值、氨氮初始浓度、吸附时间等因素对硫酸活化市政污泥吸附氨氮的影响。结果表明,在吸附剂投加量为2 g/L、p H值为7.5、温度为303 K条件下,硫酸活化市政污泥对氨氮的吸附效果最佳。吸附动力学和热力学研究结果表明,吸附剂对氨氮的吸附过程可用准二级动力学模型(R2=0.998 6)来描述,且均符合Langmuir等温吸附模型、Freundlich等温吸附模型和Temkin等温吸附模型。由Langmuir等温吸附模型计算得到活化市政污泥对氨氮的最大吸附容量为44.84 mg/g。颗粒内扩散速率也是其吸附反应的限制因素,但不是唯一限制因素。该研究表明硫酸活化剩余污泥可以作为处理含氨氮废水的材料。     

铁改性活性氧化铝的制备及其除As(Ⅴ)性能

以活性氧化铝(AA)为原料,采用铁盐浸渍法制备负载铁氧化物的活性氧化铝(FAA)除砷吸附剂。采用BET、SEM和EDS等技术对其进行表征,并考察了投加量、pH值、共存离子对FAA除砷的影响。结果表明,铁盐浸渍法能有效地将铁氧化物负载于活性氧化铝上;初始pH值在2～10时除砷效率能达到95%;除砷性能受SiO_3~(2-)和H_2PO_4~-的影响较大,Ca~(2+)、CO_3~(2-)、SO_4~(2-)对除砷性能基本无影响;吸附等温线符合Langmuir等温吸附模型,吸附除砷过程符合准二级动力学方程;采用50 g铁改性活性氧化铝连续过滤砷含量为40～60μg/L的地下水,能获得约590 L砷达标出水,表明铁改性活性氧化铝具有一定实际应用潜力。     

生物炭改性土的甲烷吸附试验研究

生物覆盖层是一种新型生活垃圾填埋场覆盖层,对比传统的压实黏土覆盖层其具有较高的甲烷氧化能力,减少垃圾填埋场甲烷的释放。生物炭作为生物覆盖介质,除了提高土壤甲烷氧化能力之外,其较大的比表面积还能增加甲烷吸附能力。为更好地理解生物炭对土壤的甲烷吸附特性的影响,通过批量吸附试验研究生物炭改性土在不同甲烷初始浓度与生物炭掺量下的甲烷吸附能力。试验结果表明添加生物炭能提高土壤甲烷吸附能力,相比较原土,炭掺量为20%的改性土最大甲烷吸附量提高了一个量级,甲烷吸附能力得到明显提高主要得益于生物炭的多孔结构。并且生物炭改性土的吸附特性均符合Lagergren准二级吸附动力模型和Langmuir等温吸附模型。     

参杂有PbO的Fe_3O_4对Pb~(2+)的吸附研究

制备、表征了参杂有Pb O的Fe3O4,研究并优化了参杂有Pb O的Fe3O4的合成条件并用于研究其对Pb2+的吸附去除。探究了该吸附随着时间推移而引起的吸附动力学变化;分析了p H值、温度以及Pb2+初始浓度等因素对吸附的综合影响,探究了不同Pb2+初始浓度下吸附的平衡特性。结果表明,Pb2+在参杂有Pb O的Fe3O4上的吸附符合准二级动力学吸附方程和Langmuir等温模式。     

磁性锆铁改性沸石吸附疏浚余水中磷酸盐的特性

采用共沉淀法制备了磁性锆铁改性沸石,在研究其对疏浚余水中磷酸盐吸附特性的基础上,采用X射线衍射仪(XRD)表征其结构,探讨吸附磷的特性。结果表明,Langmuir等温吸附模型、准二级动力学模型和颗粒内扩散模型均可以较好地描述磁性锆铁改性沸石对疏浚余水中磷酸盐的吸附特征。当吸附剂投加量为18 mg/L、pH值为7时,疏浚余水中磷酸盐的饱和吸附量为11. 4 mg/g(以磷计);当pH值为5～7时,磁性锆铁改性沸石对磷酸盐的吸附效果较好,偏碱性条件下吸附量明显下降;当水温在10～30℃时,对磷酸盐的吸附效果随温度的升高而增加;磁性锆铁改性沸石吸附水中磷酸盐的过程属于化学吸附。     

聚电解质强化超滤处理低浓度含Cd~(2+)废水效能

分别采用聚丙烯酸(PAA)和壳聚糖(CTS)作为聚电解质,研究了聚电解质强化超滤法处理含Cd~(2+)重金属废水,并考察了聚电解质浓度、pH值、共存离子对截留率、渗透性能和膜污染的影响。结果表明,对于20 mg/L的含Cd~(2+)废水,当PAA、CTS浓度为100 mg/L时去除效果最好,对Cd~(2+)的去除率分别为90.1%和91.6%,对PAA和CTS的去除率分别为71.5%和69.4%。pH值对Cd~(2+)的去除影响较大,Cd~(2+)去除率随着pH值的上升而明显增加,PAA和CTS的去除率则无明显变化。在PAA溶液中,4种共存离子对Cd~(2+)的去除影响程度排序为Na~+Cu~(2+)Mg~(2+)Ca~(2+);在CTS溶液中,对Cd~(2+)的去除影响程度排序则为Cu~(2+)Na~+≈Mg~(2+)Ca~(2+)。聚电解质浓度越高,产生的膜污染越严重,而且投加CTS的膜污染更严重。     

合成碳羟基磷灰石对废水中锰离子的吸附研究

利用废弃的蛋壳制备碳羟基磷灰石(CHAP),研究了其对废水中Mn2+的吸附作用,并探讨了CHAP用量、Mn2+浓度、温度、pH对吸附效果的影响.试验结果表明:在pH值为6、温度为30℃、搅拌时间为1 h、CHAP用量为3 g/L、Mn2+初始浓度为70 mg/L的条件下,CHAP对Mn2+的去除率可达到97.9%,吸附容量为22.84 mg/g;CHAP对Mn2+的吸附过程符合Langmuir和Fre-undlich吸附等温式,吸附反应是自发放热过程;H0准二级动力学模型能较好地描述CHAP对Mn2+的动力学吸附行为.     

耐镉菌株对鸢尾吸附水中Cd~(2+)的影响

为了研究耐镉菌株对鸢尾吸附水中Cd~(2+)的影响,选取从Cd~(2+)污染土壤中分离、筛选出的耐镉菌株,进行水培实验。在Cd~(2+)浓度分别为0、50、100、200 mg/L条件下,考察对照组、鸢尾、鸢尾+耐镉菌株、处理后鸢尾、处理后鸢尾+耐镉菌株对Cd~(2+)的吸附效果。结果表明,耐镉菌株能够促进鸢尾对Cd~(2+)的吸收,当Cd~(2+)浓度为50 mg/L时,鸢尾+耐镉菌株对Cd~(2+)的吸附率最高,为91.00%;添加耐镉菌株后,准二级动力学方程相关系数(R~2)均大于0.99,增加了细胞壁中蛋白质C—H键和N—H键的伸缩以及碳水化合物中结合水的O—H伸展振动等,提高了鸢尾对Cd~(2+)的吸附效果。     

酸性水钠锰矿对水中Mn(Ⅱ)的吸附和催化氧化特性的研究

采用酸性水钠锰矿对水中Mn(Ⅱ)的吸附和催化氧化性能进行了研究.吸附试验结果表明:酸性水钠锰矿对水中Mn(Ⅱ)的吸附等温线符合Langmuir方程,该吸附是单分子层吸附;动力学实验结果表明,吸附过程更符合Lagergren准二级动力学方程,酸性水钠锰矿对水中Mn(Ⅱ)的吸附饱和吸附量约为146.37mg/g.pH对酸性水钠锰矿对水中Mn(Ⅱ)的吸附的影响较大,随着pH的增加,酸性水钠锰矿对水中Mn(Ⅱ)的吸附量增加;对于初始浓度为10mg/L,体积为100mL的含锰溶液,要达到最大去除效果,酸性水钠锰矿的最适投加量为15mg.氧化实验结果表明:在曝气的条件下,酸性水钠锰矿可以促进水中溶解氧对Mn(Ⅱ)的氧化,最大氧化量为46.79mg/g.pH对酸性水钠锰矿对水中Mn(Ⅱ)的氧化的影响较大,随着pH的增加,酸性水钠锰矿对水中Mn(Ⅱ)的氧化量增加,pH的最佳范围为9~10.     

磁性壳聚糖交联沸石的制备及对Cu2+的吸附性能

随着工业化的快速发展,Cu²⁺污染日益严重。为了减轻Cu²⁺污染,通过沸石和磁性纳米Fe3O4的联合作用,制备出一种新型多层吸附材料,即磁性壳聚糖交联沸石(FS-CS)以改善壳聚糖的吸附作用,从而达到去除Cu²⁺的目的。通过扫描电镜能谱仪(SEM-EDS)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对FS-CS的结构和性能进行表征,并考察FS-CS投加量、吸附时间、pH对吸附Cu²⁺的影响。结合吸附动力学、吸附热力学等多种方法,探讨其吸附机理。结果表明：FS-CS吸附Cu²⁺的最佳初始pH为5,最佳吸附时间为4 h,最大吸附容量可达32.705 mg/g,且FS-CS具备良好的分离和可再生能力;FS-CS对Cu²⁺的吸附过程符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Freundlich吸附模型。     

厨余垃圾生物炭的制备及其吸附水中氨氮的研究

以厨余垃圾为原材料,在不同温度、不同停留时间下将其制成生物炭,研究了生物炭对氨氮的吸附效果和影响因素.生物炭对氨氮的吸附不仅包括物理吸附,还存在复杂的化学吸附,使用Langmuir模型可以更好地拟合描述吸附等温线,其动力学过程可以采用伪二级动力学方程描述.     

不同混凝剂对四环素及磺胺甲基嘧啶的吸附性能

抗生素是一种新型环境污染物,我国各大水系呈现抗生素污染的特点,这对给水处理工艺提出了新的挑战.混凝工艺是饮用水处理中的重要环节之一,因此,选取4种常用的传统的混凝剂:三氯化铁(FeCl3)、聚合硫酸铁(PFS)、硫酸铝(Al2(SO4)3)及聚合氯化铁(PAC),考察其对四环素(TC)及磺胺甲基嘧啶(SM1)的吸附特征,以期为使用混凝剂去除抗生素效果的提升提供参考.结果表明,4种混凝剂对TC和SM1的吸附过程均符合拟二级动力学模型.混凝剂投加量和pH值均对吸附动力学参数产生影响.当FeCl3、PAC、Al2(SO4)3和PFS体系的pH值分别调至7、6、6、7时,对TC的平衡吸附量达到最大,分别为10.15、6.84、6.61、5.01mg/g;当FeCl3、Al2(SO4)3、PFS和PAC体系的pH值分别调至5、5、4、6时,对SM1的平衡吸附量达到最大,分别为6.59、6.02、5.61、4.83mg/g.混凝剂对TC及SM1在室温下的等温吸附行为分别符合Freundlich和Langmuir等温吸附模型.FeCl3、PFS、Al2(SO4)3、PAC对SM1的的最大吸附量分别为6.15、5.06、4.50、4.17mg/g;对TC的最大吸附量分别为10.09、5.63、3.27、6.56mg/g.     

冰乙酸改性狐尾藻对铜离子的吸附

以廉价而且易种植培育的沉水植物为原料,吸附重金属离子,降低废水中重金属离子浓度.采用冰乙酸对沉水植物狐尾藻进行改性,然后,取酸改性狐尾藻置于600 mg/L,pH=4的硝酸铜溶液搅拌处理2h,测试吸附重金属Cu~(2+)的能力.结果表明,狐尾藻经冰乙酸改性之后,吸附性能更好,对废水中重金属Cu~(2+)的吸附效率达到92.2%,高于未改性狐尾藻的吸附效率(85.6%).三次循环吸附后,吸附效率仍达到86.3%,拟合Elovich方程,第一次循环吸附R~2=0.9998,第四次循环吸附R~2=0.9999,线性关系均较好,表明拟合的二级动力学方程得到的最大吸附量与实验值基本吻合,为生物吸附材料的开发提供了理论依据.     

烟末对铀(Ⅵ)的吸附性能

以卷烟生产过程中产生的烟末为原料,进行静态实验,观察烟末用量、溶液的pH、吸附时间、初始浓度及温度等因素对烟末吸附U(Ⅵ)的影响,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)对烟末进行表征,并探讨其吸附U(Ⅵ)的机理。结果表明:当温度30℃、烟末用量为4g/L、溶液pH=5、U(Ⅵ)浓度为25mg/L、吸附时间为100min时,烟末吸附U(Ⅵ)成效最佳。吸附过程较好的拟合了准二级动力学模型(R2≈1)和Langmuir等温模型(R2≈1)。扫描电镜、X-射线衍射、红外光谱等结果表明,烟末对U(Ⅵ)有很好的吸附性能,其吸附U(Ⅵ)前后使表面形态发生变化,而与U(Ⅵ)互相作用的基团主要是羟基、羧基。