环境矿物材料对矿井水中氟化物的吸附性能研究

以斜发沸石、火山石、蛇纹石、膨润土、凹凸棒土5种环境矿物材料作为吸附剂,探究其对低浓度氟离子的吸附效果,筛选适宜大规模含氟矿井水除氟的矿物材料。结果表明,膨润土对氟离子去除率最高,初始氟离子浓度为5 mg/L时去除率达到54.08%,对氟离子的吸附符合准二级动力学模型,吸附过程发生了化学反应,氟离子与膨润土中的羟基发生离子交换。膨润土改性后用于含氟矿井水处理,氟离子去除率达到87.8%,出水的氟离子浓度为0.63 mg/L,达到饮用水标准。     

天然铝硅酸盐矿物对氟离子的吸附性能研究

含氟工业废水对环境和人体具有较大的危害,以三种天然铝硅酸盐矿物一水硬铝石、三水铝石以及高岭石为吸附剂,探究其对氟离子吸附的可行性并对除氟的机理进行探讨。单因素条件试验表明,高岭石对氟离子的吸附效率最高。在高岭石粒度-18 μm、用量10 g/L、pH=1.5、反应时间t=10 min、反应温度25 ℃的最佳反应条件下,氟离子去除率可达83.69%,废水中氟离子浓度由150 mg/L降低至24.47 mg/L。动力学拟合结果表明,高岭石对氟离子的去除符合准二级动力学,理论吸附容量Q_e=8.0244 mg/g。吸附等温线研究表明,该反应符合Freundlich模型,属于单层吸附。FTIR、XPS等检测结果表明高岭石中的羟基脱离后与氟离子发生离子交换,并在高岭石表面生成Al-F键,从而实现含氟废水的净化。      

改性方沸石用于饮用水除氟的实验研究

研究了经不同方法改性方沸石的除氟效果,并对搅拌吸附时间、高氟水含氟量、硫酸根离子浓度和pH值等对改性方沸石除氟的影响作了研究。结果表明,先高温活化,后用硫酸铝钾溶液活化处理的方沸石,以1g改性方沸石加入100mL含氟5mg/L的模拟饮用高氟水做吸附试验,在模拟高氟水pH值为6.5、搅拌时间20min时,沸石的吸附量达420μg/g以上,吸附后模拟高氟水残余氟含量降至1mg/L以下,达到国家饮用水标准要求。     

多孔方沸石球对含氟水的处理

通过微观分析方法,在鄂尔多斯盆地白垩系钻孔岩样中首次发现方沸石类矿物。就地取材,对方沸石岩进行提纯和改性,制成多孔方沸石球,用于含氟水的处理,取得了明显的效果。对于100mL起始浓度3.00mg/L的含氟水,方沸石球较佳的水处理工艺条件为:用量1.5g,搅拌后静置48h,直径3mm。对于起始浓度3.00mg/L的含氟水,方沸石球一次水处理后氟离子浓度就低于国家标准。对于起始浓度3.00～10.00mg/L的含氟水,经方沸石球几次水处理后氟离子浓度也低于国家标准。方沸石球对氟离子吸附等温线符合Langmuir吸附等温式,为:qe=0.243ce/(1 0.433ce);吸附速度符合斑厄姆公式,为:dq/dt=4.482×10-3(qe-q)/t 0.176。用过的方沸石球再生处理后活性基本恢复,多次再生后除氟效果有所下降。     

锆改性沸石的动态除氟研究

为了提高天然沸石的除氟能力,对其进行了氧氯化锆改性研究。X衍射图谱和电镜扫描图谱均显示,改性后有一定量二氧化锆负载于沸石表面和孔道中。静态吸附试验表明,锆改性沸石饱和除氟容量达19.84 mg/g,饱和吸附率达93.4%,除氟性能远优于沸石原矿(56.4%)和酸改性沸石(84.4%)。动态吸附实验结果显示:流速、原水氟质量浓度和填充柱床层高度对锆改性沸石除氟有很大影响,溶液pH值影响不大。当改性沸石用量为5.0g时,最大流速为10.0mL/min,流速为6.0mL/min时可将原始质量浓度在20.0mg/L以内的含氟溶液处理达到国家饮用水含氟标准。     

布尔台煤矿高氟地下水分布特征及形成机制研究

为研究布尔台煤矿高氟地下水的来源及形成机制，采用数理统计、离子分析等手段，在矿物的溶解沉淀、蒸发浓缩、离子交换和竞争吸附等方面对高氟地下水中F-质量浓度特征及分布规律进行研究。结果表明：布尔台煤矿地下水中C(F-)范围为0.31～11.15mg/L，平均值1.7mg/L。从空间分布上看，高氟地下水主要分布在1～5mg/L范围内，占总样品数的48.48%|从垂向分布上看，高氟地下水主要分布于侏罗系含水层组，其主要补给水源为第四系与第三系孔隙水和侏罗系孔隙、裂隙水。含氟矿物的溶解是高氟地下水的主要控制因素。Ca2+与固相中的Na+、K+发生强烈的离子交换反应，HCO-3的竞争吸附置换出吸附在黏土矿物表面的F-，促使F-富集。     

一步固相反应制备铝改性活性炭对矿井水中氟化物的超快去除

矿井水中(F^-)超标已成为制约我国西部矿区煤炭绿色开发的主要挑战之一。针对该问题,开发了机械化学法一步固相反应制备Al改性活性炭(AC-Al)的方法,解决了常规水热法改性活性炭产生废液废渣、制备周期长的问题,并实现了矿井水中F^-的快速、高效去除。研究了Al添加量、pH、共存阴离子和有机物、吸附剂投加量及反应时间等对除氟性能的影响。AC-Al除氟性能与Al添加量成正比,添加量为0.32 g,吸附反应30 s时,水中F^-去除率达到80%以上。pH在3～10范围内,F^-去除率均大于80%,具有良好的水质适应性。吸附过程更符合Langmuir模型,即为单层吸附,理论饱和吸附量为1.47 mg/g。吸附过程符合准一级动力学模型。硫酸根离子、氯离子和碳酸氢根离子(1 000 mg/L时)、腐殖酸对F^-去除没有影响,氯离子和碳酸氢根离子质量浓度为3 000 mg/L时,除氟率分别降低约21%和11%。AC-Al投加量为10 g/L时,矿井水中F^-去除率达84.9%(30...     

多孔方沸石球对含氟水的处理

通过微观分析方法,在鄂尔多斯盆地白垩系钻孔岩样中发现方沸石类矿物。对该方沸石岩进行提纯和改性,制成多孔方沸石球处理含氟水。对于100 m L起始浓度5.00 mg/L的含氟水,多孔方沸石球较佳的水处理试验条件为:用量3.0 g,搅拌后静置48 h,球直径3 mm。多孔方沸石球对氟离子的吸附符合Langmuir吸附等温式,吸附速度符合斑厄姆公式。用过的方沸石球经再生处理后活性基本恢复,多次再生后方沸石球除氟效果有所下降。     

GW-F90树脂的除氟性能研究

通过静态和动态吸附试验，研究了GW-F90树脂的除氟性能，确定了树脂的除氟机理。考察了吸附时间、pH、杂质离子对树脂除氟性能的影响，以及解吸剂种类和浓度对树脂解吸性能的影响。研究表明：GW-F90树脂的动态吸附容量为75.3 mg/g,树脂单次吸附的氟去除率达92.7%;采用10%的氢氧化钠溶液对GW-F90树脂进行解吸，解吸率为98.7%。GW-F90树脂具有较好的选择性和除氟性能，可从含氟废水中高效除氟。     

高岭土对废水中Cu~(2+)吸附性能的试验研究

研究高岭土用量、pH值、吸附时间以及初始Cu2+质量浓度等因素对吸附效果的影响。正交试验结果表明,影响Cu2+去除率的因素排序为:pH吸附时间高岭土用量初始Cu2+质量浓度。最优的试验方案:废液量为100 mL,pH=7.0,吸附时间为2 h,高岭土用量为6.0 g,初始Cu2+质量浓度为25 mg/L。在此条件下,Cu2+去除率可达到98.9%,Cu2+的最大吸附量为23.26 mg/g。吸附等温线符合Langmuir吸附等温方程,说明高岭土对铜离子是典型的单分子层吸附。     

高温焙烧对含蛇纹石尾矿亚甲基蓝吸附性能的影响

富镁硅酸盐矿物蛇纹石具有比表面积大、天然卷曲结构、孔道结构丰富等特点,可作为优良的吸附材料.为实现蛇纹石资源的综合利用,通过高温焙烧方法对蛇纹石尾矿进行了改性研究,考察了焙烧蛇纹石尾矿对水相中亚甲基蓝的吸附性能.研究结果表明,与原矿相比,焙烧后的蛇纹石尾矿对亚甲基蓝具有较好的吸附效果,饱和吸附量约为11.27 mg/g...     

热改性蛇纹石吸附剂除镉性能研究

采用对比的方式,分别对天然蛇纹石和经700℃改性的蛇纹石做了等温吸附实验,研究蛇纹石对重金属Cd2+的吸附性能,并探讨了影响吸附的因素和吸附机理。吸附剂用量、溶液的pH值对2种蛇纹石的吸附率均有较大影响。随着吸附剂用量的增加,天然蛇纹石和热改性蛇纹石对Cd2+的吸附率都逐渐增加,且吸附率都超过了60%。在同等吸附剂用量条件下,经700℃改性的蛇纹石的吸附能力要明显强于未改性的天然蛇纹石。当pH值为3～6时,2种蛇纹石对Cd2+的吸附量都随着pH值的增加而显著增大;当pH值为6～10时,对Cd2+的吸附量趋于稳定。两种蛇纹石均符合Freundlich方程,且拟合度较好,对重金属Cd2+有较强的吸附能力;经700℃改性的蛇纹石对Cd2+的饱和吸附量为8.19 mg/g,约等于天然蛇纹石饱和吸附量的2倍。     

蛇纹石对黄铜矿浮选影响的研究

在通过单矿物浮选试验、Zeta电位测试考察pH值及捕收剂用量对蛇纹石和黄铜矿浮选回收率影响的基础上,采用人工混合矿浮选试验考察蛇纹石含量与粒度对黄铜矿回收率的影响,并对其机理进行分析。结果表明,蛇纹石与黄铜矿的零电点分别为9.7和5.4,随着矿浆pH值的增大,蛇纹石和黄铜矿的ζ电位电负性增强;pH值为7时,丁基钠黄药用量对蛇纹石回收率影响不大,最高为12.3%,黄铜矿回收率随丁基钠黄药用量的增加呈现先上升后下降的趋势,最高为88.03%;颗粒之间的吸附是造成黄铜矿与蛇纹石浮选过程中交互影响的重要原因,蛇纹石的含量以及粒度很大程度上影响了黄铜矿的浮选质量。     

蛇纹石负载羟基磷灰石对矿区地下水中氟、铁和锰的动态吸附性能

针对矿区地下水中氟、铁、锰污染超标问题,利用湿法化学共沉淀法制备蛇纹石负载羟基磷灰石(Srp/HAP)复合吸附剂,通过动态吸附试验,研究Srp/HAP对F^-,Fe²⁺,Mn²⁺的同步吸附性能,考察吸附床高度、流速及进水质量浓度对穿透过程的影响。采用Adams-Bohart,Thomas模型拟合和SEM,EDS,XRD,BET,FT-IR等微观表征,分析Srp/HAP对F^-,Fe²⁺,Mn²⁺的吸附机理。结果表明,制备的Srp/HAP复合吸附剂颗粒紧实,既有Srp表面的片状卷曲结构,又解决了HAP表面团聚问题,负载后颗粒的比表面积、孔容均有明显增加,具有较好的表面孔隙结构,有利于氟、铁、锰的同步吸附去除。吸附柱吸附总量随床柱传质区高度的增加和3种离子初始质量浓度的升高而增加;在进水流速为4 m L/min时动态柱对离子的动态吸附容量最高,流速过大和过小都不利于复合吸附剂的动态吸附;在吸附剂填充高度15 cm,进水流速为4 m L/min时,动态柱对初始质量浓...     

活性氧化铝对废水中磷酸根离子的吸附特性研究

通过静态吸附试验研究了活性氧化铝吸附废水中磷酸根离子的影响因素及作用机理。结果表明:对初始质量浓度为10 mg/L的磷酸根离子溶液,在活性氧化铝用量为25 g/L,pH值为4,吸附温度为298 K和吸附时间为60 min时,磷酸根离子的去除率为90.30%;活性氧化铝再生3次后,废水中磷酸根离子的去除率保持在89%左右。活性氧化铝pHpzc为4.9;当pH值为4时,磷酸根离子以H2PO4-形式存在,活性氧化铝表面带正电,有利于H2PO4-在其表面产生静电吸附。磷酸根离子在活性氧化铝表面的吸附符合二级动力学模型;等温吸附过程符合Langmuir等温吸附模型。zeta电位测试、热力学参数计算和FTIR分析表明:磷酸根离子在活性氧化铝表面的吸附为化学吸附与物理吸附共同作用。ΔG0,ΔH0,表明吸附过程为自发、吸热过程。     

SO_2在活性炭上的吸附平衡、动力学及热力学研究

为深入研究SO2在活性炭上的吸附过程,基于固定床反应器研究了某商业活性炭对烟气中SO2的吸附性能,考察了SO2体积分数、吸附温度对活性炭吸附SO2的影响,分析了SO2在活性炭表面的吸附平衡、吸附动力学和热力学特性。结果表明,随着SO2体积分数的增加,SO2初始吸附速率和平衡吸附量增加;随着吸附温度的增加,SO2初始吸附速率和平衡吸附量降低。活性炭对SO2的吸附平衡数据符合Langmuir和Freundlich吸附等温线模型;SO2在活性炭上的动态吸附过程符合Bangham吸附动力学模型。吸附热力学研究表明,吸附过程中焓变为-19.21 kJ/mol,吸附自由能变为-10.17~-9.29 kJ/mol,吸附熵变为-27.69~-27.17 J/(mol·K),该吸附过程是一个自发、放热、熵降低过程,升温不利于SO2在活性炭上的吸附。     

钢渣对酸性枣红废水的吸附动力学研究

采用搅拌吸附的方式研究了钢渣对酸性枣红废水的吸附动力学,研究结果表明,酸性枣红废水的吸光度不受pH值的影响,最大吸收波长为490 nm;钢渣吸附酸性枣红与内扩散模型符合,动力学控制步骤是孔扩散过程;酸性枣红浓度为100 mg/L,搅拌转速达到250 r/min,外扩散影响基本消除;吸附过程符合准二级吸附速率方程,实际平衡吸附量为1.0734 mg/g,与准二级吸附速率方程的拟合结果较为接近,吸附速率为0.071 mg/(g·min)。     

蛇纹石对黄铁矿浮选的影响及机理

通过浮选实验、沉降实验、显微镜下观测、接触角测试和吸附量实验,研究蛇纹石对黄铁矿浮选的影响,并对其机理进行分析。结果表明：矿物粒度在蛇纹石与黄铁矿的浮选分离中起着重要作用,比黄铁矿粒度小的蛇纹石颗粒能够通过异相凝聚作用吸附在黄铁矿表面,改变黄铁矿的表面性质,影响黄铁矿的浮选。机理研究表明：蛇纹石表面是亲水的且不吸附捕收剂戊黄药(PAX)。蛇纹石吸附在黄铁矿表面,降低了黄铁矿表面疏水性和戊黄药在黄铁矿表面的吸附量,使黄铁矿浮选回收率降低。增加戊黄药在黄铁矿表面的吸附量能够一定程度上恢复被抑制黄铁矿的浮选回收率,但蛇纹石用量较高时,黄铁矿浮选回收率仍降低。因此,微细粒蛇纹石通过异相凝聚作用在黄铁矿表面附着,降低黄铁矿表面疏水性是蛇纹石影响黄铁矿浮选的主要原因。