PAC/MBR用于微污染地表水处理的中试研究

采用投加粉末活性炭(PAC)的膜生物反应器(MBR)组合工艺-PAC/MBR处理微污染地表水.中试结果表明,该工艺出水水质稳定,稳定运行期间出水浊度、CODMMn和氨氮分别保证在0.3 NTU、1.9 mg·L-1和0.2 mg·L-1以下,达到生活饮用水卫生标准的要求.膜表面生物活性炭(BAC)滤层具有良好的抗压性,出水通量呈阶梯式下降,防止了持续性的大幅度衰减.混合液中悬浮态PAC和生物活性炭能吸附大部分胞外聚合物(EPS),降低溶解态胞外聚合物含量,有利于减缓膜污染.     

汽油吸附用煤基活性炭的制备及研究

为降低汽油吸附用活性炭的生产成本,拓展其原料来源,以大同煤和山东煤为原料,考察了配煤比、炭化及活化工艺参数对汽油吸附用活性炭性能的影响,探究了活性炭孔结构对正丁烷工作容量的影响。结果表明,大同煤与山东煤质量比为9:1时,适宜于制备汽油吸附用活性炭;活性炭烧失率的增加,有利于提高其吸附性能,当烧失率为80%~85%时,其正丁烷工作容量达到11.5 g/100 m L。2 nm~4 nm中孔活性炭有利于对汽油蒸汽的吸附;炭化温度在550℃~650℃范围内,对活性炭性能几乎不影响。     

富含中孔和微孔的生物质炭的制备及其吸附性能研究

以花生壳为原材料,在无需N2保护条件下,以ZnCl2为活化剂制备富含中孔和微孔结构的活性炭。以Cu2+为探针分子,通过正交实验获得活性炭的最优制备工艺组合:陈化时间为18 h,陈放温度为120℃,物料质量比[m(花生壳)/m(ZnCl2)]为2∶1,400℃活化100 min,对重金属离子Cu(Ⅱ)的吸附率达85%。利用扫描电镜对花生壳活性炭的表面形态进行观察分析,结果表明,活性炭表面具有一定量微米级和大量纳米级的孔状结构。全自动表面分析仪测定结果表明,制备的活性炭比表面积和孔容积分别为728 m2/g和0.347 8 cm3/g,孔径主要集中在20 nm以下,吸附的平均孔径为1.98 nm,微孔和中孔的容积分别为0.266 7 cm3/g和0.081 1 cm3/g,表明该活性炭具有较好的吸附性能,为实现农业废弃物花生壳在重金属污水生态处理方面的利用提供有效途径。     

向日葵制活性炭对亚甲基蓝的吸附研究

含有亚甲基蓝（MB）的废液直接排放会造成严重的水体污染。为研究生物质活性炭对MB的吸附性能,以农业废弃物向日葵为原料、磷酸（H₃PO₄）为活化剂,制备粉状活性炭（PAC）和块状活性炭（BAC）,并研究PAC对MB的吸附性能。利用比表面积测试（BET）、X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）和扫描电镜（SEM）等方法解析活性炭的孔结构和表面特性。结果表明：活性炭前驱体的形状对活性炭的微观结构有较大的影响。PAC比BAC具有更大的比表面积（分别为701.95 m²/g和566.49 m²/g）和总孔体积（分别为2.23 cm³/g和1.04 cm³/g）;PAC和BAC的平均孔径分别为7.31 nm和12.66 nm,均具有介孔材料的结构特性。两种活性炭表面均分布着丰富的含氧官能团和大量疏松的无定形碳,而存在的偏磷酸盐对孔隙起到支撑作用,这为MB的吸附提供了更多的活性位点和吸附通道。在25 ℃、pH为8、PAC用量为50 mg条件下,PAC对100 mL质量浓度为200 mg/L的MB溶液的吸附效果最好,吸附率达到72.2%。吸附过程符合伪二级动力学模型、颗粒内扩散模型和Langmuir等温吸附模型。     

玉米芯活性炭的制备及性能研究

以农业废弃物玉米芯为原料,分别采用氢氧化钾和磷酸两种活化剂在一定条件下制备活性炭。通过比表面(BET)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)对两种活性炭的孔结构、表面形貌、化学组成进行分析,结果表明以氢氧化钾为活化剂制备的KMC活性炭具有更好的孔结构。利用所制备的活性炭对磷酸二氢铵溶液中的杂质Fe3+进行吸附,采用氢氧化钾活化的活性炭显示了较好的吸附性能,最高饱和吸附量达29.65 mg/g。     

活性炭的改性条件及其对硫化氢吸附性能的影响

以工业活性炭为载体制备改性活性炭,对比研究了未改性活性炭,NaOH、Na2CO3、Fe(NO3)3、Cu(Ac)2改性活性炭及挂膜硫氧化细菌后活性炭在相同条件下对硫化氢穿透时间及吸附容量的影响。结果表明：在相同控制条件下,NaOH改性活性炭明显优于其它改性剂;不同梯度改性剂条件下,20% NaOH改性活性炭对硫化氢的吸附效果最好,吸附穿透容量为78.25 mg/g,穿透时间可以达到2000 min以上;不同改性剂挂膜硫氧化细菌后对硫化氢均有一定的处理效果,其中对已达到饱和吸附的NaOH改性活性炭挂膜后的再生效果可以达到100%以上,说明挂膜硫氧化细菌活性炭对硫化氢的处理具有很好的效果。     

臭氧-生物活性炭-金属膜联用工艺在水处理中的应用

采用臭氧-生物活性炭(O_3-BAC)-金属膜联用工艺去除水中污染物,探讨膜污染及膜清洗方法。试验结果表明,联用工艺对浊度、菌落总数、DOC的平均去除率分别为86.1%、96.2%、66.4%,出水颗粒总数低于100个/mL。恒通量(2m~3/m~2·h)终端过滤条件下,金属膜连续过滤60min后其跨膜压差由0 MPa升至O.7 MPa。扫描电镜观察发现小颗粒污染物堵塞膜孔、覆盖膜表面,导致膜通量下降。采用膜滤后水反冲洗污染膜4 min(0.4 MPa),膜通量恢复率为86.4%;水反冲洗后分别采用2%柠檬酸和2%氢氧化钠对污染膜进行化学浸泡,通量恢复率均高于97.0%。     

配煤法制备煤基中孔活性炭的试验研究

以大同煤为主要原料,通过配煤,采用物理活化法对活性炭的孔隙结构进行调控,制备得到活性炭。采用氮气吸附仪测定了不同烧失率活性炭的吸附脱附等温线,并通过BET方程和QSDFT函数理论对活性炭孔结构进行表征,其结果与扫描电镜分析的活性炭微观结构一致。研究显示,在烧失率为70.2%和80.5%的条件下制备得到了中孔率分别为37.2%和48.0%的活性炭产品,为煤基中孔活性炭的工业化生产提供了理论与实践依据。     

炭纤维生物小球的优化及其对苯酚去除的研究

通过扫描电镜观察到活性炭纤维(ACF)特殊的纤维结构及其高比表面积使其更易于微生物的固着、挂膜,从而提出了聚乙烯醇(PVA)包埋活性炭纤维(ACF)与微生物固定化技术.通过正交设计优化了制备炭纤维生物小球的工艺条件,其中m(ACF)∶m(PVA)=1∶20(包炭量)、PVA质量分数为20%、交联时间为12 h、m(污泥)∶m(PVA)=1∶1(包泥量).与活性炭纤维、生物活性炭及生物活性炭纤维相比,炭纤维生物小球处理高浓度模拟含酚废水效果最佳,去除率达到了90%以上.为处理高浓度含酚废水开辟了一条新途径.     

几种干果核壳活性炭的表征与性能比较

以南疆地区盛产的巴旦杏核壳、核桃壳和白杏核壳为原料,采用微波辐照磷酸法分别制备了巴旦杏核壳活性炭（BAC）、核桃壳活性炭（HAC）和白杏核壳活性炭（XAC）,干果核壳基质活性炭的制备工艺：10 g干果核壳以固液比1：3（g：mL）浸渍40%磷酸24 h,微波功率640 W,活化时间16 min。采用物理吸附仪、扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）等表征方法比较研究了不同种类干果核壳活性炭性能差异。结果表明：巴旦杏核壳、核桃壳和白杏核壳活性炭的热分解过程、残留基团基本一致,活性炭晶型均以非晶态为主。3类干果核壳活性炭表面分布着大量孔洞,且孔洞主要为0.4~1.2 nm的微孔和3~6 nm的中孔。其中,白杏核壳活性炭的性能最优,BET比表面积达981.5 m²/g,总孔容达0.570 cm³/g,亚甲基蓝吸附值达269.6 mg/g,碘吸附值达1 162.8 mg/g。     

水厂深度处理中超滤的连接位置及与生物活性炭滤池去除效果对比

超滤在给水处理中发挥着愈来愈重要的作用,其在水厂中的连接位置及净水效果值得关注.以水厂不同工艺节点(即单项工艺设备)出水作为超滤进水研究其膜污染行为,结果表明,造成的膜污染程度为原水＞沉淀池出水＞砂滤池出水;水质分析可知,常规工艺(混凝沉淀及砂滤)能够一定程度地降低污染物负荷,能够不同程度降低膜污染,而多糖类物质为主要的膜污染物.继而将超滤和生物活性炭滤池(BAC)连接于砂滤之后,比较两种深度处理工艺的去除效果,结果表明:在浑浊度去除方面,超滤优于BAC;在CODMn去除方面,超滤去除效果欠佳,而BAC具有较为明显的去除效果;在微生物去除方面,超滤能够完全截留剑水蚤、红虫、水螨等微生物,而BAC对这些微生物没有明显的去除效果.     

石莼基微/中孔复合结构活性炭的制备及性能

以海洋海藻废弃物石莼为原料,通过热解预炭化,KOH活化制备活性炭。以碘吸附值和亚甲基蓝吸附值为吸附性能评价指标,探究了活化工艺对活性炭吸附性能的影响。结果表明,当KOH与石莼半焦质量比(碱炭比)为3.0∶1.0、活化时间为45 min、活化温度为800℃时,活性炭吸附性能最优,其碘吸附值和亚甲基蓝吸附值最大,分别为1824.19 mg/g、914.98 mg/g。FTIR测试表明,活性炭含有大量羟基等官能团。SEM测试表明,活性炭表面粗糙、存在大量孔结构。活性炭的BET比表面积为2616.3 m2/g,Langmuir比表面积高达4883.5 m2/g,平均孔径为2.73 nm。石莼基活性炭的孔结构为微/中孔复合结构,有作为储能、环保材料的潜质。     

煤液化沥青基活性炭的制备及其对间二甲苯吸附性能的研究

以煤液化沥青为原材料,通过炭化、KOH活化的方法制备高性能活性炭,探讨了碱炭比对活性炭孔隙结构的影响。活性炭孔体积随碱炭比的提升呈现先增加后减小的趋势,在碱炭比为5时,制备出比表面积达到3 188.0 m²/g,孔体积达到1.87 cm³/g的活性炭。通过N₂吸附和脱附、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对活性炭样品进行表征。在吸附研究中,选择气态间二甲苯为吸附质进行动态吸附实验。探讨了煤液化沥青基活性炭对间二甲苯的吸附性能及其孔体积与吸附量的关系。间二甲苯的吸附量与活性炭的孔体积成正比,在300×10^-6下,间二甲苯的最大吸附量可达到1 174.7 mg/g。活性炭孔径在1.4～5.0 nm的孔体积对间二甲苯的吸附起主要作用。     

微波加热烟杆氢氧化钾活化法制备活性炭的研究

研究了微波加热烟杆氢氧化钾活化法制备微孔活性炭的新工艺.采用正交实验研究了相关因素对活性炭得率和吸附性能的影响,确定了最佳工艺条件.该工艺将传统方法的预热、干燥、炭化和活化简化为一个过程,所需要的活化时间是传统方法的1/13,产品的亚甲基蓝吸附值是国家一级标准的2.56倍.同时测定了该活性炭的氮吸附等温线,通过H-K方程和密度函数理论(DFT)表征了活性炭的孔结构.结果表明:该活性炭为微孔型,BET比表面积为1402 m2·g-1,总孔容为0.6855 mL·g-1.采用扫描电镜和透射电镜分析了活性炭的微观结构,与氮吸附测定的结果较为一致.     

黄浦江原水生物活性炭深度处理的挂膜研究

利用中试装置对饮用水生物活性炭(BAC)深度处理的挂膜过程进行了研究,讨论了挂膜过程中污染物去除效果的变化.结果表明,生物活性炭的挂膜前中期亚硝酸盐积累严重,出水DO的波动较大;挂膜后期,BAC的出水亚硝酸盐氮降低到无法检出,炭柱对DO的削减较为稳定.炭柱对CODMn、UV254、TOC和BDOC的去除效率随着挂膜时间的推进趋于稳定,挂膜后期分别达到66.9%、87.6%、64.9%和65.5%.建议采用活性炭滤柱对氨氮的去除率保持稳定及出水较低的亚硝酸盐氮作为判断生物活性炭成熟的水质参考依据.     

生物活性炭作为纳滤预处理工艺的试验研究

以地表原水为研究对象,进行了生物活性炭(BAC)作为纳滤工艺的预处理单元制备饮用水的中试,考察了BAC对造成纳滤膜污染的有机污染物的去除情况.结果表明,BAC对DOC、COD和UV254的去除率分别为29.0％、19.7％和37.0％.BAC滤柱的出水浊度略高于进水浊度,主要是出水携带破碎炭末及微生物所致,BAC出水中的颗粒物可被保安过滤器截留,BAC后设置足够的砂垫层或单独的滤池、超滤等单元可有效保障纳滤系统的安全.在2个月的连续运行期间,纳滤操作压力变化为0.32～0.37 MPa,膜污染程度很低,BAC作为纳滤预处理工艺是适合的.     

粉煤灰制备生物陶粒及其在污水处理中应用研究

以自行设计的反应装置为基础,以粉煤灰为原料制备的轻质陶粒为载体,对其进行生物挂膜,并用于处理市政污水。整个挂膜过程中采用连续进水方式,HRT控制在24 h左右。定期对出水COD、TN、TP进行检测,并通过扫描电镜观察经过A/O工艺中好氧区和厌氧区的陶粒形态结构特征的变化。结果表明,以粉煤灰为原料制备的轻质生物陶粒具有较好的净水效果。在A/O工艺中,COD、TN、TP去除率分别可达83.57%、74.61%、80.17%,而在整个挂膜和污水处理期间p H基本维持在8~9。以粉煤灰为原料制备的轻质生物陶粒孔隙率高,比表面积大,有利于微生物的吸附和固定,取得了较好的挂膜效果。     

不同预处理方法对活性炭孔结构的影响分析

分别采用酸碱、超声和碱性高温3种方法对活性炭进行预处理,通过扫描电镜(SEM)、低温液氮吸附(N2/77 K)及傅里叶红外光谱(FTIR),研究活性炭表面化学性质与孔结构的变化,并以碘吸附值分析活性炭吸附性能的变化,对比评价不同预处理方法对活性炭孔结构及吸附性能的影响。结果表明:超声预处理对活性炭的孔结构和吸附性能影响不大;碱性高温预处理使活性炭的比表面积和总孔容分别提高31.1%、76.1%,微孔与中孔比例增加,吸附性能增强;经酸碱预处理后,活性炭比表面积和总孔容分别提高26.4%、27.1%,中孔与大孔比例增加,其表面因KOH、HF的影响出现严重烧蚀,吸附性能不及碱性高温预处理的结果。综合考虑各种预处理效果如下:碱性高温酸碱超声,碱性高温预处理效果最优,使AC表面含氧基团增多,提高其对小分子物质的吸附能力。     

γ-Al2O3膜改性污泥活性炭的制备及其脱硫性能

用溶胶-凝胶法制得γ-Al2O3膜改性污泥炭.用扫描电镜、红外光谱、BET(Brunauer-Emett-Teller)分析了改性污泥活性炭的表面结构、羟基种类和孔结构.结果表明:与污泥活性炭相比,改性污泥活性炭孔径均匀,孔径明显减小,γ-Al2O3膜与污泥活性炭结合良好;改性污泥活性炭的脱硫率显著地提高,最佳值达到87.48%.这主要是由于改性污泥活性炭后,一方面,其表面羧酸的游离-OH向稳定态转化,减弱了表面酸性,利于酸性气体SO2吸附;另一方面,γ-Al2O3膜附于污泥活性炭内壁,缩小孔径,同时也将膜微孔结构复合于污泥活性炭的孔结构中,增加了微孔和小孔的数量,增大比表面积和总孔容,利于SO2气体的吸附.     

高效氨吸附用载锌活性炭的结构表征及氨吸附动力学研究

采用不同浓度的ZnCl_2溶液对椰壳活性炭进行表面改性以制备高容量氨吸附用活性炭,并采用低温液氮吸附(BET)、扫描电镜(SEM)、Boehm滴定对改性前后活性炭的物理结构及表面含氧官能团进行了测定,同时以常温动态吸附对氨吸附容量及吸附动力学进行了研究,并对ZnCl_2活性炭氨吸附去除机理进行了分析。结果表明:改性后活性炭微孔数量减少,介孔比例提高;随ZnCl_2浓度的增加,活性炭的比表面积、孔容减小,平均孔径变大,介孔所占比例由23.00%增加到25.52%;改性后活性炭表面含氧官能团含量增加,质量比为11%的ZnCl_2浸渍的活性炭样品(AC3)总酸性含氧官能团增加最多,增加了0.259mmol·g~(-1)。浸渍ZnCl_2溶液改性对活性炭吸附氨性能的改善十分明显,样品AC3对氨气的吸附量(75.58 mg·g-1)为原始活性炭(12.5 mg·g-1)的6.05倍;吸附动力学模型研究得出,氨在改性前后活性炭样品上的吸附与准二阶动力学模型较符合,说明吸附反应过程为物理-化学联合吸附。