油菜秸秆生物炭对水中氨氮的吸附性能及机理

以废弃油菜秸秆为原料,采用限氧热解法分别在450℃、550℃、650℃条件下制备油菜秸秆生物炭(Rape Straw Biochar, RSB)RSB₄₅₀、RSB₅₅₀、RSB₆₅₀,对其理化性质进行了表征,通过序批试验研究了3种RSB吸附水中氨氮的影响因素,并结合动力学、等温线、热力学分析探讨了其吸附机理。结果表明,RSB的碳化、芳香化程度随着热解温度的提升而增加,比表面积、总孔容、平均孔径也随之增大。当溶液初始pH值为8,氨氮初始质量浓度为30 mg/L,RSB₄₅₀、RSB₅₅₀、RSB₆₅₀投加质量分别为0.7 g、0.6 g、0.4 g时,经过210 min左右达到吸附平衡,氨氮去除率均超过95%。3种RSB对氨氮的吸附行为遵循准二级动力学模型和Langmuir等温线模型。ΔG^θ<0、ΔH^θ>0、ΔS^θ>0,表明吸附是自发、吸热、熵增推动的过程。吸附机理涉及静电...     

净水污泥对水中氨氮的吸附效能研究

采用自来水厂产生的废弃物——净水污泥制备吸附剂,研究了吸附剂制备条件及改性方法对氨氮去除效果的影响。通过EDX、XRD、FTIR、SEM和BET分析可知,净水污泥富含金属元素,表面粗糙,比表面积较大。正交试验结果表明,当焙烧温度为500℃、焙烧时间为3 h、净水污泥吸附剂的粒径为125~150μm时,净水污泥吸附剂对模拟废水中氨氮的去除效果最佳。分别采用酸、碱、盐对净水污泥进行改性,发现经3种物质改性的净水污泥吸附剂对氨氮的去除效果均优于未改性净水污泥,且碱改性净水污泥的去除效果最优,对氨氮的吸附量是未改性净水污泥的2.13倍。分别将吸附试验数据与Langmuir方程和Freundlich方程拟合,得出净水污泥对氨氮的吸附符合Langmuir方程。     

湘江底泥对氨氮的吸附动力学研究

为揭示湘江底泥吸附水中氨氮的吸附特性,以湘江底泥为研究对象,通过室内静态吸附试验,分析和探讨了河流底泥吸附水中氨氮的影响因素,并研究了氨氮的吸附动力学特征。结果表明,底泥对氨氮的吸附是复合动力学过程,即吸附初期是快速吸附阶段,此后吸附速率逐渐减小,进入慢速吸附阶段。外界条件的变化对氨氮的吸附量有一定影响,随温度升高或泥水质量比增加,底泥对氨氮的吸附量减少;随氨氮初始质量浓度升高,底泥对氨氮的吸附量增加;在溶液呈酸性(p H6)时,吸附量随p H值降低而减少,在溶液呈碱性时,吸附量随p H值升高而增大。底泥吸附氨氮过程的动力学试验结果表明,Lagergren准二级动力学模型方程能较好地描述底泥对氨氮的吸附过程。     

水稻、油菜秸秆对水中镉的吸附特性

为了解水稻秸秆和油菜秸秆对废水中Cd2+的吸附特性,研究了吸附时间、初始离子质量浓度、秸秆投加量、初始pH值和振荡速率对溶液中Cd2+去除率与吸附量的影响,通过动力学、热力学模型拟合和扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)分析,探讨其吸附机理.结果表明:水稻和油菜秸秆具有良好的Cd2+吸附效果,pH值为4～7时,Cd2+吸附率均可达到50％以上;在投加量为10 g/L、初始pH值为6、振荡速率为150 r/min、温度为25℃的条件下,处理200 mg/L含Cd2+废水时,水稻和油菜秸秆对Cd2+的去除率分别达到66.5％和68.2％,吸附平衡时间约为90 min;其吸附动力学过程以准二级动力学方程拟合效果最好,等温吸附模型符合Langmuir方程,在25℃下油菜秸秆和水稻秸秆的最大吸附量理论值分别为14.28 mg/g和13.76 mg/g;结合SEM和FTIR分析推断,两种秸秆吸附Cd2主要发生在吸附剂表层,吸附过程以化学吸附为主.研究表明,油菜秸秆和水稻秸秆是具有潜在利用价值的Cd2+吸附剂.     

改性沸石吸附氨氮及电化学再生研究

研究了改性沸石对氨氮的吸附效能、动力学机制以及电化学再生效果。间歇和连续试验结果表明:沸石经改性后,能高效去除水中的氨氮,其吸附等温式更符合Langmuir模型,沸石、改性沸石的饱和吸附量分别为8.09 mg/g和13.55 mg/g,沸石的钠型改性能显著提高吸附容量约40.3%;颗粒内扩散是改性沸石吸附氨氮的控制性步骤,可以利用Vermeulen的内扩散模型进行描述;利用电化学再生吸附饱和后的沸石,再生液为NaCl溶液,阳极涂覆RuO2-Ti,再生时间为3h,可高效地再生沸石,无二次污染物排出,对环境冲击较小。     

NaX分子筛对氨氮废水的吸附性能研究

以煤造气废水为研究对象,采用沸石分子筛脱除废水中的氨氮,通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和比表面积测试法（BET）等方法,对沸石分子筛组成成分、晶体结构进行表征,考察了其对氨氮的吸附及再生性能。结果表明：该沸石分子筛为NaX型;分子筛对废水中的氨氮有较好的吸附效果,其平衡吸附量与氨氮浓度成正比、与投加量成反比;分子筛适宜用于废水的深度脱氮处理,在废水流速为4.5mL/min条件下吸附氨氮的效果较好;经过300℃热再生2 h后,10次吸附-解吸的再生率均在100%以上,具有良好的可再生性。     

微波诱导热解制备小麦秸秆吸附剂及响应面优化工艺研究

以氯化锌为活化剂,通过微波诱导热解法制备小麦秸秆吸附剂,并以微波功率、热解时间和氯化锌质量分数为影响因素,碘吸附值为响应值,采用响应面法对小麦秸秆吸附剂的制备工艺进行优化。结果表明,热解时间和微波功率对碘吸附值的交互作用明显。响应面优化工艺分析,发现当热解时间4.03 min、微波功率569.0 W,氯化锌质量分数为31.24%时,碘吸附值最大,为643.33 mg/g。另外,小麦秸秆吸附等温线与I型相似,吸附剂的微孔容积为0.238 4cm³/g,吸附剂的BJH孔径分布表现窄小,最高峰出现在2.1nm左右。处理Cr(VI)废水的吸附试验,发现Cr(VI)的去除率可以达到70%以上。研究表明,微波诱导热解法及响应面优化工艺制备的小麦秸秆吸附剂技术可行且具有良好的重金属废水处理应用前景。     

改性沸石去除水中低浓度氨氮的研究

分别利用无机盐、无机酸和稀土对天然沸石进行了改性处理,并从理论上阐述了不同方法对沸石进行改性的机理,提出了改性沸石的最佳制备方法,并采用X衍射的分析手段观察化学处理对载体的影响,探讨了改性沸石对NH4 吸附动力学以及再生实验.研究表明,3种方法均不同程度地提高了沸石去除氨氮的能力,其中利用无机盐改性的沸石的效果最佳,对NH4 的吸附动态符合Freundlich方程,与传统的化学凝聚法和生物法相比,具有工艺简单、高效、经济等优点.无机盐改性沸石制备最佳条件是:溶液中钠离子浓度为0.8 mol/L,在水浴温度70～75 ℃时,按固液比1∶50投加沸石,浸渍时间为2 h,过滤后滤饼在100 ℃下干燥1 h.     

玉米芯生物炭对含盐污水中氨氮的吸附特性

以玉米芯为原料制备生物炭,并采用"盐酸+超声波"改性,研究了其对含盐污水中氨氮的吸附特性。结果表明,改性玉米芯生物炭的比表面积和酸性含氧官能团含量较改性前分别提高了7.5、18.2倍,在氨氮初始质量浓度为40 mg/L、盐度为0.45%、p H值为5.0、投加量为2.5 g时,对氨氮的吸附率可达79.4%。改性玉米芯生物炭在含盐条件下对氨氮的吸附过程更符合准二级动力学模型和Langmuir模型,理论最大吸附量为2.538 2~2.842 6 mg/g,显著高于改性前。热力学分析表明,玉米芯生物炭对含盐污水中氨氮的吸附主要为物理吸附,且是自发、放热及熵增加的过程。以HCl为解吸剂,改性前后玉米芯生物炭的最佳吸附-解吸循环次数分别为3、7次,再生后对氨氮的平衡吸附量分别为解吸前的85.1%、93.8%。     

壳聚糖负载MnO2对As(Ⅲ)的吸附性能研究

利用壳聚糖负载MnO2制备一种复合吸附剂.研究了溶液pH值、吸附时间、温度对As(Ⅲ)吸附行为的影响,并探讨了吸附动力学.结果表明,在pH值为5～8,吸附时间为60 min,温度为60℃,复合吸附剂对As(Ⅲ)的吸附率达98％以上,吸附能力明显优于壳聚糖.对试验数据运用相关数学模型拟合表明,复合吸附剂对As(Ⅲ)的吸附符合Langmuir和Freundlich吸附等温式,最大吸附量qmax为19.798mg/g,特性常数n为4.3341,决定系数R2分别为0.9975、0.9804.吸附过程动力学适合二级动力学方程.     

HDTMA改性沸石同步去除氨氮和磷酸盐的效果及规律研究

天然沸石具有去除阳离子氨氮的作用,但不具有去除阴离子的作用.用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)对天然沸石进行改性.在静态条件下,利用天然沸石及改性沸石对模拟污水中氮磷的去除效果和规律进行了研究.结果表明,天然沸石对氨氮的去除率在75％以上,对磷几乎没有去除.HDTMA改性后的沸石对氨氮的去除率有所下降,但在5％之内;对磷酸盐的去除有明显提高,最佳改性剂质量浓度为30 g/L.随污染物质量浓度增加,改性沸石的吸附量增大,最后缓慢趋于平衡;吸附平衡数据与Langmuir等温吸附模型十分吻合.正交试验结果显示,混合溶液中各目标污染物之间没有相互干扰作用.氨氮的绝对浓度是改性沸石对氨氮吸附最主要的影响因素,表面活性剂质量浓度是改性沸石吸附磷酸盐最重要的影响因素.在污染物配比、污染物浓度级别、改性剂质量浓度分别为30:5、1和30 g/L时,改性沸石对磷酸根的去除率最大,为56.6％,同时氨氮的去除率高达93.6％.     

响应面法优化超声吹脱处理香兰素生产废水中的氨氮工艺研究

为了提高废水中氨氮处理效率,采用响应面分析法对超声吹脱处理香兰素生产废水中的氨氮工艺条件进行优化,建立了吹脱时间、pH值、超声波功率及气液比4个关键因素与氨氮去除率之间的回归模型。结果表明,各影响因素对氨氮去除率影响程度由大到小依次为超声波功率、气液比、pH值、吹脱时间。确定对氨氮去除的最佳工艺条件为在超声功率90 W,超声吹脱时间90 min,pH值12、气液比600∶1的条件下,氨氮的去除率达到91.60%,与预测值接近,表明拟合度好。试验模型可以用来指导超声吹脱法处理废水中的氨氮。     

养猪废水的吸附-过滤法初级处理试验研究

以实际养猪废水为对象,采用吸附-过滤法进行预处理,研究稻草滤料和稻草-沸石双层滤料在不同滤速下对养猪废水中CODCr、氨氮和磷的去除效果.结果表明,稻草-沸石双层滤料对CODCr、氨氮和磷的去除效果明显优于稻草滤料.以稻草-沸石双层滤料为过滤介质时,5 m/h的滤速下,CODCr、氨氮和磷的最大去除率分别达47 9%、72 9%和50 1%.研究表明,吸附-过滤预处理不仅能去除养猪废水中的CODCr、氨氮和磷,还能去除一定量的小分子有机物和臭味,同时附着大量固体有机物的稻草和吸附有氨氮、磷的沸石经过处理后可作为土壤改良剂或肥料,从而实现了农业固体废物的资源化利用.     

利用丝光沸石吸附高浓度氨氮的研究

实验研究了丝光沸石对高浓度氨氮的吸附行为,考察了沸石投加量、温度、吸附时间、氨氮浓度、溶液pH值以及Ca2 、Mg2 竞争阳离子对丝光沸石吸附高浓度氨氮的影响,绘制了丝光沸石的吸附等温线.结果表明,在投加250 g/L丝光沸石,pH值6.5,温度25 ℃,吸附时间3 h的条件下,丝光沸石对高浓度氨氮的去除率可达90%以上.Ca2 、Mg2 竞争阳离子在一定程度上抑制丝光沸石对氨氮的吸附.丝光沸石对高浓度氨氮的吸附符合Freundlich等温吸附线.丝光沸石对实际养猪污水中800 mg/L的高浓度氨氮的去除率达到80%以上.     

粒径和温度对玉米秸秆生物碳吸附锶的耦合影响

以玉米秸秆为原材料,在350℃下采用限氧裂解法制备了4种粒径的生物碳(BC-9.31、BC-20.26、BC-71.07、BC-101.90,数字代表样品的中值径,单位μm),对比研究了15℃、25℃、35℃、45℃下生物碳对锶的吸附行为,旨在阐明生物碳粒径和溶液温度对生物碳吸附锶的耦合影响。结果表明:生物碳粒径和溶液温度对等温吸附曲线的基本特征影响较小,Freundlich模型能较好地拟合吸附过程(R2=0.915~0.997,N=0.513~0.745);生物碳吸附锶是以熵驱动为主的物理吸附过程,熵变ΔS为75.66~99.43 J/(mol·K),焓变ΔH为18.18~25.84 k J/mol;生物碳对锶的吸附性能大体与溶液温度呈正相关,与颗粒粒径呈负相关,同时颗粒粒径与溶液温度存在耦合影响;生物碳粒径越小,锶吸附过程受温度影响越小;温度越高,锶吸附受粒径影响越小。     

湘江衡阳段沉积物对硝态氮的吸附特性研究

为探究沉积物对水体中硝态氮的吸附特性,以湘江衡阳段上游沉积物为研究对象,通过室内模拟吸附试验,探讨沉积物吸附硝态氮的影响因素、动力学规律及吸附等温线特征,并且利用SEM、FTIR等表征手段揭示吸附机理。结果表明,环境因素的改变会对硝态氮的吸附产生一定影响,泥水比的增大使沉积物的固体浓度效应明显,吸附量减小;硝态氮初始质量浓度越高,吸附量越大;温度越低越有利于沉积物对硝态氮的吸附;扰动速率偏高和偏低都会使吸附量减小。吸附过程在60 min后逐渐达到稳定,其吸附过程符合准二级动力学模型方程和Langmuir等温吸附方程,以化学吸附和单分子层吸附为主。SEM表征分析表明,沉积物呈粗糙多孔的片层结构,具有较多的吸附位点;FTIR表征分析表明,沉积物对硝态氮有一定的吸附作用,沉积物中含有羟基、酰基等多种基团,与硝态氮反应的机理主要表现为置换和吸附作用。     

降膜对喷淋塔吸收特性的影响

吸收液在喷淋塔内以液滴和降膜两种形式存在,为了深入考察降膜对喷淋塔吸收特性的影响,以多孔分布板代替传统的压力式喷嘴,实现了降膜和液滴流量的可控调节,结合喷淋塔流体力学特性和双膜理论,建立了液滴及降膜的传质模型,并进行了试验验证,通过定量计算,分别考察了喷淋量及空塔气速对降膜吸收速率分率的影响.结果表明:所建模型可以较好地模拟喷淋塔脱氨过程,相对误差小于4％;降膜吸收速率分率几乎不随空塔气速而变化,但随喷淋量增大而减小;当大量吸收液在塔内壁形成降膜时,要达到相同吸收率所需喷淋液量将更大.