混合气体直接吸附分离回收过程研究

以精密陶瓷制造过程中排放的甲苯和异丙醇混合气体为目标气体,采用4段活性炭吸附柱串联吸附实验方式研究了混合组分气体直接吸附分离回收的可行性.结果表明,异丙醇和甲苯这2种物性具有一定差异的物质在吸附床的长度方向存在明显的分层吸附现象.在表观气速0.42 m·s-1、异丙醇与甲苯入口浓度分别为477 mg·m-3和746 mg·m-3、吸附柱总长为26cm条件下,通气吸附798 min时,0～10 cm长度段炭层吸附甲苯量为184.5 mg·g-1,吸附异丙醇量为0 mg·g-1,而21～26 cm长度段炭层吸附甲苯量为0.92 mg·g-1,吸附异丙醇量为91.2 mg·g-1,通过分段再生回收分别得到了纯度99%以上的甲苯和异丙醇回收液.弱吸附质异丙醇在吸附过程中存在气相浓度增浓现象,该现象导致实验条件下部分活性炭层区域对异丙醇的吸附量提高了27%以上.通过多段串联吸附、分段再生回收的方式可以实现混合气体的直接吸附分离回收.     

活性污泥吸附结晶紫的研究

通过批量实验对比了活性污泥和粉末活性炭对结晶紫的吸附性能,进行了活性污泥吸附结晶紫的动力学研究,考察了搅拌速度和活性污泥,结晶紫比例对活性污泥吸附结晶紫的影响.结果表明,活性污泥对结晶紫的吸附等温方程同时符合Langmui,和Freundlich方程,而粉末活性炭对结晶紫的吸附更符合Freundlich方程;活性污泥对结晶紫具有很好地吸附性能,最大吸附量达到571.26 mg·g-1,远高于粉末活性炭的131.09 mg·g-1.应用假一级和假二级反应动力学模型对实验数据进行验证,表明活性污泥吸附结晶紫更符合假二级反应动力学模型.搅拌速度仅对转速低于500 r·min-1时的污泥吸附速度有影响,吸附速度随着搅拌速度的增加而加快,但并不影响活性污泥对结晶紫的最终吸附平衡.当活性污泥/结晶紫比例较低时(10:1,质量比),出水中结晶紫的浓度随着初始结晶紫浓度的增加而增加,而当初始比例为20:1和50:1时,初始结晶紫的浓度对出水几乎没有影响.     

不同活性炭对水中微量药物萘普生的吸附规律研究

从吸附平衡、吸附动力学、吸附等温式和吸附热力学等方面详细考察了煤质炭(MAC)、杏壳炭(XAC)和椰壳炭(YAC)对水中微量药物萘普生(Naproxen,NAP)的吸附去除效能和作用机理.实验结果表明,MAC、XAC和YAC对NAP的吸附平衡时间大致为24h,平衡吸附量相应分别为8.23mg·g-1、7.92mg·g-1、6.52mg·g-1;这3种活性炭对NAP的吸附过程均符合假二级反应动力学方程,且吸附速率受到膜扩散和内扩散作用的共同限制;相较而言NAP的吸附行为更符合Langmuir等温式;吸附热力学计算结果表明,MAC、XAC和YAC对NAP的吸附去除机理为化学吸附和物理吸附的共同作用,且化学吸附作用大于物理吸附;NAP在3种活性炭上的吸附作用均为自发进行的不可逆吸热反应.     

高比表面生物质炭的制备、表征及吸附性能

以废弃生物质互花米草与棉秆为原料,采用KOH活化制备了高比表面积微孔生物质活性炭.研究了原料类别、浸渍比、炭化温度及保温时间对炭组成与吸附性能的影响,利用氮气吸附、X-射线衍射、红外光谱FT-IR、扫描电子显微镜SEM等技术对活性炭表面物化性质进行了分析,并通过BET方程、DFT密度函数理论及Horvath-Kawazoe方程对比表面积与孔分布进行了表征测定.结果表明,氢氧化钾活化制备互花米草与棉秆活性炭的适宜条件为浸渍比3:1、活化温度800℃、活化时间1.5 h.在此条件下制得的互花米草活性炭与棉秆活性炭的得率为16.36%和11.22%,BET比表面积高达2 825 m2.g-1和2 135 m2·g-1,孔容积分别为1.374 mg·g-1和1.038 cm3·g-1;孔径分布狭窄,95%的孔集中在3 nm以内.该条件下制备的互花米草与棉秆活性炭吸附性能好,对碘的吸附值分别为1 797 mg·g-1和1 251 mg·g-1,亚甲基蓝吸附值为495 mg·g-1和478mg·g-1,均超过了国家水处理用活性炭一级品标准;2种生物质炭样品对水中2,4-二硝基苯酚的Langmuir最大吸附量分别为932 mg.g-1、747 mg·g-1,均优于普通活性炭与活性炭纤维.     

铅在棉秆基活性炭上的吸附动力学与热力学

以棉秆与棉秆纤维为原料,利用磷酸活化法制备了低成本的高比表面微孔棉秆基活性炭,通过静态实验研究了活性炭对水溶液中铅的吸附特性,测定了溶液pH值、吸附时间、溶液温度对吸附的影响,探讨了吸附动力学、热力学及吸附机制.根据低温液氮(N2/77K)吸附测定数据,以BET方程、BJH法及H-K法对活性炭孔结构进行了表征,以Boehm滴定、FTIR、零电荷点pHPZC测定及元素分析定量表征活性炭表面含氧官能团.结果表明,以棉秆和棉秆纤维为原料制备的活性炭的比表面积分别为1570和1731m2·g-1,含氧酸官能团含量分别为1.43和0.83mmol·g-1,均高于商业活性炭ST1300.静态吸附实验表明,棉秆基活性炭对铅有较大的吸附容量和吸附效率,最大吸附量超过120mg·g-1,溶液pH对吸附有较大的影响,吸附量随时间增大而增大,在5min内可达饱和吸附量的80%;吸附动力学数据符合假二级方程,Freundlich方程能更好地描述等温吸附行为;热力学研究表明,吸附吉布斯自由能(ΔG0)0,而焓变(ΔH0)0,说明吸附为吸热的自发反应过程,升温有利于吸附,离子交换可能在吸附过程中起了重要作用.     

炭化温度对废旧布袋制备活性炭性能的影响及其表征

以水泥厂废旧除尘布袋为原料,KOH为活化剂制备了活性炭.利用热重分析法(TG-DTG)对废旧布袋热解过程进行分析;重点考察了不同炭化温度(400、450、500、550和600℃)对废旧布袋制备活性炭的产率及活性炭的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值的影响;同时采用N2吸附等温线对最佳工艺条件制备的活性炭孔隙结构进行了表征.研究结果表明,500℃为最佳炭化温度.最佳炭化温度下制备的活性炭,碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和产率分别为1350.72 mg·g-1、97.5 mg·g-1和20.16%.活性炭比表面积高达1228.51 m2·g-1,总孔容达0.7134 cm3·g-1,孔径分布以微孔居多,N2吸附等温线为I型.     

玉米秸秆黄原酸盐对铅离子的动态吸附特征

玉米秸秆黄原酸盐是一种新型的重金属吸附材料.为了揭示玉米秸秆黄原酸盐对溶液中铅离子的动态吸附特征,本文通过柱体穿透吸附模拟实验方法,研究了玉米秸秆黄原酸对流体中铅离子的吸附穿透曲线、吸附效率及水体流速、初始浓度、填柱高度等因素对其吸附特性的影响,并采用The Thomas、The Bohart-Adams、The Wolborskal和The Yoon-Nelson等模型进行动力学拟合.结果表明,流速、初始浓度、填柱高度等因素对玉米秸秆黄原酸盐吸附铅离子的穿透曲线都有明显影响,Thomas模型和Yoon-Nelson模型能较好反映吸附过程特征.实验表明,玉米秸秆黄原酸盐对铅离子的吸附量为175 mg·g~(-1),吸附后的玉米秸秆黄原酸盐残渣体性能稳定.     

KOH活化法制备牛粪活性炭的研究

以牛粪为原料,采用KOH活化法制备活性炭,并考察了浸渍比、活化剂浓度、活化时间和活化温度等不同制备条件对牛粪活性炭样品性能的影响.实验结果表明,在浸渍比1∶4、KOH质量分数35%、活化时间60min、活化温度700℃条件下制备的活性炭性能最佳,制得的活性炭比表面积为979.8m2·g-1,碘吸附值可达796.37mg·g-1,亚甲基蓝吸附值可达150.30mg·g-1.最后,将制备的牛粪活性炭应用于对Cr(Ⅵ)的吸附,研究了最佳工艺条件下制备的活性炭吸附Cr(Ⅵ)的适宜条件.结果表明,在投加量为8g·L-1时、吸附时间90min、pH值为5和较低温度的适宜条件下,自制牛粪活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附量最大.     

基于膨润土凝胶固定镰刀菌反应器对苯酚废水的降解特性

采用新型膨润土凝胶将镰刀菌固定化,研究了镰刀菌不同固定方法处理苯酚废水的效果,考察了固定化微生物反应器间歇与连续运行处理不同苯酚浓度的降解性能.结果表明,膨润土凝胶吸附固定镰刀菌对苯酚的降解速率最大,速度常数达2.5882h-1;反应器间歇运行时,苯酚的降解率随初始苯酚浓度增加而有所下降,不同浓度的苯酚降解过程基本上遵循零级反应动力学;反应器串联连续运行条件下,停留时间为9.5h时,苯酚浓度100mg·L-1的总降解率稳定在95.5%左右.     

铜离子和孔雀绿在磷酸酯化改性豆壳上的吸附行为

报道了一种功能基为磷酸羟基的酯化豆壳阳离子吸附剂的固相制备技术,研究了铜离子和孔雀绿在改性豆壳上的吸附行为.采用静态批次试验研究了不同实验参数(pH值、吸附剂用量、吸附质浓度和吸附时间)对铜和染料吸附的影响.铜离子和孔雀绿分别在pH≥3.0和6.0时达到最大吸附值.对于浓度为100 mg·L-1的铜溶液,5.0 g·L-1及以上的改性豆壳能去除91%以上的铜;改性豆壳用量≥2.0 g·L-1时,能去除浓度为250 mg·L-1的溶液中95%以上的孔雀绿.改性豆壳对铜离子和孔雀绿的吸附符合Langmuir吸附等温线模型,最大吸附能力分别为31.55 mg·g-1和178.57 mg·g-1.对铜离子和孔雀绿的吸附分别在75 min和7 h达到吸附平衡,准一级反应动力学方程和准二级反应动力学方程能分别描述铜离子和孔雀绿在改性豆壳上的吸附过程.     

高效除磷渗滤床填料筛选及连续流动态运行特性

磷是造成水体富营养化的重要因素之一,深度去除污染水体中的磷,具有重要的环保意义.为此,本研究比较了多种填料包括海绵铁及其改性填料、钢渣、活性氧化铝、活性炭的吸附除磷特性及动力学,探究了除磷机理,构建了高效除磷渗滤床,考察了动态连续流运行条件下的除磷特性.结果表明酸改性海绵铁具有最高的饱和磷吸附容量,为19.45 mg·g^-1,碱改性海绵铁、活性氧化铝、钢渣、未改性海绵铁及活性炭的饱和磷吸附容量分别为10.91、8.70、7.73、3.39和1.34 mg·g^-1.在此基础上,利用高效除磷填料酸改性海绵铁和钢渣构建了除磷渗滤床,开展了连续240 d的连续流实验,在磷容积负荷为6 g·d^-1·m^-3条件下,渗滤床累积磷吸附量达到10215 mg,单位容积吸附量达到1.62 kg·m^-3.总之,利用酸改性海绵铁和钢渣构建的除磷渗滤床具有较高的除磷效率和性能,可以作为除磷单元与现有的水污染治理及净化工艺耦合,提高或拓展系统除磷功能.     

3种吸附剂对污水磷污染去除性能与机制比较

为探索高效利用膨润土、红壤和炉渣去除农业污水磷污染的可行性,对比分析了3种吸附剂对人工合成含磷污水的吸附去除特性,结合SEM、XDS和BET等测试结果以及等温吸附、吸附动力学及Ca2+释放量探讨了3种材料对磷的吸附机制.结果表明,炉渣对磷的吸附能力高于膨润土和红壤,吸附过程均适合Langmuir等温吸附方程(R2 0. 96),对磷的理论饱和吸附量为:炉渣(16. 87 mg·g~(-1))红壤(1. 21 mg·g~(-1))膨润土(0. 92 mg·g~(-1)).炉渣对磷的吸附动力学特征符合Elovich方程(R2=0. 966),而膨润土和红壤对磷的吸附特征则更适合准二级动力学方程(R2为0. 982和0. 959).炉渣的Ca2+释放量(10. 46 mg·g~(-1))显著大于膨润土(0. 31 mg·g~(-1))和红壤(0. 03 mg·g~(-1))(P 0. 05).红壤对磷的吸附量随着p H的升高而降低;膨润土在初始p H为7. 0时,吸附量最低;但初始p H值对炉渣去除磷的影响不大.相比红壤和炉渣,膨润土解吸较快,易于进行重复利用.综上所述,吸附材料的磷吸附能力主要与其结构、化学组成、Ca2+释放能力及溶液初始p H值等有关,炉渣较膨润土和红壤对磷酸盐有着更强的去除能力,适合处理农村污水磷污染.     

紫外辐照改性生物炭对VOCs的动态吸附

采用365 nm紫外光辐照改性椰壳生物炭,以提升对挥发性有机污染物(VOCs)的吸附性能.选取苯和甲苯两种典型的VOCs为吸附质,考察了改性前后生物炭的吸附穿透曲线.结果表明,紫外辐照改性后的生物炭其吸附性能显著增加,对苯和甲苯的饱和吸附量分别由7.27 mg·g~(-1)和7.98 mg·g~(-1)提升至122.80 mg·g~(-1)和236.36 mg·g~(-1),吸附穿透时间也由1 min和2 min大大延长至390 min和620 min.生物炭表面理化特征分析表明,紫外辐照增大了生物炭表面含氧官能团的含量和外比表面积,这可能是改性生物炭吸附性能提升的关键因素.Yoon-Nelson、Thomas和BDST模型均能很好地模拟改性生物炭对不同浓度苯和甲苯的吸附过程,其相关系数大于0.992.热重分析结果表明,紫外辐射对生物炭的热稳定性影响甚微.改性生物炭吸附饱和后,可经热再生后重复利用,对甲苯的吸附重复利用5次后仍有较高的吸附能力.     

TiO2@酵母复合微球固定床吸附荧光增白剂-VBL的研究

研究了Ti O2@酵母复合微球在固定床中吸附阴离子型荧光增白剂-VBL(FWA-VBL)的特性,考察了溶液p H(2.0~8.0)、床层高度(1~3 cm)、进水浓度(20~80 mg·L-1)和进水流速(5~11 m L·min-1)等因素对固定床吸附特性的影响.结果表明在溶液p H为2.0,床层高度为1 cm,进水浓度为80 mg·L-1和进水流速为5 m L·min-1时,吸附剂的最大吸附量为223.80 mg·g-1.BDST、Thomas和Yoon-Nelson模型均能很好地描述不同条件下动态吸附行为,相关系数均大于0.980.同时,Ti O2@酵母复合微球具有很好的再生性能,可以重复利用4次.     

HDTMA改性沸石的制备及吸附废水中对硝基苯酚的性能和动力学

采用十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)对天然沸石进行改性,研究了沸石的改性条件、改性沸石投加量、废水p H值、反应时间等对HDTMA改性沸石去除废水中对硝基苯酚性能的影响,并分析了吸附动力学和吸附等温线.结果表明,改性沸石对废水中对硝基苯酚的吸附效果明显高于天然沸石,当制备改性沸石的HDTMA溶液的质量分数为1.2%,且其p H值为10时,改性沸石对废水中对硝基苯酚的吸附量达到2.53 mg·g~(-1),远高于天然沸石的0.54 mg·g~(-1).吸附实验中,改性沸石投加量8 g·L~(-1),反应时间90 min,p H=6的条件下,HDTMA改性沸石对废水中对硝基苯酚的去除率高达93.9%.吸附动力学和等温线研究表明,一级动力学方程能够更好地拟合沸石吸附对硝基苯酚的过程(R20.90),不同温度条件下Langmuir等温线拟合方程的相关系数均在0.90以上,数据和方程拟合性较好.     

壳聚糖的改性及其去除废水中染料物质的性能研究

采用戊二醛交联FeCl_3制备改性壳聚糖吸附处理染料废水,以20 mg·L~(-1)的亚甲基蓝溶液作为处理对象,探究氯化铁改性壳聚糖(FeCl_3-CTS)投加量、废水p H值、反应时间对其处理亚甲基蓝废水性能的影响,并对吸附动力学、吸附等温线过程进行拟合.结果表明,FeCl_3-CTS对亚甲基蓝废水的处理效果远高于未改性壳聚糖(N-CTS),尤其是在投加量为0.1 g·L~(-1)、p H=6的条件下,经FeCl_3-CTS处理50 min后,亚甲基蓝废水的脱色率高达99.4%,FeCl_3-CTS对亚甲基蓝的吸附容量高达198.8 mg·g~(-1),与N-CTS的54.8%和109.6 mg·g~(-1)相比,均有显著的提高.吸附动力学、吸附等温线拟合结果显示,FeCl_3-CTS对亚甲基蓝废水的吸附过程符合准二级反应动力学方程(R2=0.9992)和Langmuir等温线方程(R~2=0.9995).     

活性炭吸附石化二级出水有机物去除特性研究

采用活性炭对某石化二级出水进行吸附研究,考察了静态和动态试验下,活性炭对石化废水二级出水COD的去除效果,并讨论了吸附前后水中有机物的组分和相对分子质量的变化.结果表明:静态试验中,活性炭对石化废水二级出水的COD的饱和吸附量为1.1 mg·g-1,吸附速率为0.7 mg·min-1;通过动态试验得到了吸附的最佳条件,即HRT=1 h,水力负荷为0.76 m3·m-2·h-1,此时COD的去除率可达49.9%,出水COD低于50 mg·L-1.相对分子质量分级和树脂分级分析结果表明,活性炭对石化废水二级出水中相对分子质量小于5000的小分子有机物有较好的吸附效果,该组分被活性炭吸附的COD所占比例为59.72%,活性炭吸附作用对水中不同相对分子质量有机物分布影响不大;活性炭对石化废水中有机物组分的去除效果排序依次为:疏水碱性物质(HOB)疏水酸性物质(HOA)亲水中性物质(HIS)疏水中性物质(HON),对HOB和HOA的去除率可达到79%和61%,对HIS和HON的去除效果不佳.     

多层光源内置式气-液-固循环流化床光催化降解双酚A

悬浮浆态光催化反应体系具有固-液接触面积大、过程效率高和处理量较大的优点,但存在浆态体系中纳米催化剂难于分离回收的问题,为解决这一难题,提出了在废水污染物光催化降解过程中使用易于沉降分离的微米级颗粒光催化荆,并与新设计的多层光源内置式气-液-固循环流化床相结合组成的光催化反应体系.以微米级颗粒Gd-TiO2为光催化剂,...     

多种材料对水中氨氮的吸附特性

针对黑臭水体中氨氮难以去除的问题,选取沸石、麦饭石、硅藻土、膨润土和活性炭这5种材料,通过实验考察所选材料对水中氨氮的吸附性能.结果表明,准二级动力学方程更加适用于5种材料的数据拟合,得出最大吸附量分别为2. 067 3、0. 998 2、0. 758 0、1. 748 6和1. 016 0 mg·g~(-1),且接近实验值,因此化学吸附是主要的吸附方式;采用Langmuir和Freundlich等温方程对数据进行拟合,得出硅藻土更适合Langmuir等温方程,属于单层吸附,其他4种材料则更加适合Freundlich等温方程为多层分子吸附,且5种材料的吸附都为有利吸附;通过投加量实验得知,沸石、硅藻土、膨润土和活性炭对氨氮去除率随投加量增加而升高,最大去除率分别为100%、10. 46%、49. 25%和16. 87%,而麦饭石先升高后降低,投加量为0. 4g时,取得最大值为48. 85%;在p H为4～10,沸石和麦饭石吸附量先增加后减少,而硅藻土、膨润土和活性炭的吸附量缓慢升高; 5种材料氨氮解吸量随初始浓度升高而升高.     

选择性吸附法处理含表面活性剂和多环芳烃的土壤淋洗液研究

比较研究了H103树脂、活性炭、沸石、硅藻土和膨润土等5种吸附剂对土壤淋洗液中TX-100与PAHs的吸附性能.批实验结果表明,H103树脂、活性炭、沸石、硅藻土和膨润土吸附后,淋洗液中T-PAHs及TX-100浓度分别为0.03和0 mg·L~(-1)、0.16和3623 mg·L~(-1)、15.21和6175 mg·L~(-1)、15.98和6555 mg·L~(-1)、9.49和4332 mg·L~(-1),选择性吸附系数排序依次为活性炭膨润土沸石硅藻土H103树脂.其中,活性炭能够去除淋洗液中99%的PAHs,同时保留51.33%的TX-100回收再利用,选择吸附系数达到109.5.活性炭固定床实验中,由淋洗液溶质的穿透曲线计算出物质的吸附容量.当空隙体积为2.5-7PV时,活性炭能够去除淋洗液中72%的PAHs,同时保留81%的TX-100,平均选择吸附系数为10.08.由此可见,活性炭固定床可有效处理含表面活性剂土壤淋洗液中的多环芳烃,同时实现表面活性剂的回收再利用.