改性活性氧化镁的除氟效能及机制

通过静态吸附实验,研究了改性活性氧化镁的除氟效能,通过比表面积、孔容、孔径和表面元素及化合物含量分析,初步探讨了改性机制。结果表明,改性后的活性氧化镁吸附行为更符合Langmuir等温线的拟合,即吸附为单分子层吸附,饱吸附容量为88.50 mg/g,吸附平衡常数为0.3681 L/mg, 吸附速率可用拟二级动力学方程描述;改性活性氧化镁的吸附除氟效果基本不受溶液中共存的Cl-、NO3-、SO42-和HCO3-的影响,但HPO42-对改性活性氧化镁等除氟效果影响较大,尤其当其浓度大于100 mg/L时,显著降低改性活性氧化镁的吸附容量。温度升高改性活性氧化镁的吸附容量增大,在实际饮用水处理中pH基本不会影响除氟效果。改性活性氧化镁吸附除氟的最佳温度为30℃,最适pH为6~9.5。比表面积和孔容的增大可能是改性活性氧化镁吸附容量提高的主要原因之一。     

负载镧镁改性活性氧化铝的除氟性能

制备载镧镁改性活性氧化铝（MAA）,研究其对氟的吸附性能,采用扫描电镜SEM、X射线衍射仪XRD和等离子发射光谱仪ICP-OES对改性活性氧化铝进行表征,探讨可能的除氟机理。实验结果表明：吸附时间120 min、投加量2.0 g·L-1,pH=7,振荡频率180 r·min-1,对10 mg·L-1高氟水去除率为97.7%。与未改性活性氧化铝（AA）相比,改性活性氧化铝除氟效果提高1.0倍,最大饱和吸附量为8.56 mg·g-1。不同阴离子对除氟性能的影响力大小为：CO32- >SO42- >Cl- >NO3-。吸附剂对F-的吸附符合准二级动力学。改性活性氧化铝的吸附等温线符合Langmuir模型,该吸附反应为吸热反应,温度越高,自发程度越大。     

方沸石水质净化剂的制备及其除氟研究

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100 mL起始浓度3 mg/L的含氟水,方沸石球较佳的水处理工艺条件为:用量1.5 g,搅拌后静置48 h,直径3 mm.对于起始浓度3 mg/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值.对于起始浓度3～10 mg/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值.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)/t0.176.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.     

铝盐复合改性凹凸棒石及其除氟性能

通过静态吸附实验,研究了Al2（SO4）3、AlCl3、Al（NO3）3 3种铝盐对凹凸棒石的复合改性及其除氟效果。复合改性的最优条件为Al2（SO4）3 浓度0.05 mol·L-1、浸泡时间2 h、固液比1：3,AlCl3浓度0.4 mol·L-1、浸泡时间5 h、固液比1：2,Al（NO3）3浓度0.2 mol·L-1、浸泡时间6 h、固液比1：2。复合改性的凹凸棒石吸附容量达到1.317 mg·g-1,是改性前的13.9倍,吸附容量显著提高。复合改性的凹凸棒石对水中氟的吸附动力学符合拟二级动力学模型,吸附等温线更符合Langmuir等温吸附规律。吸附最佳pH为7,改性后的凹凸棒石表面更疏松粗糙,孔穴和孔道增多增大,但晶体结构未变。     

粘土制砖过程中固氟剂的研究

基于制砖时氟易与钙结合生成高温下较稳定的ＣａＦ２,从而降低氯化物逸出量,在试验分析２４种钙基物料固氟效果的基础上,选取效果较佳的６种分别在实验室和砖瓦厂进行优化添加比例试验,对其中途中 作了砖质检验,以研究其可能对成品砖质量的影响,并进行了相应的理论分析。     

负载TiO_2的活性炭纤维改性电极电吸附除氟

采用溶胶-凝胶法制备TiO2凝胶,将TiO2凝胶涂覆在活性炭纤维表面并进行热处理制备改性电极（TiO2/ACF）,利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射光谱仪（XRD）、比表面和孔隙度分析仪对负载前后电极的表面特性进行表征,并探讨了其对NaF溶液的电吸附效果。结果表明,电极负载TiO2后表面变得粗糙,比表面积和总孔体积减小,而介孔体积和平均孔径增大。此外,表面的TiO2同时以金红石和锐钛矿的晶型存在。电吸附实验结果显示,加电可以提高吸附容量,而且电压、pH和初始氟离子浓度均对电吸附容量产生影响：电压增大,吸附容量增加,当施加电压为2 V时,电吸附容量为1.03 mg/g,比开路电位时提高40%;pH可以通过影响氟离子在溶液中的存在形态和TiO2/ACF电极表面的羟基基团对电吸附容量产生影响;初始氟离子浓度升高,电极吸附容量增大,但是去除率降低。在处理初始氟离子浓度为4 mg/L的NaF溶液时,在2 V电压、中性pH和12 h的吸附时间下,改性ACF为电极的吸附量为1.32 mg/g。     

悬挂铁改性活性炭的美人蕉浮床除氟效果试验

设计制作了悬挂氯化铁改性颗粒椰壳活性炭(以下简称铁改性活性炭)的美人蕉(Canna indica)浮床,利用自制聚氯乙烯(PVC)水槽,研究了该浮床在不同水力停留时间(HRT)下对3.0、5.0mg/L含氟水的处理效果,并与未悬挂铁改性活性炭的美人蕉浮床进行除氟效果对比。结果表明,未悬挂铁改性活性炭的美人蕉浮床对3.0mg/L含氟水的氟去除率最高仅为9.4%。悬挂铁改性活性炭的美人蕉浮床在较长HRT(4.5d)下对3.0mg/L含氟水具有较好去除效果,水槽出水氟质量浓度最低可降至0.8mg/L,达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅲ类标准(≤1.0mg/L),氟去除率最高可达77.5%。由于受铁改性活性炭对氟离子吸附容量的影响,悬挂铁改性活性炭的美人蕉浮床在较短HRT(1.8d)下对5.0mg/L含氟水处理效果不理想,水槽出水氟质量浓度最低仅降至1.9mg/L,未达到GB 3838—2002Ⅴ类标准(≤1.5mg/L),氟离子去除率最高为58.0%。     

赤泥除氟剂的物相组成及其除氟性能

赤泥是一种多孔物质,其比表面积大,具有较好的吸附性能。以赤泥为原料,加入一定量的Na2SiO3、CaO及碳粉等添加剂,制备成约3 mm的球形颗粒。采用差热分析与X-射线粉末衍射技术相结合对赤泥原料及赤泥除氟剂高温焙烧过程的物相变化进行研究,同时研究了吸附时间、焙烧温度、焙烧时间对赤泥除氟剂除氟性能的影响。结果表明：在高温焙烧过程中,赤泥除氟剂原料的物相变化主要发生在800℃以下的温度。赤泥除氟剂的最佳焙烧温度为700℃,最佳焙烧时间为2 h,溶液中氟离子的浓度可从19下降到0.13 mg·L-1,吸附容量0.94 mg·g-1,除氟率达99%。     

负载TiO2的活性炭纤维改性电极电吸附除氟

采用溶胶-凝胶法制备TiO2凝胶,将TiO2凝胶涂覆在活性炭纤维表面并进行热处理制备改性电极(TiO2/ACF),利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射光谱仪(XRD)、比表面和孔隙度分析仪对负载前后电极的表面特性进行表征,并探讨了其对NaF溶液的电吸附效果。结果表明,电极负载TiO2后表面变得粗糙,比表面积和总孔体积减小,而介孔体积和平均孔径增大。此外,表面的TiO2同时以金红石和锐钛矿的晶型存在。电吸附实验结果显示,加电可以提高吸附容量,而且电压、pH和初始氟离子浓度均对电吸附容量产生影响:电压增大,吸附容量增加,当施加电压为2 V时,电吸附容量为1.03 mg/g,比开路电位时提高40%;pH可以通过影响氟离子在溶液中的存在形态和TiO2/ACF电极表面的羟基基团对电吸附容量产生影响;初始氟离子浓度升高,电极吸附容量增大,但是去除率降低。在处理初始氟离子浓度为4 mg/L的NaF溶液时,在2 V电压、中性pH和12 h的吸附时间下,改性ACF为电极的吸附量为1.32 mg/g。     

改性沸石处理高铁锰地下水

采用不同方法对天然沸石改性,并用改性后沸石进行了静态和动态除铁锰实验。结果表明,采用NaCl、HCl、微波方法对沸石改性,以NaCl改性效果最好。经浓度为25%的NaCl改性后的沸石铁去除率提高了13.81%,锰去除率提高了26.4%。沸石改性可以同步提高其除铁、除锰效果,且除锰效果提高更多。铁或锰的存在都能使对方单一被沸石吸附效果下降。用沸石滤柱处理高铁锰地下水,在停留时间1.0 h时,铁最高去除率为62.3%,锰最高去除率为58.3%。     

基于电絮凝法处理矿区高浓度含氟地下水动力学分析

采用铝电极电絮凝体系对矿区高含氟地下水进行处理,研究了高氟浓度下电絮凝除氟过程,分别考察了电流密度、极板间距、进水氟质量浓度及pH对除氟效果和动力学常数的影响,并建立了电絮凝除氟动力学方程模型。结果表明：最佳除氟参数为电流密度为450 A·m⁻³,极间距为5 mm,pH为6.0~7.0;当进水氟质量浓度为12.1 mg·L⁻¹时,经60 min电絮凝除氟后可使进水氟质量浓度由12.1 mg·L⁻¹降为0.6 mg·L⁻¹以下,整个除氟过程遵循一级反应动力学模型且除氟动力学常数取决于电流密度、极板间距和进水氟质量浓度。絮体结构与成分分析表明,在pH=6.0~7.0条件下,电絮凝体系中主要形成的无定型羟基铝化合物使除氟效果达到最好,较高的进水氟质量浓度有助于提高铝离子利用效率。     

改性粉煤灰净化含磷废水的研究

采用改性粉煤灰对含磷废水进行净化,考察了pH、吸附剂用量、吸附时间和吸附温度对净化效果的影响。结果表明:(1)当pH为9时,磷净化率达到最大值。(2)当改性粉煤灰用量为30g/L时,磷净化率可达99.53%,磷净化后质量浓度为0.91mg/L,达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)中二级标准限值(1.0mg/L);当改性粉煤灰用量为40g/L时,磷净化率可达99.75%,磷净化后质量浓度为0.48mg/L,达到GB8978—1996中一级标准限值(0.5mg/L)。(3)改性粉煤灰对废水中磷的净化速度较快,吸附5min即可使吸附过程达到平衡;进一步提高吸附时间,磷净化率及净化后浓度几乎不再变化。(4)吸附温度对磷净化率的影响较小,当吸附温度为20～40℃时,磷净化率为97.00%～98.62%。(5)改性粉煤灰对磷的吸附等温线较符合Freundlich方程,且1/n=0.374,吸附过程易进行,改性粉煤灰可作为磷的吸附剂用于废水中磷的净化。     

高硬度富锶地下水的软化沉淀-超滤膜联用工艺

针对一种高硬度富锶地下水,分别采用石灰和石灰-碳酸钠两种方法,利用药剂软化/超滤膜工艺对其进行软化处理,同时考察了药剂投量对出水锶含量的影响。结果表明,采用石灰软化/超滤膜法,Ca(OH)2最佳投加量为270 mg/L时,出水总硬度(以CaCO3计)由287.12 mg/L降低到96.44 mg/L,硬度去除率为66.41%,出水锶含量也由原水中的0.37 mg/L下降为0.21 mg/L;而采用石灰-碳酸钠软化/超滤膜法,Ca(OH)2和Na2CO3最佳投加量分别为270 mg/L、160mg/L时,出水总硬度降低到60.34 mg/L,硬度去除率达78.98%,锶含量仅为0.02 mg/L。2种处理方法出水总硬度均达到预期目标,石灰软化/超滤膜法可使出水锶含量满足富锶水的要求,而石灰-碳酸钠软化/超滤膜法则造成了对人体有益微量元素锶的大量损失。     

双铝电极电絮凝处理高含氟地下水的影响因素及动力学分析

为探求电絮凝处理高含氟地下水工艺技术参数及其除氟动力学,采用双铝电极电絮凝装置处理人工模拟高含氟地下水,研究了双铝电絮凝除氟过程及其除氟动力学模型,分别考察了电流密度、pH、极板间距及初始氟浓度对电絮凝除氟过程影响。结果表明,电絮凝除氟过程符合一级反应动力学模型,理论所需除氟时间取决于初始氟浓度和除氟动力学常数,而除氟动力学常数受电流密度、极板间距和初始氟浓度影响;当电流密度为300 A·m⁻³,pH为6.0~7.0,极间距为10 mm时,双铝电絮凝除氟能效最高,氟离子去除率为89.56%,能耗为0.157 8 kWh·g⁻¹;但较高的初始氟浓度容易使铝氟比下降,导致除氟效果下降,不利于除氟过程。以上结果可为电絮凝处理高含氟地下水工程化应用和除氟反应器开发提供参考。     

纳米ZrO2-SRB颗粒对酸性铬和氟污染地下水的修复

为使北京某地区地下水中超标污染物F~-、Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)、SO_4~(2-)等离子得到有效处理,基于微生物固定化技术,将所合成的纳米ZrO_2~-聚丙烯酰胺杂化材料作为包埋剂,对硫酸盐还原菌(SRB)进行固定化处理形成纳米ZrO_2-SRB颗粒,通过单因素实验优化了纳米ZrO_2-SRB颗粒对污染地下水的最佳反应条件。结果表明:当SRB投加量为35%、杂化材料投加量为300 mL、温度为35℃时,对地下水中F~-、Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)、SO_4~(2-)的去除率分别为92.4%、99.8%、99.7%、70.4%。还原和吸附动力学拟合结果表明:SRB对Cr(Ⅵ)、SO_4~(2-)的还原过程符合一级还原动力学;杂化材料对F~-、Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)、SO_4~(2-)的吸附过程符合二级吸附动力学。以上结果为处理铬和氟污染地下水提供重要的参考依据。     

有机改性成都粘土预处理垃圾渗滤液

以成都粘土为原料,十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)为改性剂制备有机改性土,并将其应用于垃圾渗滤液的预处理。采用单因素静态吸附实验,以粘土对垃圾渗滤液COD和氨氮的去除率作为考查指标,初步探究有机改性土预处理垃圾渗滤液的适宜条件;并对有机改性粘土及原土进行性能表征,初步分析其吸附机理。研究结果表明,有机土的处理效果明显优于原土,处理效果上比原土提高了1.6~2.3倍;有机土预处理垃圾渗滤液适宜条件为:投加量120 g/L、搅拌速度200 r/min、搅拌时间50 min、pH=7、静置时间为6 h。     

含苯酚危险废物的改进型Fenton氧化处理研究

建立以EDTA钠铁作为催化剂的改进型Fenton氧化体系,研究改进型Fenton氧化处理含高浓度苯酚危险废物的影响因素、处理效果和控制参数。研究结果表明,针对含苯酚污染土壤的自配样,当EDTA钠铁投加量为2μmol/g,15%H2O2投加量为0.1 mL/g,体系含水率为33%左右,反应时间60 min时,苯酚(含量为2 mg/g)的氧化降解率可达90%以上,反应后的体系pH约为5.7,便于直接进行固化稳定化等后续处理。该处理过程较传统型Fenton体系温和、安全,且适用于中性pH的体系,可应用于高苯酚含量且以固相无机质为主体的危险废物的快速应急处理。     

诱导结晶法处理高氟水的试验研究

提出了利用方解石部分代替氟磷酸钙作为诱导结晶法的晶种处理100mL氟离子质量浓度15.000mg/L高氟废水,以降低成本。通过单因素试验及正交试验获得最优反应条件:方解石质量分数为20%、晶种投加量为0.6g、磷酸三钠和氯化钙投加量分别为氟离子摩尔浓度的6、12倍,此时氟离子去除率可达到93.45%,氟离子质量浓度降至1mg/L以下,满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)中氟化物的限值要求。     

活性炭吸附化学战剂--沙林染毒水的试验研究

研究了 5种国产活性炭吸附水中沙林的性能及影响因素。果壳质活性炭的吸附性能优于煤质活性炭。果壳活性炭WP 2 0 2的吸附等温线方程为 qe=11 45C0 39e ,其粉状炭在 10min时能达到吸附容量的 98%。活性炭颗粒小则吸附速度快 ,温度升高不利于吸附。活性炭与水中的氯反应后 ,吸附性能下降 3 0 % ,在含盐量 2 0 0 0mg/L的苦咸水中吸附量降低 5 %。处理化学战剂 -沙林染毒水宜多种水处理技术相结合 ,并采用活性炭吸附作为最后一级处理单元