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。     

颗粒羟基氧化锆的除氟性能

以羟基氧化锆粉末为原料,制备颗粒羟基氧化锆,评价了颗粒羟基氧化锆对溶液中F-的吸附性能。结果表明:颗粒羟基氧化锆除氟过程符合Freundlich吸附等温线模型和拟二级动力学模型,F-的吸附过程包括液膜扩散和颗粒内的孔扩散;pH在3～4时,颗粒羟基氧化锆的氟吸附量达到最大值27.72 mg/g,其他范围内pH的升高或降低都会导致氟吸附量的降低;Cl-对颗粒羟基氧化锆除氟过程无明显影响,而SO24-和PO34-对颗粒羟基氧化锆除氟过程影响较大,且浓度越高影响越大;扫描电镜和X射线能谱测试结果显示颗粒内随着颗粒深度的增加,F-含量逐渐降低,F-在颗粒内部的传质过程受到阻碍,SO24-和PO34-对颗粒羟基氧化锆除氟的干扰作用主要发生在颗粒表面。     

除氟活性铝氧化物(AlO_xH_y-F_n)的吸附除砷性能

以活性铝氧化物AlOxHy处理某高氟地下水的中试实验获得的吸附剂废料AlOxHy-Fn为对象,考察其对三价砷(As(Ⅲ))和五价砷(As(Ⅴ))吸附去除性能,并对吸附机理进行了探讨。研究显示,AlOxHy-Fn为多孔无定型且具有不规则表面的絮状结构,比表面积为218.88 m2/g,零电荷点pHZPC在pH为8左右;AlOxHy-Fn可快速吸附As(Ⅲ)和As(Ⅴ),且反应24 h后的平衡吸附量分别为0.60和3.41 mg/g,朗格缪尔模型可以很好地描述As(Ⅲ)和As(Ⅴ)在AlOxHy-Fn表面的吸附,且As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的最大吸附容量分别为13.63和63.27 mg/g;AlOxHy-Fn在pH=4~10范围内对As(Ⅴ)去除率在90%以上,As(Ⅲ)在中性和弱碱性pH范围内吸附效果较好,但去除率仍在32%以下。AlOxHy-Fn表面性质、砷形态分布特征等对As(Ⅲ)与As(Ⅴ)的吸附有重要影响,电负性As(Ⅴ)较电中性As(Ⅲ)更容易吸附在AlOxHy-Fn表面。AlOxHy-Fn吸附除砷过程中,在pH为6时氟溶出量最低(0.40 mg/g),过高或过低pH均会导致氟溶出量增大;氟溶出量与As(Ⅴ)吸附量之间有明显正相关关系(R2=0.97),但与As(Ⅲ)吸附量无相关关系;铝溶出量在pH为4~10范围内均很低。将AlOxHy-Fn回用作为除砷吸附剂去除工业含砷废水的砷具有良好的技术经济可行性,且将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)是提高去除效果的重要手段。     

除氟活性铝氧化物（AlOxHy-Fn）的吸附除砷性能

以活性铝氧化物AlOxHy处理某高氟地下水的中试实验获得的吸附剂废料AlOxHy-Fn为对象,考察其对三价砷（As（Ⅲ））和五价砷（As（Ⅴ））吸附去除性能,并对吸附机理进行了探讨。研究显示,AlOxHy-Fn为多孔无定型且具有不规则表面的絮状结构,比表面积为218．88m2／g,零电荷点pHZPC在pH为8左右;AlOxHy-Fn可快速吸附As（Ⅲ）和As（Ⅴ）,且反应24h后的平衡吸附量分别为0．60和3．41mg／g,朗格缪尔模型可以很好地描述As（Ⅲ）和As（Ⅴ）在AlOxHy-Fn表面的吸附,且As（Ⅲ）和As（Ⅴ）的最大吸附容量分别为13．63和63．27mg／g;AlOxHy-Fn在pH=4～10范围内对As（Ⅴ）去除率在90％以上,As（Ⅲ）在中性和弱碱性pH范围内吸附效果较好,但去除率仍在32％以下。AlOxHy-Fn表面性质、砷形态分布特征等对As（Ⅲ）与As（Ⅴ）的吸附有重要影响,电负性As（Ⅴ）较电中性As（Ⅲ）更容易吸附在AlOxHy-Fn表面。AlOxHy-Fn吸附除砷过程中,在pH为6时氟溶出量最低（0．40mg／g）,过高或过低pH均会导致氟溶出量增大;氟溶出量与As（Ⅴ）吸附量之间有明显正相关关系（R2=0．97）,但与As（Ⅲ）吸附量无相关关系;铝溶出量在pH为4～10范围内均很低。将AlOxHy-Fn回用作为除砷吸附剂去除工业含砷废水的砷具有良好的技术经济可行性,且将As（Ⅲ）氧化为As（Ⅴ）是提高去除效果的重要手段。     

羟基磷灰石的制备及除氟性能研究

采用化学沉淀法,使用不同原料制备羟基磷灰石;研究羟基磷灰石的除氟性能及除氟机理。静态吸附试验结果表明,样品对氟离子的吸附性能良好,吸附平衡时间一般在3 h左右;随着溶液氟离子浓度的增加,平衡吸附容量不断增加,两者都没有极限值,属于弗兰德里希（Freundlich）吸附。     

介孔铁锆复合氧化物的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,以铁(Fe)和锆(Zr)为原料,采用不同Fe/Zr摩尔比例,制备出Fe/Zr复合氧化物吸附剂,对吸附剂的比表面积、孔径分布、晶型结构和零点电位(PH2pc)进行了表征.筛选吸附容量最佳的Fe/Zr吸附剂,考察了吸附条件对其去除水中Cr(Ⅵ)效果的影响,探讨了吸附动力学和等温线规律.结果表明:最佳吸附剂的Fe/Zr摩尔比为5/1,具有典型的介孔材料结构特征;该吸附剂在pH为2～8范围内均有良好的除Cr(Ⅵ)效率;30min内即可达到吸附平衡,最大吸附容量为60.90 mg/g.介孔Fe/Zr复合氧化物与现有除Cr(Ⅵ)吸附剂相比具有更高的吸附能力,是一种具有较好应用潜力的水处理除Cr(Ⅵ)吸附剂.     

介孔铁锆复合氧化物的制备及其对Cr(VI)的吸附性能

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,以铁(Fe)和锆(Zr)为原料,采用不同Fe/Zr摩尔比例,制备出Fe/Zr复合氧化物吸附剂,对吸附剂的比表面积、孔径分布、晶型结构和零点电位(pHzpc)进行了表征.筛选吸附容量最佳的Fe/Zr吸附剂,考察了吸附条件对其去除水中Cr(VI)效果的影响,探讨了吸附动力学和等温线规律.结果表明:最佳吸附剂的Fe/Zr摩尔比为5/1,具有典型的介孔材料结构特征;该吸附剂在pH为2~8范围内均有良好的除Cr(VI)效率;30 min内即可达到吸附平衡,最大吸附容量为60.90 mg/g.介孔Fe/Zr复合氧化物与现有除Cr(VI)吸附剂相比具有更高的吸附能力,是一种具有较好应用潜力的水处理除Cr(VI)吸附剂.     

负载铝铈污泥生物炭对模拟废水的强化除氟作用

以市政污泥为原料,通过热解、活化及共沉淀工艺制备了铝铈负载污泥生物炭复合材料(Al/Ce-CSBC),运用多种分析技术表征了材料形貌、比表面积及结构特征,通过模拟废水的批量吸附实验,考察了pH、初始氟离子质量浓度及吸附时间对Al/Ce-CSBC吸附氟性能的影响,最后探究了其除氟机制。结果表明,活化和改性均提高污泥生物炭的比表面积,其中Al/Ce-CSBC具有丰富的狭缝形介孔,比表面积为176.36 m²·g⁻¹,pH_PZC为9.5。负载于材料表面的无定形铝/铈氧化物是主要吸附组分,且发挥了双金属协同作用,在pH=4.0~9.0内其可保持较高的吸附容量。吸附动力学符合伪二级模型,吸附等温线符合Freundlich模型。最大吸附容量可达到41.74 mg·g⁻¹,显著优于其他常见生物炭材料。其吸附机理主要包括静电吸附、离子交换和表面络合。本文可为污泥的资源化利用提供重要的参考。     

Ce-BDC衍生碳的除氟性能与机理

以Ce-BDC为原料,在空气和N₂的氛围中煅烧形成的衍生碳Ce-BDC-400(A)和Ce-BDC-400(N)。使用X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜等表征手段 对其微观形貌结构、元素组成、官能团特征、晶型结构分别进行了表征和分析,并通过吸附拟合实验考察了Ce-BDC-400(A)和Ce-BDC-400(N)对水中氟离子的去除性能及可能的机制。结果表明成功制备了2种衍生碳。Ce-BDC-400(A)和Ce-BDC-400(N)对氟离子的吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线符合 Langmuir等温线模型。Ce-BDC-400(A)和Ce-BDC-400(N)对氟离子的吸附是自发进行的,且对氟的吸附过程是放热反应。Ce-BDC-400(A)和Ce-BDC-400(N) 对氟离子的最大吸附容量分别为140.6 mg·g⁻¹和155.1 mg·g⁻¹。Ce-BDC-400(A)和Ce-BDC-400(N)在宽 pH (3~10)范围内具有优良而稳定的除氟性能,并在实际水体处理中显示出优异的除氟性能。     

活化赤泥的除氟性能

以成本低的铝工业废矿渣（赤泥）为原材料,通过高温煅烧和酸化处理对赤泥进行活化,制备了除氟吸附剂。研究了反应时间、投加量、初始氟浓度、溶液温度、共存阴离子和pH值对活化赤泥除氟效果的影响。结果表明,接触反应时间为18 h时,吸附接近平衡。活化赤泥对氟离子的吸附符合Lagergren二级吸附动力学方程。另外,初始浓度越高,吸附容量越大。与Freundlich相比,Langmuir吸附等温模型可以更好地描述氟离子的吸附特性,最大吸附量可达2.71 mg/g。SO24-、Cl-和NO3-存在时（〈1 000 mg/L）,对氟离子的吸附几乎没有影响,然而,HCO3-、PO34-和氟离子共存时,会对氟吸附造成不利影响。活化赤泥在pH值3.5～11.0时,具有较好的吸附稳定性。活化赤泥是一种吸附容量高、性能稳定的环境友好型除氟材料,具有应用潜力。     

Fluoride removal performance of a novel Fe-Al-Ce trimetal oxide adsorbent

A trimetal oxide was developed as a fluoride adsorbent by coprecipitation of Fe(II), Al(III) and Ce(IV) salt solutions with a molar ratio of 1:4:1 under alkaline condition. The material retained amorphous structure and maintained relatively stable fluoride adsorption performance at calcination temperatures lower than 600 degrees C. The optimum pH range for fluoride adsorption was 6.0-6.5 and the adsorbent also showed high defluoridation ability around pH 5.5-7.0, which is preferable for actual application. A high fluoride adsorption capacity of 178 mg g(-1) was acquired under an equilibrium fluoride concentration of 84.5 mg l(-1), adsorbent dose of 150 mg l(-1) and pH 7.0. The adsorption isotherm could be better described by the two-site Langmuir model than the one-site model, suggesting the existence of two types of active sites on the adsorbent surface. Coexistence of high concentrations of phosphate or arsenate only led to partial inhibition of fluoride adsorption, which further suggests the existence of heterogeneous adsorption sites. Sulfate and chloride did not affect fluoride adsorption, and nitrate influenced it only when the concentration of NO(3)(-)-N exceeded 50 mg l(-1). A high desorption efficiency of 97% was achieved by treating fluoride loaded Fe-Al-Ce oxide with NaOH solution at pH 12.2. A column experiment using the adsorbent fabricated into 1mm pellets was performed at an initial fluoride concentration of 5.5 mg l(-1), space velocity of 5h(-1) and pH of 5.8, and 2240 bed volumes were treated with the effluent fluoride under 1.0 mg l(-1).     

海藻酸钠-聚氧化乙烯凝胶球去除废水中重金属离子的研究

研究了海藻酸钠浓度及固化时间对海藻酸钠-聚氧化乙烯(SA-PEO)凝胶球性能的影响以及采用SA-PEO凝胶球对溶液中3种重金属离子(Pb2 ,Cu2 、Cd2 )进行吸附实验的研究.结果表明,2.0%(质量分数)的SA溶液制成的凝胶球性能较好,固化时间对重金属去除率影响较小,但随着固化时间的增加,SA-PEO凝胶球的直径逐渐缩小,紧密程度和机械强度逐渐增加;在重金属离子溶液pH为4～6时,SA-PEO凝胶球对重金属离子去除率较高;SA-PEO凝胶球对不同重金属离子吸附效果为pb2 >Cu2 >Cd2 ;多种重金属离子共存使得SA-PEO凝胶球对Pb2 和Cd2 的吸附受一定程度的抑制,而对Cu2 吸附能力有所增强,说明SA-PEO凝胶球对重金属离子吸附有选择性;1.00 mol/L的HCl溶液对Pb2 的解吸效果较好,解吸再生后的SA-PEO凝胶球可以重复利用.     

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%。     

Zr—Fe双组分复合除砷吸附剂的优化制备及性能评价

实验发现,铁氧化物或铁的羟基氧化物对As（V）有较好的吸附性能,而锆氧化物或锆水合氧化物则对As（Ⅲ）有优异的吸附选择性,但其使用的pH通常要在〉9的条件下。通过简单的共沉淀法制备了Zr-Fe双组分复合吸附剂,在制备过程中通过优化制备条件如：沉淀剂浓度、金属离子总浓度、金属离子配比、反应温度、反应时间及吸附剂价格等因素,最终合成出了对As（V）和As（Ⅲ）都具有良好吸附能力的吸附剂。这种吸附剂在中性条件下对As（V）和As（Ⅲ）的最大吸附量为62mg／g和118mg／g。     

Zr-Fe双组分复合除砷吸附剂的优化制备及性能评价

实验发现,铁氧化物或铁的羟基氧化物对As(V)有较好的吸附性能,而锆氧化物或锆水合氧化物则对As(Ⅲ)有优异的吸附选择性,但其使用的pH通常要在9的条件下。通过简单的共沉淀法制备了Zr-Fe双组分复合吸附剂,在制备过程中通过优化制备条件如:沉淀剂浓度、金属离子总浓度、金属离子配比、反应温度、反应时间及吸附剂价格等因素,最终合成出了对As(V)和As(Ⅲ)都具有良好吸附能力的吸附剂。这种吸附剂在中性条件下对As(V)和As(Ⅲ)的最大吸附量为62 mg/g和118 mg/g。     

Mg/Al/Fe复合氧化物吸附去除水体中氟化物的研究

采用水热法合成了不同铁掺杂量的Mg/Al/Fe型类水滑石(MAF),根据X射线衍射(XRD)的测定结果,铁存在一个最佳投加量,铁的掺杂量过大则会导致水滑石的层状结构被破坏。通过扫描电镜(SEM)和比表面分析仪(BET)研究了MAF焙烧后的复合金属氧化物(CMAF)的结构和性能,并考察了CMAF对水中氟离子的吸附性能。与CMA相比(铁掺杂量为零),CMAF对氟离子的吸附去除效率明显提高(最大吸附容量75.2 mg/g),整个吸附过程可以用Langmuir吸附等温线更好地描述。通过XRD测定和晶格参数计算,CMAF的结构由吸附前的复合氧化物恢复到层状水滑石结构,表明氟离子在水滑石重构过程中作为层间阴离子进入到水滑石内部,从而达到较高的除氟效率。     

活性炭三维电极电促吸附去除水中氟离子的研究

主要研究颗粒活性炭作为第三维电极电促吸附水中氟离子。通过在颗粒活性炭上施加不同电压,测定吸附容量和考察吸附动力学过程,结果表明,将电压控制在3~5 V范围内可有效增强三维电极的吸附容量,5 V电压下的电促吸附容量比开路电位下提高30%,同时此电促吸附反应符合一级反应动力学。在动态开放式实验中,所施加电压、含氟水样pH、电解质浓度、初始氟离子浓度和进水流量均对电促吸附容量产生影响。采用电子扫描电镜和氮气吸附脱附的方法比较吸附前后活性炭颗粒表面性质的变化,发现其表面并未发生氧化反应,孔容孔径也未发生明显变化,且孔径大小与电促吸附有一定的关联。综合这些实验结果表明,三维电极电促吸附可有效提高颗粒活性炭的吸附效果,这是由于活性炭电极表面产生双电层作用的结果,并非活性炭表面或者水溶液中产生氧化反应所至。     

诱导结晶法去除地下水中氟离子

针对现行高氟地下水处理工艺中存在的工艺复杂、运行管理困难等问题,提出采用诱导结晶法除氟。其技术核心是在高氟水中投加氟磷灰石作为晶种,并投加磷酸盐和钙盐使水中氟离子在晶种表面生成氟磷酸钙（Ca10（PO4） 6F2）结晶。通过单因素实验得出最佳工艺条件：投加8g/L氟磷灰石,并投加NaH2PO4和CaCl2,使钙离子、磷酸根离子和氟离子的摩尔比为10：5：1,搅拌速度为100 r/min,反应时间1 h。反应中磷酸根离子和钙离子的利用率分别达到98%和25%以上。电子扫描显微镜（SEM）表征晶种在参与反应后,表面有结晶生成。研究表明,采用诱导结晶法可将水中氟离子浓度从5~10 mg/L降至1 mg/L以下,达到饮用水水质标准。