棉秆和油页岩共热解生物炭的氨氮吸附性能研究

使用棉秆(CS)和油页岩(OS)为原料,采用共热解的方式制备了共热解生物炭,探究了对氨氮的吸附性能。考察了不同热解时间、CS和OS比例、热解温度、CS的粒径对共热解生物炭的氨氮吸附量的影响规律,确定了最佳制备条件,并研究了吸附动力学和吸附等温线模型。研究表明,棉秆和油页岩共热解后生物炭的结构特性和表面形貌有较大改善,对氨氮的吸附能力有明显的提高。最佳的制备条件是热解温度为500℃、m(棉秆)∶m(油页岩)=3∶1、热解时间为30 min和CS的粒径为0.20~0.30 mm。在投加量为10.0 g/L、pH 9.0时,最佳条件所制备炭的吸附量为4.89 mg/g,是棉秆生物炭的2.2倍。吸附过程以准二级动力学和Langmuir等温吸附模型描述。吸附机制主要包括为离子交换、静电吸附和配位作用。

几种土壤改良材料磷氨氮吸附和硝化作用特性的研究

为了筛选用于太湖地区污水土地处理研究的土壤改良材料,通过磷、氨氮等温吸附实验及室外自然接种2个月后的硝化强度测定试验,研究了稻壳、炭化稻壳、蛭石、炉渣、木炭、粉煤灰、沙子、沸石及太湖地区典型土壤潮土的磷、氨氮吸附能力及硝化强度。结果表明,磷理论最大吸附量粉煤灰、炭化稻壳和炉渣大于潮土,依次为34.3643、1.3667、0.3860、0.3762(mgP·g-1);氨氮理论最大吸附量沸石、炭化稻壳、蛭石和木炭大于潮土,依次为2.7375、1.3667、0.9676、0.5464、0.4579(mgN·g-1);硝化作用强度木炭、稻壳、炭化稻壳、沙子和沸石大于潮土,依次为2.2867、1.6567、1.0467、0.7267、0.6800、0.5333(mgN·kg-1·h-1)。通过实验结果,可以选择吸附能力及硝化强度强于潮土的材料,作为开展后期研究的对象。

硫酸改性小麦秸秆生物炭对氨氮吸附特性研究

以小麦秸秆制备生物炭(550℃)、并以硫酸作为改性剂制备得到改性生物炭材料,通过SEM、BET、元素分析、FTIR、Boehm滴定等材料学方法,发现改性后,表面出现显著的规则孔穴结构,孔径分布在0.6~1.0 nm出现集聚;比表面积较未改性组增加54%,达189.2 m^2/g;酚羟基类酸性官能团增加522%,达0.56 mmol/g。吸附性能实验显示,经济改性条件是70%硫酸反应24 h;等温吸附曲线更符合Langmuir模型,吸附量增加69%,达19.12 mg/L,吸附能力显著提高。

天然沸石对猪场厌氧发酵液中氨氮吸附作用的试验研究

为达到利用人工湿地处理高氨氮污水的目的,采用天然沸石作为人工湿地基质,对比研究了天然沸石对NH4Cl溶液和猪场厌氧发酵液中氨氮的等温吸附特征、吸附动力学过程,考察了吸附时间、氨氮初始浓度、沸石用量对沸石吸附氨氮的影响。结果表明,Freundlich方程较Langmuir方程能更为准确地描述天然沸石对两种水质中氨氮的等温吸附特征;在两种水质中,单分子层饱和吸附量分别为16.20mg·g-1和3.85mg·g-1。天然沸石对氨氮的吸附作用受吸附时间、氨氮初始浓度及沸石用量影响较大,在两种水质中,沸石对氨氮的吸附过程在0～8h内均随时间显著上升,到48h时达到吸附平衡;当采用NH4Cl溶液时,初始氨氮的浓度由10mg·L-1增加到500mg·L-1时,平衡吸附量由0.19mg·g-1增加到5.91mg·g-1;当采用猪场厌氧发酵液时,初始氨氮的浓度由39.4mg·L-1增加到502.9mg·L-1时,平衡吸附量由0.63mg·g-1增加到3.20mg·g-1;增加沸石用量,可以提高氨氮的去除率,但单位质量沸石的氨氮吸附量随之降低。准二级动力学可以很好地描述天然沸石吸附两种水质中氨氮的动力学过程;由模型得出的天然沸石对氨氮的平衡吸附量与试验所得最大吸附量偏差范围分别为5%～11%和2.9%～5.4%。

煤矸石制备X型分子筛对氨氮吸附性能的研究

以煤矸石为主要原料,经活化、水热反应合成出X型分子筛,讨论了合成中碱度对产品的影响。用X型分子筛对水溶液中氨氮进行吸附处理,结果表明:合成的X型分子筛结晶度较高、晶型完整无杂晶;氨氮吸附规律很好地符合Freundlich吸附等温式,吸附效果与X型分子筛的投加量有关,50mL浓度为150mg.L-1的氨氮溶液中加入1g分子筛的去除率可达62.01%,并且对氨氮的吸附速度快,在有机物存在的情况下仍对氨氮具有较好的吸附效果。

改性沸石氨氮吸附剂的制备及其在生活污水处理中的应用

针对部分地区污水厂常规处理工艺排水氨氮超标的问题,通过制备改性沸石氨氮吸附剂,结合吸附试验、表征分析和中试试验对改性沸石去除城市生活污水中氨氮的性能进行深入研究,考察了改性沸石氨氮吸附剂最佳的制备工艺与氨氮去除特性。结果表明:改性沸石氨氮吸附剂有着更多的钠型沸石与孔道;在NaCl浓度为1.5 mol/L,搅拌时间为3 h,加热温度为75℃时,平均氨氮去除率与吸附量分别达到83.51%和0.840 mg/g;中试试验结果显示,经改性沸石氨氮吸附剂过滤后的水中氨氮含量稳定在2.0 mg/L以下,且吸附剂可再生后重复使用。该研究可为城市生活污水氨氮处理提供理论依据。

几种氨氮吸附剂的对比实验研究

为给人工快速渗滤系统提供可行的填料,研究了煅烧贝壳、沸石、麦饭石、蛭石、中砂和细砂对氨氮的吸附效果。实验采用100 mg/L的氯化铵溶液作为初始溶液,结果表明,6种填料均具有快速吸附,缓慢平衡的吸附特点。经过11 h的吸附,煅烧后的贝壳对于氨氮的吸附量为0.993 mg/g。各个氨氮初始浓度梯次下,沸石的最大吸附量均超过其它5种填料,具有明显的氨氮吸附效果。

地质聚合物原位转化沸石及其氨氮吸附特性

以高铝粉煤灰、钢渣为前驱体,采用化学发泡原理制备类沸石相多孔粉煤灰-钢渣地质聚合物,通过水热反应原理将上述地质聚合物原位转化为沸石。采用X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)定性分析碱液浓度、温度及时间对原位转化沸石结构形态的影响规律。以多孔地质聚合物原位转化沸石为吸附剂,结合吸附容量分析初始氨氮质量浓度、pH值及固液比对氨氮的静态吸附行为。结果表明,在碱液浓度2.5 mol/L、水热温度180℃、时间16 h水热合成条件下,地质聚合物中类沸石相可有效原位转化为NaP及Na_(6)(AlSiO_(4))_(6)·4H2O沸石相;当初始氨氮质量浓度为100 mg/L,pH值为7,固液质量比为1∶20时,多孔材料的吸附效果达到最佳。

纳米磁性炭对氨氮吸附特性的影响研究

氨氮在水体中大量存在会使水质发生变化,引发藻华等水体危害。生物炭对氨氮废水具有较好的吸附效果,但普通生物炭完成吸附后无法回收,容易造成二次污染与资源浪费。文章在玉米秸秆生物炭的基础上制备了纳米磁性炭,通过元素分析,SEM,XRD,FTIR和BET等一系列表征分析,结合批式吸附试验,探究了纳米磁性炭对氨氮吸附特性的影响。结果表明:经过溶剂热法还原之后,Fe_(3)O_(4)纳米颗粒能够成功负载到生物炭上,整体形貌上保持玉米秸秆网状多孔的结构,具有良好的磁分离能力;与原生物炭相比,纳米磁性炭表面羟基数量增多,为氨氮吸附提供了更多的吸附位点;在25℃下,纳米磁性炭最高氨氮吸附量为19.2 mg/g,其吸附过程符合Freundlich吸附模型。该研究可为生物炭在氨氮废水处理方面与资源化利用提供理论基础。

不同原料低温生物炭的性质及氨氮吸附性能

本研究以油葵秸秆(SS)、扁桃核(AH)和核桃壳(WS) 3种组织结构差异较大的农业废弃物为原料,在低温下(250、300、350℃)慢速热解制备生物炭材料,探究其性质与氨氮吸附性能。结果表明,热解温度和原料种类对生物炭的性质影响较大,由SS制备性质稳定的生物炭所需碳化温度低,且C元素含量高。含氧官能团含量与热解温度呈负相关,SS、AH和WS在250℃时制备生物炭的含氧官能团含量最高,分别为2.65、2.46和2.47 mmol/g;而300℃时制备的生物炭对氨氮的平衡吸附量最大(pH值=7),分别为0.9512、0.9548和0.6085 mg/g。生物炭与溶液中NH4+吸附时存在静电作用,在酸性或阳离子共存条件下,吸附量降低。生物炭和商业活性炭(AC)的吸附过程均符合伪二级动力学模型与Langmuir模型,属于单层化学吸附,且生物炭对氨氮的吸附量高于AC。

动水条件下平原河网沉积物对氨氮吸附热力学和动力学研究

在水域恒温振荡器振荡下,开展转速在113、119、128、139rpm下太湖河网沉积物对氮的吸附热力学实验和氮的吸附动力学实验。实验结果表明,S1采样点NH_(4)^(+)-N的最大吸附量分别为15.136、29.132、30.896、88.83mg/kg。S2采样点NH_(4)^(+)-N的最大吸附量分别为17.474、32.396、32.908、55.364mg/kg,符合Langmuir模型。同时,在不同转速的扰动下,太湖河网沉积物对NH_(4)^(+)-N的吸附动力学具有类似的变化趋势:吸附反应前10min吸附速率最快,第10~120min吸附缓慢渐渐趋于饱和值,120min以后吸附反应基本达到饱和状态,符合抛物线扩散模型。并且南溪沉积物比漕桥河沉积物对NH_(4)^(+)-N吸附能力更强。

普鲁士蓝/生物炭材料的制备及其氨氮吸附机理

以氮、磷污染物导致的水体富营养化问题在我国普遍存在。本研究将普鲁士蓝与改性生物炭相结合,得到普鲁士蓝/生物炭复合材料。通过多种表征手段研究了复合材料的形貌及结构并通过模拟废水测试了其吸附性能。结果表明,复合材料在pH 8时达到最佳吸附效果,氨氮去除率在95%以上,最大吸附量为24.4 mg/g,比未改性生物碳提高101.3%。对复合材料吸附机理的研究表明,复合材料通过普鲁士蓝对氨氮的配位作用对多组分污水中氨氮实现了选择性吸附。此外,复合材料在外加H2O2溶液的条件下可形成芬顿氧化体系,能实现同步催化降解有机污染物和促进氨氮的吸附,因此有望在多组分富营养化污水治理中投入实际应用。

粉煤灰制备沸石分子筛及其吸附脱除氨氮性能

当前大量含氮废水的排入不仅使湖泊水体富营养化加剧,更对各类生物的生存和健康造成了很大威胁。由于沸石分子筛具有良好的吸附选择性和离子交换性,可以用来吸附脱除水中的氨氮,因此成为当前研究的热点。文章以粉煤灰为主要原料,采用碱熔融-水热法制备Na-X型沸石分子筛,通过正交试验得到沸石分子筛的最佳制备工艺条件,探索了氨氮溶液初始浓度、pH值、吸附时间、吸附温度以及阳离子对沸石分子筛吸附氨氮性能的影响。结果表明:Na-X型分子筛的最佳饱和氨氮吸附率为74.89%;Na-X型沸石分子筛吸附过程符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Freundlich模型;其氨氮吸附量与初始浓度和吸附时间呈正相关,与温度呈负相关;强酸或强碱环境会使分子筛吸附性能下降。Na-X型分子筛氨氮吸附率较高、可多次循环使用,在废水治理方面有着广泛的应用前景。

粉煤灰制备沸石分子筛及其吸附脱除水中氨氮的性能研究

以粉煤灰为原料,采用碱熔水热法,在灰碱质量比为1.5、晶种质量分数为7%的条件下,制备了具有氨氮吸附性能的沸石分子筛。通过粉末X射线衍射(PXRD)、热重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积(BET)、X射线能谱(EDS)等分析手段对材料的结构性能进行了表征,结果表明,沸石分子筛为NaP型分子筛,其呈现片层堆砌的球状形貌,具有较高的热稳定性(900℃时,总脱水质量分数为11.5%),较高的比表面积(26.1641 m^(2)/g)和较大的孔道尺寸(平均孔径尺寸为6.65 nm)。对氨氮吸附性能及循环利用性能进行测试,结果表明,沸石分子筛在吸附温度为30℃、pH=6、氨氮初始质量浓度为500 mg/L、吸附时间为40 min时,氨氮吸附性能最佳(23.20 mg/g),但循环利用性能较差,还有待进一步提高。

碳酸钾活化改性花生壳生物炭对氨氮的吸附性能研究

以花生壳为原料,碳酸钾为改性剂,在500℃氮气中煅烧制成系列生物炭材料(BC、KBC35%、KBC50%和KBC65%)。采用XRD、SEM、TEM、BET、FTIR等手段对生物炭的结构进行表征,并研究其对氨氮的吸附性能。结果表明:改性后生物炭呈现明显孔道结构,在pH为7、投加量为2.5 g/L、反应时间80 min时,KBC50%对氨氮吸附效果最佳,去除率达98.26%,吸附量为19.65 mg/g。动力学和等温吸附模型拟合结果表明,KBC50%符合准一阶动力学模型和Langmuir等温吸附模型,表明吸附为单分子层物理吸附为主。

粉煤灰基NaA/NaX双晶型沸石分子筛构建及其协同吸附氨氮性能

以粉煤灰为原料,采用“联合改性三步合成法”——超声辅助碱熔微波晶化法联合废旧玻璃/13X晶种/NaH_(2)PO_(4)浸渍三阶段改性合成沸石分子筛(GFS);作为对比,采用传统碱熔水热法合成沸石分子筛(FS);采用“三步合成法”——超声辅助碱熔微波晶化法合成沸石分子筛(WFS)。并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、能量色散光谱(EDS)、N_(2)吸附-脱附等方法对材料的组成、形貌和结构进行了表征。结果表明,WFS和GFS较FS具有更高的比表面积和发达的介孔、微孔,且沸石分子筛晶型从NaA单晶型转为NaA/NaX双晶型。氨氮吸附实验结果表明,GFS(56.01 mg·g^(-1))较WFS(49.17 mg·g^(-1))和FS(39.75 mg·g^(-1))吸附性能更优,吸附动力学和热力学数据符合二级动力学模型和Langmuir模型,氨氮吸附过程为以离子交换为主的吸附,且为自发放热过程,低温促进氨氮吸附。

天然沸石对溶液中氨氮的吸附性能

实验测定了天然沸石对氨氮的动力学吸附曲线、热力学吸附等温线、吸附前后沸石颗粒界面电性质及红外谱图,得出以下结论:沸石吸附氨氮过程服从Langmuir方程式;15℃～35℃度时温度对吸附量的影响较小;吸附过程交换速率由液膜扩散和粒子扩散共同控制;证实沸石对水溶液中氨氮的吸附以离子交换为主。

滨海含水介质胶体对垃圾渗滤液氨氮的吸附特征

根据天津含水介质的结构和组成，选择代表性的2种含水介质，分析了土样和胶体的主要物理和化学性质，系统测定不同胶体对氨氮吸附的动力学曲线和吸附等温线，并分析了胶体粒径、ξ电位、电泳淌度对吸附作用的影响。结果表明，含水介质胶体对氨氮的吸附动力学过程为对数曲线，其平衡时间约为20-24h；不同胶体的吸附等温线均为直线型理想吸附，并且当水相中氨氮浓度低于一定浓度时，不但不产生吸附，反而使胶体中的残留氨氮释放出来；胶体颗粒细，比表面积大，表面能大，吸附能力就越大；胶体的ξ电位和淌度愈高，胶体的稳定性愈大，与铵离子接触的机会多，容易吸附铵离子。

氢氧化钠预处理和盐热复合改性对沸石氨氮吸附性能的影响

对天然斜发沸石进行碱液预处理、盐热复合改性,并进行挤压制粒,研究了改性及制粒对斜发沸石氨氮吸附性能的影响。结果表明:天然斜发沸石经1.0 mol/L NaOH溶液预处理2 h,再经2.0 mol/L NaCl溶液处理2 h及400℃焙烧热处理0.5 h后,氨氮去除率从54.4%提高到98.3%。在复合改性后的沸石中添加6%硅酸钠黏结剂,经400℃热处理,制成粒径为?1.5 mm×2.5 mm的短柱状改性沸石颗粒,其氨氮去除率为83.3%,散失率为1.1%。采用NaCl+NaOH溶液作为再生剂,1次再生后氨氮去除率为75.2%,5次再生后,氨氮去除率为67.8%。改性沸石及其颗粒对氨氮吸附过程符合准二级反应动力学公式,属于化学吸附(离子交换)。沸石粉体及其颗粒对氨氮的吸附是以膜扩散和内扩散为共同控制步骤,为自发和吸热过程,温度升高,吸附量增加。另外,熵效应是吸附反应过程的主要驱动力。

改性凹凸棒石和沸石对氨氮废水吸附性能的研究

采用焙烧、钠化、酸化和碱化4种改性方法对天然凹凸棒石和沸石进行改性,其中碱化改性对氨氮吸附能力提高最大,研究了碱化样品的结构及对氨氮废水的吸附性能。结果表明,碱改性品在氨氮溶液初始浓度300 mg/L,pH值2.5~8.0时,对氨氮的吸附量较高;对氨氮的吸附等温线符合Freund lich和Langmu ir方程式。同时,对氨氮的吸附动力学符合准二级吸附动力学模型,并以化学吸附为主。用于畜禽废水处理中,对氨氮去除率最高达到87.6%。