过渡金属基蒙脱石吸附含盐水中氨氮机理研究

通常离子交换吸附法和生物法对水中氨氮的处理效率较高,但盐分的存在使离子交换吸附法因盐离子的竞争作用而使其处理效率下降,盐分也因抑制了微生物的活性而使生物法处理效率下降。分别采用Co、Ni、Cu和Zn四种过渡金属负载于蒙脱石,得到四种过渡金属基蒙脱石。在含盐且溶液pH值9.0~11.5内,与蒙脱石相比,四种过渡金属基蒙脱石除氨氮性能大大提升。比表面积测试发现,过渡金属基蒙脱石拥有更大的内层空间,其比表面积也大幅提升;且与蒙脱石相比,过渡金属的改性使蒙脱石孔径变小,这是蒙脱石层内离子半径较小的Na+和离子半径较大的过渡金属离子发生交换。不仅能谱分析证实这一结论,即蒙脱石经过过渡金属改性之后,Na元素相对含量由9.46%降至2.75%~5.48%;XRD也证实了这点,即与蒙脱石相比,位于31.8°、45.5°、56.5°和75.3°特征峰的NaCl,四种过渡金属基蒙脱石对应衍射角特征峰强度都减弱甚至消失,说明金属改性过程中蒙脱石发生了同晶置换,层内Na+等物质被Co^(2+)、Ni^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)成功交换。SEM图像可见蒙脱石表面结构较为紧密,过渡金属基蒙脱石表面多孔且不平整,出现明显沟壑,这些微观结构使金属基蒙脱石具有更大比表面积、更多吸附位点。四种过渡金属基蒙脱石在不同含盐量影响下对氨氮的吸附性能有类似趋势,即铜基蒙脱石铜基蒙脱石始终保持最佳,这不仅是Cu^(2+)离子与NH3分子之间的配位能力最强,且其内层羟基最高,内层间距最大。光电子能谱分析可知,铜基蒙脱石除氨氮后的N1s,表明铜基蒙脱石与氨氮形成了配位共价键,同时还存在离子交换和静电吸引作用;其吸附过程更符合准二级动力学模型;全谱图发现,除氨氮前后的铜基蒙脱石其N元素从0增至2.78%。

胺基改性沸石同步净化水中的硝酸盐和总磷

以天然沸石(Z)为载体,以胺基基团负载天然沸石(Z)获得改性沸石(ZOC).通过静态吸附、解吸实验和SEM、FTIR表征手段对ZOC的性质进行分析.结果表明,在吸附温度25℃、pH 4~9、ZOC投加量为4g/L(单独除磷ZOC投加量为0.6g/L),硝酸盐(N)和总磷(TP)初始浓度分别为50和2mg/L时,同步(单独)净化硝酸盐和总磷的去除率分别在83%和96%以上.解吸剂为0.5mol/L NaCl,硝酸盐和总磷的解吸率分别在99%和97%以上,且经过5次吸附-解吸再生-吸附循环,硝酸盐和总磷的去除率仍可达到85.7%和98.96%.ZOC对硝酸盐和总磷吸附行为符合Langmuir等温模型,吸附过程符合准二级动力学模型;ZOC同步(单独)净化硝酸盐和总磷机理涉及静电吸引和离子交换.

金属基树脂对含盐氨氮废水的吸附研究

盐分的存在使得氨氮废水的处理难度大大增加。在含盐条件下,利用负载过渡金属(Co^(2+)、Ni^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+))的D001树脂和D751树脂对氨氮废水进行了吸附实验。与负载前树脂相比,金属基D001(D751)树脂比表面积增大,且吸附氨氮后树脂形貌更为有序;5次循环吸附氨氮后各金属离子依然牢固地固定在树脂上,说明金属基D001(D751)树脂稳定性较好。吸附动力学研究发现,金属基D001(D751)树脂对氨氮的吸附过程符合准二级动力学,且在吸附氨氮过程中吸附剂与吸附质之间存在由电子转移或共享产生的化学作用力。对金属基树脂对含盐氨氮废水吸附机理进行了剖析,结果表明金属基树脂与溶液中的氨氮存在配位吸附作用,通过配位共价键键合形成配体络合物。

离子交换法深度净化电镀含镍废水

目前,电镀行业的水污染问题严重,其来源中占较大比例的是化学镀镍废水。本研究的江西某电镀园区所处范围内重金属本底值较高,环境承载力较弱,环境容量较小,需要执行《电镀污染物排放标准》(GB21900—2008)中表3的标准要求(镍浓度≤0.1 mg/L)。本文采用阳离子交换树脂深度净化含镍废水发现,钠型D113比钠型001×7对镍离子的交换吸附作用更好;当废水pH值为6、初始镍离子浓度0.3 mg/L、树脂用量0.06 g/L、反应30 min后,深度净化后的出水中镍离子浓度满足总镍≤0.1 mg/L的要求。钠型D113阳离子交换树脂对含镍废水的离子交换吸附过程同时符合一级动力学和二级动力学方程。

改性稻壳处理染料废水实验研究

染料废水具有成分复杂、色泽深、毒性大等特点。本文研究了改性稻壳对模拟刚果红、亚甲基蓝染料废水在不同物化参数下的吸附效果。结果表明,随着吸附剂投加量、吸附时间、反应温度的增加,酸化稻壳对亚甲基蓝、刚果红两种模拟染料废水的脱色率也随之提高;而随着pH值的增加,酸化稻壳对模拟亚甲基蓝染料废水的脱色率先增加再趋于不变,但模拟刚果红染料废水的脱色率却是下降的;随着废水初始浓度的增加,酸化稻壳对亚甲基蓝、刚果红两种模拟染料废水的脱色率均随之降低。碱化稻壳具有类似的趋势。两种改性稻壳对两种模拟染料废水的脱色率均高于稻壳对二者的脱色率(75%、81.25%)。

煤矸石处理含氟水试验研究

以高氟水为饮水源造成了饮水型地氟病。本文以模拟含氟水为处理对象,以改性煤矸石作吸附剂进行除氟研究。考察了溶液pH值、改性方法、吸附时间、氟离子初始浓度等影响因素。当氟离子初始质量浓度为5.0 mg/L、吸附剂用量4 g/L、反应30 min、pH值为5时,涂铝煤矸石吸附处理后出水含氟低于我国《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)中规定饮用水中氟化物的最高容许质量浓度1.0 mg/L。动力学研究表明,涂铝煤矸石对氟的吸附动力学行为符合二级速率方程。