赤泥/废菌渣磁性生物炭的制备及对水中诺氟沙星的吸附

以氧化铝行业废弃物赤泥和食用菌产业废弃物菌棒为原料,采用共热解法制备赤泥/废菌渣磁性生物炭(RMMBC),解析其形貌特征、孔隙结构及表面官能团变化等情况,探究其对水中诺氟沙星(NOR)的吸附效果,通过吸附动力学和等温吸附特性探究其吸附机制,并在实际废水进行试验。结果表明,最佳制备条件为原料比(赤泥、废菌渣、尿素)1∶2.5∶0.5、煅烧时间1 h、煅烧温度700℃。水中NOR浓度为10 mg/L,投加0.25 g RMMBC,其对NOR的最大去除率为96.3%。结果表明,RMMBC具有较大的比表面积(59.295 m^(2)/g)、孔体积(20.157 cm^(3)/g)和饱和磁化率(16.735 emu/g)。RMMBC准二级动力学和Freundlich等温模型能较准确地描述NOR在RMMBC上的吸附过程,表明化学吸附可能是NOR在RMMBC上吸附的主要机制,主要为π-π相互作用、表面络合、疏水作用、氢键和静电作用。利用赤泥和废菌渣制备磁性生物炭吸附效果显著,兼具便于从水体中分离的优势,避免对环境造成二次污染,不仅为低成本处理抗生素废水提供新思路,还有助于实现赤泥与废菌渣的稳定化、无害化、资源化利用,实现“以废治废”的环保目标。

Cu-Mn-EFBC的制备及其对水中TCH的吸附机理研究

为实现农业废弃物废菌棒(EF)资源化利用,使用CuCl_(2)·2H_(2)O和KMnO4对低温制备的EF生物炭(EFBC)进行改性,制备出铜锰改性EFBC(Cu-Mn-EFBC),对其进行了SEM、BET、XRD、FTIR、Zeta电位和EA表征分析,并研究了制备条件和反应条件对Cu-Mn-EFBC吸附水中盐酸四环素(TCH)的影响及机理。结果表明:Cu-Mn-EFBC对水中TCH的去除率为90.03%,远高于EFBC对TCH的去除率(21.44%);生物炭的投加量和离子强度对吸附影响较小,溶液pH值影响较大;拟二级动力学方程和Freundlich方程可更好地拟合吸附过程。吸附机理主要为阳离子-π作用、π-π相互作用、氢键作用和络合反应。

Cu-Mn-MRBC去除水中ENR、STZ及TCH抗生素的性能与机理

为研究多种抗生素污染物共存于水体的作用机理,本文以废菌渣(MR)为原料,经炭化制备MR生物炭(MRBC),通过铜锰复合改性合成Cu-Mn-MRBC,对材料进行了SEM、BET、XRD、FTIR、Zeta电位和EA表征分析,研究了其对水中3种抗生素ENR、STZ与TCH分别在单一与混合溶液中的吸附性能.结果表明,相比于单一溶液,混合溶液中竞争吸附的出现增加了对含氧官能团的选择性消耗;对TCH的吸附有促进作用,在混合溶液中去除率为96.50%,对STZ的抑制作用大于ENR,在混合溶液中去除率分别为39.38%和46.13%;吸附过程对pH值的依赖性减小;共存阳离子的存在会影响抗生素的竞争吸附能力.准二级动力学和Freundlich等温模型可更好地描述Cu-Mn-MRBC的吸附过程.吸附主要为静电作用、π-π相互作用、氢键作用和表面络合等共同作用的结果.

MCGA的制备及其吸附有机染料的性能与机理研究

以工业固体废弃物煤矸石(CG)为原料,通过ZnCl_(2)改性法将其制备成改性煤矸石吸附剂(MCGA),并用于水体中甲基橙(MO)、孔雀石绿(MG)的吸附。研究不同制备条件对MCGA溶液中MO和MG吸附性能的影响,以确定MCGA的最佳制备条件,并在此最佳制备条件下,研究不同投加量、pH以及染料种类对吸附的影响。采用比表面积分析(BET)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和Zeta电位分析对MCGA进行表征,分析MCGA的理化特性及其对MO和MG的吸附动力学、吸附等温线及作用机制。研究结果表明:MCGA的最佳制备条件是CG和ZnCl_(2)质量比为2꞉1,煅烧温度为600℃,煅烧时间为2 h;对MO和MG吸附效果最佳的MCGA比表面积大,以狭缝中孔结构为主,表面含有多种官能团。MO和MG的吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Freundlich方程,MO和MG主要吸附于MCGA的中孔中,其在MCGA上的吸附以化学吸附为主,物理吸附为辅,包括MCGA表面官能团与染料分子间的氢键、阳离子—π、π—π作用以及MCGA与染料分子之间的静电作用。

极小降压空间下城市供水管网的DMA分区方法

在实施独立计量区域(DMA)分区时关闭边界阀门会造成管网中局部压力不满足管网规定最小服务水压.针对上述问题,以谱聚类算法分区后边界管段(BPs)的数量及其平均体积流量、管径和长度作为目标函数,通过MATLAB中的函数gamultiobj得到最优分区BPs.设置一系列不同的最小服务水压并将它们作为约束条件,以分区后节点平均水龄和分区成本为目标函数,经gamultiobj优化计算得到Pareto最优解,根据解的情况确定BPs上设备的最优布置方案.采用模拟退火算法找出最佳管段更换方案,使得管网水压满足要求.以仅有0.09 m降压空间的Modena管网为例,采用本研究方法,在顺利完成分区的基础上还使分区后大体积流量用户和管网末梢用户的水质得到改善.该方法可以实现极小降压空间下管网的DMA分区,且在分区后仍能保证管网正常运行.