铝基MOF负载纳米零价铁去除硝酸盐的研究

采用液相还原法制得的纳米零价铁(nZVI),负载于铝基金属有机框架上制成复合材料(nZVI@Al-MOF),用于去除水中的NO_(3)^(-)-N。考察初始pH、nZVI@Al-MOF投加量、温度和共存离子等因素对去除NO_(3)^(-)-N的影响。结果表明,在pH为3.0~11.0的研究范围内,nZVI@Al-MOF去除NO_(3)^(-)-N几乎不受pH的影响。NO_(3)^(-)-N初始质量浓度20 mg/L、温度298 K,nZVI@Al-MOF投加量2.0 g/L时,反应180 min,初始pH为3.0、5.0、7.0、9.0、11.0时,NO_(3)^(-)-N去除率分别可达96.8%、97.1%、97.8%、99.8%、98.1%,几乎所有的NO_(3)^(-)-N被还原为NH_(4)^(+)-N,去除效果极佳且表现稳定。伪二级吸附动力学模型极好描述了(R~2=0.999 6~0.999 9)nZVI@Al-MOF吸附还原NO_(3)^(-)-N的行为,其等温吸附过程符合Freundlich模型,表明吸附为多层化学吸附。热力学结果显示,吸附反应是自发吸热的过程。SEM和FTIR的表征结果显示,nZVI成功负载于Al-MOF上,nZVI@Al-MOF对NO_(3)^(-)-N的去除主要是吸附和还原作用的结果。

活性炭纤维阴极电芬顿氧化法改善污泥脱水性能

以活性炭纤维(ACF)为阴极,Fe^(0)为催化剂,采用电芬顿氧化法对污泥进行处理,考察了影响污泥脱水性能的主要因素,表征了处理前后污泥的表面形貌和结构,分析了污泥胞外聚合物(EPS)中蛋白质和多糖的变化。结果表明:在初始pH 3.0、电流密度30 mA/cm^(2)、Fe^(0)加入量0.5 mmol/L、极板间距2 cm、曝气量1.00 L/min、反应时间30 min的最佳条件下,经脱水处理后,污泥比阻(SRF)和含水率从初始的1.09×10^(12)cm/g和80.5%分别下降到0.29×10^(12)cm/g和68.3%;可溶性EPS(S-EPS)中蛋白质和多糖含量分别从18.57 mg/L和2.32 mg/L上升到147.61 mg/L和19.66 mg/L;紧密结合型EPS(TB-EPS)中蛋白质和多糖含量分别从179.29 mg/L和49.60 mg/L下降到53.39 mg/L和14.27 mg/L。电芬顿氧化促进了EPS中大分子有机物向小分子有机物的转化,使蛋白质结构变得松散,持水性能下降,疏水性能增加,脱水性能得到改善。

生物纳米铁/铈联用过碳酸钠改善污泥脱水性能

采用葡萄皮渣多酚提取液、亚铁盐和三价铈盐制得生物纳米铁/铈(Fe/Ce-NPs),联用过碳酸钠(SPC)对活性污泥进行调理.优化条件下:铁铈摩尔比4:1、投加30mgFe/Ce-NPs/g·TSS、200mgSPC/g·TSS、pH3、反应30min,污泥比阻(SRF)、过滤时间(TTF)和泥饼含水率(Wc)分别由9.74×10^(13)m/kg、92s和80.5%降至2.67×10^(13)m/kg、42s和71.2%.进一步联用聚丙烯酰胺(PAM),Wc降至65.8%;初始pH6时,调理后的污泥pH7.1(后续可免去pH值调节)且仍保持良好脱水性能.类芬顿(Fe/Ce-NPs+SPC)反应中,铁铈间的电子传递促使⋅OH产生量大幅提高(比传统芬顿提高0.9倍),Zeta电位绝对值大大降低(由-17.5~-4.6mV).三维荧光光谱(3D-EEM)与FTIR表征分析显示:Fe/Ce-NPs+SPC氧化能够断裂维持α-螺旋的氢键,改变蛋白质二级结构的构象,导致蛋白质结构更加松散,促进污泥中更多结合水的释放.与芬顿法(Fe^(2+)/H_(2)O_(2))和(Fe^(2+)/SPC)比较,类芬顿体系(Fe/Ce-NPs+SPC)能够显著提高污泥脱水性能,尤其是近中性pH6下调理污泥,可以大大减少酸碱投加量.研究表明类芬顿体系(Fe/Ce-NPs+SPC)是一种新型环境友好的、高效强化污泥脱水的实用技术.