磁改性硅藻土对水中磷的吸附性能研究

利用硅藻土和FeSO_4·7H_2O为主要原料,采用共沉淀法制备应用于抑制水体富营养化的除磷吸附材料——磁改性硅藻土,通过BET比表面积、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)和磁滞回归对其进行表征。结果表明:磁改性硅藻土表面除了含SiO_2,还增加了Fe_2O_3和Fe_2SiO_4,且具有优良的磁性;当吸附时间为120min、酸性、吸附剂投加量为10g/L时,磁改性硅藻土对磷的去除率最大,是硅藻土的4.6倍;Langmuir拟合方程能更好地拟合磁改性硅藻土对磷的等温吸附曲线,表明磁改性硅藻土对废水中磷的吸附是单分子层吸附过程;吸附饱和的磁改性硅藻土在外加磁场作用下可迅速实现固液分离。

用磁改性海泡石处理含镍废水

以天然海泡石为原料,Fe SO4·4H2O和Fe Cl3·6H2O为改性剂,制备了磁改性海泡石并用于处理含Ni2+废水。考察了吸附时间、反应温度、p H和Ni2+初始质量浓度对磁改性海泡石对Ni2+吸附量的影响。结果显示,磁改性海泡石对Ni2+的吸附量随吸附时间、温度、p H与Ni2+初始质量浓度的增加而提高,吸附行为与二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型拟合较好。对于Ni2+质量浓度为50 mg/L的废水,在25°C、p H=5的条件下,0.5 g磁改性海泡石对Ni2+的吸附量为2.95 mg/g。通过正交试验优选出适用于处理Ni2+质量浓度为68.48 mg/L的某镀镍车间漂洗废水的最佳条件为:温度65°C,p H 4.2,吸附剂投加量1.5 g,时间为1.5 h。最终Ni2+去除率为99.65%,出水Ni2+质量浓度为0.24 mg/L,远低于GB 21900–2008中表2规定的排放限值(0.5 mg/L)。

磁改性柚子皮与杏仁壳生物炭的理化性质研究

分别以柚皮和杏壳为原料经磁改性热解制备生物炭,考察磁改性处理在不同温度下(300～600℃)对材料理化特性的影响。结果表明:磁改性生物炭中铁主要以Fe3O4的形式存在,少量与铝、镁等形成复杂矿质氧化物。磁改性处理生物炭灰分与挥发分增加,而固定碳和热值均明显降低,且这种增加/降低的效应随温度升高而加剧。比表面积和总孔容均增大,而平均孔径减小。磁改性处理对2种原料生物炭的pH值影响不同:磁改性杏壳生物炭的pH值整体较原生生物炭降低;而在400～600℃温度范围,磁改性柚皮生物炭的pH值明显升高。FTIR分析表明磁改性杏壳400与600℃热解炭含氧基团(酚羟基伸缩振动)特征峰明显增强,这也解释了其较原生生物炭灰分增加而pH值却降低的现象。

磁改性海泡石对水源水中腐殖酸的吸附性能

为去除水源水中的腐殖酸(HA),自制磁改性海泡石(MSEP)并对其物化性能表征,研究MSEP对水源水中腐殖酸的吸附、脱附行为。结果表明,MSEP比表面积为25.354 m^2/g,比饱和磁化强度为32.36 A·m^2/kg。MSEP对HA的吸附等温线可用Langmuir方程拟合,吸附动力学符合准二级动力学方程。

四针状氧化锌表面的磁改性研究

采用化学沉淀法,分别使用亚铁溶液、高铁溶液以及两者的混合溶液对T-ZnO进行表面改性,利用扫描电子显微镜(SEM)比较了不同改性结果的表面覆盖情况以及EDX测试元素含量。其表面Fe附着量(质量分数)分别为1.89%、3.76%、2.77%。采用TEOS在T-ZnO表面预涂覆SiO2层,将表面Fe的吸附量提高了3倍左右,达到12.73%。

云母的磁改性及其聚合物有序复合材料的制备

通过磁场诱导，制备了环氧树脂／云母高度取向复合材料．采用化学共沉淀法，先在云母表面包覆上一层强磁性纳米粒子．将磁改性云母分散在环氧树脂基体中，在外加磁场诱导下，云母在基体中沿一定方向取向排列。通过SEM，XRD等表征手段对样品的形貌和结构进行了分析，结果表明，云母片在基体中彼此平行排列．

磁改性矿物材料的制备及其吸附动力学研究

针对铬(Ⅵ)严重危害环境和生物的问题,以海泡石、麦饭石和褐煤为原料,采用化学共沉淀法将Fe3O4微粒负载在海泡石、麦饭石、褐煤上,进行磁改性。通过静态吸附试验对比分析3种磁改性材料及未改性材料对Cr(Ⅵ)的吸附效果。并基于动力学和动边界原理,探究不同磁改性材料对Cr(Ⅵ)的吸附动力学模型及速率控制步骤。结果表明:磁性海泡石、磁性麦饭石、磁性褐煤对Cr(Ⅵ)的平衡吸附量分别为2.7 mg/g、3.235mg/g、3.25 mg/g,其平衡吸附量分别是磁改性前的16倍、21倍和50倍;吸附过程均符合准二级动力学模型,说明是以化学吸附为主。磁性褐煤吸附效果最好,准二级动力学方程为y=0.2751t+1.8456。3种磁性材料吸附Cr(Ⅵ)过程的速率控制步骤是以液膜扩散和颗粒内扩散联合控制,其中以颗粒内扩散为控制主导。

磁改性生物质的固相热合成及其对甲基橙的吸附研究

利用过渡金属元素对生物质甘蔗渣进行改性,采用固相热处理法制备磁性复合材料,并对所得材料的形貌和所含官能团进行了TEM和FT-IR表征。以阴离子染料甲基橙为模型有机染料,用吸附率作为评价指标,研究了改性元素种类、质量比、吸附剂用量、甲基橙初始浓度、溶液p H、温度以及时间等实验条件对复合材料吸附性能的影响。在优化条件下,铁、镍磁改性吸附剂对甲基橙的吸附率达到92%。此外,吸附后的材料可方便地通过磁铁回收再利用。

磁改性污泥基生物炭对猪粪堆肥及土霉素降解的影响

为探究磁改性污泥基生物炭(MMSB)对猪粪堆肥过程和土霉素(OTC)降解的影响,以猪粪和木屑为原料,将0.1 mol·L^(-1)和0.25 mol·L^(-1)浓度Fe^(2+)/Fe^(3+)混合溶液改性的MMSB-0.1和MMSB-0.25以10%的质量比(猪粪干基)分别添加到猪粪中进行批式堆肥试验.结果表明,与CK相比,MMSB处理均延长堆肥高温期(1~3 d),提高峰值温度(1.0~3.3℃),加速含水率(MC)下降(5.14%~7.00%).由于堆体的改善促进了腐殖质的进程,MMSB-0.1组和MMSB-0.25组的胡敏酸(HA)分别提高18.16%、10.76%,胡富比分别提高57.17%、37.75%,低剂量磁改性促进效果更佳.另一方面,MMSB的添加降低了OTC的半衰期,但由于MMSB负载了Fe_(3)O_(4),对OTC吸附性增强,导致MMSB实验组的OTC最终降解率均低于CK,且磁改性浓度高低对此影响差别不大.Pearson相关性分析和冗余分析(RDA)表明,堆肥腐熟度和OTC降解主要受MC、温度和可溶性有机碳(DOC)的影响.MMSB有利于在猪粪堆肥过程中调节理化性质、提高腐熟度以及加速OTC降解,低剂量磁改性的MMSB-0.1尤甚.本研究可为磁改性生物炭应用于改善猪粪堆肥提供基础依据.

表面改性磁种-磁滤技术处理含油废水的研究

将表面改性后的磁粉、磁性颗粒分别作为磁种和磁滤材料,以出水含油量、除油率为试验指标,采用磁种-磁滤技术处理江苏油田废水。试验结果表明,经改性后的Fe3O4磁种粒度小、比表面积大,与油滴的吸附亲和力增强,且包覆在Fe3O4表面的偶联剂能阻止Fe3O4微粒聚结,减缓沉降速度,从而提高除油效果。当进水含油量为140.3mg/L,磁种投加量300mg/L、搅拌强度250r/min、搅拌时间20min、磁滤速度25m/h、磁感应强度0.0839T时,出水含油量降为19.8mg/L,除油率达85.9%。

磁性生物炭对黑臭水体净化效能及回收潜力研究

为提升生物炭对水体污染物的吸附性能从而提高其对黑臭水体净化效能,对水稻秸秆生物炭(RSB)进行负磁改性制备磁性秸秆生物炭(MRSB),重点考察了其对水中COD、总磷、氨氮、金属离子等污染物的吸附去除效果,进一步分析了MRSB的循环利用潜力。结果表明,相比于RSB,MRSB表面的孔隙结构更发达,含有Fe-O、-OH和-C-O等含氧官能团以及Fe3O4磁性物质,易于实现磁分离;MRSB对污染物的吸附能力较RSB有明显提升,对水中COD、氨氮、总磷、Fe^(2+)、Cr^(3+)、Mn^(2+)的去除率分别提高了12.38%、2.68%、54.57%、12.55%、10.99%和8.82%;当pH为7.0,温度为20℃,MRSB投加量为1.0~1.5 g/L时,MRSB对黑臭水体中COD、氨氮和总磷的单位吸附容量比RSB分别增加了22.65%、19.44%和87.62%。MRSB对于COD、总磷、氨氮、金属离子的吸附与假二级方程拟合程度最好,同时更符合Langmuir等温吸附模型(R_(1)^(2)>R_(2)^(2))。从生物炭利用率和水体污染物去除效能综合考虑,建议MRSB最佳投量为1.0~1.5 g/L。通过外加磁场可以实现MRSB的回收再利用,磁回收率可达90%,可为生物炭在黑臭水体的应急治理提供技术参考。

粉煤灰沸石的改性及其在水处理中的应用进展

粉煤灰是一种细小的颗粒固体废弃物,处理不当会造成环境危害且影响人类健康。利用粉煤灰生产沸石是一种高值化利用方式,既解决了一部分粉煤灰处置问题,同时也增加了一种新型“以废治废”的环保材料。通过对近年来有关粉煤灰沸石的相关文献进行总结梳理,简述了粉煤灰与沸石的特征及粉煤灰沸石的合成方法,重点介绍了粉煤灰沸石的几种改性方法及其机理,如阳离子表面活性剂改性、离子交换改性和磁改性等。同时介绍了粉煤灰沸石作为吸附剂、催化剂载体在水处理中的应用,并对粉煤灰沸石改性及其在水处理中应用的发展方向提出了建议。

磁混凝技术在水处理领域中的研究与应用进展

系统总结磁混凝加载作用机理、磁种理化性质以及水处理工程应用现状,针对工程应用中出现溶解性有机物去除难、磁种吸附性低、药剂运行成本的问题,研究强化磁混凝技术,技术包括:磁种改性(磁性絮凝剂、磁性吸附剂)、磁混凝耦合技术,分析不同强化磁混凝技术优劣势和技术应用中存在的难点,总结出纳米磁性材料(粒径50~200 nm)、耦合技术是强化技术的发展方向,未来研发应着重进行特异性磁种机理研究,制备廉价、高稳定性、吸附性的纳米磁性材料,耦合技术推广应用以及超导磁分离设备的研发。

磁性碳化秸秆吸附剂的制备及对Cu^(2+)的吸附性能研究

针对水体中重金属铜离子的污染,选用玉米秸秆进行磁性改性操作,用紫外光谱法测定了不同外界条件下磁性秸秆的最佳吸附量。通过结果分析发现磁改性后的玉米秸秆对铜离子吸附有着明显的提高,对低浓度的铜溶液也能产生良好的吸附效果。通过拟合得出磁性秸秆材料对铜离子的吸附过程符合Langmuir吸附模型和二级动力学模型。

改性壳聚糖对铅的吸附性能研究

[目的]研究壳聚糖及Fe3O4磁改性壳聚糖对Pb2+的吸附性能的影响。[方法]通过未改性壳聚糖用量、吸附时间及磁改性壳聚糖吸附pH、温度等不同因素对壳聚糖去除废水中Pb2+的效果进行研究。[结果]吸附时间为80 min,pH值为4.5,温度为298 K时,废水中Pb2+去除率可达99.5%。[结论]改性壳聚糖磁性微粒对Pb2+的吸附能力有很大增加,提高了去除率,为减少污水中铅对环境的污染提供参考。

不同电厂锅炉粉煤灰改性研究

通过对不同来源的粉煤灰进行不同的碱磁改性,利用表征设备对改性后粉煤灰的铁氧化物含量、矿物学组成、微观形貌、比表面积和粒度分布等物化性质进行分析研究。

Fe-Mn改性硅藻土的制备及其去除Pb^(2+)的性能研究

采用共沉淀法和包裹法分别制备了新型Fe-Mn磁改性硅藻土基吸附剂FMDⅠ和FMDⅡ,利用X射线衍射仪(XRD)和氮气吸附脱附对其结构和表面形貌进行了表征,并采用振动样品磁强计(VSM)测得FMDⅠ和FMDⅡ的饱和磁化强度分别达14.15 emu/g和35.20 emu/g。以硝酸铅溶液为目标污染物,考察了pH、吸附剂投加量对Pb^(2+)的吸附效果的影响,并对其吸附动力学和吸附等温线进行了探讨。结果表明,当吸附剂投加量为1 g/L,pH为6时,FMDⅠ对Pb^(2+)的吸附饱和量达29.837 mg/g,Pb^(2+)的去除率为43.50%;FMDⅡ对Pb^(2+)的吸附饱和量达60.475 mg/g,为硅藻土原土的4.42倍,对Pb^(2+)的去除率为91.86%。吸附动力学拟合结果表明该过程符合拟二级动力学模型,属于多位点的非单分子层吸附过程。

磁性活性炭的制备及去除河涌水中COD的研究

采用改性磁种——磁性活性炭复合吸附材料结合磁分离法处理河涌水,考察了絮凝剂种类及用量、改性磁种投加量、作用时间、磁场强度等对河涌水中COD的去除效果。结果表明,采用改性磁种——磁性活性炭吸附并结合高梯度磁分离处理河涌水COD效果明显,在聚合氯化铝(PAC)用量10g/L、改性磁种用量30g/L、改性磁种作用时间20min、分离磁场强度8 000kA/m的条件下,原水含COD 90.18mg/L,出水含COD可降至6.59mg/L,除COD率达92.69%,达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中的Ⅰ类水COD标准。

Fe/活性炭材料对电镀废水中Cr(VI)的去除研究

为了深度去除电镀废水中的Cr(Ⅵ),利用FeSO_(4)·7H_(2)O和Fe_(2)(SO_(4))_(3)制备Fe_(3)O_(4)颗粒对活性炭进行磁改性处理,制备了磁性复合材料Fe_(3)O_(4)@AS。用多种表征方法研究活性炭磁性改性前后结构和官能团的变化;探讨了pH、吸附剂投加量等对Fe_(3)O_(4)@AS吸附Cr(Ⅵ)效果的影响及吸附机理。

PAM汲取液制备及FO浓缩模拟城市污水可行性

通过共沉淀法制备了超顺磁性纳米颗粒,并利用聚丙烯酰胺对其改性,制备了新型正渗透汲取液Fe_(3)O_(4)@PAM,探究其正渗透浓缩模拟城市污水的可行性。通过SEM、FTIR、XRD和VSM等技术对改性前后的磁性纳米颗粒形貌结构进行表征,表明PAM可很好地负载在Fe_(3)O_(4)表面。PAM、MNPs和Fe_(3)O_(4)@PAM汲取液在相同FO运行条件下,Fe_(3)O_(4)@PAM汲取液的水通量最大,为5.1 L/(m^(2)·h);AM(PAM的前聚体)/MNPs在质量比分别为3、2.5、2、1.5时制备改性磁纳米颗粒,质量比为3制备的20 g/L的Fe_(3)O_(4)@PAM水通量最大,为7.7 L/(m^(2)·h);当Fe_(3)O_(4)@PAM(3∶1)的浓度从10 g/L增加至70 g/L时,水通量从4.3 L/(m^(2)·h)增至12.7 L/(m^(2)·h),呈稳定上升趋势;50 g/L的Fe_(3)O_(4)@PAM汲取液正渗透浓缩模拟城市污水,水通量最大可达10.5 L/(m^(2)·h),汲取液的3次重复利用后的平均回收率达到了84.3%,表明其有一定的城市污水浓缩可行性。