污泥基生物炭处理酸性含U(Ⅵ)废水的效能与机理

通过城市污泥(SS)慢速热解制备污泥基生物炭(SSB),并研究初始pH、投加量、共存离子、吸附时间和温度等因素对SSB去除U(Ⅵ)的影响,探讨吸附动力学和吸附等温线特征。通过元素分析、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)分析U(Ⅵ)吸附去除的机理。结果表明SSB去除U(Ⅵ)的适宜条件为:pH=3、投加量1 g/L、吸附时间240 min;在此条件下,在温度30℃时最大吸附量为34.51 mg/g。吸附动力学符合拟二级动力学模型;Langmuir吸附等温模型能更好描述生物炭对U(Ⅵ)的吸附行为。U(Ⅵ)吸附去除机理主要包括静电作用,与Si-O-Si的n-π相互作用,与羟基(-OH)、羧基(-COOH)的配位络合。通过5次吸附-解吸试验发现,U(Ⅵ)去除率和SSB再生率均在80%以上。本研究表明污泥基生物炭具备处理与修复酸性含U(Ⅵ)废水污染的潜力。

硝酸改性污泥基生物炭除U(Ⅵ)效果及机理分析

以城市污泥为原料制备出污泥基生物炭(SSB),并通过硝酸酸化处理得到硝酸改性污泥基生物炭(SSB-AO),探究了SSB-AO投加量、溶液初始pH、离子强度、吸附时间、U(Ⅵ)初始质量浓度以及吸附温度对SSB-AO去除U(Ⅵ)的影响,通过SEM-EDS、FTIR及XPS分析SSB-AO对U(Ⅵ)的去除机理。结果表明:SSB-AO对U(Ⅵ)的吸附符合拟二级动力学模型,吸附过程以化学吸附为主;等温吸附过程符合Langmuir模型。在30℃、NaNO_(3)浓度为0.01 mol/L、吸附时间300 min、初始pH=6、U(Ⅵ)初始质量浓度为10~100 mg/L及SSB-AO投加量为0.6 g/L的条件下,SSB-AO去除U(Ⅵ)的理论最大吸附量为80.34 mg/g;通过5次吸附-解吸实验,SSB-AO对U(Ⅵ)的去除率保持在88%以上,说明SSB-AO具有良好的重复使用性;SSB-AO去除U(Ⅵ)的机理为SSB-AO内层络合作用、静电作用以及离子交换。SSB-AO能有效地提高对U(Ⅵ)的吸附能力,该研究为处理含U(Ⅵ)废水提供借鉴。

用CTAB改性膨润土从低浓度废水中吸附去除U(Ⅵ)

研究了采用CTAB对天然膨润土进行改性制备出CTAB改性膨润土并用于从低浓度废水中吸附去除U(Ⅵ),考察了溶液pH、改性膨润土用量、吸附时间、初始U(Ⅵ)质量浓度、温度对改性膨润土吸附去除U(Ⅵ)的影响,借助SEM、FT-IR对吸附材料进行表征。结果表明:改性膨润土对U(Ⅵ)有较好去除效果,在pH=6.86、改性膨润土用量0.8 g/L、吸附时间355 min、U(Ⅵ)质量浓度10 mg/L、温度333.15 K条件下,U(Ⅵ)吸附去除率可达96.95%;吸附过程符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型,以化学吸附为主,単分子层吸附,最大吸附量为27.25 mg/g。

十二烷基三甲基溴化铵膨润土处理低浓度U(Ⅵ)废水试验研究

膨润土常被用于放射性核素铀的吸附与固化,但天然膨润土的硅氧结构具有较强的亲水性,导致对污染物的吸附效果较差。本文以DTAB为有机改性剂,膨润土为原料,采用共沉淀方法制备DTAB有机改性膨润土,并进行表征对比分析,并考察pH值、改性膨润土用量、温度、吸附时间、铀废水初始浓度等因素对DTAB有机改性膨润土吸附模拟废水中U(Ⅵ)的影响。得出以下结论:改性后的膨润土孔道扩大,间距扩大,而且增加了大量的疏水官能团,吸附效果得到大幅改善;试验最佳吸附条件为pH值4.0、改性膨润土用量0.1 g(2 g/L)、温度333.15 K、铀废水初始浓度10 mg/L、吸附时间240 min,此条件下铀去除率大于99%;动力学拟合表明,该材料吸附动力学模型符合准二级动力学模型,表明该吸附以化学吸附为主;等温吸附模型拟合表明,该吸附模型更符合Langmuir等温吸附模型,拟合最大吸附量为34.45 mg/g。

用改性纳米零价铁去除废水中U(Ⅵ)的性能及机制

为了绿色高效处理含铀废水,研究了用液相还原法制备多硫化钙改性纳米零价铁(CPS@nZVI)材料并用于去除溶液中U(Ⅵ),考察了CPS@nZVI对溶液中U(Ⅵ)的去除效果。并通过SEM-EDS、XPS和XRD对材料的形貌和表面物质组成进行表征。结果表明:在溶液pH=3.5、U(Ⅵ)初始质量浓度10.0 mg/L、固液质量体积比0.5 g/1 L、反应温度25℃、反应时间120 min条件下,CPS@nZVI材料对溶液中U(Ⅵ)去除率为98.13%,去除量为19.53 mg/g;SEM-EDS、XPS、XRD表征结果表明,样品主要由Fe~0、FeS组成;反应过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,该吸附过程受化学吸附控制,为单分子层吸附;还原过程符合伪一级还原动力学,溶液中的U(Ⅵ)以吸附和还原沉淀2种方式去除。

微波法制备Cu_(2)O@ZIF-8及其对废水中U(Ⅵ)吸附性能

为提高氧化亚铜对废水中铀酰离子U(Ⅵ)的吸附性能,采用微波法将沸石咪唑锌(ZIF-8)附着在正八面体氧化亚铜(Cu_(2)O)基底材料上,获得氧化亚铜复合沸石咪唑锌(Cu_(2)O@ZIF-8)改性吸附剂,采用扫描电镜和X射线衍射图谱对改性材料进行表征,并依据U(Ⅵ)吸附实验前后的样品表征结果进行吸附机理分析。结果表明:运用微波法制备的Cu_(2)O@ZIF-8粒径约为3μm,形貌规整均匀,ZIF-8均匀地附着在正八面体Cu_(2)O上面;吸附U(Ⅵ)后的U-Cu_(2)O@ZIF-8为粒径约为200~800 nm的球形团聚颗粒;Cu_(2)O@ZIF-8吸附容量可达到115.5 mg/g,吸附速度较快,能在10 h内达到吸附饱和;环境中的金属干扰离子基本不影响Cu_(2)O@ZIF-8的吸附U(Ⅵ)性能;Cu_(2)O@ZIF-8对U(Ⅵ)的吸附过程包含物理吸附和化学吸附;溶液中U(Ⅵ)被ZIF-8吸附到表面后再转移到Cu_(2)O内核,并与Cu_(2)O发生还原反应生成U(Ⅳ),实现了对U(Ⅵ)的还原性去除。

改性海藻酸钠凝胶球去除稀土废水中的U(Ⅵ)

通过一步滴定凝胶法制备了三聚氰胺协同戊二醛改性海藻酸钠复合生物材料(Me@SA/GA),用于稀土废水中U(Ⅵ)的去除。结果表明,Me@SA/GA制备时SA∶Me最优比例为3∶1,当U(Ⅵ)初始浓度为5 mg/L,pH值为5时,静态吸附试验中,Me@SA/GA投加量0.1 g/L,吸附15 h,对水中U(Ⅵ)的吸附量达到19.75 mg/g;动态吸附试验中,以1 mL/min的流速过柱,Thomas模型拟合其饱和吸附量为526.6 mg/g。傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱仪(XPS)表征结果表明Me@SA/GA吸附U(Ⅵ)的相互作用包括静电吸引、颗粒内扩散以及水凝胶的官能团(羧基、氨基和羟基)与U(Ⅵ)的配位。当Me@SA/GA投加量为1 g/L,对某实际稀土废水进行试验,其出水U(Ⅵ)浓度为0.02 mg/L,可达到我国稀土工业污染物排放标准(GB 26451—2011)要求。

柚皮基活性炭的微波制备及其对U(Ⅵ)的吸附

为探究U(Ⅵ)溶液初始浓度、溶液pH、活性炭投加量、吸附时间对U(Ⅵ)去除效果的影响,以农业废弃物柚子皮为原料、氯化锌为活化剂、微波为热源,制备了柚皮基活性炭,将制得的最优活性炭进行U(Ⅵ)吸附实验,并分析了其吸附动力学方程,探讨了其吸附U(Ⅵ)的机理。实验结果表明:在活化浓度为30%、活化剂浸渍时间为24 h、微波功率为700 W、辐照时间为90 s的条件下,柚皮基活性炭对碘的吸附值最高,达到769.9 mg/g;在U(Ⅵ)溶液初始质量浓度为5 mg/L、溶液pH为7、活性炭投加量为0.6 g/L、吸附时间为24 h时可以达到吸附平衡,U(Ⅵ)的饱和吸附容量为8.25 mg/g,吸附率为99.01%;其吸附U(Ⅵ)的行为符合准二级动力学模型,吸附U(Ⅵ)前后自身结构发生较大变化,柚皮基活性炭对U(Ⅵ)的吸附是一种以化学吸附为主、活性炭表面的羰基、C=N、C=C、羟基和羧酸等官能团与U(Ⅵ)水解后的离子作用并存的吸附方式。

废铝易拉罐粉末对U(Ⅵ)的去除效果与机理

以废铝易拉罐为原料,通过除漆、研磨等制得废铝易拉罐粉末(SAlCP)。利用SAlCP处理含U(VI)废水,优化处理工艺条件,采用SEM和XPS技术对SAlCP进行表征,并探讨了SAlCP去除U(Ⅵ)的机理。实验结果表明:在反应温度为30℃、溶液初始pH为5.0、U(Ⅵ)初始质量浓度为10 mg/L、SAlCP投加量为4 g/L、反应时间为120 min的优选条件下,U(Ⅵ)的去除率达98.2%。SAlCP去除U(Ⅵ)的反应过程可用拟一级动力学模型和Langmuir-Hinshelwood模型能较好地拟合。SAlCP的作用机理是还原沉淀-吸附共沉,且还原作用是SAlCP去除U(Ⅵ)的主要途径。

Interfacial coupling effects in g-C_(3)N_(4)/In_(x)Sb_(2-x)S_(3) heterojunction for enhanced photocatalytic activity under visible light

A series of In_(x)Sb_(2-x)S_(3) nanosheets modified g-C_(3)N_(4)(In_(x)Sb_(2-x)S_(3)-TCN)heterojunctions with different g-C_(3)N_(4) contents were fabricated by an in situ deposition method.All the In_(x)Sb_(2-x)S_(3)-TCN composites were applied as photocatalysts in Cr(Ⅵ)polluted water treatment and the results displayed that In_(x)Sb_(2-x)S_(3)-TCN could effectively remove Cr(Ⅵ)under visible light through synergistic effects of adsorption and photocatalytic reduction.Especially,In_(x)Sb_(2-x)S_(3)-TCN-70(70 mg g-C_(3)N_(4)) exhibited the most excellent adsorption and photocatalytic reduction performance among all composites,which possessed a high equilibrium adsorption capacity of 12.45 mg/g in a 30.0 mg/L Cr(Ⅵ)aqueous solution,and reduced Cr(Ⅵ)to Cr(Ⅲ)within 10 min under visible light irradiation.DRS and PL results indicated that the interfacial coupling effect between g-C_(3)N_(4)and In_(x)Sb_(2-x)S_(3) enhanced the utilization efficiency of visible light and suppressed photoinduced carrier recombination,which improved the photocatalytic activity of composites.Moreover,the photocatalyst exhibited satisfactory reduction activity and good stability after 5 cycles of Cr(Ⅵ)adsorptionphotoreduction.

纳米级零价铁处理含铀废水初步实验研究

研究了纳米级零价铁对废水中铀(Ⅵ)的去除效果,考察了纳米级零价铁投加量、pH及竞争离子等因素对处理效果的影响。结果表明,当模拟含铀(Ⅵ)废水的pH=5时,铀去除率达到99%。常见的阳离子对铀去除率没有明显影响,但二价阴离子SO42-、CO32-对铀去除率的影响显著。在相同条件下,纳米铁对铀(Ⅵ)的去除效果明显优于普通铁粉,还原速率比普通铁粉提高了15倍。

活性炭吸附放射性废水中U(Ⅵ)的特性研究

该文研究了活性炭对放射性废水中铀的吸附特性,所研究的影响因素包括接触时间、溶液的pH值pHa、铀的初始浓度和实验温度。利用能谱扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线能谱（EDS）和红外光谱（FTIR）对活性炭的表面物化性质和表面功能团进行了表征。结果表明,活性炭表面存在羟基官能团并对吸附起重要作用;吸附反应在30min内可以达到平衡;pHa在3~9对吸附影响较大,在3〈pHa〈5时吸附容量和吸附率增大，在5〈pHa〈7时吸附容量和吸附率减小，在7〈pHa〈9时吸附容量和吸附率上升较快；u（Ⅵ）在活性炭上的吸附反应符合Tempkin、Slip和D-R等温模型及准一级动力学方程；吸附反应是自发放热熵增过程。饱和吸附容量为62．50mg·g^-1，吸附率最大为99．23％。

厌氧活性污泥处理废水中的U(Ⅵ)

用人工驯养的厌氧污泥进行除铀实验,探讨了微生物投加量(VSS)、pH值、U(Ⅵ)初始浓度、外加电子供体和污泥重复利用等对污泥处理U(Ⅵ)的影响,并进行了相关机理分析。实验结果表明,在适当的pH范围内(5.2～6.6),厌氧污泥对铀保持较长时间的高效去除率;当以还原铁粉和无水乙醇作电子供体时,U(Ⅵ)去除率保持在95%以上的时间为未加电子供体时的2倍。U(Ⅵ)去除速度与VSS投加量成正比关系,U(Ⅵ)初始浓度对去除效果的影响不大,厌氧污泥可以长期使用。pH值的影响最关键,其次是外加电子供体。厌氧污泥除U(Ⅵ)机理为氧化还原和吸附的共同作用。