膨润土与PAM联用处理含重金属离子废水

本文以酸性膨润土与PAM联用处理含重金属离子废水，探讨了去除Cu2＋、Zn2＋、Ni2十的适宜条件。处理实际废水，达到国家排放标准。

膨润土和腐植酸对猪粪堆肥Zn、Cu钝化和微生物群落的影响

为提高堆肥资源化利用,减少农业面源污染,通过单独添加10%膨润土(BT)、10%腐植酸(HA)以及2.5%膨润土+7.5%腐植酸(BH1)、5.0%膨润土+5.0%腐植酸(BH2)和7.5%膨润土+2.5%腐植酸(BH3)混合添加的方式,开展了其对猪粪堆肥重金属Zn、Cu钝化效果及微生物群落组成影响的研究。结果表明:添加膨润土和腐植酸延长了堆肥高温期,BH3处理的可溶性有机碳(DOC)降解率达40.52%,较对照(CK)显著提高12.46个百分点(P<0.05)。堆肥过程中,BH3处理下的Cu生物有效态占比较堆肥前下降12.17个百分点,而Zn可氧化态占比较堆肥前上升29.74个百分点,降幅和升幅均显著高于其余处理(P<0.05)。与CK和单独添加处理相比,混合添加可显著提高重金属Cu、Zn钝化效率,BH3处理对Cu和Zn的钝化率分别达79.84%和36.97%,较CK分别显著提高47.80个百分点和23.09个百分点(P<0.05)。膨润土和腐植酸混合添加,不同程度地促进了厚壁菌门、梭菌纲等参与纤维降解的有益物种相对丰度的升高。BH3处理下拟杆菌门和拟杆菌纲的相对丰度显著高于同时期的其他各处理。研究表明,膨润土和腐植酸与猪粪共堆肥更有利于堆肥腐熟和重金属钝化,混合添加7.5%膨润土和2.5%腐植酸为最佳推荐比例。

改良剂与油菜对土壤重金属有效态的影响

通过连续三季盆栽试验,研究利用粉煤灰、膨润土、腐殖酸3种改良剂特性及油菜的富集作用强化修复效果,阐明改良剂与油菜对土壤重金属有效态的影响。油菜收获后测定土壤重金属有效态浓度。结果表明,粉煤灰浓度为12,18g/kg时,可明显降低第1季土壤Cd有效态浓度,但对土壤有效态Cu、Zn浓度未产生明显影响,第2季浓度为6g/kg及第3季各处理可明显降低Pb有效态浓度。粉煤灰降低Cd有效态第1季效果较好,降低Pb有效态浓度第3季效果较好。只有当膨润土浓度为18g/kg时可明显降低第1季土壤Cd有效态浓度,第2季浓度为18g/kg和第2,3季浓度为6g/kg时,可降低土壤Cu有效态浓度,第2季浓度为12,18g/kg及第3季所有处理均可有效抑制Pb的活性,对Zn活性未表现出明显的抑制作用。膨润土降低土壤Cd有效态浓度的第1季效果较好,降低Cu、Pb有效态浓度第2,3季效果较好。腐殖酸浓度为2,3g/kg时可降低第2季有效态Cd浓度,第2季浓度为3g/kg及第3季浓度为2,3g/kg时土壤Cu有效态浓度明显降低,第2季浓度为3g/kg及第3季所有处理可降低Pb有效态浓度,而腐殖酸对Zn活性未起到明显的抑制作用。腐殖酸降低土壤Cd有效态浓度第2季效果较好,降低Cu、Pb有效态浓度效果第3季效果较好。3种改良剂对吸附、固定Cd、Pb、Cu、Zn的作用程度不同,粉煤灰降低土壤Cu有效态浓度、3种改良剂降低土壤Zn有效态浓度的效果不理想。因此,在生产实践中,根据实际情况适时、适量施入改良剂,可降低重金属对生产、环境带来的危害。

处理矿山废水的膨润土复合吸附剂材料筛选

针对矿山废水中酸度、重金属离子Fe2+、Mn2+、Cu2+和Zn2+等的高成本处理问题,采用膨润土+不同碱性辅助材料+不同粘结剂制备低成本环境矿物颗粒吸附剂,通过静态实验从对重金属离子Fe2+、Mn2+、Cu2+和Zn2+的吸附去除效果、颗粒散失率、总碱度释放以及颗粒成本进行综合对比筛选研究。结果表明,以质量分数5%的碳酸钠为粘结剂的膨润土-钢渣复合颗粒吸附剂对重金属离子Fe2+、Mn2+、Cu2+和Zn2+的吸附去除效果好、散失率低、总碱度释放量较高、成本低,对实际酸性矿山废水处理后,既可以使酸性矿山废水达到排放标准,又使水处理成本最低,是处理含重金属离子酸性矿山废水的廉价、环保、高效水处理材料。

3种改良剂对油菜生物量及其吸收重金属的影响

通过连续三季盆栽试验研究粉煤灰、膨润土、腐殖酸提高油菜生物量,降低油菜Cd、Pb、Cu、Zn浓度的效果。结果表明,膨润土、腐殖酸、粉煤灰的施入提高油菜生物量的效果第二季好于第一、三季。仅考虑对生物量的影响,改良剂效果为膨润土>腐殖酸>粉煤灰。第二季膨润土降低油菜Cd浓度效果较好;第二季粉煤灰、第二季膨润土及第二、三季腐殖酸降低油菜Pb浓度效果较好,3种改良剂均有降低油菜中Pb浓度的效果;3种改良剂均未显著影响油菜中Cu浓度;第二季膨润土降低油菜Zn浓度效果较好。3种改良剂抑制土壤重金属进入油菜的效果不同,应用时可根据改良剂特点适时施入土壤,充分发挥改良剂吸附、固定重金属的作用。

膨润土-白云石复合吸附剂对Fe^(2+)和Mn^(2+)的吸附性能

针对煤矿排出的大量含重金属离子的酸性矿山废水污染问题,采用自制膨润土-白云石复合颗粒吸附剂对含Fe2+和Mn2+的酸性矿山废水进行吸附试验研究。结果表明:膨润土-白云石复合颗粒吸附剂释放总碱度达118.39mg/g(以CaCO3计),可中和酸性矿山废水;随着废水中Fe2+和Mn2+浓度增加,膨润土复合颗粒吸附剂的吸附量在不断增加,且大于原膨润土颗粒吸附剂;建立了膨润土复合颗粒吸附剂对Fe2+和Mn2+的吸附等温式和吸附动力学方程式:膨润土复合颗粒吸附剂对Fe2+的吸附符合BET吸附,对Mn2+的吸附符合Freundlich吸附,对Fe2+、Mn2+的吸附动力学均符合准二级动力学。膨润土-白云石复合颗粒吸附剂既能释放碱度、又对Fe2+和Mn2+具有优良的吸附性能,可作为处理含重金属离子酸性矿山废水的绿色环保矿物材料应用于实际。

膨润土复合吸附剂中碱性材料筛选及对酸性矿山废水处理

针对矿山废水呈酸性、含大量重金属离子问题,以膨润土为主要原料,掺加少量碱性材料,高温焙烧制成膨润土复合颗粒吸附剂。从碱度的释放、Mn2+去除率、饱和吸附量及颗粒散失率4方面对钢渣、白云石、粉煤灰、石灰石、炉渣和火山岩6种碱性材料进行对比研究,确定最佳膨润土复合颗粒吸附剂,并用其处理实际酸性矿山废水(AMD)。结果表明,钢渣是膨润土复合颗粒的最佳碱性材料,释放总碱度(以CaCO3计)为122.13mg/g;膨润土-钢渣复合颗粒对模拟废水中Mn2+去除率达99.31%,300h吸附量达130.15mg/g;其散失率小,为2.22%,强度大;膨润土-钢渣复合颗粒对实际酸性矿山废水中Mn2+、Fe2+去除率分别为89.66%、99.28%,去除效果良好。

膨润土复合颗粒制备工艺及其吸附性能研究

针对矿山废水中酸度、重金属离子的高成本处理问题,采用经高温焙烧的膨润土-钢渣复合颗粒对Fe^(2+)、Mn^(2+)、Cu^(2+)和Zn^(2+)进行吸附。从去除效果、碱度释放量及散失率对复合颗粒的最佳制备工艺进行研究,并用其处理模拟酸性矿山废水(AMD)。结果表明,最佳制备工艺条件为:膨润土与钢渣配比5∶5,黏结剂用量5%,焙烧温度500℃,焙烧时间60 min;当吸附剂投加量为10 g/L,吸附时间为240 min时,酸性矿山废水中Fe^(2+)、Mn^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)的去除率分别为93.21%、87.31%、100%、89.68%,出水pH值为8.31。膨润土-钢渣复合颗粒可同步降低水中酸度,去除重金属离子,且处理成本较低,值得推广应用。

膨润土吸附剂制备工艺及吸附性影响因素研究

针对矿山废水酸度高、重金属离子处理成本过高的问题,采用膨润土、钢渣复合颗粒吸附重金属离子,从去除率、质量散失率、碱度释放量对复合颗粒制备工艺进行探讨,并研究其吸附性能影响因素,用此颗粒处理模拟酸性矿山废水(AMD)。结果表明:膨润土、钢渣配比5∶5,Na_2CO_3用量5%,焙烧粒径2 mm,500℃下焙烧60 min,吸附剂投放量10.5 g/L,反应时间240 min,振荡速率100 r/min,反应温度25℃,对Fe^(2+)、Mn^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)去除率分别为98.84%、94.93%、99.26%、96.85%,出水pH值为8.42,该复合颗粒既能去除重金属离子又能降低AMD酸度,是一种高效、环保、经济的AMD处理吸附剂。

酸改性对膨润土结构及重金属吸附性能的影响

以盐酸、醋酸和磷酸为改性剂,对膨润土进行酸改性。借助扫描电镜和X射线衍射分析,研究了酸的种类对膨润土微观结构的影响;采用批量吸附试验,对比经不同酸改性前后膨润土对重金属离子Cu^(2+)、Cd^(2+)、Pb^(2+)、Hg^(2+)、Ni^(2+)和Zn^(2+)的吸附性能。结果表明:在对膨润土进行酸改性处理时,酸的种类对酸处理后膨润土的微观结构及重金属吸附性能有显著影响。醋酸改性使膨润土的层间距增加较盐酸和磷酸显著。盐酸、醋酸、磷酸改性处理均会导致膨润土对Cu^(2+)、Cd^(2+)、Pb^(2+)、Hg^(2+)、Ni^(2+)和Zn^(2+)的吸附能力出现不同程度的降低,其中,经磷酸处理后,膨润土对Zn^(2+)的吸附容量从原来的21.02 mg/g骤降至1.59 mg/g。

酸化膨润土对镉及多元体系重金属吸附性能的影响

以不同浓度的盐酸、硝酸、硫酸和磷酸对膨润土进行改性,以提高膨润土对重金属离子的吸附性能.借助扫描电镜和X射线衍射分析,研究了不同酸浓度对膨润土微观结构的影响;对比经不同酸浓度改性前后膨润土对单一重金属离子Cd^(2+)及Cd-Zn-Pb-Cu四元复合体系的吸附效果.结果表明:膨润土进行不同酸浓度改性处理时,对膨润土的微观结构及重金属吸附性能具有显著影响.经过酸改性处理均会导致膨润土对Cd^(2+)的吸附能力出现不同程度的降低,其中,经10%盐酸处理后,膨润土对Cd^(2+)的吸附容量从原来的23.13 mg/g骤降至1.13 mg/g.同时,酸化膨润土在四元复合吸附体系中对重金属的吸附性能存在较大差异,其中对Pb^(2+)、Cu^(2+)的吸附能力随着酸浓度的增加均出现不同程度的降低.而浓度为0.5%、1%的酸改性有利于Cd^(2+)和Zn^(2+)的吸附,以0.5%硫酸改性膨润土效果最为显著;浓度为10%的酸改性膨润土不利于重金属离子的吸附.

膨润土-白泥复合吸附剂处理含Zn^(2+)酸性废水实验研究

为高效处理含重金属Zn^(2+)的酸性矿山废水(AMD),将具有碱性的造纸白泥和具有黏结性和吸附性的膨润土复合,并掺加造孔剂,通过高温焙烧制备新型复合颗粒吸附剂,建立Zn^(2+)的吸附等温式和动力学方程.研究结果表明:复合吸附剂最大碱度释放量为82.9 mg/g(以Ca_(2)CO_(3)计),投加复合吸附剂可使水样的pH值上升.Freundlich等温模型能更好地描述复合吸附剂对Zn^(2+)的吸附,吸附过程更符合准二级动力学方程.

水中Cu^2＋、Ni^2＋与腐殖酸、膨润土的相互作用研究

研究了Cu2+、Ni2+与腐殖酸以及膨润土与腐殖酸的共存吸附剂的相互作用,考察了相互作用时间、初始pH、温度对相互作用的影响.结果表明,金属离子的去除率随时间增加而增大,吸附量随温度升高而增大.初始pH对Cu2+、Ni2+的去除率影响很大,pH在中性范围附近Cu2+、Ni2+的去除率可以达到最大.吸附动力学实验表明,Cu2+、Ni2+在腐殖酸及共存吸附剂上的吸附符合伪二级吸附速率模型,并得到Cu2+在腐殖酸及共存吸附剂上吸附的活化能Ea分别为17.01和38.49 kJ.mol-1,Ni2+在腐殖酸及共存吸附剂上吸附的活化能Ea分别为15.15和13.35 kJ.mol-1,表明吸附过程以物理吸附为主.Cu2+、Ni2+在腐殖酸及共存吸附剂上的吸附符合Langmuir等温线模型.得到的ΔH0、ΔS0和ΔG0表明金属离子在腐殖酸及共存吸附剂上的吸附是一个吸热、熵增、自发的过程.

固定床吸附柱处理含Mn^(2+)酸性矿山废水

为了探究同步去除酸性矿山废水(AMD)中酸度及重金属离子的新型多功能矿物环保材料,确定最佳运行方式,在固定床操作条件下,对比研究复合颗粒吸附柱、锰砂柱、复合颗粒-锰砂混合填充柱对AMD中酸度、Mn^(2+)的去除效果,确定小型连续流反应器的最佳吸附剂;在确定最佳吸附剂的基础上,对比研究升流淹没式、降流淹没式、降流非淹没式吸附柱对AMD中酸度、Mn^(2+)的去除效果,确定小型连续流反应器的最佳运行方式;并结合SEM、XRD等微观分析揭示复合颗粒动态吸附去除重金属离子的规律及机理。实验结果表明:3种吸附材料对Mn^(2+)的吸附容量关系为:PG柱(28.871 mg·g^(-1))>PG-MS柱(16.935 mg·g^(-1))>MS柱(2.194 mg·g^(-1));3种运行方式对Mn^(2+)的吸附容量关系为:降流非淹没式(28.817mg·g^(-1))>升流淹没式(26.532 mg·g^(-1))>降流淹没式(23.479 mg·g^(-1))。因此,固定床吸附柱处理含Mn^(2+)酸性矿山废水动态实验的最佳吸附材料为膨润土-钢渣复合颗粒,复合颗粒的最佳运行方式为降流非淹没式。PG在去除Mn^(2+)的过程中不仅存在吸附、化学沉淀等作用,还存在聚沉作用,即具有吸附-聚沉协同作用,并且Mn^(2+)在复合颗粒表面的赋存状态主要以Mn-Si-O相结合的矿物相以及Ca Mn7O12沉淀物存在。