硅藻土微波改性及对污水中硫化物吸附的研究

合集下载

硅藻土及改性硅藻土在污水处理中的研究

硅藻土及改性硅藻土在污水处理中的研究作者：杨斐赵萌张刚来源：《价值工程》2016年第30期摘要：随着城市污水水量增加，水质成分日益复杂，硅藻土作为一种新型的污水处理材料，具有较好的吸附效果。

本文描述了硅藻土和改性硅藻土在污水处理中的研究进展，及其改性前后对污染物的去除效果比较，并通过此对比总结了硅藻土及改性硅藻土在水处理中的优缺点，以及其作为一种新型吸附材料为污水处理的研究提供了理论基础。

Abstract： With the increase of the amount of municipal wastewater， the composition of water quality becomes more and more complex. As a new type of sewage treatment material，diatomaceous earth has better adsorption effect. This paper describes the research progress of diatomaceous earth and modified diatomaceous earth in wastewater treatment， and the comparison of the removal efficiency of pollutants before and after modification. Through the comparison， the advantages and disadvantages of diatomaceous earth and modified diatomaceous earth in water treatment are summarized. As a new kind of adsorption material， it provides theoretical basis of the research on wastewater treatment.关键词：污水处理；硅藻土；改性硅藻土Key words： sewage disposal；diatomaceous earth；modified diatomaceous earth中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）30-0145-020 引言随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，城镇污水排放量在增大、水中的污染物组分也越来越复杂，对现状污水厂中水处理的要求也越来越高。

改性硅藻土颗粒的制备及其吸附研究

实验所用硅藻土为天然硅藻土，取０．２５ｍｍ与０．６５ｍｍ筛之间的成分。所用试剂十二烷基硫酸钠、高岭土、碳酸钠、可溶性淀粉、亚甲基蓝等均为分析纯。２．２实验方法
经过改性后不仅将硅藻土对印染废水的吸附率提高数倍＿５］，而且对比天然硅藻土，可以使用较少的量达到同样的吸附作用，减少硅藻土的使用量，从而减少使用成本。因此，对硅藻土的改性不断地引起人们的关注。但硅藻土通常为粉末状态，在吸附的过程中，存在造成堵塞、固液分离和再生困难等难题。通过对硅藻土粉末进行颗粒化可以降低对硅藻土颗粒的回收费用、减少粉末硅藻土随水流出而造成的
９
Ｃ。：吸附前溶液中亚甲基蓝的浓度（ｍｇ·Ｌ）；Ｃ：孔隙率不再产生影响。因此，碳酸钙的最佳使用量吸附后溶液中亚甲基蓝的浓度（ｍｇ·Ｌ＿１）；Ｖ：吸附确定为２０ｇ。溶液的体积（Ｌ）；ｍ：改性硅藻土颗粒的质量（ｇ）。
８０
７５
７０
图２致孔剂使用量与亚甲基蓝吸附率的关系图
３．１．３焙烧温度的确定
焙烧温度对亚甲基蓝吸附的影响如图３所示。在６００－９００℃ 范围内，随着焙烧温度的增加改性硅藻土颗粒对亚甲基蓝的吸附率不断上升，继续增加焙烧温度到１０００℃ 时吸附率发生明显的下降。这是因为焙烧后的硅藻土比表面积随焙烧温度的提高增加［，比表面积的增大有利于吸附进行，同时在温度较低时制备的改性硅藻土颗粒成型效果不理想，经过振荡以后，颗粒出现破碎的现象影响吸光度的测定。然而，当温度大于一定值时，会破坏硅藻土的物理结构，降低比表面积，从而使吸附率降低。因此在温度为９００℃ 时制得的颗粒吸附效果最好。

硅藻土在污水处理中的应用

硅藻土在污水处理中的应用硅藻土在污水处理中的应用1. 引言污水处理是一项重要的环境保护工作，旨在去除污水中的有害物质，减少环境污染。

传统的污水处理方法存在一些问题，例如耗能高、处理效果有限等。

硅藻土，一种天然的无机材料，具有高比表面积和强大的吸附性能，被证实可以有效地用于污水处理。

本文将详细介绍硅藻土在污水处理中的应用。

2. 硅藻土的基本特性2.1 硅藻土的起源和组成2.2 硅藻土的物理和化学性质2.3 硅藻土的结构和孔隙特性3. 硅藻土在污水处理中的应用3.1 硅藻土的吸附机理和优势3.2 硅藻土的处理工艺流程3.3 硅藻土在有机物去除中的应用3.4 硅藻土在重金属去除中的应用3.5 硅藻土在废水浑浊度降低中的应用4. 案例分析4.1 案例一：硅藻土在某污水处理厂的应用 4.1.1 污水处理前的水质分析4.1.2 硅藻土的投加量和处理效果4.1.3 处理后的水质分析4.2 案例二：硅藻土在工业废水处理中的应用 4.2.1 废水特性分析4.2.2 硅藻土处理工艺设计4.2.3 处理效果评估5. 硅藻土与传统污水处理方法的比较5.1 能源消耗比较5.2 处理效果比较5.3 经济性比较6. 总结与展望6.1 硅藻土在污水处理中的优势总结6.2 硅藻土在未来污水处理领域的应用展望附件：1. 案例一：硅藻土在某污水处理厂的案例数据2. 案例二：硅藻土在工业废水处理中的案例数据法律名词及注释：1. 《环境保护法》：中华人民共和国法律，旨在保护和改善环境。

2. 《水污染防治法》：中华人民共和国法律，规定了水污染的防治措施和责任分工。

镍改性硅藻土对废水中Pb(Ⅱ)吸附性能的研究

去几十年，吸附法在污水处理中变的极为重要和有效在众多吸附剂中，硅藻土由于来源广、价格低及储量大等优点而备受人们关注硅藻土含有大量天然的孔结构和大的表面积，同时，其表面及内部结构中含有大量的氢键和硅羟基，这使得其对带正电荷的重金属离子具有较好的吸附效果但是，天然的硅藻
收稿日期：２０１８－０９－２８基金项目：内蒙古自治区自然科学基金资助项目（２０１７ＢＳ０２０４）；内蒙古科技大学博士启动基金资助项目（２０１６ＱＤＬ－Ｂ０６）；内蒙古科技大学大学生科技创新基金资助项目（２０１７０４６）作者简介：周慧杰（１９９６－），男，山西忻州人，内蒙古科技大学本科生
ＴｈｅＮｉｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｄｉａｔｏｍｉｔｅａｎｄｉｔｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅＰｂ（ＩＩ）ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｗａｓｔｅｗａｔｅｒ
ＺＨＯＵＨｕｉｊｉｅ，ＹＡＮＧＨｕｉｍｉｎ，ＷＡＮＧＳｈｕｏ，ＷＡＮＧＬｉ，ＧＵＯＸｉａｏｈｕｉ，ＬＩＵＪｉｎｙａｎ
（ＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｈｏｏｌ，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂａｏｔｏｕ０１４０１０，Ｃｈｉｎａ）
近几年来，重金属离子污染越来越严重特别是水体中的铅，由于不能被生物降解，容易在生物体内长期积累，从而沿食物链进入人体中，危害人体健康现在，水资源日益匮乏，因此，对地表水和地下水的处理变得尤为重要［１］目前，处理污水的方法有很多，如化学沉降法、电化学渗透法以及吸附法等过
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉａｔｏｍｉｔｅ；ｍｏｄｉｆｉｅｄ；ｈｅａｖｙｍｅｔａｌｉｏｎｓ；ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙＡｂｓｔｒａｃｔ：ＭｏｄｉｆｉｅｄｄｉａｔｏｍｉｔｅａｄｓｏｒｂｅｎｔｕｓｅｄｆｏｒｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｏｆＰｂ（ＩＩ）ｆｒｏｍｗａｓｔｅｗａｔｅｒｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｆｕｌｌｙｍｉｘｉｎｇｄｉａｔｏｍｉｔｅｓａｍｐｌｅｓｗｉｔｈＮｉ２＋ｓｏｌｕｔｉｏｎａｎｄＣＴＡＢ．ＴｈｅａｄｓｏｒｂｅｎｔｗａｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＳｃａｎｎｉｎｇＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＳＥＭ）ａｎｄＸＲａｙｄｉｆｆｒａｃｔｏｍｅ（ＸＲＤ）．Ｂａｔｃｈａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｖａｒｉｏｕｓｆａｃｔｏｒｓ，ｓｕｃｈａｓｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆＮｉ２＋，ａｄｓｏｒｂｅｎｔｄｏｓｅ，ｉｎｉｔｉａｌｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＰｂ（ＩＩ）ｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｉｎｉｔｉａｌｐＨ，ａｎｄｃｏｎｔａｃｔｔｉｍｅｏｎｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆＰｂ（ＩＩ）ｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｄｉａｔｏｍｉｔｅｃｈａｎｇｅｄｇｒｅａｔｌｙａｆｔｅｒｔｈｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｐｏｒｅｓｉｚｅｏｆｔｈｅｍｏｄｉｆｉｅｄｄｉａｔｏｍｉｔｅｗａｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙｌａｒｇｅｒｔｈａｎｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｎａｔｉｖｅｄｉａｔｏｍｉｔｅ．Ａｆｔｅｒｔｈｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙｏｆＳｉＯ２ｗａｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙｅｎｈａｎｃｅｄ，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｔｈａｔｓｏｍｅｏｒｇａｎｉｃｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓｗｅｒｅｒｅｍｏｖｅｄｂｙｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ．ＴｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｍｏｕｎｔｏｆＰｂ（ＩＩ）ｏｎｔｈｅｍｏｄｉｆｉｅｄｄｉａｔｏｍｉｔｅｃｏｕｌｄｒｅａｃｈ６２６７ｍｇ／ｇ．ＴｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｔｈｅｍｏｄｉｆｉｅｄｄｉａｔｏｍｉｔｅｉｎＰｂ（ＩＩ）ｓｏｌｕｔｉｏｎｉｓｗｅｌｌｆｉｔｔｅｄｔｏｔｈｅｐｓｅｕｄｏｓｅｃｏｎｄｏｒｄｅｒｋｉｎｅｔｉｃｍｏｄｅｌ．

改性硅藻土及其在含铬废水处理中的应用探究

１．硅藻土中ＰＡＭ含量对Ｃｒ（Ⅵ）的吸附影响通过图１比较，采用５ｇ／Ｌ的ＰＡＭ改性硅藻土。与天然硅藻土相比，５ｇ／ＬＰＡＭ改性硅藻土提高了０．４６ｍｇ／ｇＣｒ（Ⅵ）的吸附容量，提高了２３％的相对去除率。由于ＰＡＭ包覆在硅藻土表面上，填充了表面孔隙的同时也增大了其吸附的比
图２３．初始浓度的影响从图３的变化趋势得出以下结论：自然土和经过ＰＡＭ改性后的硅藻土，对于Ｃｒ（Ⅵ）的吸附量随着Ｃｒ（Ⅵ ）的初始浓度的增加而增加。在相同初始浓度下，随着浓度的增加，经过ＰＡＭ包覆硅藻土的吸附量较自然土的差距会变得更大。随着Ｃｒ（Ⅵ）含量的变大，增加了相互的接触几率，在一定程度上提升了吸附量。
图３４．正交实验根据上述实验，在选择上述影响因素设计相应３３正交实验：（１）改性硅藻土吸附Ｃｒ（Ⅵ）不同浓度ＰＡＭ溶液进行改性；（２）改性硅藻土在不同ｐＨ下吸附；（３）水样的初始浓度。通过实验可知，ｐＨ值对于改性硅藻土吸附Ｃｒ（Ⅵ）的影响因素较大，ＰＡＭ溶液浓度和水样中Ｃｒ（Ⅵ）初始浓度对于Ｃｒ（Ⅵ）的吸附也有一定的影响。得到ＰＡＭ改性硅藻土去除Ｃｒ（Ⅵ）的最佳方案是：当ｐＨ值为６，ＰＡＭ改性浓度为２ｇ／Ｌ，水样中Ｃｒ（Ⅵ）初始浓度为２５０ｐｐｍ，改性硅藻土对于Ｃｒ（Ⅵ ）的去除效果较其他组合明显。参考文献：［１］高廷耀，顾国维．水污染控制工程（第三版）下册［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００７．［２］罗道成，刘俊峰．改性硅藻土对废水中Ｐｂ２＋、Ｃｕ２＋、Ｚｎ２＋吸附性能的研究［Ｊ］．中国矿业，２００５，１４（７）：６９－７１．

基于含重金属污水处理目标的硅藻土改性研究进展

基于含重金属污水处理目标的硅藻土改性研究进展【摘要】天然硅藻土由于储量丰富、价格低廉、孔隙丰富、比表面积巨大、吸附能力强，在含Pb2+等重金属离子的污水处理中脱颖而出。

但由于天然硅藻土呈粉体状、杂质较多，容易流失和堵塞吸附器，且再生困难，使得硅藻土在含重金属污水处理中的应用受到了很大的限制，因而必须实施功能性改性。

目前国内外科技人员对于天然硅藻土的改性研究主要集中在柱撑改性、无机改性、有机改性和包括擦洗法、焙烧法、酸改性在内的常规改性等四类方法，但大多着眼于改善硅藻土的物理构造，而忽视了硅藻土的吸附机理，存在着吸附机理研究与改性研究严重脱节的现象；最新的研究以天然硅藻土为主要原料，同时添加造孔剂（超细碳粉）、粘结剂（水玻璃）、烧结助剂（膨润土）等，借助烧结工艺获得新型改性硅藻土，通过对新型改性硅藻土的性能/结构表征与对Pb2+等重金属离子的吸附机制探讨实现了吸附机理研究与改性研究的统一。

认为应将理化特性、吸附机制研究和改性研究紧密联系在一起，不断改进和完善天然硅藻土的改性技术，最终形成系统的硅藻土改性与应用理论体系。

【关键词】硅藻土天然特性改性方法污水处理吸附机制1 前言近年来，由于冶金、矿产业的迅猛发展，大量含铅等重金属污水排入水系，渗入土壤，造成了严重的环境污染，因而含重金属污水的处理引起了人们的高度重视。

在众多的污水处理介质中，硅藻土由于储量丰富、价格低廉、吸附能力强，脱颖而出[1-4]。

但由于硅藻土呈粉体状，容易流失和堵塞吸附器，且再生困难，使得硅藻土在含重金属污水处理中的应用受到了很大的限制，必须进行功能性改性。

2 硅藻土的天然特性与改性研究现状硅藻土大量生长于海洋、湖泊之中。

其细胞壁规则、呈微孔结构，正是这种细胞壁作为硅藻土的新陈代谢通道，实现了硅藻细胞与水体的营养交换。

由于地质的变迁与地球水面的减少，造成了大量的硅藻死亡，堆积状的硅藻遗骸经过初步成岩与长期地质作用便形成了硅藻土矿床；这种矿床，蕴含大量微孔结构生物硅质岩，进而被人们发现、开发，用作防火材料、过滤材料、吸附材料等[5]。

改性硅藻土吸附废水中氨氮和重金属(铬)的研究

改性硅藻土吸附废水中氨氮和重金属（铬）的研究改性硅藻土吸附废水中氨氮和重金属（铬）的研究摘要：废水处理是环境保护的重要一环。

本研究以硅藻土为基础材料，通过改性处理，探究其在废水处理中吸附氨氮和重金属（铬）的性能。

实验结果表明，改性硅藻土对废水中的氨氮和重金属（铬）具有较好的吸附能力，可望作为一种有效的废水处理材料。

关键词：改性硅藻土；废水处理；氨氮；重金属（铬）；吸附1. 引言废水处理是现代社会中的重要环节。

废水中含有大量的有害物质，包括氨氮和重金属等。

氨氮在水体中可能引起水质恶化，给生态环境带来危害。

同时，重金属污染也是当前严重的水环境问题之一。

因此，寻找一种高效的废水处理材料是迫切需要的。

硅藻土是一种常见的天然无机材料，具有多孔结构和高比表面积，其吸附性能被广泛研究和应用于废水处理领域。

然而，由于其本身的吸附容量有限，需要进行改性以提高其吸附能力。

本研究以改性硅藻土为研究对象，旨在探究其对废水中氨氮和重金属（铬）的吸附能力并优化其处理效果。

2. 材料与方法2.1 材料准备本研究选择市售的硅藻土作为基础材料，经过酸碱处理、热处理等步骤进行改性。

改性后的硅藻土经过干燥、研磨，得到细粉末状材料，用于后续实验。

2.2 实验设计本实验分为两个部分，分别研究硅藻土对废水中氨氮和重金属（铬）的吸附性能。

2.2.1 氨氮吸附实验制备一定浓度的氨氮溶液，并在一定时间间隔内取样，测定残留的氨氮浓度。

将改性硅藻土粉末与氨氮溶液充分搅拌，并过滤收集溶液，测定过滤液中氨氮的浓度。

根据浓度差值，计算出硅藻土对氨氮的吸附量。

2.2.2 铬吸附实验制备一定浓度的铬溶液，并在一定时间间隔内取样，测定残留的铬浓度。

将改性硅藻土粉末与铬溶液充分搅拌，并过滤收集溶液，测定过滤液中铬的浓度。

根据浓度差值，计算出硅藻土对铬的吸附量。

3. 结果与讨论3.1 氨氮吸附结果将改性硅藻土与氨氮溶液进行接触反应后，测得残留氨氮浓度，通过计算求得硅藻土对氨氮的吸附量。

改性硅藻土在处理城市污水中的应用探讨

改性硅藻土在处理城市污水中的应用探讨
范海洋
（太原市排水管理处，山西太原０３０００６）
摘
要：研究了改性硅藻土应用于城市污水的技术原理，分析了改性硅藻土投加量对污水中ＣＯＤ，ＴＰ，ＴＮ及氨氮的去除率的影响
管鉴网篓数奎据ｌＩ
陌葫
舅两兰
Ｗａｔｅｒ
而最小设计流速及流速变化以及和管径间的关系等都比较复杂，根本不能够使用数学公式进行描述。所以要建立出一个比较完整最优求解的数学模型难度较多，大多是采用间接化的方法求解。采用直接优化法能够解决的问题，大多具有直观、直接以及
比表面积达５０ｍ／ｇ一２５０ｍ／ｇ，被作为过滤介质广泛应用于目前，很多深度处理技术都已经应用于污水处理中，比如化质，工业生产。很多实验基地开始研究硅藻土作为物质吸附剂，对水学沉淀、活性炭吸附剂及膜分离技术等等，特别是活性炭吸附技ｂ ¨，ｃｕ，ｃｄ和碱性术在处理污水方面有着显著的处理效果，但是其经济效益不高，源的放射性物质如铀以及重金属离子如Ｐ染料等的去除效果，这些研究表明了硅藻土在处理城市污水方面需要的成本比较大。、因此，探究低成本矿物来处理污水受到了高计算配水管的水力所的压力范围进行供水，有效降低管网系统运行费用。已经投入使施优化设计。对排水管网进行优化设计时，用的管网要合理进行调度，确保用户使用水的基础上让供水的压用计算公式并不难，但因为管径能够选择尺寸并非连续变化，选力能够满足较小的服务水头，确保具备较低的运行费用。择管径上必定存在难度。因此最大的限制就是和管径大小相关，

改性硅藻土耦合cast工艺处理城市生活污水的研究

含量ꎮ
水样ꎬ取自天津某污水处理厂调节池ꎻ硅藻土ꎬ
云南某选矿厂ꎻ活性污泥ꎬ取自天津某污水处理厂污
泥回流池ꎮ
１. ２方法
２结果与讨论
２. １结果
２. １. １改性硅藻土耦合ＣＡＳＴ工艺对城市生活污
将硅藻土置于２２０ ℃ 下干燥２ｈꎬ冷却后按照
１ ∶ ６的质量比浸泡于ｐＨ值为０. １的盐酸中ꎬ并搅
ＭＮＲ( Ｔｉａｎｊｉｎ) ꎬ Ｔｉａｎｊｉｎ３００１９２ꎬ Ｃｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｈｅｍｏｄｉｆｉｅｄｄｉａｔｏｍｉｔｅｗａｓａｄｄｅｄｔｏｔｈｅｃｙｃｌｉｃａｃｔｉｖａｔｅｄｓｌｕｄｇｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｒｅａｃｔｏｒ
ｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｍｕｎｉｃｉｐａｌｓｅｗａｇｅｂｙｔｈｅｃｙｃｌｉｃａｃｔｉｖａｔｅｄｓｌｕｄｇｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
[１－３]
理效果从而使污水处理厂的出水能够满足新的排放
标准成为当前研究的难点和热点 [４－７] ꎮ
景 [８－１０] ꎮ
Hale Waihona Puke 研究将改性后硅藻土加入处理城市生活污水的
收稿日期:２０２０－０１－１４
基金项目:中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目( Ｋ－ＪＢＹＷＦ－２０１８－ＱＲ０１)
拌酸洗６ｈꎬ 用蒸馏水将硅藻土洗至中性后置于
１０５ ℃ 下干燥４ｈꎬ然后研磨并过０. １５ｍｍꎬ最后按
ＣＨＥＮＪｉｎ－ｂｉｎꎬ ＣＡＯＪｕｎ－ｒｕｉꎬ ＭＩＡＯＹｉｎｇ－ｘｉａꎬ ＸＩＥＢａｏ－ｌｏｎｇꎬ

4种非金属矿物质吸附水中硫化物的热力学分析

同．４种矿物吸附特征均符合Ｆｅｎｌｈ吸附规律，附量与溶液浓度的对数关系为线性，合ｒｕｄｉｃ吸符
Ｆｅｎｌｈ吸附等温式．ｒｕｄｉｃ４种非金属矿物可作为硫化物的吸附荆，附硫化物的难易度为：藻土吸硅
ｈ后也有毒性＿反应．３
非金属矿物硅和铝的氧化物一般都具有质
轻、散、松多孔、低的硬度、较比表面积大、泡性发好等特点，环境保护中广泛应用．在非金属矿物因其特有的成分及结构特征而具有吸附性能，水对环境污染物的治理具有独特的功效．因为非金属矿物储量丰富，工工艺相对简单，格低廉．加价因此，非金属矿物用于吸附废水中的硫具有很高的社会效益与经济效益．文研究天然未经活化改本性的硅藻土、润土、岭土、珠岩对水中硫化膨高珍物的吸附性能，对其进行热力学研究．并
硅藻土８．２４０．９００．０．００１００．２．１９９．５１６．６８．００４９０５．０．２４１００．９８６７
膨润土７．４１２２８００．６．０．４００．２．．６９．３５２１．５．３．００２１８１９．０２００１５５９６８高岭土７．４４１．４０ｉ．６．１．６００．２．Ｉ５５９．６２０．６９．００３８３１０．７９１２１Ｉ．９９７珍珠岩７．５３９１７００．２．４．６．０．９０６５５９．２０４１９．４．００２．５２０Ｉ０００２．３．８９４

微波作用下硅藻土提纯研究

① 收稿日期 : 2003210212 作者简介 : 谷晋川 (1964 - ) ,男 ,重庆大足人 , 博士研究生 ,研究员 , 主要从事矿产资源综合利用、矿物材料、化工及环保研究。
第5期
谷晋川等 :微波作用下硅藻土提纯研究
31
△r G0实 = △f G0C - △f G0A实 - △f GB0实
摘要 : 根据热力学理论探讨了微波加快化学反应速率的机理。研究了微波作用下硅藻土提纯的影响因素和工艺条件 ,研究结果
表明 :随着浸出时间的延长 ,微波功率的增加 ,硫酸浓度的加大 ,硅藻土中的 Fe2O3 含量减少 ,Fe2O3 浸出率增加。
关键词 :微波 ; 硅藻土 ; 除铁 ; 酸浸
中图分类号 :TD976
(5)
将式 (3) 、(4) 代入式 (5) 得 :
△r G0实 = △f G0C - ( △f G0A理 + △f G0A活 ) -
( △f G0B理 + △f G0B活 )
= ( △f G0C - △f G0A理 - △f G0B理 ) -
( △f G0A活 + △f G0B活 )
为 △f GB0实 , 在绝对值上应大于生成 Gibbs 自由能
△f GB0理 ,假设物质 B 经微波活化后增加的 Gibbs 自由
能为 △f GB0活 > 0 ,则 :
△f GB0实 = △f GB0理 + △f GB0活
(4)
这时反应 (1) 的 Gibbs 自由能 △r G0A实为 :
根据原料的矿石性质 ,要使硅藻土达到助滤剂质量标准 ( SiO2 > 80 % ,Al2O3 < 10 %、Fe2O3 < 2 %) ,须首先除去细粒的粘土矿物 (尾土) 和粗粒的碎屑矿物 (中土) ,得到的中间粒级的硅藻精土必须采用有效手段除

城市污水处理厂污泥对水中硫化物的吸附特性

城市污水处理厂污泥对水中硫化物的吸附特性欧阳云;席劲瑛;王智超;胡洪营【摘要】为研究城市污水厂污泥对水中硫化物的吸附特性,从3座城市污水处理厂采集回流污泥,考察了硫化物浓度、温度、pH值和其他离子对污泥吸附硫化物的影响.结果表明,污水厂回流污泥对硫化物的吸附等温线可以用 Langmuir 方程很好地描述,其最大硫化物吸附量为15~27mg/g-干污泥.在温度为5~35℃条件下,吸附量随温度上升而增加,表明该吸附为吸热过程.pH值在2~7范围内,pH值对污泥吸附硫化物的影响不大,当pH值低于2时,污泥对硫化物的吸附量随pH降低显著减小.硫化物可能以离子形式被污泥吸附,该过程为化学吸附过程.水中存在0~25mg/L Cl-或0~12mg/L SO2-4不影响污泥对硫化物的吸附量.%In this study, activated sludge samples were collected from 3municipal wastewater treatment plants (WWTP) and the performance and impacting factors of sulfides adsorption onto the activated sludge were investigated. The impacting factors include sulfides concentration, temperature, pH and other anions. Adsorption isotherm of sulfide onto the activated sludge can be well described by Langmuir equation. The maximum sulfide adsorption capacity was 15~27mg/g-dry sludge. At the temperatures ranging from5to 35℃, adsorption capacity increased by the rise in temperature and this implies the sulfides adsorption was an endothermic process. The pH value had little effect on the adsorption capacity from 2to 7. But the sulfides adsorption capacity decreased significantly when pH was lower than 2. Sulfides were adsorbed by activated sludge as anions (HS- and S2-) and itwas a chemical adsorption process. Cl- ranging from 0 to 25mg/LorSO2- 4 ranging from 0 to 12mg/L did not affect the sulfides adsorption capacity.【期刊名称】《中国环境科学》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】5页(P930-934)【关键词】污泥;硫化物;吸附特性;污水处理厂【作者】欧阳云;席劲瑛;王智超;胡洪营【作者单位】清华大学环境学院，环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京100084; 清华大学深圳研究生院，广东深圳 518055;清华大学环境学院，环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京 100084; 环境保护部环境微生物利用与安全控制重点实验室，北京 100084;清华大学环境学院，环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京 100084;清华大学环境学院，环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京 100084; 清华大学深圳研究生院，广东深圳 518055; 环境保护部环境微生物利用与安全控制重点实验室，北京 100084【正文语种】中文【中图分类】X703.5近年来,城市污水处理厂的恶臭污染问题逐渐引起了广泛关注[1-4].对于城市污水厂,H2S是最典型的恶臭物质[5].H2S从污水和污泥释放到空气中,不仅严重影响人们的正常生活[6],也会腐蚀污水处理构筑物和设备[7].为了控制污水厂的恶臭污染,一般需对恶臭源加盖封闭,然后用物理法、化学法或生物法对收集到的恶臭气体进行处理[8-9].除了收集处理的方式外,也可以采用源头控制的方式对城市污水处理厂的恶臭污染进行控制.在污水厂进水中投加氧化剂、pH值调节剂或吸附剂等药剂后,可以通过氧化、酸碱反应或吸附作用减少污水中游离H2S浓度,从而达到减少污水释放H2S 的目的.改性沸石、硅藻土等均对硫化物具有显著的吸附作用[10−11],但上述吸附剂因成本较高无法在污水中连续投加和大规模应用.污水厂污泥对水中的硫化物和气体中的 H2S均具有显著去除作用[12−13],并且由于污泥在污水厂可就地取得,非常适合在实际工程中大规模应用[14].尽管污泥在H2S恶臭污染的源头控制方面表现出了一定潜力,但是对其硫化物吸附特性和机理尚缺乏相关的研究.本研究选取苏州和北京的 3座城市污水处理厂,取其二沉池回流污泥研究了污泥在不同硫化物浓度、温度、pH值和投加离子条件下对水中硫化物的吸附特性.旨在为利用污泥吸附硫化物和控制H2S排放提供参考.1 材料与方法1.1 试验材料1.1.1 污泥选择北京的 2座城市污水处理厂(污水厂A、B)和苏州某城市污水处理厂(污水厂C),采集二沉池排放的回流污泥,各污水厂均采用A2/O工艺.将采集到的污泥置于4℃冰箱内密封保存备用.每次进行硫化物吸附试验前,测定污泥悬浮固体浓度(MLSS)、挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)和酸可挥发性硫化物(AVS).其中,AVS 反映了吸附试验前污泥含有的硫化物.以上的污泥基本性质测定结果如表1所示. 表1 污泥基本性质Table 1 The properties of the activated sludges污泥来源MLSS(g/L) MLVSS (g/L) AVS (mg/g)污水厂 A 7.05～7.37 4.99～5.42 15.12～17.93污水厂 B 5.13～5.20 3.27～3.48 3.31～4.22污水厂 C 16.87～17.11 10.14～11.17 13.93～15.741.1.2 硫化物溶液用分析纯Na2S·9H2O 配制硫化物母液,用稀盐酸调节pH值至7左右,母液硫化物浓度为 30～50mg/L(硫化物浓度以 S计).后续试验根据需要,将母液用无氧水稀释成浓度为 0～30mg/L的硫化物溶液.由于硫化物易被氧化,且H2S 易挥发,该溶液现配现用.1.2 吸附试验方法1.2.1 吸附等温线测定在25℃条件下,将2mL污泥和 15mL硫化物溶液加入螺旋口玻璃瓶中混合,玻璃瓶总体积 44mL.用聚四氟乙烯胶垫(上海安普科技有限公司)密封玻璃瓶,将其置于数显型加热搅拌仪上搅拌 40min(预实验表明吸附在40min 前达到平衡),搅拌速率400r/min.在40min时检测溶液中的硫化物平衡浓度.通过硫化物与污泥混合前的初始浓度和混合后的平衡浓度可以计算污泥对硫化物的吸附量(以污泥干重计),再加上污泥的AVS即可得到污泥对硫化物的总吸附量.1.2.2 温度对吸附的影响为了考察温度对污泥吸附硫化物的影响,本研究选取污水厂B的回流污泥,测定了该污泥在5,15,25,35℃下的吸附等温线,硫化物的初始浓度为 0～30mg/L,其他操作同1.2.1.1.2.3 pH值对吸附的影响取污水厂B的回流污泥,用稀盐酸调节污泥pH值为0～7(该pH值范围内污水更容易释放硫化氢形成污染),并与0.45mg/L的硫化物溶液混合,40min后再次测定混合液pH值作为平衡时的pH值,试验温度25℃,其他操作同1.2.1.1.2.4 离子对吸附的影响污水中除了有 HS-和 S 2-外,还有 C l-、等其他离子,本研究考察了它们对污泥吸附硫化物的影响.Cl-的浓度为0～25mg/L,的浓度为 0～12mg/L,试验温度25℃,硫化物初始浓度均为 18mg/L,其他操作同1.2.1.1.3 分析方法水中硫化物浓度采用顶空气相色谱法测定.吸附平衡后,取螺旋口瓶的顶空气样250μL,注入气相色谱(SHIMADZU GC-14B)分析.分析条件:FPD 检测器,色谱柱30m×0.32mm×1μm(CDWAX), 初始柱温设定为35℃,保持 3min后以8℃/min 的速率升至240℃,保持 3 min,检测器温度250℃.采用色谱工作站(N-2000,浙江大学智能信息工程研究所)进行色谱数据采集.硫化物采用外标法定量.污泥MLSS和MLVSS采用电子天平(上海梅特勒—托利多)、SX2-4-10箱式电炉(上海浦东荣丰)测定.AVS采用顶空气相色谱法测定[15].混合液pH值采用便携式pH值测定仪(北京哈纳沃德)测定.1.4 吸附等温线的拟合本研究根据吸附等温线类型,分别采用Freundlich和Langmuir方程对其进行拟合.2 结果与讨论2.1 不同污泥的硫化物吸附等温线由图1可知,随着硫化物平衡浓度增大,污泥的硫化物吸附量一开始大幅度增加,随后增加幅度越来越小.经比较发现,3个污水厂污泥对硫化物的吸附量的顺序是:污水厂C＞污水厂 A＞污水厂 B.这表明,不同污水厂的污泥对硫化物的吸附能力存在差异,但决定污泥硫化物吸附能力的因素还有待进一步研究.图1 3种污泥的硫化物吸附等温线(25℃)Fig.1 Sulfides adsorption isotherm curves of activated sludges collected from 3 WWTPs (25℃)表2 吸附等温线拟合曲线参数Table 2 Calculated parameters in adsorption isotherms of sulfides on activated sludge注:k、n为Freundlich方程的吸附常数,与吸附剂、吸附质的种类和温度有关,无量纲; b为Langmuir方程的吸附常数;Г∞为最大吸附量; R2为相关系数Freundlich方程 Langmuir方程污泥来源 n k R2 b(L/mg) Г∞(mg/g) R2污水厂A 13.37 22.07 0.8906 7.88 25.38 0.9973污水厂B 10.00 11.52 0.4323 5.94 15.60 0.9951污水厂C 13.93 26.79 0.7545 33.5 29.85 0.9999由图 1可知,污泥对硫化物的吸附符合吸附等温线中的 I型曲线,属于单分子层吸附,可用Freundlich方程或 langmuir方程描述[16].分别用Freundlich方程和Langmuir方程对数据进行拟合,结果如表2所示.由表 2可知,3种污泥对硫化物的吸附均符合Langmuir等温方程,符合典型的单分子层吸附特征.其拟合相关系数R2大于0.99,而Freundlich方程中 R2均未超过0.90,因此后续实验使用Langmuir等温方程进行拟合.2.2 温度对污泥吸附硫化物的影响根据表 3可知,在硫化物平衡浓度为 0～15mg/L范围内,温度为 5～35℃时,污泥对硫化物的吸附均符合 Langmuir方程,其相关系数 R2为0.9897～0.9973.图2 各温度下污水厂B污泥的Langmuir吸附等温线Fig.2 Adsorption isotherm expressed in Langmuir linear equations at different temperatures表3 各温度下污泥Langmuir吸附方程参数Table 3 Parameters of Langmuir adsorption equations at different temperatures注: b为Langmuir方程的吸附常数;Г∞为最大吸附量; R2为相关系数温度(℃) Г∞(mg/g) b(L/mg) R2 5 16.29 3.32 0.994915 18.83 1.67 0.989725 21.37 2.27 0.997335 23.64 3.85 0.9924 研究表明,温度对污泥的吸附作用有重要影响[17−18].对于物理吸附(放热过程),吸附量随温度升高而降低;而对于化学吸附(吸热过程),吸附量随温度升高而升高[10,19].由图 2可见,在温度为5～35℃时,污泥对硫化物的最大吸附量随温度上升而上升,从5℃时的16.29mg/g上升至35℃时的23.64mg/g.因此,污泥对硫化物的吸附属于化学吸附过程.温度对污泥吸附硫化物的影响规律对实际应用具有一定指导意义.污水厂H2S的排放浓度呈现夏季高,冬季低的特征[4].夏季温度高,污泥对硫化物的吸附量大,对利用污泥控制H2S排放具有积极意义.2.3 pH值对污泥吸附硫化物的影响pH值可以通过改变污泥表面特性来影响其吸附能力[20].由图 3可知,当吸附平衡时的 pH 值为2～7时,其对污泥硫化物吸附量基本无影响,这与相关研究报道一致[21].当污泥pH值低于2时,污泥对硫化物的吸附量随 pH降低显著减小,甚至低于其AVS(3.32mg/g),即低pH值条件下,污泥不但无法吸附硫化物,其原有的硫化物也会释放出来.图3 pH值对污泥吸附硫化物的影响Fig.3 The amount of adsorbed sulfides on the activated sludge at different pH values用电离平衡原理进一步分析不同pH值下污泥吸附硫化物过程.在水溶液中存在S2-、HS-与H2S之间的转化.假设硫化物是以H2S的形式被污泥吸附,由于pH值降低会提高游离H2S浓度,污泥对硫化物的吸附量应有所增加;这与试验结果矛盾.这表明,硫化物很可能是以离子形式被污泥所吸附,污泥中的吸附位点和氢离子竞争结合S2-或HS-.当pH 值低于2时,氢离子与S2-或HS-的结合处于优势,污泥的硫化物吸附量显著减小.以上分析表明,污泥对硫化物的吸附为离子交换过程,是一种化学吸附.2.4 Cl-和SO2-4对污泥吸附硫化物的影响由于污水中除了硫离子外,还存在其它阴离子,这些离子的存在可能会影响污泥的吸附作用[22].图4 不同浓度Cl-和SO24-对污泥吸附硫化物的影响Fig.4 The amount of adsorbed sulfides on the activated sludge at different Cl- and SO42- concentrations由图 4 结果可知,当 C l-的浓度为 0 ～25mg/L时,污泥对硫化物的吸附量在18.5～19.5mg/g之间波动;当在0～12mg/L时,污泥对硫化物的吸附量在则稳定在18.2～19.6mg/g.因此可以推定,在以上的浓度范围内,Cl-和不会影响污泥吸附硫化物.3 结论3.1 污泥对硫化物的吸附符合 Langmuir吸附等温方程,为单分子层吸附.25℃时,不同污水处理厂的回流污泥对硫化物的最大吸附量存在显著差别,其数值在15～27mg/g-干污泥.3.2 温度为 5～35℃时,污泥对硫化物的最大吸附量随温度上升而增加,表明污泥对硫化物的吸附为吸热过程.3.3 pH值在 2～7范围内,污泥对硫化物吸附受pH值的影响较小.而当pH值低于2时,污泥硫化物吸附量随 pH值降低显著减小.表明硫化物以离子形式被污泥吸附,其吸附过程属于化学吸附.3.4 Cl-在 0～25mg/L 或 SO42-在 0～12mg/L 范围内时,以上离子存在不影响污泥的硫化物吸附量.参考文献:[1]桂红艳,盛彦清,陈繁忠,等.污水处理厂恶臭含硫化合物的研究[J].给水排水, 2006,32(增刊):133-137.[2]Cooper C D, Godlewski V J, Hanson R, et al.Odor investigation and control at a WWTP in Orange County, Florida [J].Environmental Progress, 2001,20(3):133-143.[3]Stellacci P, Liberti L, Notarnicola M, et al.Hygienic sustainability of site location of wastewater treatment plants.A case study.I.Estimating odour emission impact [J].Desalination, 2010,253(1-3):51-56.[4]席劲瑛,胡洪营,罗彬,等.城市污水处理厂主要恶臭源的排放规律研究 [J].中国给水排水, 2006,22(21):99-103.[5]Wu B, Feng T, Sree U, et al.Sampling and analysis of volatile organics emitted from wastewater treatment plant and drain system of an industrial science park [J].Analytica Chimica Acta,2006,567(1):100-111.[6]王灿,胡洪营,席劲瑛.城市污水处理厂恶臭污染及其评价体系 [J].给水排水, 2005,31(9):15-19.[7]邓恩建.污水处理厂恶臭治理现状与展望 [J].工业安全与环保, 2008,34(4):45-46.[8]Gostelow P, Parson S A.Sewage treatment works odour measurement [J].Wat.Sci.Tech., 2000,41(6):33–401.[9]蒋立荣,王伯铎,熊宇,等.污水处理厂几种除臭技术的综合比较 [J].地下水, 2010,32(1):105-107.[10]张秀兰,栗印环,马万山.改性沸石对水中硫化物的吸附及再生研究 [J].非金属矿, 2007,30(6):57-59.[11]刘景华,吕晓丽,魏丽丹,等.硅藻土微波改性及对污水中硫化物吸附的研究 [J].非金属矿, 2006,29(3):36-37.[12]Chou M, Perng C, Li T, et al.Biooxidation of gaseous hydrogen sulfide in an activated sludge [J].Environ.Eng.Manage, 2010,20(1):57-62.[13]Barbosa V L, Dufol D, Callan J L, et al.Hydrogen sulphide removal by activated sludge diffusion [J].Water Science and Technology,2004,50(4):199-205.[14]李玉庆,乌兰,刘宝玉,等.CYYF全过程生物除臭技术在纪庄子污水处理厂的应用[C]//全国排水委员会论文集, 2013:380-385.[15]王永华.顶空气相色谱法测定沉积物中可酸挥发硫化物 [J].分析化学,2003(1):55-57.[16]李永峰,陈红.现代环境工程原理 [M].第 1版.北京:机械工业出版社, 2012.[17]刘燕,孔旺盛.难降解有机物的生物污泥吸附 [J].安全与环境学报, 2008,(2):31-35.[18]倪晋仁,姚磊,叶正芳,等.温度对好氧颗粒污泥吸附铅离子的影响 [J].环境科学,2009,30(6):1733-1737.[19]Li J, Hu J, Sheng G, et al.Effect of pH, ionic strength, foreign ions and temperature on the adsorption of Cu (II) from aqueous solution to GMZ bentonite [J].Colloids and Surfaces A: pH ysicochemical and Engineering Aspects, 2009,349(1-3):195-201.[20]Liu H, Wang J, Liu X, et al.Acidogenic fermentation of proteinaceous sewage sludge: Effect of pH [J].Water Research,2012,46(3):799-807. [21]马宏瑞,杜战鹏,马托,等.制革脱毛废水中硫化物的气提脱除作用研究 [J].环境科学技术, 2006,29(12):82-84.[22]成雯.厌氧颗粒污泥对水中染料的吸附去除研究 [D].济南:山东大学, 2009.。

用微电泳法研究改性硅藻土的表面性质

第1期1998年3月无　机　化　学　学　报JOU RNAL O F I NOR GAN I C CH E M ISTR YV o l.14,N o.1M arch,1998用微电泳法研究改性硅藻土的表面性质α杨宇翔3　王　鹏33　吴介达　郑芙(同济大学化学系,上海　200092)陈荣三　戴安邦(南京大学配位化学研究所,配位化学国家重点实验室,南京　210093)本文研究了浙江、吉林助熔土以及经有机胺、聚醇、有机阳离子、有机官能团和金属离子等改性的吉林助熔土的Φ电位2pH曲线,测定了它们的等电点。

研究发现硅藻土表面经不同有机官能团和金属离子处理后,其等电点值及尿激酶吸附量等表面性质发生了明显变化。

关键词: 硅藻土改性等电点尿激酶0　引　言硅藻土表面为大量硅羟基所覆盖,其吸附性能与硅藻土等电点密切相关。

硅藻土表面经有机高分子或金属离子改性后,其吸附性能发生变化。

前人对此研究未见报道。

本文用微电泳法研究了浙江、吉林助熔土及经聚乙二醇、十八胺、十六烷基铵、三甲基氯硅烷、Ca2+、CaO、A l溶胶、Zr4+溶胶改性后的助熔土,并从它们的表面Φ电位2pH曲线求出等电点。

讨论了硅藻土表面性质、等电点与不同有机官能团和不同金属离子性质间的关系,以及对尿激酶吸附量的影响。

由于改性后的硅藻土表面带有多种官能团,因而能使硅藻土的应用领域变得更加广泛。

1　实　验111　主要仪器马福炉,pH S22型酸度计,DXD型微电泳仪,PH I5000C型X光电子能谱仪(XPS: A l KΑ,工作真空度≤1×10-7Pa,扫描能量20eV,谱峰用C1s284.6eV校准),磁力搅拌器等。

112　实验方法及步骤11211　助熔土的制备在精选的浙江或吉林硅藻土中,分别各加入5%的N aC l和N a2CO3,于1000℃下焙烧2h,即得浙江或吉林助熔土。

11212　硅藻土的表面改性α收稿日期:1996212220。

粤西徐闻九亩硅藻土热处理前后结构的变化及对Zn2+吸附性能的影响

粤西徐闻九亩硅藻土热处理前后结构的变化及对Zn2+吸附性
能的影响
粤西徐闻九亩硅藻土热处理前后结构的变化及对Zn2+吸附性能的影响
粤西徐闻九亩硅藻土热处理前后的SEM、XRD、FTIR研究表明:800、1 000 ℃热处理下,硅藻土微观结构没有太大的变化,但至1 200 ℃时,管状壁孔洞发生破碎.同时,主要矿物组成会由蛋白石变成方英石;热处理可以对硅藻土进行提纯,但温度不宜达到1200 ℃.热处理前后硅藻土对Zn2+的吸附实验表明:硅藻土可以用于吸附水体中的Zn2+,且热处理可以改善其吸附能力,但不同质量的硅藻土所要求的热处理温度不尽相同.
作者：杨志军韦彩慧葛云彭明生苏育炜李红中周永章 YANG Zhi-jun WEI Cai-hui GE Yun PENG Ming-sheng SU Yu-wei LI Hong-zhong ZHOU Yong-zhang 作者单位：中山大学地球科学系//地球环境与地球资源研究中心,广东广州510275 刊名：中山大学学报（自然科学版）ISTIC PKU英文刊名：ACTA SCIENTIARUM NATURALIUM UNIVERSITATIS SUNYATSENI 年，卷(期)：2007 46(3) 分类号：P574 关键词：硅藻土热处理 Zn2+ 吸附。