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金属负载型树脂的制备及其氨配体解络合过程中金属离子稳定性研究

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金属负载型树脂的制备及其氨配体解络合过程中金属离子稳定性研究

作者：殷若愚江西理工大学

学位级别：硕士

离子交换与吸附法具有对氨氮的选择性、吸附剂可以再生重复利用、工艺简单等优点,但盐分环境对离子交换吸附剂的性能影响非常大。配体交换吸附法是利用过渡金属离子形成配合物的能力,通过将过渡金属负载于某种吸附剂载体上,然后利用目... 详细信息

离子交换与吸附法具有对氨氮的选择性、吸附剂可以再生重复利用、工艺简单等优点,但盐分环境对离子交换吸附剂的性能影响非常大。配体交换吸附法是利用过渡金属离子形成配合物的能力,通过将过渡金属负载于某种吸附剂载体上,然后利用目标污染物与过渡金属的特殊络合作用使目标污染物吸附于吸附剂上,能够选择性吸附高含盐废水中的氨氮。利用配体交换吸附法处理高含盐氨氮废水,在氨配体解络合过程中,解吸剂可能会破坏载体与过渡金属间的稳定性,使被负载的金属从载体上脱落,不仅造成金属污染,还使吸附剂的分离性能降低,因此探究负载金属稳定性以及金属利用率对循环处理高含盐废水至关重要。本研究对载体树脂及负载金属进行筛选,并对树脂负载金属进行改性,通过改变负载金属在树脂上的存在形态,提高配体交换吸附剂吸附性能及稳定性,从而解决配体交换吸附剂在解络合过程中负载金属脱落的问题。研究结果表明:(1)通过考察金属离子类型、金属离子浓度、负载时间等因素,选择了Cu-D751、Cu+Ni-D751、Cu+Zn-D751三种金属负载型树脂。当溶液初始p H值为11,树脂投加量6 g/L,氨氮初始浓度100 mg/L,NaCl浓度4 g/L时,三种金属负载型树脂处理氨氮的吸附量分别为:5.73mg/g、5.47mg/g、5.39mg/g。使用1mol/L NaCl溶液作为解吸剂,Cu-D751三次解吸Cu脱落量分别为:0.09%、0.09%、0.08%;Cu+Ni-D751解吸过程中Ni三次解吸脱落量都大于1%;Cu+Zn-D751一次吸附过程中Zn脱落较多,达0.64%,一次解吸Zn脱落量高达4.08%,Cu脱落量为0.06%,稳定性较差。(2)基于解吸过程金属脱落的问题,对上述三种金属负载型树脂进行改性处理,得到Cu-D751-NaOH、Cu+Ni-D751-NaOH与Cu+Zn-D751-NaOH。当溶液初始p H为11,树脂投加量6 g/L,氨氮初始浓度100 mg/L,NaCl浓度4 g/L,反应时间2.5 h,三种改性金属负载型树脂的氨氮吸附量分别为6.58、10.53、9.04mg/g。使用1mol/L NaCl溶液作为解吸剂,对三种金属负载型树脂进行三次解吸再生实验,发现解吸过程中Cu-D751-NaOH中Cu脱落量始终小于Cu-D751,表明NaOH改性能够提高D751树脂负载Cu的稳定性;对于Cu+Ni-D751-NaOH,Cu脱落情况始终较低,但Ni在吸附解吸过程中脱落较多,稳定性较差,可能原因是Ni与树脂功能基团结合稳定系数较低;对于Cu+Zn-D751-NaOH,NaOH改性能够显著提高Cu与Zn的稳定性。FT-IR、XPS分析可知,改性金属负载型树脂上负载金属主要以金属氢氧化物形态配位吸附氨氮。(3)机理研究表明,在金属负载量较高的情况下,OH是提高吸附剂吸附氨氮性能的关键因素,改性金属负载型树脂在处理氨氮过程中能够补充一定量的OH,有利于NH更多的转化为NH(aq),提高树脂对氨氮的配位吸附性能;高浓度NaCl适合作为解吸剂。材料表征结果可知,金属负载型树脂改性后负载金属由聚结变分散,有利于负载金属与氨氮的结合,提高金属利用率。Freundlich等温模型能够更好描述改性金属负载型树脂对高含盐氨氮废水的吸附平衡,反应过程符合准二级动力学模型,其相关系数均超过0.98,且三种树脂的计算平衡吸附量q与实验值最为接近。(4)实际废水处理结果表明,Cu-D751-NaOH、Cu+Ni-D751-NaOH与Cu+Zn-D751-NaOH的吸附性能较好,一次吸附量分别达到7.53、11.43、11.24mg/g,且对实际高含盐氨氮废水的吸附性能较稳定。

关键词：氨氮废水高含盐金属负载型树脂氨配体稳定性

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载铜树脂处理高含盐氨氮废水的性能

过程工程学报 2020年第11期20卷 1289-1295页

作者：殷若愚陈云嫩何彩庆刘晨江西理工大学江西省矿冶环境污染控制重点实验室江西赣州341000

针对高含盐氨氮废水,选择具有不同功能基团的树脂为载体,进行负载Cu2+改性制得载铜树脂并对其处理高含盐氨氮废水的性能进行研究。在筛选出最佳载铜树脂的基础上,研究pH及Na+浓度、树脂投加量、反应时间对载铜树脂处理高含盐氨氮废水效... 详细信息

针对高含盐氨氮废水,选择具有不同功能基团的树脂为载体,进行负载Cu2+改性制得载铜树脂并对其处理高含盐氨氮废水的性能进行研究。在筛选出最佳载铜树脂的基础上,研究pH及Na+浓度、树脂投加量、反应时间对载铜树脂处理高含盐氨氮废水效果的影响,通过对吸附氨氮前后的载铜树脂进行SEM和EDS表征分析并构建吸附动力学模型以进一步探究配位吸附的过程。结果表明,Cu2+可与螯合树脂D751稳定结合且在宽pH值下均表现出耐盐性和良好的氨氮吸附效果;在室温(25℃)、pH=11及Na+浓度4 g/L、树脂投加量8 g/L、反应时间60 min的条件下,D751载铜树脂对氨氮的去除率为34.8%。D751载铜树脂吸附氨氮后其表面出现明显的晶状结构物质,该物质可能为铜氨络合物。D751载铜树脂对高含盐氨氮的吸附符合准二级动力学模型。

关键词：氨氮高含盐载铜树脂配位吸附

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配体交换吸附法在水处理中的研究进展

应用化工 2021年第3期50卷 774-779页

作者：殷若愚陈云嫩何彩庆刘晨江西理工大学江西省矿冶环境污染控制重点实验室江西赣州341000

基于高分子材料为载体负载过渡金属以获得配体交换吸附剂,并用于实现对水体中目标污染物的选择性吸附,综述了配体交换的吸附机理及解吸再生机理,对载体材料与负载金属的选择及应用研究进行了介绍,并对配体交换吸附技术目前存在的不足及... 详细信息

基于高分子材料为载体负载过渡金属以获得配体交换吸附剂,并用于实现对水体中目标污染物的选择性吸附,综述了配体交换的吸附机理及解吸再生机理,对载体材料与负载金属的选择及应用研究进行了介绍,并对配体交换吸附技术目前存在的不足及未来研究方向进行了剖析,为配体交换吸附技术的深入发展与应用提供参考。

关键词：配体交换吸附机理过渡金属载体材料

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离子交换/吸附法净化氨氮废水的研究进展

应用化工 2021年第2期50卷 481-485页

作者：何彩庆陈云嫩殷若愚刘晨邱廷省江西理工大学资源与环境工程学院江西赣州341000

综述了净化氨氮废水的各种离子交换/吸附法处理技术及其发展现状,所涉及的吸附剂主要包括天然沸石、改性沸石(热改性、超声改性、盐改性、酸/碱改性、稀土改性等改性方式)、水凝胶、离子交换树脂及其它新型吸附剂,指出了各种吸附剂处理... 详细信息

综述了净化氨氮废水的各种离子交换/吸附法处理技术及其发展现状,所涉及的吸附剂主要包括天然沸石、改性沸石(热改性、超声改性、盐改性、酸/碱改性、稀土改性等改性方式)、水凝胶、离子交换树脂及其它新型吸附剂,指出了各种吸附剂处理氨氮过程中的作用机理,并展望了离子交换/吸附法处理技术在未来发展道路上的方向。

关键词：氨氮吸附(作用) 离子交换废水吸附剂选择性

MAP-树脂联用工艺对稀土高浓度氨氮废水的处理研究

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应用化工 2021年第3期50卷 598-604页

作者：何彩庆陈云嫩殷若愚刘晨江洋邱廷省江西理工大学资源与环境工程学院江西赣州341000

针对稀土冶炼废水中存在的氨氮浓度高、处理条件复杂等问题,通过研究MAP(鸟粪石、磷酸铵镁)-树脂联用工艺,探讨该工艺对稀土高浓度氨氮废水的处理效果。研究MAP段稀土废水初始氨氮浓度、药剂投加摩尔比、溶液pH和树脂段溶液pH、树脂投... 详细信息

针对稀土冶炼废水中存在的氨氮浓度高、处理条件复杂等问题,通过研究MAP(鸟粪石、磷酸铵镁)-树脂联用工艺,探讨该工艺对稀土高浓度氨氮废水的处理效果。研究MAP段稀土废水初始氨氮浓度、药剂投加摩尔比、溶液pH和树脂段溶液pH、树脂投加量、吸附时间对氨氮去除率的影响。结果表明,随着氨氮初始浓度的提高,氨氮去除率增加;药剂投加摩尔比(Mg∶P∶N)在1.3∶1∶1时最佳;pH条件通过Visual Minteq模拟的结果与实验相符合,最佳pH为9.8;经筛选获得的最佳树脂是D001树脂;树脂段溶液pH=6.0,树脂投加量1.0 g/30 mL,吸附时间90 min,获得的总氨氮去除率最大,达98.55%,出水氨氮浓度为7.25 mg/L,符合氨氮出水≤15 mg/L的标准;树脂吸附氨氮过程符合Langmuir模型,为单分子层吸附。

关键词：氨氮稀土废水 MAP(鸟粪石) 树脂联用

采用无机絮凝剂处理含镉、铜、锌重金属选矿废水试验研究

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山东化工 2020年第14期49卷 245-247页

作者：章龚鸿殷若愚江西明森环保科技有限公司江西南昌330000 江西理工大学江西省矿冶环境污染控制重点实验室江西赣州341000

本文以含Cd^2+、Cu^2+、Zn^2+三种重金属离子的模拟选矿废水为研究对象,分别采用聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、聚丙烯酰胺(PAM)三种无机絮凝剂进行处理,结果表明:①无论两种还是三种重金属共存,絮凝剂PAM的处理效果均比PAC、PFS... 详细信息

本文以含Cd^2+、Cu^2+、Zn^2+三种重金属离子的模拟选矿废水为研究对象,分别采用聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、聚丙烯酰胺(PAM)三种无机絮凝剂进行处理,结果表明:①无论两种还是三种重金属共存,絮凝剂PAM的处理效果均比PAC、PFS更好。②两种重金属共存时,当pH值<8,PAM可有效去除废水中Cu^2+、Zn^2+;pH值<9,空白情况下能使Cd^2+、Cu^2+、Zn^2+俩俩以氢氧化物沉淀的形式呈现。③三种重金属共存时,溶液pH值<8时,PAM对同时去除Cd^2+、Cu^2+、Zn^2+的效果最好。

关键词：选矿废水絮凝剂镉离子铜离子锌离子

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芬顿氧化法预处理化学镀镍废水影响因素研究

山东化工 2020年第16期49卷 250-251,253页

作者：章龚鸿殷若愚江西明森环保科技有限公司江西南昌330038 江西理工大学江西省矿冶环境污染控制重点实验室江西赣州341000

目前电镀行业水污染问题已成为世界各国关注的焦点,其中化学镀镍废水占比较大。本研究以江西某电镀园区化学镀镍废水中以络合物存在的镍、大量难降解的有机物导致的高浓度COD为研究对象,采用化学镀镍废水经芬顿氧化预处理,结果表明,不... 详细信息

目前电镀行业水污染问题已成为世界各国关注的焦点,其中化学镀镍废水占比较大。本研究以江西某电镀园区化学镀镍废水中以络合物存在的镍、大量难降解的有机物导致的高浓度COD为研究对象,采用化学镀镍废水经芬顿氧化预处理,结果表明,不调节废水pH值、H2O2投加量0.18 mol/L、H2O2/FeSO4物质的量比2∶1、反应时间60 min时,对镍离子和COD处理效率均达到最高的99.20%和83.51%。

关键词：化学镀镍废水芬顿氧化预处理

特色产业固体废物环境影响与资源化技术研究进展

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中国资源综合利用 2019年第6期37卷 96-100页

作者：李畅陈云嫩何彩庆殷若愚江西理工大学江西省矿冶环境污染控制重点实验室

中部地区是我国重要的矿产资源基地,有色金属、稀有金属及非金属矿产是其主要的经济命脉。但资源开采过程产生的尾矿废石、冶炼废渣及非金属矿固体废物已成为该地区面临的主要环境问题之一。本文调查了近年来中部地区特色产业的固体废... 详细信息

中部地区是我国重要的矿产资源基地,有色金属、稀有金属及非金属矿产是其主要的经济命脉。但资源开采过程产生的尾矿废石、冶炼废渣及非金属矿固体废物已成为该地区面临的主要环境问题之一。本文调查了近年来中部地区特色产业的固体废物处理情况,分析其对环境的主要影响途径及危害,并论证了特色产业固体废物资源化的必要性。结合国内外固体废物资源化处理技术的研究概况,笔者研究了以综合利用技术为主的多种固体废物资源化技术,并展望了特色产业固体废物资源化发展的方向。

关键词：特色产业固体废物环境影响资源化

响应面法优化镧改性树脂净化稀土氨氮废水的研究

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江西理工大学学报 2020年第3期41卷 72-78页

作者：何彩庆陈云嫩殷若愚刘晨邱廷省江西理工大学资源与环境工程学院江西赣州341000

采用D001树脂对稀土氨氮废水进行吸附处理研究,分析了不同树脂改性处理条件对氨氮吸附去除效果的影响。试验结果表明:当La3+质量百分浓度为0.2%、振荡时间为0.3 h、微波辐射时间1 min时,氨氮去除率可达90.10%;树脂对氨氮的吸附符合Freun... 详细信息

采用D001树脂对稀土氨氮废水进行吸附处理研究,分析了不同树脂改性处理条件对氨氮吸附去除效果的影响。试验结果表明:当La3+质量百分浓度为0.2%、振荡时间为0.3 h、微波辐射时间1 min时,氨氮去除率可达90.10%;树脂对氨氮的吸附符合Freundlich等温吸附模型,为优惠吸附过程;响应面法得出各因素对氨氮去除率的影响顺序大小为:振荡时间>La3+质量百分浓度>氨氮浓度;预测的最佳吸附条件为:振荡时间60 min,La3+质量百分浓度为0.3%,氨氮浓度30 mg/L,对应的氨氮去除率为87.55%,与预测值(89.78%)基本一致。

关键词：氨氮废水吸附响应面法稀土 D001树脂镧改性