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给水厂残泥-海藻酸钠胶珠对磷的吸附特性

环境化学 2019年第3期38卷 599-606页

作者：陈翀宇付广义赵媛媛钟宇许友泽李小明湖南大学环境科学与工程学院长沙410082 湖南省环境保护科学研究院水污染控制技术湖南省重点实验室长沙410004

为解决给水厂残泥(WTR)作为磷吸附材料用于水处理工艺时存在的沉降性能差和易堵塞等问题,本研究利用海藻酸钠包埋法制备了给水厂残泥-海藻酸钠(WTR-SA)胶珠,考察了WTR-SA胶珠对磷的吸附与解吸附特征.研究结果表明WTR-SA胶珠对磷的动力... 详细信息

为解决给水厂残泥(WTR)作为磷吸附材料用于水处理工艺时存在的沉降性能差和易堵塞等问题,本研究利用海藻酸钠包埋法制备了给水厂残泥-海藻酸钠(WTR-SA)胶珠,考察了WTR-SA胶珠对磷的吸附与解吸附特征.研究结果表明WTR-SA胶珠对磷的动力学吸附过程符合准二级动力学方程(R^2=0.9957),Freundlich方程能较好描述其对磷的等温吸附过程(R^2=0.9907),Langmuir方程模拟得到的磷饱和吸附量为1.878 mg·g^(-1);随着溶液pH的升高,WTR-SA胶珠对磷的吸附量呈现先上升后下降的趋势,在pH5时吸附量最高;WTR-SA胶珠对磷的吸附稳定,在接近饱和吸附量条件下,磷的解吸率仅为0.72%;磷分级提取结果表明磷主要以稳定的铝结合态、铁结合态和钙结合态存在于WTR-SA胶珠中,3种赋存形态含量占比分别为43.2%、22.7%和21.3%.

关键词：给水厂残泥海藻酸钠磷吸附特性磷赋存形态

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给水厂残泥免烧陶粒的制备与性能表征

非金属矿 2019年第1期42卷 100-103页

作者：刘丹妮戴友芝许友泽赵媛媛湘潭大学环境与资源学院湖南湘潭411105 湖南省环境保护科学研究院湖南长沙410004

本研究以给水厂残泥为主要原料,采用免烧法制成了给水厂残泥免烧陶粒(UCWTR),通过正交试验,确定了UCWTR制备的最佳配比。结果表明:原料的最佳质量配比为给水厂残泥60%、水泥15%、添加剂20%、激发剂5%,另外每100 g原料用水30～35 mL,水玻... 详细信息

本研究以给水厂残泥为主要原料,采用免烧法制成了给水厂残泥免烧陶粒(UCWTR),通过正交试验,确定了UCWTR制备的最佳配比。结果表明:原料的最佳质量配比为给水厂残泥60%、水泥15%、添加剂20%、激发剂5%,另外每100 g原料用水30～35 mL,水玻璃2 g。最佳质量配比条件下,WTR免烧陶粒在水中解体率为3.66%,强度较好,吸水率为31.76%,比表面积为17.837 m2/g,总孔容0.058 25 cm3/g,孔径3.920nm,破损率与磨损率之和为0.35%,含泥量为0.5%,堆积密度为900～950 kg/m3,表观密度1 000～1 200 kg/m3,满足规范要求。本研究制得的UCWTR性能良好,可作为一种陶粒滤料材料应用于水处理中。

关键词：给水厂残泥免烧陶粒水处理免烧法

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给水厂残泥对稻田土壤溶液毒死蜱残留的影响

环境科学与技术 2018年第6期41卷 45-49页

作者：付广义许友泽裴元生亓赟赵媛媛湖南省环境保护科学研究院水污染控制技术湖南省重点实验室湖南长沙410004 北京师范大学环境学院水沙科学教育部重点实验室北京100875

研究已证实给水厂残泥(WTR)具有作为稻田土壤添加物控制农业区毒死蜱迁移的巨大潜力,但不同施加强度条件下毒死蜱在添加WTR土壤中的残留特征尚待研究。该研究通过72 d厌氧培养实验,考察了不同施用浓度条件下,WTR对稻田土壤水溶液体系中... 详细信息

研究已证实给水厂残泥(WTR)具有作为稻田土壤添加物控制农业区毒死蜱迁移的巨大潜力,但不同施加强度条件下毒死蜱在添加WTR土壤中的残留特征尚待研究。该研究通过72 d厌氧培养实验,考察了不同施用浓度条件下,WTR对稻田土壤水溶液体系中毒死蜱及其代谢产物TCP残留的影响。结果表明:土壤水溶液体系中毒死蜱及TCP总残留量均随毒死蜱施用浓度以及WTR添加量(w=0~10%)的增加而增加。5~25 mg/kg施用浓度范围内,添加WTR对体系中毒死蜱降解速率影响显著。添加w=10%WTR时,体系中毒死蜱残降解速率降低了6%~19%,与未添加WTR土壤相比,毒死蜱总残留量增加了46%~66%。进一步分析表明这主要是由于添加WTR降低了各施用浓度条件下毒死蜱及TCP生物可利用态含量。添加w=10%WTR使得土壤中毒死蜱生物可利用态含量所占比例分别降低了48%~69%;未添加WTR土壤中TCP均以生物可利用态为主(占89%),相比之下,添加WTR土壤中TCP则均以残渣态为主(占59%~75%)。但与此同时,WTR削弱了毒死蜱与TCP对体系中微生物毒害作用。与未添加WTR土壤相比,添加10%WTR的土壤总菌丰度提高了1.6倍。综上所述,在土壤中添加WTR能有效降低毒死蜱与TCP迁移造成的生态风险,但可能并不适用于毒死蜱污染土壤的快速生物修复技术中。

关键词：给水厂残泥稻田土壤毒死蜱残留特征

添加给水厂残泥对稻田土壤中毒死蜱环境赋存及厌氧降解的影响

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环境工程学报 2018年第1期12卷 178-189页

作者：赵媛媛亓赟裴元生许友泽付广义湖南省环境保护科学研究院水污染控制技术湖南省重点实验室长沙410004 北京师范大学环境学院水沙科学教育部重点实验室北京100875

给水厂残泥(WTR)是给水厂混凝过程产生的安全废弃物,是一种高效低廉的毒死蜱吸附材料。为评估将WTR作为吸附材料添加于土壤中缓解毒死蜱危害的可行性,探究了添加WTR对稻田土壤中毒死蜱环境赋存、厌氧降解及其代谢产物TCP形成的影响。实... 详细信息

给水厂残泥(WTR)是给水厂混凝过程产生的安全废弃物,是一种高效低廉的毒死蜱吸附材料。为评估将WTR作为吸附材料添加于土壤中缓解毒死蜱危害的可行性,探究了添加WTR对稻田土壤中毒死蜱环境赋存、厌氧降解及其代谢产物TCP形成的影响。实验结果表明:毒死蜱首要厌氧降解途径是快速水解为TCP,添加WTR显著降低了土壤中毒死蜱与TCP的生物有效性(P残渣态存在,但毒死蜱在土壤中的降解速度因此减慢,TCP生成量随之减少。在未添加WTR土壤中,92%以上的TCP以水溶态为主,添加WTR可有效减少其水溶态所占比例,WTR添加量为10%时,其水溶态含量降至47%。随着WTR添加量增加,毒死蜱与TCP由土壤向上覆水迁移的量显著减少(P<0.05)。未添加WTR的土壤水溶液体系上覆水中毒死蜱和TCP浓度分别高达537μg·L^(-1)和1 750μg·L^(-1),添加2%WTR可使其最高浓度分别降低50%。在厌氧滞水的稻田土壤中,WTR主要金属元素(Fe、Al和Mn)稳定性强,二次污染风险较低。综合以上研究结果,WTR适于作为土壤添加物应用于毒死蜱与TCP污染控制。

关键词：给水厂残泥稻田土壤毒死蜱厌氧降解

施用给水厂残泥对南北方不同类型农田土壤质量的影响

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环境科学研究 2016年第10期29卷 1497-1505页

作者：赵媛媛裴元生向仁军成应向湖南省环境保护科学研究院水污染控制技术湖南省重点实验室湖南长沙410004 北京师范大学环境学院教育部水沙科学重点实验室北京100875

为评估WTR（给水厂残泥）在农业区污染控制领域的土地应用风险,从土壤理化性质、土壤养分含量、有机质活性、微生物生长和土壤酶活性等五方面,考察了不同WTR添加量（w为0%、2%、5%、10%）对3个南北方农田（土壤）（常州水稻田、寿光和... 详细信息

为评估WTR（给水厂残泥）在农业区污染控制领域的土地应用风险,从土壤理化性质、土壤养分含量、有机质活性、微生物生长和土壤酶活性等五方面,考察了不同WTR添加量（w为0%、2%、5%、10%）对3个南北方农田（土壤）（常州水稻田、寿光和天津蔬菜种植区土壤,依次记做常州土壤、寿光土壤和天津土壤）质量的影响.结果表明：1WTR添加后,各土壤中CEC（阳离子交换容量）提高了23.7%-63.9%;添加WTR有利于调节酸性和碱性土壤p H,使之更适合作物生长,随着WTR添加量由0%增至10%,常州土壤p H由5.45升至6.69,寿光和天津土壤p H则分别由7.57、7.88降至7.26、7.64.2添加适量WTR不会造成土壤中P、K、Fe、Al、Ca、Mg、Cu、Mn和Zn等多种有效态元素含量的缺失,特别是在富P（〉50 mg/g）土壤中施加2%-10%的WTR,既能满足植物生长对有效P的需求,又能降低P的淋溶风险.3在施肥和不施肥条件下,WTR添加量≤5%时均能增加土壤w（活性有机质）,促进土壤微生物生长,提高土壤脱氢酶和总磷酸酶活性.由于WTR对有机P底物的强吸附作用,不施肥条件下,WTR添加量达到10%时,土壤总磷酸酶活性降低了55%;而施加有机肥会削弱或抵消这种不利影响,土壤总磷酸酶活性可提高至未添加WTR时的1.7倍.因此,添加适量WTR能有效改善我国南北方不同类型农田土壤质量.

关键词：给水厂残泥土壤质量理化性质酶活性有机质活性

给水厂残泥及其免烧陶粒处理含铊废水性能研究

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给水厂残泥及其免烧陶粒处理含铊废水性能研究

作者：卿英俊湘潭大学

学位级别：硕士

铊(Tl)是一种剧毒重金属，在水体中主要以Tl(Ⅰ)的形态存在，已被列为优先有毒污染物。我国含铊矿产资源丰富，随着含铊矿物在工业活动中的大量使用，水体铊污染事件频发，严重威胁人民群众饮水安全及生态环境安全。吸附法是高效处理含... 详细信息

铊(Tl)是一种剧毒重金属，在水体中主要以Tl(Ⅰ)的形态存在，已被列为优先有毒污染物。我国含铊矿产资源丰富，随着含铊矿物在工业活动中的大量使用，水体铊污染事件频发，严重威胁人民群众饮水安全及生态环境安全。吸附法是高效处理含铊废水的主要手段之一，而吸附材料直接决定了吸附法处理效果与运行成本。给水厂残泥(WTR)是给水厂的副产物，富含Fe或Al,大量研究已证实WTR是一种优良的重金属吸附材料，对铅、镉及砷等重金属具有较强的吸附能力，但对铊的吸附性能鲜有报道。为全面探究WTR作为铊吸附材料的可行性，本研究全面探究了铁系及铝系WTR粉末(分别记为Fe-WTR、Al-WTR)对Tl(Ⅰ)吸附特征与机制，同时为解决WTR在实际水处理中易堵塞、难沉降等应用问题,分别研制了铁系及铝系WTR免烧陶粒(UCWTR-Fe、UCWTR-Al),采用批量吸附、动态吸附及解吸附实验，全面考察了其对废水中Tl(Ⅰ)的吸附性能，具体研究结果如下:　　(1)通过XRD、FTIR、BET等手段，研究得出WTR比表面积大，所含铁、铝均为无定型态，同时富含-OH、Al-O、Fe-O等活性功能基团;WTR免烧陶粒(UCWTR-Fe/Al)主要以C-S-H凝胶结构存在，各类重金属浸出浓度极低，富含-OH、Al-O、Fe-O、Si-O-Si、O-Ca-O等多种功能基团，且基本性能符合《水处理用人工陶粒滤料(CJ/T299-2008)》。　　(2)Fe-WTR和Al-WTR对Tl(Ⅰ)的吸附均呈现快吸附-快平衡特征，在120min内即可达到平衡状态;Fe-WTR和Al-WTR对Tl(Ⅰ)的吸附动力学均符合准一级动力学和二级动力学模型，其Langmuir等温吸附拟合的最大吸附量分别为3.751mg/g和0.690mg/g;Fe-WTR和Al-WTR对Tl(Ⅰ)的吸附量均随pH升高而增大;Fe-WTR中Tl(Ⅰ)主要以可还原态存在，而Al-WTR则主要为酸可交换态。总体上，Fe-WTR对Tl(Ⅰ)吸附能力高于Al-WTR。　　(3)UCWTR-Fe和UCWTR-Al对Tl(Ⅰ)的吸附均呈现快吸附-慢平衡的过程,在6h内吸附量可达到95％,吸附最终达到平衡的时间为48h;UCWTR-Al和UCWTR-Fe对Tl(Ⅰ)的吸附过程更适合准二级动力学模型，吸附过程是以化学吸附为主导;UCWTR-Fe的Langmuir等温吸附拟合的最大吸附量略高于UCWTR-Al,且最大吸附量分别为5.421mg/g和5.360mg/g;与WTR相似，UCWTR-Al和UCWTR-Fe对Tl(Ⅰ)的吸附量随pH升高而增大;共存离子中K+对Tl(Ⅰ)的抑制作用最为显著;UCWTR-Al和UCWTR-Fe中Tl(Ⅰ)的赋存形态均以可还原态为主。总体上，UCWTR-Fe对Tl(Ⅰ)吸附能力优UCWTR-Al,且UCWTR-Fe/Al的吸附能力明显高于Fe/Al-WTR。　　(4)两种WTR及其免烧陶粒均可通过静电作用吸附Tl(Ⅰ),并通过-OH基团与Tl(Ⅰ)发生离子交换形成Al/Fe-O-Tl络合物;此外，两种WTR免烧陶粒还可与Tl(Ⅰ)发生固化反应形成C-S-H凝胶与Tl(Ⅰ)的螯合产物。　　(5)UCWTR-Fe的动态吸附量随吸附层高度、进水浓度、pH增大而增大,随进水流速升高而减少，其中pH对动态吸附效果的影响最为显著，当pH由2.4升至7时，UCWTR-Fe的动态吸附量增加57.5％。在NaOH、H2SO4、Na2SO4等解吸剂中，H2SO4对UCWTR-Fe的解吸效果最好;当H2SO4的解吸浓度和时间分别为0.5mol/L和8h时,其对Tl(Ⅰ)的最佳解吸率为70.34％;解吸后UCWTR-Fe动态吸附Tl(Ⅰ)的吸附量为是UCWTR-Fe动态吸附吸附量的65.08％。　　综上所述，WTR及其免烧陶粒是一种价廉易得、环境友好的Tl(Ⅰ)吸附材料。因此，将WTR应用于含Tl(Ⅰ)废水的处理，既有利于实现WTR的资源化利用，又有利于实现“以废治废”的双赢环保理念。

关键词：含铊废水给水厂残泥免烧陶粒吸附性能

给水厂残泥免烧陶粒的制备及对水中铅/镉的吸附性能研究

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给水厂残泥免烧陶粒的制备及对水中铅/镉的吸附性能研究

作者：刘丹妮湘潭大学

学位级别：硕士

给水厂残泥(water treatment residual,WTR)作为城市给水厂处理过程产生的固体废弃物,含有大量无定型非晶质结构铁铝氧化物/氢氧化物以及一些黏土颗粒物、胶体和少量有机物,WTR具有较大的比表面积和发达的表面孔隙,可作为一种良好的吸... 详细信息

给水厂残泥(water treatment residual,WTR)作为城市给水厂处理过程产生的固体废弃物,含有大量无定型非晶质结构铁铝氧化物/氢氧化物以及一些黏土颗粒物、胶体和少量有机物,WTR具有较大的比表面积和发达的表面孔隙,可作为一种良好的吸附材料应用于废水处理中。但由于WTR为类似黏土的粉末状颗粒物,在实际应用中还是存在沉降性能差、易堵塞等问题。针对上述不足,本研究以WTR为原料,水泥、粉煤灰等为辅料制备给水厂残泥免烧陶粒(Unburned ceramsites from water treatment residuals,UCWTR);研究UCWTR对水中铅、镉的吸附性能,通过静态、动态吸附研究UCWTR吸附铅、镉的机理和吸附模型,具体研究成果如下:(1)UCWTR的最佳质量配比为WTR:水泥:粉煤灰:激发剂=60%:15%:20%:5%,最优制备条件为每100 g原料加入350 mL水和6 g黏合剂,蒸养时间为102 h;在此最优原料配比及制备条件下,UCWTR在水中解体率仅为3.66%,吸水率为31.41%,比表面积为17.837 m/g,总孔容为0.058 cm/g,平均孔径为3.92 nm,破损率与磨损率之和为0.35%,含泥量为0.5%,堆积密度为90050 kg/m,表观密度1000200 kg/m,各项指标达到《水处理用人工陶粒滤料(CJ/T 299-2008)》标准。(2)SEM和BET分析表明UCWTR与WTR相比表面更疏松,且存在许多微小孔状结构,孔径分布不均匀,UCWTR的比表面积可达18.17 m/g,是WTR的1.8倍左右。XRD和FT-IR图谱分析表明,UCWTR和WTR均含有石英、高岭石、云母等晶体以及大量-OH、Al-OH、Fe-O活性基团,由此证实UCWTR和WTR中的铁铝主要以无定型非晶质结构存在,在UCWTR的制备过程中没有破坏铁铝的结构;由于制备过程中加入了水泥等辅料,UCWTR产生了钙铁榴石和勃姆石等新的晶体及C-S-H凝胶。(3)UCWTR对模拟废水中的铅、镉静态吸附实验结果表明,在温度为25°C,铅、镉初始浓度均为1 g/L,pH=5的条件下,UCWTR对铅、镉的最大吸附容量分别达到13.70 mg/g和17.87 mg/g,在6和4 h基本达到平衡;UCWTR吸附铅、镉的动力学过程均符合准一级、准二级动力学方程,准二级动力学模型的拟合更优(R均达到0.99),表明可能同时存在物理吸附和化学吸附;UCWTR吸附铅、镉的等温吸附过程均符合Langmuir等温吸附模型(R均达到0.99),表明UCWTR对铅、镉的吸附较较易发生;在铅溶液pH残渣态,酸提取态占比分别为75.55%0.1%和78.81%9.85%、还原态占比分别为2.66%1.49%和2.57%0.05%、氧化态占比分别为1.50%.30%和0.99%.54%、残渣态占比分别为1.03%1.34%和3.12%.20%;随着吸附时间的延长,呈现酸提取态比例降低、还原态比例和残渣态比例升高、氧化态所占比例基本不变的趋势,这可能是因为:UCWTR首先通过静电吸附及羟基络合作用吸附铅、镉,随着吸附时间的延长,其表面的活性点位逐渐被占据,物理吸附减少,溶液中铅、镉与UCWTR的铁铝氧化物及C-S-H凝胶结合,生成较稳定的还原态及更稳定的残渣态。(5)UCWTR对模拟废水中铅、镉的动态吸附实验结果表明,随着反应柱内填料层高度的增加和入水初始浓度的降低,穿透时间延长;UCWTR吸附铅、镉的动态吸附过程比较符合Thomas模型和Yoon-Nelson模型,相关系数R均大于0.9;在初始流速v=10 mL/min,填料层高度h=10 cm,初始浓度c=150mg/g的条件下,拟合得到的UCWTR对铅、镉动态饱和吸附容量分别为9.22mg/g、11.52 mg/g,铅、镉的静态吸附容量是其的1.48、1.55倍。(6)静态解吸与动态再吸附实验结果表明,EDTA-二钠和柠檬酸对吸附饱和铅、镉的UCWTR解吸效果最好,解吸率随着解吸剂浓度(0.01 mol/L.1mol/L)的增加而增加,EDTA-二钠和柠檬酸分别在480 min和360 min达到解吸平衡;解吸后的UCWTR动态吸附铅、镉的能力与新鲜制备的UCWTR几乎相同,吸附容量没有出现明显下降。综上所述,利用给水厂残泥制备免烧陶粒是可行的,制备的陶粒可用于对水中铅、镉的吸附处理。本文的研究为给水厂残泥资源化利用和重金属污染废

关键词：给水厂残泥免烧陶粒铅镉吸附

给水厂残泥-海藻酸钠胶珠制备及其对氮磷吸附特性研究

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给水厂残泥-海藻酸钠胶珠制备及其对氮磷吸附特性研究

作者：陈翀宇湖南大学

学位级别：硕士

据统计我国给水厂湿残泥排放量近55×10吨/年,干残泥年产生量约15040万吨[2],但对其的利用率远低于20%。十二五报告中也将给水厂残泥(WTR)的处置正式提上议题,因此对给水厂污泥的处置迫在眉睫,在众多处置方法中WTR的资源化是解决WTR堆... 详细信息

据统计我国给水厂湿残泥排放量近55×10吨/年,干残泥年产生量约15040万吨[2],但对其的利用率远低于20%。十二五报告中也将给水厂残泥(WTR)的处置正式提上议题,因此对给水厂污泥的处置迫在眉睫,在众多处置方法中WTR的资源化是解决WTR堆积过剩的最佳途径,但粉末状给水厂残泥作为吸附材料用于水处理工艺时存在的沉降性能差、易堵塞、易流失难以及无法二次回收利用等问题。因此,本文以WTR粉末为主体研究对象,采用酸、碱、盐以及联合热焙烧复合改性进行处理。对预处理与改性后的WTR在海藻酸钠(SA)的作用下进行包埋固定,并采用XRD、FTIR、SEM-EDS、BET等多种表征手段对改性WTR-SA表面结构及物理化学性质进行分析,探讨了影响改性WTR-SA对氨氮和磷的吸附效果的因素,通过研究动力学模型和热力学等温线模型的拟合分析并结合对吸附前后改性WTR-SA的表征变化,初步探讨与推断了改性WTR-SA对氨氮和磷的吸附机理。利用氯化钠改性以及热焙烧法可以同时显著提升WTR对氨氮、磷的去除率。在氯化钠溶液浓度为2 mol/L时、浸渍时间为8 h、焙烧温度为400℃时,可使改性效果最好,氨氮吸附率较未改性WTR从5.12%提升到45.32%,吸附量从0.204 mg/g提高到1.839 mg/g。磷吸附率52.01%提升到72.89%,吸附量从2.602 mg/g提高到3.645 mg/g;对影响WTR胶珠的成球的SA浓度、氯化钙浓度、给水厂污泥添加量、交联时间等因素通过单因素试验与正交试验得到最佳包埋方案:SA浓度为2%,给水厂残泥掺加量为12g,交联剂氯化钙添加量为2%,交联时间为6h。用制备的改性WTR-SA胶珠在pH=7,温度25℃下分别吸附10 mg/L低浓度氮、磷废水,反应后溶液残留的氨氮浓度满足地表水环境质量的二类标准、磷残留浓度满足三类标准。通过多种手段表征发现,WTR在改性与包埋后的表面晶型结构基本不发生改变,铁、铝仍以较活性较高的不定形态存在;包埋WTR后产生了在1433 cm处左右产生了新的-OH峰;WTR改性后C元素含量明显减少,Al、Fe、Si等吸附有效成分比例增高,Na的引入置换WTR中半径较大Ca、Mg等阳离子;包埋后的WTR仍具有较大的表面积(25.31 m/g)与孔隙体积(0.071 cm/g)。改性WTR-SA对氨氮的吸附在中性条件下的去除效果最好,对磷则在弱酸性条件下有更好的去除效果;WTR-SA胶珠对氮、磷的吸附整体呈现为“快吸附、慢平衡”趋势,低浓度的氮、磷可以更快的达到吸附平衡;改性WTR-SA胶珠对氨氮的吸附属于放热反应,降温可以促进反应进行,而对磷的吸附与之相反;氢氧化钠对氨氮具有较高的再生率,并且四次再生后的质量损失率低于15%;氢氧化钠同时也对吸附磷后的改性WTR-SA胶珠有较高程度的再生率,而且四次循环再生后再生率仍有85%以上。改性WTR-SA对氨氮、磷的吸附过程都可用符合准二级动力学模型较好描述,其拟合系数R均在0.995以上。不同初始浓度的颗粒内扩散拟合曲线均未通过原点,改性WTR-SA对氨氮、磷的吸附均受到了多种因素的影响。Langmuir方程可以较好的描述氮、磷在改性WTR-SA上的吸附过程,其Freundlich吸附指数n均在0.1-0.5内,表明改性WTR-SA是一种吸附性能优良的吸附剂。通过Langmuir方程拟合出在15℃、25℃、35℃对氨氮的饱和吸附量为2.520 mg/g、2.399 mg/g、2.201 mg/g,吸附为放热反应,温度降低有利于反应进行;与其相反的是改性WTR-SA对磷的吸附为吸热反应,饱和吸附量随温度升高而增加,最大可达到6.447 mg/g。改性WTR-SA对氨氮的吸附主要通过离子交换和羟基络合作用进行,离子交换在其中起主要作用。改性WTR-SA对磷的吸附受到了配体交换、化学沉淀和离子交换三种作用共同影响,其中主要作用的为配体交换。

关键词：给水厂残泥氨氮磷固定化吸附

改性给水厂残泥-海藻酸钠胶珠对水中氨氮和磷的吸附特征

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环境化学 2021年

作者：付广义陈翀宇周霜钟宇赵媛媛许友泽湖南省环境保护科学研究院水污染控制技术湖南省重点实验室湖南大学环境科学与工程学院

为解决粉末状给水厂残泥（WTR）作为吸附材料用于水处理工艺时存在的沉降性能差、易堵塞以及难以二次回收利用等问题．本文以粉末状WTR为主体研究对象，采用酸、碱、盐以及联合热焙烧复合改性和海藻酸钠包埋法制备了给水厂残泥-海藻酸... 详细信息

为解决粉末状给水厂残泥（WTR）作为吸附材料用于水处理工艺时存在的沉降性能差、易堵塞以及难以二次回收利用等问题．本文以粉末状WTR为主体研究对象，采用酸、碱、盐以及联合热焙烧复合改性和海藻酸钠包埋法制备了给水厂残泥-海藻酸钠胶珠（WTR-SA）．采用XRD、FTIR、SEM-EDS等多种表征手段分析改性WTR-SA胶珠的结构变化，并考察了改性WTR-SA对氨氮和磷的吸附与解吸附特征．结果表明WTR在改性与包埋后的表面晶型结构基本不发生改变，铁、铝仍以较活性较高的不定形态存在；包埋WTR后产生了新的—OH峰，C元素含量明显减少，Al、Fe、Si等吸附有效成分比例增高；吸附性能对比分析结果表明改性WTR-SA对氨氮和磷的吸附率从分别从22.34%和77.13%提升到95.14%和98.31%；吸附过程整体表现为“快吸附、慢平衡”两个阶段，氨氮和磷吸附效果最佳时间分别为24 h和72 h,pH均为中性偏弱酸性，温度为25℃，吸附剂投加量为10 g·L;；改性WTR-SA胶珠对氨氮的吸附属于放热反应，而对磷的吸附与之相反；采用0.08 mol·L;的氢氧化钠对吸附磷后的改性WTR-SA的解吸附效果最佳，且重复使用4次后吸附剂的质量损失率低于15%，其再生率仍有85%以上，而对于吸附氨氮后的改性WTR-SA胶珠，氢氧化钠最佳解析浓度为0.04 mol·L;．重复4次后吸附剂的质量损失率低于14%，其再生率最高可达91.2%.

关键词：给水厂残泥海藻酸钠氨氮和磷吸附与解吸