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氧化铁改性石英砂用于游泳池砂缸滤料过滤试验研究
黄辉;李冬梅;赖海灵;何志毅;赵力军
【期刊名称】《给水排水》
【年(卷),期】2012(38)6
【摘要】对新型砂缸滤料氧化铁改性石英砂滤料(Iron Oxide Coated Sand,IOCS)进行过滤和反冲洗试验,研究其对游泳池水主要污染物的去除效果及截污性能,并与传统砂缸滤料(选原始石英砂,Raw Quartz Sand,RQS)的性能进行对比研究,探寻IOCS对污染物的过滤去除效果及其再生能力.试验结果表明:IOCS滤料较RQS滤料过滤去除游泳池水中污染物的效果更佳,过滤周期更长,截污除浊能力更强.采用气水反冲洗与NaOH助脱剂组合试验的反冲洗方法,可以有效再生过滤有机物后的IOCS滤料.
【总页数】5页(P92-96)
【作者】黄辉;李冬梅;赖海灵;何志毅;赵力军
【作者单位】广州市设计院,广州510620;广东工业大学,广州510000;广州市设计院,广州510620;广州市设计院,广州510620;广州市设计院,广州510620
【正文语种】中文
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氧化铁论文：氧化铁纳米石英砂改性工艺条件优化SEM形貌特征动态过滤氧化铁论文：氧化铁改性石英砂制备工艺条件的最优化研究【中文摘要】以水厂普通石英砂滤料为原材料,FeCl3为改性剂,表面负载量、附着强度和静态吸附率为评价指标,通过正交试验、连续性试验等方法,获得制备氧化铁改性石英砂(Iron Oxide Coated Sand,IOCS)的最优化方案：不搅拌条件下110℃烘干,煅烧时间t≥3h,煅烧温度T≈300℃, FeCl3与RQS的投加比C=0.17mL/g RQS, NaOH 与RQS的投加比C1=0.3 mL/g RQS.与低温碱性沉积法(T<110℃)制得的IOCS-0相比,将IOCS-0经高温煅烧(T≈300℃左右)后,所制得的新型IOCS-1负载量提高3-5倍,脱附率降低90%以上。
采用纳米材料(如纳米SiO2、纳米Fe2O3)或孔隙率极高的活性炭代替普通的FeCl3改性剂制备纳米改性石英砂。
试验结果表明：采用超声波分散的SiO2改性剂并采用高温条件制备,有助于纳米SiO2包覆在石英砂上；纳米Fe2O3改性石英砂nano-IOCS宜采用持续搅拌条件下的水浴加热,先投加溶解剂HCl后再投加沉淀剂NaOH的方法所制得的双层D-nano-IOCS(以IOCS为载体)对有机物的吸附去除效果明显,去除率达35.45%；单层纳米...【英文摘要】The Iron Oxide Coated Sands (IOCS) are prepared with ordinary quartz sands and the modifier-FeCl3. To evaluate the static adsorption rate, the surface loading and adherent strength on IOCS, by using the orthogonal test and continuity test, the optimum preparation conditions of IOCS are investigated:Stirring had better not be taken when drying IOCSat 110℃before c alcinations, calcining conditions should be controlled:t≥3 h and T≈300℃, the optimal dosing ratio of FeCl3 (2mol/L) to Raw Quartz Sand (RQS) is 0.3...【关键词】氧化铁纳米石英砂改性工艺条件优化 SEM形貌特征动态过滤【英文关键词】Iron oxide Nano Coated sand Processconditions optimization Morphology of SEM Dynamic filtration 【索购全文】联系Q1：138113721 Q2：139938848 同时提供论文写作一对一辅导和论文发表服务.保过包发【目录】氧化铁改性石英砂制备工艺条件的最优化研究摘要4-6ABSTRACT6-7第一章绪论14-25 1.1 选题背景和意义14-16 1.2 改性滤料16-18 1.3 改性剂与纳米改性剂18-19 1.3.1 改性剂18 1.3.2 纳米改性剂18-19 1.4 表面改性技术与表面表征19 1.5 国内外研究现状19-22 1.5.1 国外研究现状20 1.5.2 国内研究现状20-22 1.6 本文主要研究内容22-24 1.7 课题来源24 1.8 章节安排24-25第二章试验材料、设备与方法25-31 2.1 试验材料及设备25-26 2.1.1 试验材料25 2.1.2 主要试验仪器及设备25-26 2.2 指标测定方法26-29 2.2.1 邻菲啰啉分光光度法测铁26-28 2.2.2IOCS表面氧化铁负载量及附着强度的测定28-29 2.2.3 改性石英砂表面的形态学特征(SEM)及X射线能谱分析检测(EDS)29 2.2.4 BET比表面积的测定29 2.3 试验方法29-30 2.3.1 氧化铁改性石英砂(IOCS)与纳米改性石英砂(nano-IOCS)制备试验29-30 2.3.2 静态吸附试验30 2.3.3 动态过滤试验30 2.4 本章小结30-31第三章正交试验与连续性试验31-41 3.1 正交试验31-34 3.1.1 正交试验因素水平31 3.1.2 正交试验结果与分析31-33 3.1.3 正交试验方差分析33-34 3.2 连续性试验34-40 3.2.1 搅动频率的影响34-35 3.2.2 煅烧时间t的影响35-36 3.2.3 煅烧温度T的影响36-37 3.2.4 改性剂FeCl_3投加比C的影响37-38 3.2.5 NaOH投加比C_1的影响38-39 3.2.6 包覆层数的影响39-40 3.3 本章小结40-41第四章纳米改性石英砂的制备探讨41-54 4.1 纳米SiO_2改性剂制备纳米改性石英砂41-45 4.1.1 概述41 4.1.2 试验方案设计41-43 4.1.3 试验结果与分析43-45 4.2 纳米Fe_2O_3改性剂制备纳米改性石英砂45-50 4.2.1 概述45-46 4.2.2 试验方案设计46-48 4.2.3 试验结果与分析48-50 4.3 其他制备方案制备纳米改性石英砂50-53 4.3.1 纳米Fe_2O_3与普通FeCl_3改性剂混合制备nano-IOCS50 4.3.2 活性炭改性石英砂50-51 4.3.3 以尿素为沉淀剂制备nano-IOCS51-53 4.4 本章小结53-54第五章改性石英砂表面形态与性能研究54-62 5.1 表面形态学特征54-58 5.1.1 扫描电子显微镜(SEM)试验54-55 5.1.2 X射线能谱分析检测(EDS)试验55-56 5.1.3 利用SEM 与EDS观察检测滤料表面形态56-58 5.2 BET比表面积测定58-59 5.2.1 BET比表面积测定试验58-59 5.2.2 BET比表面积测定结果与分析59 5.3 控制IOCS表面孔隙大小的制备方法59-61 5.4 本章小结61-62第六章氧化铁改性石英砂动态过滤试验62-70 6.1 新型给水处理工艺小试试验装置简介62-63 6.2 模拟动态过滤试验63-67 6.2.1 试验步骤63-65 6.2.2 试验结果与分析65-67 6.3 反冲洗试验67-69 6.4 本章小结69-70总结与展望70-73总结70-72展望与设想72-73参考文献73-77攻读硕士学位期间发表的论文77-79致谢79。
给水污泥吸附磷的动力学及热力学特性研究磷是生命中必需的元素之一，然而过量的磷会导致水体富营养化和藻类激增，进而引发水环境的恶化。
因此，对水中磷的去除和回收具有重要意义。
水污泥是污水处理过程中产生的副产物，其主要成分是有机质和无机颗粒物。
近年来，研究人员发现水污泥可以作为一种吸附剂，有效去除水中的磷。
本研究将对水污泥吸附磷的动力学和热力学特性进行研究，以便更好地理解水污泥的吸附性能。
首先，本研究将调查吸附物质（水污泥）、吸附剂（磷）、吸附环境（水体环境）之间的动力学和热力学特性。
动力学研究可以揭示吸附速率和吸附量之间的关系。
通过使用不同的水体样品和水污泥样品，我们可以确定不同条件下的吸附速率。
同时，通过改变初始磷浓度和吸附剂用量，我们可以确定吸附量与初始浓度和用量之间的关系。
其次，本研究将分析吸附过程中的热力学特性，包括吸附热、吸附焓和吸附熵等。
这些热力学参数可以用来描述吸附过程的能量变化和熵变化。
通过测量吸附过程中的温度变化，并使用热力学模型进行拟合，我们可以计算吸附热和吸附焓。
同时，通过测量水和水污泥样品的初始和最终浓度，并使用热力学公式计算熵变，我们可以计算吸附熵。
最后，本研究将根据实验结果对水污泥吸附磷的动力学和热力学特性进行分析和讨论。
我们将考虑吸附速率和吸附量之间的关系，以及吸附过程的能量变化和熵变化。
通过比较不同条件下的吸附特性，我们可以评估水污泥作为吸附剂的适用性，并为进一步提高水污泥吸附磷的效率提供指导。
综上所述，本研究将对水污泥吸附磷的动力学和热力学特性进行研究，以便更好地理解和应用水污泥作为吸附剂去除水中的磷。
这些研究结果有助于提高水污泥吸附磷的效率，减少水体中磷的含量，从而改善水环境质量。
活性氧化铝除磷吸附作用的研究
王挺;王三反;陈霞
【期刊名称】《水处理技术》
【年(卷),期】2009(35)3
【摘要】研究了活性氧化铝对水中磷的等温吸附特征,考察了初始溶液浓度、吸附时间和pH对吸附作用的影响,并在各因素最适吸附条件下,进行了静态吸附的试验,确定了活性氧化铝的最佳投加量。
用准二级动力学对试验数据进行了模拟分析。
结果表明,初始溶液的浓度越高、吸附时间越长,活性氧化铝对磷的吸附量越大。
用Langmuir吸附等温线来描述活性氧化铝的吸附性能更为准确。
活性氧化铝对水溶液中的磷的吸附动力学符合准二级动力学模型,可估算出平衡吸附量和准二级动力学速率常数值,相关系数高达0.9999。
【总页数】4页(P35-38)
【关键词】活性氧化铝;除磷;吸附;动力学
【作者】王挺;王三反;陈霞
【作者单位】兰州交通大学环境与市政工程学院,甘肃兰州730070;聊城大学建筑工程学院,山东聊城252059
【正文语种】中文
【中图分类】TQ424.27;X703.1
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响应面法优化石英砂负载壳聚糖去除海水中磷的吸附条件
赵瑾;王文华;姜天翔;成玉;王静;张雨山
【期刊名称】《盐科学与化工》
【年(卷),期】2017(046)002
【摘要】以壳聚糖为改性剂，采用共混沉降法制成石英砂负载壳聚糖改性滤料，
进行净化海水中磷的静态吸附试验，并利用Box—Behnken响应面法分析投加量、pH值、反应时间对磷酸盐去除率的影响及交互作用。
试验结果表明：改性砂对磷酸盐的饱和吸附量为0．0198mg／g，是石英砂的5．7倍；吸附过程均符合Langmuir吸附等温模型和Freundlich吸附等温模型，反应过程中物理吸附和化
学吸附作用共同存在。
各因素对磷酸盐去除率的影响主次顺序依次为：投加量〉
pH值〉反应时间，吸附去除磷酸盐的最佳条件为：投加量13g／L，pH值为7．16，反应时间26h，该条件下磷酸盐去除率为99．14％，-9预测结果基本一致。
【总页数】6页(P19-24)
【作者】赵瑾;王文华;姜天翔;成玉;王静;张雨山
【作者单位】国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所,天津300192
【正文语种】中文
【中图分类】X55
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第1卷 第6期环境工程学报V o l .1,N o.62007年6月Ch i n ese Jour nal of Env iron m enta lEng ineeri n gJ un.2007石英砂负载氧化铁吸附除磷的热动力学研究许光眉 施 周*邓 军(湖南大学土木工程学院水工程与科学系,长沙410082)摘 要 通过吸附动力学实验及等温吸附实验,考察了在10~40 的温度条件下石英砂负载氧化铁(IOCS)吸附磷的热动力学性质。
结果表明:准二级反应动力学模型及L angm uir 等温吸附模型可分别较好地描述I O CS 对磷的吸附动力学及吸附等温线实验结果(R 20 98);吸附速率及吸附容量随温度的增加而增加。
吸附速率k 从0 0095增加到0 0173,吸附容量从0 06mg /g 增加到0 08mg /g 。
根据标准吉布斯自由能变( G 0<0)和标准反应焓变( H 0>0)值判断,I OCS 对磷的吸附是自发的、吸热的化学吸附反应。
关键词 负载型氧化铁 磷 吸附 动力学 热力学中图分类号 X131 文献标识码 A 文章编号 1673 9108(2007)06 0015 04Ther m odyna m ic and ki netic i nvesti gati on of phosphateadsorption on iron oxide coated sandXu Guang m ei Sh i Zhou Deng Jun(Depart m ent ofW at er E ngi neeri ng and S ci en ce ,C oll ege of C ivilE ngi neeri ng ,H unan Un i versity ,Ch angsha 410082)Abst ract R e m oval of phospha te fro m aqueous solution usi n g iron ox i d e coa ted sand (I OCS)w as i n vesti g ated by ther m odyna m ic and kinetic batch experi m ents in t h e te m perature range o f 10~40 .The data obta i n ed fro m k i n etic and isother m experi m ents could be w ell descri b ed using pseudo second o r der rate m ode l and Lang m uir iso t h er m m ode,l respectively .The adsorption rate and capac ity i n creased as te m perature i n creased .k i ncreased fro m 0 0095to 0 0173and the adsorption capacity i n creased fr o m 0 06m g /g to 0 08m g /g .The Gand H 0values i n d icate that t h e adsor p ti o n of phosphate on I O CS is spontaneous and endother m ic .K ey w ords iron ox i d e coated sand ;phosphate ;adsorption ;k i n etics ;ther m odyna m ics 基金项目:教育部博士点基金(20030537370);科技部国际合作基金(2003DFB00002);湖南省科技厅重点项目(03WHY1001)收稿日期:2006-08-12;修订日期:2007-01-19作者简介:许光眉(1979~),男,博士,主要从事水处理工程理论与应用研究。
E m ai:l xuguangm ei 37@163.co m*通讯联系人含磷生活污水以及工业废水的过度排放是造成水体富营养化的重要因素,因此废水除磷以及磷的回收是目前水处理研究的一个重要目标。
目前水中磷的去除方法主要有:生物法、化学沉淀法法、人工湿地法、离子交换法及吸附法等[1~3]。
生物法和化学沉淀法会产生大量的含磷剩余污泥,提高了处理成本,磷的回收也有一定的困难。
人工湿地法对磷的去除效率不高,离子交换法处理成本较高。
近来,研究者将吸附除磷作为研究的一个方向。
常用的吸附剂有:羟基氧化铁[4]、针铁矿[5]、二氧化钛[3]和活性氧化铝[6,7]等,但是此类吸附剂多为粉末状,虽然比表面积大,有利于磷的吸附,但是固液分离困难,不利于磷的回收以及吸附剂的再生。
B enji m in 等[8,9]在石英砂表面负载氧化铁(iron ox i d e coated sand ,简称I OCS),该吸附剂不仅保留了石英砂滤料的过滤截留功能,而且在石英砂表面增加了活性吸附位,在过滤的同时吸附水中污染物。
目前,采用I O CS 吸附除磷的研究尚未见报道,以往以其他材料为吸附介质的除磷研究侧重于吸附效果以及影响因素的讨论,对于吸附机理以及热动力学的研究甚少,因此,本文着重研究I O CS 除磷的等温吸附类型以及吸附热动力学。
1 材料与方法I OCS 的制备方法参照文献[10]。
筛取直径为0 71~1 0mm 的石英砂滤料,先用p H =1的HC l 溶液浸泡24h,待双蒸水洗净后,在110 下烘干。
取一定量Fe(NO 3)!9H 2O 溶于100mL 双蒸水,与200g 洗净后的石英砂混合,充分搅拌,置于110 的烘箱中烘干,冷却后,用双蒸水洗去未负载的氧化环境工程学报第1卷铁颗粒,直至出水清澈,pH为中性,继续在110 下烘干,装入聚乙烯瓶中备用。
本研究所采用的药剂均为分析纯。
本实验采用磷酸二氢钾(KH2PO4)和双蒸水配制含磷原水,并调节p H=7 0和背景离子强度为0 1m o l/L NO-3。
移取40m L溶液与2 0g I O CS混合装入50mL塑料离心管中,封好,置于恒温培养箱中在一定的温度下振摇一定时间,取上清液用0 45 m聚碳酸脂膜过滤后采用钼酸铵分光光度法(GB11893 89)测定剩余的P浓度。
吸附动力学实验中磷溶液原始浓度为2 5m g/L,每间隔一定时间取样测试溶液中剩余P的浓度。
等温吸附实验中磷溶液原始浓度为0 5~15m g/L,振摇时间为1d。
t时刻的吸附量q t据质量平衡由下式计算确定:q t=(C0-C t)∀Vm(1)式中:C0为溶液P原始浓度(m g/L);C t为t时刻溶液中P浓度(mg/L);V为溶液体积(L);m为I O CS 投加量(g),q t为t时刻的吸附量(m g/g)。
2 结果与讨论2.1 吸附动力学3种温度下I O CS除P的吸附动力学实验结果如图1所示,从图1中可以看出磷在I O CS上吸附速率在初期较快,但是1000m in以后,反应速率变慢, 1440m in(1d)达到平衡。
图1 不同温度下的吸附动力学曲线F i g 1 A dsorption k i neti c curves atdifferent te m pe ra t ures引入准二级反应动力学模型[11]:t/q t=1/kq2m+t/q m(2)式中:q t为t时刻的吸附量( m o l/g),q m为最大吸附量( m o l/g);k为反应速率常数(g/ m o l!m in);t 为反应时间(m i n)。
将3种温度下动力学实验数据与二级反应动力学模型拟合(见图1中小图及表1),求得10 , 20 ,40 磷的吸附反应速率常数分别为: 0 0095,0 0158,0 0173g/ mo l!m i n(R20.999),显然速率随温度升高而增加。
表1 二级动力学反应模型参数随温度的变化Table1 Var i at i on of para m eters for p seudo second order rate m ode l at d ifferent te m peraturesT(K)k R22830.00950.992930.01580.993130.01730.992.2 等温吸附实验吸附实验中最常用的Lang m uir等温吸附模型的线性表达式如下[12]:C eq e=C eq max+K ad sq max(3)式中:q e、q max分别为单位质量固体磷的吸附量及磷的最大吸附含量(mg/g);C e为吸附平衡时溶液中磷的浓度(m g/L);K ads为吸附常数。
图2 不同温度下的L ang m u i r等温吸附线F i g 2 L ang m u i r adsorption isother m sa t different te m peratures等温吸附实验考察了3种温度下I O CS对磷的饱和吸附容量,实验数据以及Lang m u ir等温吸附模型拟合结果见图2及表2。
从图2中可以看出, I O CS对磷的吸附容量随着反应温度的升高而增加,在3种温度下,实验数据均与Lang m u ir等温吸附线有较好的拟合(R20 98)。
根据Lang m uir等温吸附模型的假定,可初步推测I O CS对磷为单层吸附。
表2 L ang mu ir等温吸附模型参数随温度的变化T ab le2 Variation of para m eters for L ang mu ir ad s orption isother m s m ode l at d ifferen t te mp eratu re s T(K)q m ax K ads R22830.069.860.982930.078.560.993130.08 4.350.9916第6期许光眉等:石英砂负载氧化铁吸附除磷的热动力学研究2.3 热动力学2.3.1 吸附过程的热动力学参数标准吉布斯自由能变( G0),标准反应焓变( H0),标准反应熵变( S0)与固 液分配系数K D之间的关系为[13]:K D=C0-C eC e∀Vm(4)l n(K D)=- H0R!T+S0R(5)G0= H0-T! S0(6)式中:C0为溶液磷原始浓度(m g/L),C t为t时刻溶液中磷浓度(m g/L),V为溶液体积(mL),m为I OCS 投加量(g);R为理想气体常数(kJ/m o l!K);T为绝对温度(K)。
由于是实际溶液,因此,根据式(5)和式(6)计算得到的是表观吉布斯自由能变( G0),表观焓变( H0)和表观熵变( S0)。
