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阳离子改性木质素混凝剂污泥脱水性能研究 被引量：1
1
作者 潘宇 蒋大鹏 +2 位作者 孙亿倍 胡潘 杨琥 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1719-1731,共13页
混凝调理是一种成本低廉、操作方便的污泥调理方法.而传统无机盐混凝剂和合成有机高分子混凝剂在使用过程中存在金属离子及高毒性单体残留等问题.本文以自然界中来源广泛的一种可再生资源——木质素为原材,以丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙... 混凝调理是一种成本低廉、操作方便的污泥调理方法.而传统无机盐混凝剂和合成有机高分子混凝剂在使用过程中存在金属离子及高毒性单体残留等问题.本文以自然界中来源广泛的一种可再生资源——木质素为原材,以丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为改性单体,采用接枝共聚技术,制得一系列电荷密度(CD)不同的阳离子改性木质素混凝剂(LN-CD).以南京仙林某市政污水处理厂活性污泥为研究对象,测定了活性污泥经系列LN-CD调理后的泥饼含水率(FCMC)、污泥比阻(SRF)、毛细吸水时间(CST)和压缩系数(s),系统考察了LN-CD污泥调理性能;结合污泥絮体结构、泥饼表面形貌和污泥中胞外聚合物(EPS)不同形态及成分含量与分布变化情况,详细讨论了LN-CD混凝剂的污泥脱水机理.研究结果表明,LN-CD具有良好的污泥调理效果,CD是影响LN-CD脱水性能的重要因素,CD越高污泥脱水效果越佳,其中经CD最高的LN-CD1调理后,FCMC、SRF、CST和s分别为:68.91%、0.89×10^(12)m·kg^(−1)、15.0 s及0.81;且获得的污泥絮体尺寸最大结构也最为紧密,污泥中不同形态EPS含量及蛋白质与多糖组分也均有效下降.这是由于LN-CD通过电中和及粘结架桥作用有效聚集污泥颗粒,对EPS结构造成破坏,释放出结合水;此外,木质素本身特有的芳环结构不仅可利用其刚性结构特征起到骨料支撑作用有利于改善泥饼可压缩性,增强其泥饼渗透性,同时其疏水性能还可通过疏水缔合作用与EPS中疏水片段结合有效压缩EPS,从而进一步提高其污泥脱水性能.综上所述,LN-CD制备简单,绿色环保,污泥调理性能优良,其在污泥脱水中应具有良好的应用前景. 展开更多
关键词 阳离子改性木质素混凝剂 电荷密度 污泥脱水性能 胞外聚合物 脱水机制
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单宁酸-钛复合吸附剂的制备及其对氟喹诺酮类抗生素的吸附去除 被引量：2
2
作者 常慊慊 高博强 +2 位作者 刘波 龙超 杨琥 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期2180-2192,共13页
本文以一种绿色环保且来源广泛的天然高分子单宁酸(TA)为原材料,四氯化钛为改性剂,一步法制得一系列单宁酸-钛(TA-Ti)复合吸附剂.首先通过多种表征技术考察了吸附剂的分子结构及其表面微观形貌等;针对目前在地表水中已发现的氟喹诺酮类... 本文以一种绿色环保且来源广泛的天然高分子单宁酸(TA)为原材料,四氯化钛为改性剂,一步法制得一系列单宁酸-钛(TA-Ti)复合吸附剂.首先通过多种表征技术考察了吸附剂的分子结构及其表面微观形貌等;针对目前在地表水中已发现的氟喹诺酮类抗生素(FQs),以氧氟沙星(OFL)为代表,系统研究了TA-Ti对OFL的吸附性能,详细考察了溶液pH、污染物浓度、吸附时间及不同共存物等对TA-Ti吸附性能的影响;并对具有与OFL相似结构的FQs及其两种亚结构类似物的吸附效果进行对比,结合吸附前后吸附剂傅里叶红外光谱和X射线光电子能谱谱图的变化,以及吸附动力学与等温吸附模型分析等,深入探讨了TA-Ti对OFL的吸附机制.TA可通过静电吸引、氢键、负电荷辅助氢键及π—π相互作用等与FQs作用;此外,钛离子不仅作为TA的交联剂,同时还可通过螯合作用协同吸附FQs,有效提高TA对FQs的吸附性能,对OFL理论最优吸附量为1.028 mmol·g^(−1).本文提供了一种绿色环保的高效吸附剂材料,可有效地净化FQs有机微污染水体,提高用水安全. 展开更多
关键词 氟喹诺酮类抗生素 氧氟沙星 单宁酸 钛离子 吸附性能 吸附机制
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接枝型阳离子淀粉絮凝剂对石材废水的絮凝降浊性能与机理研究 被引量：1
3
作者 王禹洋 陈继锡 +5 位作者 杨娇娇 王永峰 胡大波 刘波 龙超 杨琥 《中国科学：化学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期883-894,共12页
混凝/絮凝工艺是去除废水中悬浮胶体颗粒、降低浊度的有效手段.本研究以一种常见的天然高分子材料——淀粉为原材,以丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为共聚单体,采用接枝共聚技术,开发了一系列接枝链分布相同、但电荷密度及平... 混凝/絮凝工艺是去除废水中悬浮胶体颗粒、降低浊度的有效手段.本研究以一种常见的天然高分子材料——淀粉为原材,以丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为共聚单体,采用接枝共聚技术,开发了一系列接枝链分布相同、但电荷密度及平均接枝链链长不同的接枝型阳离子淀粉改性絮凝剂:淀粉接枝共聚丙烯酰胺-聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(St-G).并以一种具有高浊度特征的行业废水——石材废水为研究对象,详细讨论了St-G的结构因素(电荷密度与平均接枝链链长)及环境因素(絮凝剂投加量和pH等)对其絮凝性能的影响,结合絮凝后上清液Zeta电位、絮体结构的动态监测结果以及扩展DLVO(Derjguin-Landau-Verwey-Overbeek)胶体稳定理论等,详细探究了其絮凝机理.研究结果表明,St-G对石材废水的絮凝性能明显优于传统无机混凝剂聚合氯化铝,St-G对石材废水的除浊作用主要是电荷碎片机制为主导,且与黏结架桥作用协同作用的结果.随着St-G电荷密度的增加,其浊度去除率增加而对应最佳絮凝剂用量减少,且絮体破碎后恢复因子增加;而絮体尺寸、絮体生长速度及其破碎因子均与St-G平均接枝链链长呈正相关.扩展DLVO理论结果也表明,St-G与石材废水胶体颗粒间总相互作用能为负值,且与电荷密度呈负相关,其中电荷密度最大的St-G1总相互作用能最低,最易发生电中和混凝作用,具有最佳的降浊效果.综上可知,St-G的制法安全简便、降浊效果显著、绿色环保且价格低廉,在石材加工等行业废水处理中有着良好的应用前景. 展开更多
关键词 石材废水 阳离子接枝改性淀粉絮凝剂 结构因素 絮凝性能 絮体性质 扩展DLVO理论 絮凝机制
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零价铝/铁饱和凹凸棒复合材料活化氧化剂降解4-氯酚的研究
4
作者 杨然 杨琥 《中国科学：化学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1156-1177,共22页
零价铝是高级氧化技术中极具潜力的一种非均相催化剂,然而其表面固有的致密氧化膜影响其电子传递而限制其应用.本文将一种铁饱和的商品化粘土凹凸棒(FeATP)与微米零价铝(mZVAl)球磨复合制得mZVAl-FeATP复合材料,并探究其对H_(2)O_(2)、... 零价铝是高级氧化技术中极具潜力的一种非均相催化剂,然而其表面固有的致密氧化膜影响其电子传递而限制其应用.本文将一种铁饱和的商品化粘土凹凸棒(FeATP)与微米零价铝(mZVAl)球磨复合制得mZVAl-FeATP复合材料,并探究其对H_(2)O_(2)、过硫酸盐及过一硫酸盐(PMS)活化降解4-氯酚(4-CP)效果.mZVAl-FeATP对PMS具有最佳活化性能,因此系统探究了mZVAl-FeATP/PMS体系的氧化性能与相关机理.结果表明,该体系在pH 3.00~9.00间均能快速降解4-CP,主要活性物质为SO_(4)^(•−),•OH和^(1)O_(2)也参与反应.mZVAl作为电子供体,不仅还原mZVAl-FeATP表面吸附态Fe(Ⅲ)生成Fe(Ⅱ)用于活化PMS,还可促进Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)循环.除了4-CP,该体系对不同有机污染物在不同水质条件下均有着良好的氧化降解性能,具有较好的应用普适性;mZVAl-FeATP还可通过二次球磨再生恢复其催化活性.综上,该工作不仅克服了ZVAl氧化膜对其电子传导的阻碍,且发挥了粘土矿物独特层间结构的优势,使得mZVAl-FeATP在水环境修复中有着良好的应用前景. 展开更多
关键词 零价铝 铁饱和凹凸棒 复合材料 4-氯酚 高级氧化 过一硫酸盐 氧化降解性能和机制
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改性淀粉混凝剂的疏水性对水中不同污染物混凝性能的影响与机理研究
5
作者 胡新宇 陈继锡 杨琥 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期112-126,共15页
我国部分江、河、湖泊等地表水呈有机微污染特征,这已成为制约水环境质量进一步提升的关键因素.混凝工艺因其具有成本低廉及操作简便等特点,是处理地表水的常见工艺之一.针对传统无机混凝剂及有机合成高分子混凝剂去除地表水中有机微污... 我国部分江、河、湖泊等地表水呈有机微污染特征,这已成为制约水环境质量进一步提升的关键因素.混凝工艺因其具有成本低廉及操作简便等特点,是处理地表水的常见工艺之一.针对传统无机混凝剂及有机合成高分子混凝剂去除地表水中有机微污染物效率不高,且使用过程中存在二次污染风险等问题,同时考虑到有机微污染物分子结构上不仅含有亲水基团还含有大量疏水基团,本文以一种兼具绿色环保、来源广泛且成本低廉等特点的天然高分子——淀粉为原材,以丙烯酰胺及含有不同长度碳链的季铵盐单体为改性剂,通过接枝共聚技术,制得四种具有相同电荷密度不同疏水程度且水溶性良好的系列改性淀粉混凝剂(CS-DMRCs).选取高岭土(Kaolin)、腐殖酸钠(NaHA)和牛血清蛋白(BSA)分别模拟地表水中常见无机胶体颗粒和有机微污染物,系统探究了不同疏水程度的改性淀粉混凝剂对Kaolin,NaHA和BSA在单一及其二元和三元混合污染物模拟水样的混凝性能.进一步通过同步检测混凝后模拟水样上清液zeta电位、产生絮体的絮体尺寸和分形维数、絮体表面形貌以及絮体实时生长过程中尺寸变化情况等,详细探讨了CS-DMRCs疏水性对其混凝性能影响及混凝机理.发现本文制得的四种CS-DMRCs中,疏水性最强的改性淀粉混凝剂具有最佳的混凝性能,这是由于其不仅具有良好的电中和及黏结架桥作用,其侧链疏水基团可通过疏水缔合作用增强改性淀粉混凝剂与有机微污染物间的相互作用,形成大而密实的絮体,进而有效提高混凝性能.还采用CS-DMRCs尝试处理一种实际地表水:南京九乡河河水,进一步证实了该改性淀粉混凝剂净化有机微污染地表水的有效性.综上,CS-DMRCs制备方法高效简便,对地表水中无机及有机污染物均具有良好的去除效果,在实际应用中应具有广阔的前景. 展开更多
关键词 接枝改性淀粉混凝剂 疏水性 有机微污染物 浊度 混凝性能 混凝机制
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