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高速服务区生活污水处理设备《资讯》

发布时间:2020-08-20 16:03:26 阅读: 来源:不锈钢酒桶厂家

高速服务区生活污水处理设备

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材料与方法(Materials and methods)2.1 实验材料  亚砷酸钠(分析纯)作为三价砷源, 购自北京化学试剂厂.硝酸铈、尿素、氯化铁、氯化亚铁、氢氧化钠、六亚甲基四胺等均为分析纯(国药集团化学试剂有限公司).所有的储备液及溶液均采用超纯水配制, As(Ⅲ)储备液的浓度为1 g·L-1, 放于4 ℃冰箱中储存备用.  2.2 Fe-Ce复合材料的制备  将4.34 g硝酸铈和4.80 g尿素溶于150 mL超纯水中, 放置于90 ℃恒温水浴中, 持续搅拌12 h.反应后, 生成白色沉淀, 将白色悬浊液冷却至室温, 离心分离, 用超纯水洗涤5次, 80 ℃真空干燥后, 置于马弗炉中300 ℃焙烧2 h, 研磨成粉末, 即得二氧化铈.

将1.99 g氯化亚铁溶液和4.61 g氯化铁溶液按摩尔比1:1.7加入400 mL超纯水中, 搅拌使其完全溶解.再将1.72 g二氧化铈和1 g六亚甲基四胺加入上述溶液, 并将其放置于80 ℃恒温水浴, 持续磁力搅拌同时滴加0.1 mol·L-1的NaOH溶液, 直至溶液pH =10, 继续搅拌2 h, 得到黑色沉淀, 陈化8 h, 过滤后用超纯水洗涤至中性, 80 ℃真空干燥, 研磨后放入无水乙醇中保存备用.  2.3 材料表征  采用X射线衍射仪(Shimadzu XRD-6100, 日本)分析复合材料的晶型结构;采用扫描电子显微镜(Hitachi S-3500N, 日本)表征材料的表观形貌;复合材料的比表面积、孔容和孔径分布由比表面积测定仪(Micromeritics ASAP 2020, 美国)测定;采用振动样品磁强计(JDM-13, 中国)对复合材料进行磁特性分析.  2.4 光催化/吸附实验  Fe-Ce复合材料的光催化/吸附除砷实验在常温常压下进行.以300 W紫外灯作为光源, 批量试验的As(Ⅲ)浓度为10 mg·L-1, 吸附剂浓度为200 mg·L-1, 离子强度(以NaNO3计)为0.01 mol·L-1, 反应液初始pH为7.0.在石英管中加入50 mL 10 mg·L-1的As(Ⅲ)溶液和10 mg Fe-Ce复合材料, 将石英管置于光催化反应器(OCRS-IV TYPE)中, 在紫外光照射下, 以转速为150 r·min-1持续磁力搅拌, 光反应30 min后, 关闭紫外光源, 继续搅拌690 min, 以保证达到吸附平衡.定时取样, 用0.45 μm微孔滤膜器分离去除水中纳米颗粒, 用电感等离子体发射光谱(ICP-AES)测定滤液中的总砷浓度, 滤液中三价砷和五价砷的浓度采用离子色谱法测定.  3 结果与讨论(Results and discussion)3.1 材料表征3.1.1 微观形貌与晶体结构  利用扫描电子显微镜(SEM)观察了Fe-Ce复合材料的微观形貌.从图 1中可以看出, Fe-Ce复合材料表面粗糙并呈现孔道结构, 复合材料颗粒为纳米级非均匀粒子, 粒径约为10~30 nm.X射线衍射分析(XRD)常用于材料的晶体结构分析, 如图 2所示, 2θ在10°~80°范围内, 呈现一系列特征衍射峰.其中一些衍射峰属于Fe3O4 (JCPDs 88-0315)的(220)、(311)、(400)、(422)、(511)和(110)晶面.在33.4°、47.1°、51.7°、59.1°、69.7°和77.1°处的衍射峰均属于CeO2 (JCPDs 65-5923), 这说明该合成材料由Fe3O4和CeO2组成, 即为CeO2-Fe3O4复合材料.近年来, 国内外研究者研制出了活性铝(Lin et al., 2001)、铁氧化物/氢氧化物(Feng et al., 2012)、二氧化钛(Tang et al., 2012)、氧化镁(Mohan et al., 2007)、二氧化铈(Zhang et al., 2005)及还原性金属(Mohan et al., 2007)等多种新型纳米除砷吸附剂.其中, 铁及其氧化物与砷离子具有更强的亲和力(Lafferty et al., 2005), 且制备方法简单, 原材料来源广泛, 现已被广泛研究.然而, 单一组份铁氧化物与As(Ⅲ)的亲和力大大弱于As(Ⅴ) (Sun et al., 2017;Zhang et al., 2007), 导致其难以高效去除水中的三价砷, 限制了其广泛应用.为此, 利用双组份吸附材料中两种组份能产生协同效应的优势, 研究者开发了一系列Fe-Mn(Shan et al., 2013;Zhao et al., 2012)、Fe-Ti(汪赛奇等, 2014)等铁基纳米复合材料.其中, TiO2由于颗粒小、比表面积大、光催化活性高、造价低廉且富含亲水性的表面羟基, 可将其直接负载于磁性载体上(Liu et al., 2014).Yu等(2014)制备了γ-Fe2O3-TiO2纳米吸附剂, 在紫外光下, 复合光催化吸附剂产生的羟基自由基能将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ), 并将其进一步吸附于铁氧化物表面, 达到除砷的目的.但由于TiO2与γ-Fe2O3复合掩盖了铁材料表面的活性吸附点位, 再加上另一组份TiO2材料对砷的吸附能力较低, 导致其整体除砷效能并不高.Rao等(2015)采用共沉淀法合成了Fe-Ti双组份氧化物, 在最优条件下, 其对砷的饱和吸附量仅有31.42 mg·g-1.因此, 亟待寻求兼具良好光催化性能的同时对水中的砷离子有良好的吸附性能的材料, 与Fe3O4合成复合材料, 作为光催化剂和吸附剂用于高效处理水中砷污染.

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