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MgFe-LDHs改性清淤污泥透水砖对磷酸盐吸附性能研究

秦耀君 张翔凌 李栩灏 蔡纪贤 李雅婷 雷晓芸 李伊凡

杨德容, 叶芝祥, 杨怀金, 杨松. 成都市铺装道路扬尘排放清单及空间分布特征研究[J]. 环境工程, 2015, 33(11): 83-87. doi: 10.13205/j.hjgc.201511017
引用本文: 秦耀君, 张翔凌, 李栩灏, 蔡纪贤, 李雅婷, 雷晓芸, 李伊凡. MgFe-LDHs改性清淤污泥透水砖对磷酸盐吸附性能研究[J]. 环境工程, 2024, 42(3): 73-81. doi: 10.13205/j.hjgc.202403009
QIN Yaojun, ZHANG Xiangling, LI Xuhao, CAI Jixian, LI Yating, LEI Xiaoyun, LI Yifan. PERFORMANCE OF PHOSPHATE ADSORPTION BY MgFe-LDHs MODIFIED DREDGING SLUDGE PERMEABLE BRICK[J]. ENVIRONMENTAL ENGINEERING , 2024, 42(3): 73-81. doi: 10.13205/j.hjgc.202403009
Citation: QIN Yaojun, ZHANG Xiangling, LI Xuhao, CAI Jixian, LI Yating, LEI Xiaoyun, LI Yifan. PERFORMANCE OF PHOSPHATE ADSORPTION BY MgFe-LDHs MODIFIED DREDGING SLUDGE PERMEABLE BRICK[J]. ENVIRONMENTAL ENGINEERING , 2024, 42(3): 73-81. doi: 10.13205/j.hjgc.202403009

MgFe-LDHs改性清淤污泥透水砖对磷酸盐吸附性能研究

doi: 10.13205/j.hjgc.202403009
基金项目: 

国家自然科学基金项目(31670541)

详细信息
    作者简介:

    秦耀君(1997-),男,硕士研究生,主要研究方向为水污染控制理论及应用。qinyaojun1@qq.com

    通讯作者:

    张翔凌(1976-),男,教授,主要研究方向为水污染控制工程及水处理新材料研发。ZXLCL@126.com

PERFORMANCE OF PHOSPHATE ADSORPTION BY MgFe-LDHs MODIFIED DREDGING SLUDGE PERMEABLE BRICK

  • 摘要: 通过在合成功能材料层状双金属氢氧化物(layered double hydroxides, LDHs)过程中加入一定比例的清淤污泥制得改性污泥;并将其作为原料之一,制备4种不同质量掺混比的海绵城市用可净水透水砖。利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD),对掺混改性污泥前后透水砖的表面形态、化学成分与晶体结构进行表征;通过抗压性和透水性检测,结合吸附预试验结果,确定最佳改性质量掺混比;开展等温吸附、吸附动力学和热力学试验,探究掺混改性污泥前后透水砖对磷酸盐的吸附特性和作用机制。结果表明: 1)掺混比为1∶1的改性清淤污泥透水砖,相较于其他几种掺混比更具实用性,在初始浓度32 mg/L,透水砖投加量1.2 g,吸附时间360 min时,对磷酸盐的吸附容量达到2.08 mg/g; 2)掺混改性污泥前后透水砖对磷酸盐的吸附过程均符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型,且掺混后透水砖对磷酸盐的最大饱和吸附容量提升了25%;3)改性污泥的掺混,使得透水砖吸附磷酸盐所需能量减少,自发性增强,有助于透水砖在实际应用中对雨水的净化。
  • [1] ZHANG K, YANG X D, XU M, et al. Confronting challenges of managing degraded lake ecosystems in the Anthropocene, exemplified from the Yangtze River Basin in China[J]. Anthropocene, 2018, 24:30-39.
    [2] 王昭, 李娟, 李丹萍, 等. 城市路面径流重金属排放规律及初期效应研究[J]. 环境工程, 2017,35(6):130-135.
    [3] 郝学凯, 耿立馨. 城市径流污染控制与治理的探讨[J]. 环境工程, 2016, 34(增刊1):112-113.
    [4] YUAN D H, CUI L J, AN Y C, et al. Investigating the pollutant-removal performance and DOM characteristics of rainfall surface runoff during different ecological concrete revetments treatment[J]. Ecological Indicators, 2019, 105:655-662.
    [5] ABDOLLAHIAN S, KAZEMI H, ROCKAWAY T, et al. Stormwater quality benefits of permeable pavement systems with deep aggregate layers[J]. Environments, 2018, 5(6):68.
    [6] 叶强. 工业固废制备透水砖及其孔结构研究进展[J]. 材料导报, 2021, 35(增刊1):274-278.
    [7] 赵礼兵, 王帅, 李国峰, 等. 透水砖研究现状及其影响性能因素[J]. 矿产综合利用, 2019(5):6-8.
    [8] ORTEGA-VILLAR R, LIZÁRRAGA-MENDIOLA L, CORONEL-OLIVARES C, et al. Effect of photocatalytic Fe2O3 nanoparticles on urban runoff pollutant removal by permeable concrete[J]. Journal of Environmental Management, 2019, 242:487-495.
    [9] ZHANG X, LI H, HARVEY J T, et al. Purification effect on runoff pollution of porous concrete with nano-TiO2 photocatalytic coating[J]. Transportation Research Part D:Transport and Environment, 2021, 101:103101.
    [10] PÉREZ-NICOLÁS M, PLANK J, RUIZ-IZURIAGA D, et al. Photocatalytically active coatings for cement and air lime mortars:enhancement of the activity by incorporation of superplasticizers[J]. Construction and Building Materials, 2018, 162:628-648.
    [11] 段宽. 填埋法处置河道疏浚淤泥的设计技术研究[D]. 天津:天津大学, 2016.
    [12] 汪理科. 湘江霞湾港河道重金属污染底泥疏浚过程的环境影响行为及治理研究[D]. 长沙:湖南大学, 2017.
    [13] ZHOU H, ZHANG W J, LI L Q, et al. Environmental impact and optimization of lake dredged-sludge treatment and disposal technologies based on life cycle assessment (LCA) analysis[J]. Science of the Total Environment, 2021, 787:147703.
    [14] YANG M, JU C G, XUE K R, et al. Environmental-friendly non-sintered permeable bricks:preparation from wrap-shell lightweight aggregates of dredged sediments and its performance[J]. Construction and Building Materials, 2021, 273:121751.
    [15] MYMRIN V, SCREMIM C B, STELLA J C, et al. Environmentally clean materials from contaminated marine dredged sludge, wood ashes and lime production wastes[J]. Journal of Cleaner Production, 2021, 307:127074.
    [16] LANG L, CHEN B, PAN Y J. Engineering properties evaluation of unfired sludge bricks solidified by cement-fly ash-lime admixed nano-SiO2 under compaction forming technology[J]. Construction and Building Materials, 2020, 259:119879.
    [17] 杨鹏乾. 疏浚底泥免烧法制备混凝土砖及其界面性能研究[D]. 天津:天津科技大学,2018.
    [18] HAFEZ R D A, TAYEH B A, ABD-AL FTAH R O. Development and evaluation of green fired clay bricks using industrial and agricultural wastes[J]. Case Studies in Construction Materials, 2022,17:e1391.
    [19] ZHANG X L, SONG Z, DOU Y K, et al. Removal difference of Cr(VI) by modified zeolites coated with MgAl and ZnAl-layered double hydroxides:efficiency, factors and mechanism[J]. Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects, 2021, 621:126583.
    [20] 陈丽红, 张翔凌, 何春艳, 等. Zn-LDHs覆膜改性麦饭石对Cd(Ⅱ)吸附性能及其作用机理研究[J]. 环境科学学报, 2019, 39(12):4004-4014.
    [21] 向洋, 张翔凌, 雷雨, 等. 不同合成条件对ZnAl-LDHs覆膜改性生物陶粒除磷效果的影响[J]. 环境科学,2018, 39(5):2184-2194.
    [22] YANG Z Q, QIANG Z Q, GUO M, et al. Pilot and industrial scale tests of high-performance permeable bricks producing from ceramic waste[J]. Journal of Cleaner Production, 2020, 254:120167.
    [23] 任树鹏, 齐宇彤, 石瑶, 等. 层状双氢氧化物负载生物炭对磷酸盐的吸附性能研究进展[J]. 环境化学, 2023, 42(2):1-10.
    [24] KIM T, LUNDEHØJ L, NIELEN U G. An investigation of the phosphate removal mechanism by MgFe layered double hydroxides[J]. Applied Clay Science, 2020, 189:105521.
    [25] LI X W, ZHANG Q W, YANG B. Co-precipitation with CaCO3 to remove heavy metals and significantly reduce the moisture content of filter residue[J]. Chemosphere, 2020, 239:124660.
    [26] 唐明云, 张海路, 段三壮, 等. 基于Langmuir模型温度对煤吸附解吸甲烷影响研究[J]. 煤炭科学技术,2021, 49(5):182-189.
    [27] 王诗慧, 刘鹰, 李双, 等. 载铁活性炭对水中低浓度磷酸盐的吸附去除效果[J]. 大连海洋大学学报, 2022, 37(2):276-284.
    [28] 胡美艳, 张翔凌, 姬筠森, 等. 两种碳酸系Fe-LDHs负载改性沸石对Cd(Ⅱ)吸附特性对比研究[J]. 环境科学研究, 2021, 34(11):2655-2664.
    [29] JIANG L, CHEN Y T, WANG Y F, et al. Contributions of various Cd(Ⅱ) adsorption mechanisms by phragmites australis-activated carbon modified with mannitol[J]. ACS Omega, 2022, 7(12):10502-10515.
    [30] GAO Y S, QI G S, YAN W C, et al. Preparation of L-cysteine modified MnFe2O4 nanoparticles based on high-gravity technology and application for the removal of lead[J]. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2022, 10(2):107193.
    [31] MIRZAEE E, SARTAJ M. Activated carbon-based magnetic composite as an adsorbent for removal of polycyclic aromatic hydrocarbons from aqueous phase:characterization, adsorption kinetics and isotherm studies[J]. Journal of Hazardous Materials Advances, 2022, 6:100083.
    [32] ARROYAVE J M, AVENA M, TAN W F, et al. The two-species phosphate adsorption kinetics on goethite[J]. Chemosphere, 2022, 307:135782.
    [33] 徐宏祥. 有机废水的煤吸附净化机理研究[D]. 徐州:中国矿业大学, 2015.
    [34] 孙晓菲, 陈桂芳, 安东海, 等. 粉末活性焦对水中磷酸盐的吸附性能[J]. 中国环境科学, 2019, 39(9):3797-3806.
    [35] 邵立荣, 宋振杨, 冯素敏, 等. 天然与改性沸石对磷酸盐吸附效能及机理研究[J]. 工业水处理, 2018, 38(4):64-68.
    [36] ABUHATAB S, EL-QANNI A, AL-QALAQ H, et al. Effective adsorptive removal of Zn2+, Cu2+, and Cr3+ heavy metals from aqueous solutions using silica-based embedded with NiO and MgO nanoparticles[J]. Journal of Environmental Management, 2020, 268:110713.
    [37] LIU L H, YUE T T, LIU R, et al. Efficient absorptive removal of Cd(Ⅱ) in aqueous solution by biochar derived from sewage sludge and calcium sulfate[J]. Bioresource Technology, 2021, 336:125333.
    [38] 唐海燕, 孟宪林, 高大文. 表面改性非烧结生态砖材料对模拟城市暴雨径流中低浓度磷的吸附特性[J]. 环境科学研究, 2019, 32(12):2117-2123.
    [39] 何佳宁, 刘春敬, 李思安, 等. 烧结多孔砖基质Fe系改性脱氮除磷效果研究[J]. 河北农业大学学报, 2018, 41(6):104-109.
  • 期刊类型引用(26)

    1. 黄晓波,刘冠伦,梁永贤,颜敏. 深圳市道路扬尘排放因子研究. 广东化工. 2024(08): 93-95 . 百度学术
    2. 肖扬,姬亚芹,王淼,赵静琦,高玉宗,杨益,杨夏微,王冰冰,李景,丛晓晓. 西宁市道路扬尘排放清单及时空分布特征. 环境化学. 2024(04): 1167-1176 . 百度学术
    3. 王毅东,王明娅,韩桥,李梦飞,王文钜,张雪纯,熊钦卿,张春辉,姜凤成,王明仕. 安阳市夏季道路积尘水溶性离子污染特征及来源分析. 环境化学. 2023(07): 2328-2339 . 百度学术
    4. 张发闯,熊远明,杜成松,蒋宇,汪永东,周敬,印红玲. 不同清扫作业方式与道路积尘/扬尘的关系. 环境卫生工程. 2023(06): 97-104 . 百度学术
    5. 刘扬,王颖,刘灏,秦闯,王思潼,李博,郭春晔. 基于WRF-Chem模拟验证的天水市主城区大气污染源排放清单. 中国环境科学. 2022(01): 32-42 . 百度学术
    6. 王海斌,樊守彬,韩力慧,李婷婷,曲松,崔浩然,刘俊芳. 北京市通州区秋季典型工地出口道路尘负荷排放特征. 环境工程技术学报. 2022(01): 6-14 . 百度学术
    7. 马彤,巴利萌,孙璐萍,刘佳媛,王杰,程晓夏,郑易飞,高健. 基于光散射快速检测法的渭南市道路积尘研究. 大气与环境光学学报. 2022(03): 336-346 . 百度学术
    8. 杨乃旺,宋文斌,闫东杰,宋雪娟,杨玉林,夏永军. 基于积尘负荷的西安市铺装道路扬尘排放研究. 环境科学学报. 2021(04): 1259-1266 . 百度学术
    9. 刘俊芳,樊守彬,郭秀锐,崔浩然,申亚倩. 基于车载移动监测的北京市丰台区道路扬尘源排放特征. 环境科学学报. 2021(11): 4423-4429 . 百度学术
    10. 张金,姬亚芹,邢雅彤,吕帅,丁江颖,赵静琦. 天津市高校夏季道路扬尘PM_(2.5)中水溶性离子污染特征及来源. 环境科学学报. 2020(05): 1604-1610 . 百度学术
    11. 亓浩雲,樊守彬,王凯. 北京市不同功能区冬季道路扬尘排放特征. 环境工程技术学报. 2020(03): 323-329 . 百度学术
    12. 晁娜,蒋琦清,朱俊,杨强,滕富华,吴建,陈加山. 省级高空间分辨率扬尘源排放清单研究. 中国环境监测. 2020(05): 63-71 . 百度学术
    13. 郭硕,肖捷颖,安塞,周盼,秦伟,刘娟,姬亚芹. 利用快速检测法研究石家庄道路交通扬尘排放特征. 环境污染与防治. 2019(02): 206-210 . 百度学术
    14. 赵静琦,姬亚芹,李越洋,张蕾,王士宝. 天津市道路车流量特征分析. 环境科学研究. 2019(03): 399-405 . 百度学术
    15. 鲁朝旭. 南充市大气颗粒物(PM_(2.5))污染研究. 绿色科技. 2019(06): 102-105 . 百度学术
    16. 竹涛,王若男,袁前程,刘笑阳,张星,刘海兵,刘锋. 基于积尘负荷法对北京市铺装道路扬尘排放清单的研究. 太原理工大学学报. 2019(04): 503-509 . 百度学术
    17. 乔玉红,叶芝祥,杨怀金,张罡. 成都市铺装道路积尘碳组分特征及排放因子研究. 四川环境. 2019(05): 7-13 . 百度学术
    18. 周盼,秦伟,郭硕,安塞,肖捷颖,刘娟,姬亚芹. 石家庄冬季道路积尘水溶性离子污染特征及来源分析. 环境化学. 2018(05): 952-958 . 百度学术
    19. 王士宝,姬亚芹,张伟,张蕾,赵静琦,李越洋. 乌鲁木齐道路扬尘PM_(2.5)粒度乘数特征. 环境科学研究. 2018(07): 1201-1206 . 百度学术
    20. 赵静琦,姬亚芹,张蕾,王士宝,李越洋. 基于样方法的天津市春季道路扬尘PM_(2.5)中水溶性离子特征及来源解析. 环境科学. 2018(05): 1994-1999 . 百度学术
    21. 舒丽,罗彬,胡健,夏杰,张凌云,罗斌,钟利健,张自全. 南充市大气PM_(10)与PM_(2.5)排放清单及特征. 中国环境监测. 2018(03): 84-92 . 百度学术
    22. 祝嘉欣,成海容,虎彩娇,王祖武. 武汉市道路扬尘源排放清单及空间分布特征研究. 南京信息工程大学学报(自然科学版). 2018(05): 557-562 . 百度学术
    23. 周子航,邓也,谭钦文,吴柯颖,杨欣悦,周小玲. 四川省人为源大气污染物排放清单及特征. 环境科学. 2018(12): 5344-5358 . 百度学术
    24. TANG Ying-Xiao,LIAO Hong,FENG Jin. Estimating emissions and concentrations of road dust aerosol over China using the GEOS-Chem model. Atmospheric and Oceanic Science Letters. 2017(04): 298-305 . 必应学术
    25. 李树立,姬亚芹,朱振宇,张诗建,张伟,赵静波. 天津市秋季道路降尘粒度乘数的分布特征. 环境化学. 2017(03): 480-485 . 百度学术
    26. 张伟,姬亚芹,张军,张蕾,王伟,王士宝. 辽宁典型城市道路扬尘PM_(2.5)中水溶性无机离子组分特征及来源解析. 环境科学. 2017(12): 4951-4957 . 百度学术

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  • 收稿日期:  2022-11-27
  • 网络出版日期:  2024-05-31

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