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砂石过滤河水中COD的动力学与热力学研究

更新时间:2009-03-28

砂石过滤技术是以天然沙子(青海湖边的净砂)作为滤料,在重力的作用下使水从上至下流过砂层,流经砂层时利用沙子巨大的表面积截留水中的固体悬浮物质和胶体,使水澄清。在过滤的同时,还可利用沙子巨大表面积所产生的吸附能力,吸附水中的溶解性有机物、重金属等,并在过滤间歇利用水中天然存在的细菌等微生物对溶解性有机物进行氧化分解,从而将溶解性有机物降解成二氧化碳和水等无机小分子。该装置本质上是模拟天然地下水中砂层对地下水的过滤原理,将这种原理加以利用使其简易化和小型化,可以用于农村家庭饮用水的过滤使用。砂石是一种低成本、应用前景广泛的污水生态处理系统,其运行管理方便、操作简单、投资低、能耗低和运行费用低等优点。砂石去除污水中污染物主要通过过滤截留、吸附和生物降解作用共同完成[1-2]。国内外有许多学者在其他领域做了关于吸附动力学与吸附机制的研究[3-5],还有关于生物慢率技术在微生物方面的研究[6-8],由于微生物方面的研究较为复杂,有待以后进一步研究,本文针对慢砂对水中COD的吸附机制与动力学做了研究。

1 材料与方法

1.1 材料来源与性质

以天然沙子作为滤料,将沙滩砂洗净、干燥以保证试验中样品性质均一和代表性,青海湖边的砂子过筛 (以20目和40目过两道筛,粒径介于0.425~0.850 mm)备用。

1.2 吸附等温线试验

称取直径0.35~1.2 mm的河砂20 g置于250 mL的具塞锥形瓶中,加入100 mL不同值的COD河水,在恒温摇床中,以120 r/min、25±1℃振荡24 h,测定滤液的COD,计算慢砂对COD的吸附量。

1.3 吸附动力学试验

称取直径0.425 mm河沙20 g置于250 mL的具塞锥形瓶中,加入100 mL自取的湟水河水,经测定其COD为36.4 mg/kg。在恒温摇床中,以120r/min、25±1℃振荡,一定时间间隔后取出,离心,测定上清液中COD的变化。

向慢砂设备中加入青海省西宁市文化公园段湟水河水,使慢砂设备中的水全部都是湟水河水,根据湟水河水在慢砂设备中保留不同的时间,即净化时间不同,观察COD的变化。

1.4 计算方法

我是《农家致富顾问》老读者,通过订阅《农家致富顾问》,我从中获得了不少农业科技知识,很多文章我都会看许多遍。我爱读书,也爱剪贴,一把剪刀,一瓶胶水,一叠报纸,这就是读书看报的习惯。这次我还寄来了一张“读书照片”,证明我对《农家致富顾问》的热爱。

 

式中,C0为河水溶液初始COD,mg/L;Ct为离心后上清液的COD,mg/L;V为河水溶液体积,L;M 为净砂用量,g。

2 结果与讨论

2.1 吸附等温线

水处理中描述滤料对污染物吸附过程的等温吸附方程主要有Freundlich公式和Langmuir公式。

2.1.1 Langmuir等温线

瘢痕子宫是产科临床常见的问题,我国人口政策的调整(二胎政策的放开),我国剖宫产率逐年增加,美国数据也显示剖宫产率增加,疤痕子宫再次妊娠的阴道分娩问题受到产科届特别的关注和重视[1-4]。疤痕子宫因盆腔粘连再次行剖宫产术的困难及复杂程度明显升高,容易引发凶险型前置胎盘甚至胎盘植入导致产后大出血、新生儿窒息、产褥感染等并发症[5-7]。本课题通过建立适合我国国情的疤痕子宫再次妊娠经阴道分娩的风险评分制表,评估VBAC的分娩结局,做好VBAC管理和规范。

Langmuir等温线方程:

 

式中,qe为吸附达到平衡时的吸附量,mg/kg;Ce为吸附平衡时COD的浓度,mg/L;qm为单分子层最大吸附量,mg/kg;Kl为 Langmuir常数,mg/L。

(3)由Langmuir等温线方程算出的最大吸附量与二级动力学模型算出的最大吸附量值比较接近,相对误差较小,只有0.34%,而与一级动力学模型算出的最大吸附量的相对误差为1.28%,差值较大。

对公式(4)进行积分,并利用边界条件,当t=0时,qt=0,t=t时,qt=qt

2.1.2 Freundlich等温线

 
  

图1 Langmuir吸附等温线Fig.1 Adsorption isotherms of Langmuir

式中,n为与温度等因素有关的常数,其值一般小于1;Kf为与吸附介质比表面积和温度等有关的常数。由图2可知,n=0.852,Kf=1.8993。n位于0~1,说明所选定的吸附条件有利于对有机物的吸附,但其R2=0.894,与 Langmuir等温线相比较低,表明Langmuir等温线比Freundlich等温线更吻合慢砂对有机物的吸附过程。

  

图2 Freundlich吸附等温线Fig.2 Van't Hoff curve of the clean sand adsorption for COD

 

表1 慢砂对COD的等温吸附实验结果Table 1 Experimental results of isothermal adsorption in slow sand on COD

  

0 9.5 18 30.5 40 43 46.5 48 52 0 5.1 8.8 14 22 38 52.5 66.7 79 Qe/(mg/kg)Ce/(mg/L)

 

表2 慢砂对COD的等温吸附相关参数Table 2 Paramenters of isothermal adsorption in slow sand on COD

  

Langmuir Freundlich Kl qm R2 Kf n R2 0.0692 59.8802 0.939 1.8993 0.852 0.892

  

图3 慢砂对COD的等温吸附方程拟合曲线相关参数Fig.3 The fitting curve and related parameters of the isothermal absorption equation of slow sand to COD

  

图4 COD吸附量Fig.4 COD adsorption capacity

 

表3 慢砂过滤湟水河的实验数据Table 3 The experimental data of slow sand filtration of Huangshui River

  

0 0.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 COD/(mg/L)时间364 320 188 164 87 52 48 47 46 38 46 qt/(mg/L) 0 4.4 17.6 20 30.53 30.88 31.6 31.62 31.74 32.52 31.74时间 10 12 16 24 36 48 60 72 84 96 COD/(mg/L)31 21 21 12 11 0.89 0.85 0.65 0.45 0.35 qt/(mg/L) 33.3 34.39 34.39 35.17 35.28 35.51 35.55 35.7535.95 36.05

2.2 吸附动力学

2.2.1 天然净砂吸附量的一级动力学模型研究

基于固体吸附量的Lagergren(拉格尔格伦)一级速率方程是最为常见的,应用于液相的吸附动力学方程,模型公式如下:

 

在水利水电工程项目深基坑施工中把握好深基坑安全教育管理环节同样重要,为了更好管理深基坑施工安全,必须需要针对性的对施工安全教育上做出有效的管理,从而在教育层面上消除深基坑带来的安全隐患。

 

式中,qe表示平衡吸附量,mg/kg;qt表示时间为t时的吸附量mg/kg;k1表示一级吸附速率常数,1/min。

学校、教师和学生都应重视跨文化交际能力的培养。学校尽可能地创造机会,为师生提供获取跨文化交际知识和体验跨文化交际活动的条件,如聘请外国人士或归国人士任教或讲学;组织师生出国参观和游学直接感受文化差异;加强与其他院校的经验交流。在课程设置上,除英语课之外,为学生开设一些包括其他语种的选修课,了解合作办学国家的人文历史、风土人情、教育与职业等,为学生将来快速融入当地的生活和学习打下基础。教师在教学活动中可加大跨文化交际教学的比重,改进教学策略。学生要学会利用不同资源去学习和了解跨文化知识并加以运用。

9月27日,国家防总副总指挥、水利部部长陈雷主持召开国家防总防汛抗旱会商会议,研究分析汛情、旱情和防台风形势,安排部署各项防御工作。国家防总秘书长、水利部副部长刘宁参加会商。

基于假定吸附速率受化学吸附机理的控制,这种化学吸附涉及吸附剂与吸附质之间的电子共用或电子转移。动力学模型公式:

 

对公式(4)进行积分,并利用边界条件,当t=0时,qt=0,t=t时,qt=q t,可得到:

width—An example of Lijin hydrologic station of the Yellow River

摘 要:随着人们母语意识的增强,学校语文教育中越来越重视语文素养和语言文化的培育。阅读教育着重强调了学生自主阅读能力的训练和教育,将其作为提升学生语文学科核心素养的要义,进而引导学生关注、参与当代文化,提升中国特色社会主义文化自信。如何开展大学语文阅读教育,切实帮助学生提升对母语的审美鉴赏和运用能力,对教学过程和教学方法的探索与反思是关键所在。

 

式中,qe表示平衡吸附量,mg/kg;qt表示时间为t时的吸附量,mg/kg;k2表示二级吸附速率常数,1/min。

第一,顶层设计。其实就是我们CS渠道的分销拿货政策和奖惩制度,在假定裂变发展速度下核算的业绩表和利润表。对于CS从业人员并不复杂,但很重要。顶层设计一定要在逻辑演算上没有漏洞,还要有远超常规的赚钱预期,这个是卖造福梦想的基础。另外有一个误区,微商产品的利润空间层级并不需要太大。微商是靠量级的团队裂变来描绘财富神话的。

 

表4 两种吸附动力学的拟合参数Table 4 Fitting parameters of two kinds of adsorption kinetics

  

一级动力学方程参数 qe(实验值)二级动力学方程参数k1 qe R2 36.05 k2 qe R2 0.0589 136.5 0.822 0.025 36.36 0.9995

2.3 吸附热力学

在293 K、303 K、313 K下,研究温度对净砂对水的吸附的影响,吸附平衡常数Kc 9 可以通过公式(8)进行计算:

 

吸附平衡常数Kc的确定,文献中有多种计算方法,本文根据文献[10-12]。用 Langmuir方程拟合参数计算。式中Cac为达到吸附平衡时水中被净砂吸附的COD的浓度,标准吉布斯自由能ΔG可用公式(9)进行计算:

 

式中,T为绝对温度,K;R为理想气体常数,取值为 8.314 J/(mol·K)。

我们赶到哥们儿朝洛蒙家的时候,警方的勘察已经结束,但院子周围的警戒绳还没有撤走,带着袖章大檐帽的协警站在门口说话。协警拦着我们。我们说是死者的亲友,协警才让我们进去。屋子里满是血腥气味。哥们儿朝洛蒙媳妇和孩子的尸体已经被警方运走,地上狼藉,都是他媳妇衣服的碎片和孩子的鞋子。我们进屋时,看到里屋卧室的南墙上,有一只用白色的粉笔画好轮廓但还没有开凿的窗子。这是欲望的起跑线,也是罪恶的终点。就是为开这只窗子,让屋子分享些城市的阳光,哥们儿朝洛蒙却付出了血的代价,把媳妇和儿子送上不归路……

平衡常数Kc与温度之间的关系可以用Van’t Hoff[13-15](范德霍夫)方程(10)表示:

 

式中,ΔS 为熵变,J/(mol·K);ΔH 为焓变,J/mol。ΔS和ΔH分别根据lg Kc对1/T回归直线的斜率和截距进行计算。净砂吸附COD的Von't Hoff曲线见图5,ΔS和ΔH值列于表5。由表5可以看出,ΔH为负值说明净砂对水中COD的吸附为放热过程,ΔG也为负值说明吸附可自发进行,ΔS为正值说明吸附过程增加了固液界面的混乱度。

  

图5 净砂吸附COD的Van’t Hoff曲线Fig.5 Van’t Hoff curve of the net sand adsorption COD

 

表5 慢砂对COD的热力学参数Table 5 thermodynamic parameters of slow sand for COD

  

T/K ΔG/(kJ/mol) ΔH/(kJ/mol) ΔS/[J/(mol·K)]293 -11.483 303 -11.675-1.0897 13.2 313 -12.060

2.4 小结

(1)由方程(2)可知,在该条件下,砂石对河水溶液中COD的吸附Langmuir等温线方程K1=0.0692为正值,说明反应在常温下可自发进行,砂石可自动吸附河水中的有机物。

(2)由二级动力学(7)可知慢砂对河水的最大吸附量为36.36 mg/kg,与实验值 qe=36.05 mg/kg相比,其值大小很接近,相对误差仅为0.026%,由一级动力学模型算出的最大吸附量与实验值相差很大,其相对误差为73.1%。

由图1可知,Ce/qe与 Ce呈线性关系,其 R2=0.939,说明慢砂对有机物的吸附吻合Langmuir等温线方程,并且吸附主要发生在慢砂表面的活性区域,属于单层吸附。

(4)由表5可以看出,ΔH为负值说明砂石对水中COD的吸附为放热过程,ΔG也为负值说明吸附可自发进行,ΔS为正值说明吸附过程增加了固液界面的混乱度。

3 结论

[1] 李丽,王琳,李文露,等.生物慢滤对污染物的去除效果研究[J].化学与生物工程,2012,29(1):76-78.

参考文献(References):

两个人同时吆喝着出手,徐艺出的是布,左达出的是剪子。徐艺紧张地看着左达,左达笑着看着徐艺,说:“你太紧张了,可惜,我用五十万只赢了一个钱包。”

砂石的介质净砂对河水中COD的等温吸附特征符合非线性的Langmuir等温线方程,K l=0.0692为正值,表明反应在常温下可自动吸附河水中的有机物。由Langmuir等温线方程算出的最大吸附量qm=59.88 mg/kg。固体基质对溶液中溶质的吸附动力学模型的确定不因只看标准偏差值R2的大小来判断,应该结合其他实验数据和相关参数综合分析后再选择,为研究固体基质对溶液中溶质的吸附动力学模型的选择提供了新的思路。

[2] 赵桂瑜,周琪.页岩陶粒对水体中磷的吸附作用及动力学[J].环境污染与防治,2007,29(3):182-185.

[3] 苏峰,罗胜联.海带对镉的吸附动力学与热力学研究[J].环境工程学报,2009,3(5):858-859.

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河沙对污水中COD的吸附量qt按式(1)计算。

2.2.2 天然净砂吸附速率二级动力学模型研究

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[9] 夏畅斌,黄念东,何湘柱.碳黑泥吸附铬(Ⅵ)的热力学研究[J].水处理技术,2001,27(3):156-158.

在医院看到老福,母亲心里高兴,脸上泛出了红晕。他们聊了一会儿,母亲开始轰他走,她笑着说:“这有钱人也不一定哪儿都好,睡觉都不踏实啊。隔壁来了个姓罗的老太太,刚六十,不小心从家里的楼梯上滚下来了,摔着腿了。住进医院了还害怕,担心有人害她,老想叫我陪她聊天。”老福听着也笑了,把母亲送到隔壁病房门口就告辞了。

[10] 张增强,张一平.几个吸附等温模型热力学参数的计算方法[J].西北农业大学学报,1998,26(2):94-97.

子宫内膜异位症为子宫内膜在子宫腔以外的部位种植[1]。近年来,其发病率日益提升,生育期妇女、不孕症患者分别达到了10%、30%~45%的发病率[2],高发部位为卵巢,现阶段,临床一直致力于解决保守性手术治疗卵巢子宫内膜异位囊肿伴不孕后联合治疗药物的选取问题,以期促进妊娠率的提升、复发率的降低及副作用的减少等。本研究旨在探讨腹腔镜术后联合促性腺激素释放激素激动剂(GnRH-α)治疗对子宫内膜异位症合并不孕患者组织整合素连接激酶相关蛋白(ILKAP)表达及子宫内膜异位症生育指数(EFI)的影响,为临床治疗提供参考依据。

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维修费用比例与水库工程运行时间长短存在较大的联系,如温州市的钟前水库运行时间已达50年,维修费用比例高达74.20%,衢州市龙游县周公畈水库运行时间已达38年,维修费用所占比例为60.87%。绍兴市新昌县长诏水库管理费用比例高达71.98%,安吉县大河口水库管理费用占74.70%,温州市的泽雅水库管理费用占79.85%,说明这些水库费用开支的一半以上用于水库员工工资、办公经费,而用于水库的维修及运行费用比例偏低,长此以往,会影响到水库工程的可持续利用。

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卫旭琴,雷菲,王琼瑶,拦继元,杨林
《环境影响评价》 2018年第02期
《环境影响评价》2018年第02期文献

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