改性水稻秸秆对溶液中Cd2+的吸附机制研究

选用水稻秸秆作为原料,采用强氧化剂和氢氧化物(KMnO₄、KOH和H₂O₂)进行改性.通过静态吸附试验,研究了改性秸秆的表面特性以及初始镉(Cd)浓度、pH值和固液比等因素对其吸附性能的影响.同时,运用电位滴定、等温吸附模型和吸附动力学模型来深入探讨其吸附机制.结果表明,KMnO₄为最佳改性试剂,改性后显著增强了秸秆对Cd²⁺的吸附性能,较原始秸秆提高了1.19～3.46倍.KMnO₄改性导致秸秆表面负载更多的锰氧化物,增加了其表面的羧基、羟基、氨基及总官能团数量.原始秸秆和KMnO₄改性秸秆对Cd²⁺的吸附过程均符合准二级动力学方程和Langmuir模型,这表明秸秆吸附以单分子层化学吸附为主导.此外,KMnO₄改性秸秆对Cd²⁺的吸附性能受pH影响较小,且具备出色的抗离子干扰性能,在不同pH值和复杂离子共存条件下,能够高效去除重金属污染废水中的Cd²⁺     

酸性紫色水稻土颗粒有机质对镉的吸附特性

采集典型的酸性紫色水稻土（APPS）,从中分离出颗粒有机质（POM）,通过批量试验研究POM及其来源土壤Cd²⁺的吸附动力学、等温吸附和热力学特征,通过扫描电镜-能谱仪、傅里叶红外光谱仪等手段及吸附前后镉的形态变化的测定,研究了POM对Cd²⁺的吸附机制.结果表明：POM对Cd²⁺的亲和力远高于其来源土壤.POM及土壤对Cd²⁺的吸附动力学最优模型均为准二级动力学.Langmuir、Freundlich方程均能较好地描述其等温吸附特征,其中对POM,以Freundlich方程更优,表明POM对Cd²⁺的吸附属于多分子层的非均质吸附.吸附热力学参数△G^θ均小于0、△H^θ和△S^θ均大于0,表明吸附属于自发吸热过程.根据△H^θ值及解吸试验判定POM对Cd²⁺的吸附以化学吸附为主,土壤对Cd²⁺的吸附过程以物理吸附为主.吸附平衡后,土壤中可交换态镉比例提高,而POM中交换态和络合态镉比例增加.综上及吸附前后POM的表征结果说明,POM对Cd²⁺的吸附机制包括含氧官能团的络合、离子交换、阳离子-π键、沉淀作用和静电吸附.     

硝酸改性显著提高花生壳生物炭对Cd2+的去除能力

本研究采用热分解的方法制备花生壳生物炭,并用乙醇、硝酸和高锰酸钾溶液对其进行改性。分别研究不同方法改性后生物炭吸附Cd²⁺的性能对初始浓度、吸附时间和pH的响应特征并通过吸附热力学和动力学探索吸附机理。结果表明,改性后的花生壳生物炭对Cd²⁺的吸附量和去除率明显提高。在花生壳投加量一定的情况下,综合分析得知硝酸改性后对Cd²⁺吸附效果最佳,吸附量为48.47 mg/g,去除率为96.94%。最佳条件为：Cd²⁺初始浓度200 mg/L,pH为7,吸附时间120 min。     

磁性生物炭及其老化后对Cd2+的吸附性能影响

磁性生物炭(FBC)是一种具有良好吸附性能且可实现磁分离的吸附材料,但制备过程磁性前驱体用量及老化作用是否影响其结构和吸附重金属的能力却鲜有研究。以水稻秸秆和铁盐为原料制备不同铁炭质量比(1∶4、1∶2和1∶1,记作FBC-4、FBC-2、FBC-1)的FBC,比较其表面形态、官能团等理化性质,以及对Cd²⁺的吸附性能的差异;利用自然老化和高温老化2种物理方法研究老化作用对磁性生物炭理化性质和吸附性能的影响。结果表明：与普通生物炭(BC)相比,FBC具有更大的比表面积和孔容,含氧官能团数量增多,并且出现Fe—O的特征峰,FBC-4、FBC-2、FBC-1的饱和磁化强度随着单位生物炭载铁量增加而增大,分别为0.64、2.21和17.69 A·m²/kg;BC和FBC对Cd²⁺吸附等温线和动力学曲线均符合Langmuir方程和准二级动力学方程,拟合出的平衡吸附量和理论最大吸附量关系为FBC-1>FBC-4>FBC-2>BC,即磁改性可以提高对Cd²⁺的平衡吸附量,且FBC-1对Cd     

CS/PVA微球的制备及其对重金属离子吸附研究

利用聚乙烯醇和戊二醛通过化学交联对壳聚糖进行改性,制备了壳聚糖/聚乙烯醇(CS/PVA)微球,采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和扫描电镜对CS/PVA微球进行了表征,考察了pH值、吸附时间和重金属离子(Cu²⁺、Fe³⁺、Pb²⁺、Cd²⁺)溶液初始浓度对CS/PVA微粒吸附性能的影响,并进行了吸附动力学研究。结果表明:CS/PVA微球吸附溶液中重金属离子的最佳pH值为7;准二级动力学模型较好地拟合了4种重金属离子的吸附试验数据,表明其吸附过程以化学反应为主,其中金属螯合作用占主导作用;利用Langmuir等温线模型拟合得到的CS/PVA微球对溶液中Cu²⁺和Cd²⁺的最大吸附容量分别为52.33 mg/g和57.81 mg/g,CS/PVA微球对溶液中Fe³⁺、Pb²⁺的吸附更符合Freundlich等温吸附模型,其对Pb²⁺的吸附率最大。     

对硝基苯酚和重金属在高炉水淬渣上的竞争吸附研究

以高炉水淬渣（WBFS）为吸附剂,对水体中的对硝基苯酚（p-NP）和重金属进行单一吸附和竞争吸附的研究,从吸附等温线、吸附动力学和热力学等方面分析其吸附特性和机理.结果表明：相对于p-NP,重金属离子在竞争条件下居优势地位,重金属离子对p-NP的竞争吸附作用依次为Cu²⁺ >Cd²⁺ >Zn²⁺.高炉水淬渣对p-NP的吸附符合Freundlich模型,而重金属离子的吸附与Langmuir吸附模型拟合较好,D-R模型计算的p-NP在各系统中吸附能量分别为-7.53、-7.07、-7.96以及-7.86kJ/mol,表明高炉水淬渣吸附p-NP的过程中以物理吸附为主,而重金属离子则以化学吸附和离子交换为主.动力学曲线显示在二元体系下p-NP的吸附速率下降,吸附达到平衡的时间延长,而竞争组分的存在对Cu²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺达到平衡的时间基本无影响.高炉水淬渣对Cu²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺表现出更高的亲和力和选择性.无论是单一吸附还是竞争吸附,p-NP和Cu²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺均符合伪二级动力学方程.△G值随着温度的升高而逐渐降低,说明高炉水淬渣对p-NP和Cu²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺吸附的自发性与温度成正比,属于吸热熵增的过程.     

SO2对掺杂KMnO4的K2CO3/Al2O3吸附剂脱碳性能影响

针对SO₂对吸附剂CO₂吸附性能的影响，该文采用溶胶-凝胶法制备氧化铝气凝胶载体，浸渍法制备吸附剂，通过固定床实验系统进行N₂低温吸附-脱附实验，研究了掺杂KMnO₄的K₂CO₃/Al₂O₃吸附剂CO₂吸附性能以及SO₂对吸附剂吸附性能的影响。利用Avrami模型计算吸附动力学，并结合吸附剂的孔隙和晶相结构变化分析吸附机理。结果表明：吸附实验最佳反应温度60℃，掺杂KMnO₄提高了K₂CO₃/Al₂O₃的CO₂吸附性能，吸附量提高0.13 mmol/g。在CO₂吸附实验中加入微量SO₂，掺杂KMnO₄后会减小烟气中SO₂对CO₂吸附...     

生物炭固定耐镉菌群对Cd2+的吸附及作用机制

从广西某硫化尾矿中分离出一耐镉菌群,将其固定在生物炭上制成固定化菌剂.同时,探究了生物炭种类、添加量、溶液pH、Cd²⁺初始浓度对固定化菌剂吸附Cd²⁺性能的影响,并结合吸附动力学、吸附等温线、16S rDNA、SEM、FTIR、XPS等分析测试手段研究了固定化菌剂对Cd²⁺的吸附过程和作用机制.结果表明,竹生物炭制备的固定化菌剂(ZBCM)对Cd²⁺的吸附效果最佳,在Cd²⁺浓度为20 mg·L^-1、pH=6、生物炭投加量为3 g·L^-1的条件下,ZBCM对Cd²⁺的吸附率达89.49%,较生物炭和单菌群的吸附率分别提高了54.6%和53.51%.从属水平上看,菌群主要由梭状芽孢杆菌、毛梭菌和产己酸菌构成,ZBCM吸附Cd²⁺后优势菌变为副梭菌、毛梭菌和贪铜菌,贪铜菌丰度的增长增强了ZBCM对Cd²⁺的络合和生物积累作用.ZBCM对Cd²⁺的吸附...     

PE微塑料对土壤吸附镉的影响及机理研究

微塑料影响土壤对重金属的吸附,改变重金属在土壤中的迁移转化。该文采用批量实验研究了3种粒径(13、48、150μm)聚乙烯微塑料(PE-MPs)存在时土壤对Cd的吸附解吸行为,同时借助扫描电子显微镜-X射线能谱、X射线衍射、X射线光电子能谱和傅里叶变换红外光谱等测试方法探究了相关机理。结果表明,PE-MPs对土壤吸附Cd²⁺的影响表现为：抑制Cd²⁺的吸附,促进Cd²⁺的解吸,且当PE-MPs剂量较高或粒径较大时,这种影响更明显。无论是否存在PE-MPs,土壤对Cd²⁺的吸附过程均更符合准二级动力学和Freundlich模型,说明其过程均为受化学吸附控制的多层吸附。土壤对Cd²⁺的吸附机制主要为表面络合和沉淀作用,PE-MPs能覆盖土壤表面的活性位点,干扰Cd²⁺与土壤中含氧官能团相互作用,进而减弱土壤对Cd²⁺的化学吸附。PE-MPs能增强土壤中Cd的流动性,增加Cd对土壤生态系统污染的风险。     

农业废弃物基生物炭对水溶液中镉的吸附效果与机制

以畜禽粪便（牛粪、鸡粪、猪粪）为原料分别在300℃和700℃下制备生物炭,以作物秸秆（小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆）为原料分别在300℃和500℃下制备生物炭,利用比表面积和孔径分析仪、扫描电镜、傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪和CHN分析仪等对农业废弃物基生物炭的理化性质、表面结构和元素组成进行表征,研究生物炭理化性质差异和其对镉吸附效果和机制.结果表明,不同农业废弃物基生物炭对Cd²⁺的等温吸附符合Langmiur方程,拟合结果发现随着热解温度的升高,牛粪、鸡粪和猪粪基生物炭对Cd²⁺的最大吸附量分别从83.40、19.65和96.74 mg·g^-1增加至106.54、 268.89和164.53 mg·g^-1;而不同热解温度下制备的秸秆基生物炭对Cd²⁺的最大吸附量差异不显著.农业废弃物基生物炭呈碱性,除牛粪生物炭外,灰分含量随热解温度上升而增加.随着热解温度的上升,生物炭孔隙结构变丰富,含氧官能团增加,出现芳香结构.通过定量分析,发现生物炭Cd²⁺总...     

SnS2/α-Al2O3对酸性废水中汞离子的去除机制

基于硫化物与汞亲和性较强的特性,构建了SnS₂/α-Al₂O₃复合型除汞吸附剂材料.实验结果表明,该复合材料对Hg²⁺的最大吸附容量可达950mg/g,其吸附效果不受pH值（酸性pH=1~6）影响,汞浓度为65mg/L时,均能达到近100%的汞去除效率.同时,吸附过程不会受其他金属离子（Cd²⁺、Cr³⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Ni²⁺、Co²⁺等）的强烈干扰,汞浓度为1mmol/L条件下,汞的去除速率及效率均未有很大差距.吸附过程未有大量Sn²⁺析出,证明了该复合材料的酸性稳定性.通过吸附动力学以及吸附机制研究表明,该吸附过程为单层化学吸附.通过盐酸溶液浸泡洗涤,可以实现SnS₂/α-Al₂O₃复合材料的再生和循环使用.     

黑腐酸对Cd2+的吸附响应面优化及机理研究

以山西褐煤为原材料制备黑腐酸,选择吸附温度、时间、pH值、黑腐酸用量和Cd²⁺初始浓度5个影响因素,采用Box-Behnken响应面法对吸附条件进行优化,分别建立黑腐酸对Cd²⁺的吸附容量和吸附率的二次多项式模型,确定最优吸附条件.将吸附过程拟合等温吸附方程,进行热力学分析,并对材料进行表征.结果表明,pH值、黑腐酸用量和底物浓度为黑腐酸吸附Cd的显著影响因素,优化后的条件为温度308K、时间107.82min、pH=5.55、黑腐酸用量0.05g,底物浓度95.56mg/L,表明黑腐酸是一种良好的吸附材料,吸附效果随温度的升高而增大,能够处理高浓度重金属污染.吸附过程符合Langmuir模型,308K下最大吸附量为54.20mg/g;热力学分析得ΔG⁰ < 0、ΔH⁰ > 0、ΔS⁰ > 0,即反应是自发的吸热熵增反应;黑腐酸表面粗糙多孔,具备良好的比表面积与孔隙结构,具有多种官能团,吸附反应有羟基、羧基等参与形成氢键,并与无机矿物发生离子交换.本研究可为揭示黑腐酸对重金属的吸附机理提供理论依据.     

新型铈钨钛复合氧化物催化还原脱硝机理

利用水热共沉淀法制备了铈钨钛复合氧化物催化剂,考察了H₂O₂络合修饰对其催化脱硝转化频率（TOF）的影响;并借助傅里叶原位红外光谱仪研究了H₂O₂络合修饰后铈钨钛复合氧化物的催化脱硝机理.结果表明：H₂O₂络合修饰可增强铈钨钛复合氧化物表面Brønsted酸位强度,提高其表面NH₃低温吸附和中低温NH₃-SCR脱硝性能,400℃时其NO_x催化脱除频率TOF高达0.658s^-1;NH₃和NO_x在H₂O₂络合修饰后铈钨钛复合氧化物表面存在竞争吸附,其表面催化脱硝反应主要为吸附态NH₃、NH₂和NH₄⁺与气态NO+O₂的反应,其低温NH₃-SCR反应机理遵循Eley-Rideal（E-R）机理.     

UV和UV/H2O2工艺对水中二嗪磷的降解

在低压汞灯（LPUV,253.7nm）光照条件下,研究了过氧化氢（H₂O₂）加入量对二嗪磷降解动力学、产物生成和降解途径的影响规律与作用机理.结果表明,二嗪磷水溶液在单独UV和UV/H₂O₂工艺中的降解反应均符合准一级反应动力学,且反应速率常数（k）随H₂O₂加入量的增加而增大,H₂O₂加入量为0,5,10mg/L时的k分别为0.0234,0.0301,0.0341min-1.在UV光照处理条件下,二嗪磷水溶液中的溶解性有机碳（DOC）随H₂O₂加入量的增加而降低,但其矿化度均相对较低（光照120min时的DOC去除率均低于20%）.此外,UV光照处理时,H₂O₂的加入对二嗪磷光氧化降解产物的种类及生成量均存在显著影响.二嗪磷水溶液单独UV光照处理60min时检出了8种中间/降解产物,但经UV/H₂O₂工艺处理60min时仅检出了6种中间/降解产物,且不同H₂O₂加入量时的光氧化降解产物生成量或浓度及随UV光照处理时间的变化幅度与趋势均存在较大程度的差别.基于二嗪磷及其降解产物的定性、（半）定量分析结果,提出了二嗪磷水溶液在单独UV和UV/H₂O₂工艺中的降解途径与机理.     

电-多相臭氧催化工艺深度处理焦化废水

本文采用新型电-多相臭氧催化（E-catazone）工艺深度处理焦化废水生化二级出水,开展工艺可行性研究.通过与O₃/TiO₂纳米花（TiO_2-NF）与O₃/TiO_2-NF/H₂O₂及单独电化学氧化工艺相比较,对E-catazone工艺技术优势及氧化机理进行探究.结果表明：在相同条件下（O₃浓度84mg/L）,电-多相臭氧催化获得的COD和TOC的去除率（分别为67.9%,50.0%）显著优于O₃/TiO_2-NF获得的去除率（25.8%,20.9%）,即便在O₃/TiO_2-NF体系中投加5g/L的H₂O₂以促进臭氧均相催化效果,但COD和TOC去除率也仅分别提高到63.6%,43.6%.     

电-多相臭氧催化工艺深度处理焦化废水

本文采用新型电-多相臭氧催化（E-catazone）工艺深度处理焦化废水生化二级出水,开展工艺可行性研究.通过与O₃/TiO₂纳米花（TiO_2-NF）与O₃/TiO_2-NF/H₂O₂及单独电化学氧化工艺相比较,对E-catazone工艺技术优势及氧化机理进行探究.结果表明：在相同条件下（O₃浓度84mg/L）,电-多相臭氧催化获得的COD和TOC的去除率（分别为67.9%,50.0%）显著优于O₃/TiO_2-NF获得的去除率（25.8%,20.9%）,即便在O₃/TiO_2-NF体系中投加5g/L的H₂O₂以促进臭氧均相催化效果,但COD和TOC去除率也仅分别提高到63.6%,43.6%.     

KOH和NH3·H2O联合固态预处理对青稞秸秆厌氧发酵特性的影响

为提高青稞秸秆的综合利用率,选用KOH和NH₃·H₂O作为青稞秸秆固态预处理试剂进行中温批式厌氧发酵产甲烷试验研究,并通过Box-Behnken响应面法来考察不同含量的KOH、NH₃·H₂O及预处理时间对青稞秸秆累积甲烷产量的交互影响. 结果表明:各因素对青稞秸秆累积甲烷产量的影响程度表现为NH₃·H₂O含量>KOH含量>预处理时间;通过响应面模型验证试验得到最优预处理条件为KOH含量5.13%、NH₃·H₂O含量3.35%、预处理时间13.87 h,该条件下累积甲烷产量实测值为282.34 mL/g(以VS计),与预测值(286.4 mL/g)非常接近,相对误差小于5%,证明验证模型有效. KOH和NH₃·H₂O联合预处理能够显著提高青稞秸秆厌氧发酵产甲烷能力(P<0.05),累积甲烷产量较7% KOH和5% NH₃·H₂O单一预处理及未处理分别提高了7.59%、20.82%和70.78%;二者联合预处理还能够有效降解木质素(降解率为29.21%),提高发酵液营养价值;同时,可减少回收预处理试剂的成本,降低对环境的污染. 研究显示,Box-Behnken响应面法能较好地优化青稞秸秆厌氧发酵的预处理条件,KOH和NH₃·H₂O联合预处理是高效生产生物甲烷和环境友好的木质纤维素类废弃物的处理方法.      

磁性PEI功能化秸秆的制备及对Pb (Ⅱ)的吸附

为获得同时具有优良的吸附性能和磁分离特性的生物吸附材料,以汽爆秸秆为基质,采用戊二醛交联剂法制备了磁性聚乙烯亚胺功能化秸秆吸附剂（Fe₃O₄-PEI-RS）,通过SEM、XRD、FTIR、XPS和VSM等手段表征了材料的结构和性质,测定了Pb（Ⅱ）在Fe₃O₄-PEI-RS上的吸附性能,考察了pH、吸附时间、吸附剂投加量、Pb（Ⅱ）初始浓度、温度等因素对吸附的影响.结果表明,Fe₃O₄-PEI-RS对Pb（Ⅱ）的吸附具有强烈的pH依赖性;吸附时间对Pb（Ⅱ）的吸附效率有明显的影响,在180 min时吸附达到平衡,吸附过程符合准二级动力学模型;Langmuir和Freundlich模型都能很好地描述Pb（Ⅱ）在Fe₃O₄-PEI-RS上的吸附行为,20、30和40℃时最大吸附量分别为192.31、200.00和212.77 mg/g;热力学参数△G < 0,而焓变△H>0、△S>0,说明该吸附属于熵增加的自发吸热反应过程,升温有利于吸附.重复试验表明,EDTA作解吸剂,经5次吸附/解吸附循环后吸附剂仍能保持较高的吸附容量.研究显示,所制Fe₃O₄-PEI-RS对Pb（Ⅱ）具有较高的吸附容量,稳定性好、可循环利用,能在磁场下实现快速分离.      

一株耐酸SRB的分离及其脱硫除镉性能

为减轻酸性矿山废水引起的环境污染,为矿山废水处理提供潜在的菌种资源,从土壤中分离出一株耐酸的硫酸盐还原菌SRB1并探讨了该菌株的还原硫酸盐和除镉特性.结果表明该菌株具有较强的脱硫除镉能力,其最低耐受pH值,最适温度,最大耐Cd²⁺浓度分别为3.7,35℃和40mg/L.在COD/SO₄^2-≥2,Cd²⁺浓度≤30mg/L条件下,除镉率可达99%以上.在高浓度Cd²⁺和SO₄^2-的体系中,该菌对Cd²⁺有较强的吸附作用,能将Cd²⁺从50mg/L降至15.5mg/L,吸附率达58%,采用二次培养能将SO₄^2-从1.5g/L降至0.04g/L,脱硫率达97.3%,Cd²⁺浓度几乎降为零.TEM、FTIR、SEM表征显示,在镉胁迫下,该菌株的细胞形态发生改变,吸附前后,红外吸收峰改变明显,沉淀颗粒含有结晶CdS.     

MW-Fe0/H2O2体系预处理垃圾渗滤液浓缩液有机物

为探究MW-Fe⁰/H₂O₂类芬顿反应对渗滤液浓缩液的效能与机理,探讨了废水初始pH值、Fe⁰投加量、H₂O₂投加量、MW功率和反应时间等影响因素对有机物去除效果,通过类比实验对MW-Fe⁰/H₂O₂体系处理渗滤液浓缩液中MW辐射的反应机理进行研究,并采用了SEM和XRD技术对反应前后的Fe⁰物相变化及催化机理进行了探究.结果表明,在初始pH值为3.0,Fe⁰投加量0.5g/L,H₂O₂投加量20mL/L,MW功率400W,反应时间14min时,其COD、UV₂₅₄以及色度（CN）的去除率分别为58.70%、85.69%和88.30%.类芬顿类比实验说明MW-Fe⁰/H₂O₂体系处理后具有较高的有机物去除率和可生化性;紫外-可见光谱表明,Fenton和MW-Fe⁰/H₂O₂类芬顿反应均能使废水中有机物的芳香性程度、分子量和缩合度大幅度降低,但MW-Fe⁰/H₂O₂类芬顿反应优于其他反应过程;三维荧光光谱显示,MW-Fe⁰/H₂O₂类芬顿反应能使渗滤液浓缩液中荧光峰峰位蓝移,说明废水的腐殖质缩合度减小,且分子量大幅降低.与此同时,Fe⁰在反应过程中,表面由光滑变得粗糙且被腐蚀为Fe₃O₄和FeOOH等物质.MW-Fe⁰/H₂O₂类芬顿反应的主要机理为芬顿反应及铁氧化物-H₂O₂非均相芬顿反应的高级氧化作用、铁基胶体对有机物的吸附沉淀,而MW的热效应和非热效应加速了以上作用的进行,从而能对渗滤液浓缩液中有机污染物进行快速去除.