纳米腐植酸基复合树脂的制备及其对Ni~(2+)和Cd~(2+)的吸附

采用水溶液聚合法,以丙烯酸、丙烯酰胺及改性蒙脱土为原料,纳米腐植酸为基体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过二硫酸钾为引发剂,制备了丙烯酸-蒙脱土-丙烯酰胺/纳米腐植酸复合树脂(简称复合树脂)。考察了溶液pH、吸附时间、吸附温度、初始离子浓度等因素对复合树脂分别吸附Ni~(2+)和Cd~(2+)的影响。实验结果表明:在吸附温度35℃、吸附时间90 min、溶液pH为7、初始Ni~(2+)和Cd~(2+)的浓度分别为0.02 mol/L、复合树脂加入量16.7 g/L的条件下,Ni~(2+)和Cd~(2+)的吸附量分别为383.02 mg/g和359.27 mg/g;复合树脂吸附Ni~(2+)和Cd~(2+)的吸附等温线均满足Langmuir等温吸附方程;吸附过程均符合准二级动力学方程;复合树脂重复使用6次,其对Ni~(2+)和Cd~(2+)的吸附量分别降低了17.1%和9.3%。     

生物炭对铅离子的吸附性能

以废弃松木屑为原料,采用控制热分解法制备了生物炭。运用BET和FTIR等技术对生物炭进行了表征,考察了生物炭对铅离子的吸附效果,并探讨了吸附机理。表征结果显示,700℃氨气处理的生物炭,其比表面积和总孔体积显著增大。实验结果表明:生物炭对铅离子的吸附效果优于普通活性炭,且以700℃氨气处理的生物炭为最佳;随溶液pH的升高生物炭对铅离子的去除率增大,当pH为4~6时去除效果较好;在溶液pH为6、初始铅离子质量浓度为50 mg/L、吸附剂加入量为1 g/L、吸附时间为6 h的条件下,700℃氨气处理的生物炭对铅离子的去除率达99%以上;700℃氨气处理的生物炭的Langmuir吸附常数和Freundlich吸附常数远大于普通活性炭和其他工艺的生物炭;铅离子在生物炭上的吸附过程符合拟二级动力学方程。     

重金属离子天然吸附剂的解吸与再生

总结了重金属离子的天然吸附剂的解吸与再生的研究进展.着重论述了各类解吸剂的解吸原理、解吸特点和解吸性能.指出无机酸解吸剂是价廉高效的理想解吸剂,其中盐酸可在低浓度下达到较高的解吸率,且对吸附剂性能没有损害,而强碱溶液是以阴离子基团形式存在的Cr~(6+)的专有解吸剂.在解吸过程中采用超声波或微波有助于提高解吸率.多数天然吸附剂都具有良好的再生能力,经5次吸附-解吸循环操作仍能保持原有的吸附性能.     

聚丙烯酰-6-氨基吡啶的制备及其对重金属离子的吸附

以2,6-二氨基吡啶为原料,合成了功能单体2-丙烯酰-6-氨基吡啶,并将其与乙二醇二甲基丙烯酸酯共聚合成了聚合物吸附剂聚丙烯酰-6-氨基吡啶。考察了聚合物吸附剂对重金属离子的吸附分离性能。实验结果表明:在混合液中Cu2+,Zn2+,Cd2+,Ni2+的初始质量浓度均为10 mg/L、聚合物吸附剂加入量为5 g/L、溶液pH=7、吸附时间为10 min的条件下,聚合物吸附剂对各离子的吸附率均大于90%;采用浓度为0.5 mol/L的HCl溶液对吸附后的聚合物吸附剂进行洗脱,4种重金属离子的洗脱率均可达97%以上;该吸附剂具有很好的稳定性,重复使用11次后其对4种重金属离子的饱和吸附量均未有明显的下降。     

氨基改性二氧化硅气凝胶的制备及其对镍离子的吸附性能

以正硅酸乙酯为硅源、3-氨丙基三乙氧基硅烷为改性剂,采用溶胶-凝胶法制备了氨基改性二氧化硅气凝胶,采用FTIR、SEM、TEM和BET技术对其进行了表征,并将其用于对水中镍离子的吸附。表征结果显示,改性前后的气凝胶均具有三维多孔网络结构,比表面积分别为877.35 m²/g和357.76 m²/g,平均孔径分别为10 nm和12 nm。实验结果表明：溶液pH为4~7时改性气凝胶对镍离子均保持较高的吸附量,溶液pH为6左右时吸附量最高;Langmuir等温吸附模型能更好地描述镍离子在改性气凝胶上的吸附行为,其饱和吸附量为70.03 mg/g,改性前仅为29.05 mg/g;改性气凝胶重复使用5次后,仍保持较高的镍离子去除率,重复使用性能良好。     

聚丙烯酰-6-氨基吡啶的制备及其对重金属离子的吸附

以2，6-二氨基吡啶为原料，合成了功能单体2-丙烯酰-6-氨基吡啶，并将其与乙二醇二甲基丙烯酸酯共聚合成了聚合物吸附剂聚丙烯酰-6-氨基吡啶。考察了聚合物吸附剂对重金属离子的吸附分离性能。实验结果表明：在混合液中Cu²⁺，Zn²⁺，Cd²⁺，Ni²⁺的初始质量浓度均为10 mg/L、聚合物吸附剂加入量为5 g/L、溶液pH=7、吸附时间为10 min的条件下，聚合物吸附剂对各离子的吸附率均大于90%；采用浓度为0.5 mol/L的HCl溶液对吸附后的聚合物吸附剂进行洗脱，4种重金属离子的洗脱率均可达97%以上；该吸附剂具有很好的稳定性，重复使用11次后其对4种重金属离子的饱和吸附量均未有明显的下降。     

硅胶固载季鏻离子液体对CO_2的吸附

采用嫁接法制备了硅胶固载季鏻双三氟甲烷磺酰亚胺盐离子液体,并将其用于对CO2的吸附,考察了吸附剂的吸附等温线及循环使用性,并运用均相表面扩散模型(HSDM)研究了吸附动力学。采用FTIR和TG等技术对试样进行了表征。表征结果显示:离子液体已成功固载到硅胶上;煅烧活化硅胶对季鏻离子液体(C-Si O2-P4T)的固载量为5.39%(w);固载试样基本保持了硅胶的孔道特征。实验结果表明:C-Si O2-P4T具有较高的CO2平衡吸附量,且能显著提高CO2/N2吸附选择性,循环使用6次仍保持良好的吸附能力;HSDM可较好地拟合CO2在C-Si O2-P4T内的扩散行为,40℃下的扩散系数在10-7 m2/s数量级,与硅胶同级,优于纯季鏻离子液体。     

利用含铝废盐酸制备聚合氯化铝

以某医药企业产生的含铝废盐酸为原料制备了液体聚合氯化铝(PAC)。确定了适宜的有机物去除方法和碱化剂,考察了碱化剂投加量、废盐酸铝离子含量等合成条件对PAC产品指标的影响,并比较了自制PAC和市售PAC对该企业污水站二沉池出水的混凝效果。实验结果表明:采用活性炭吸附法去除废盐酸中有机物,选择固体Ca O作为碱化剂,在活性炭投加量1‰(w)、吸附时间1 h、铝离子含量9.5%(w,以Al_2O_3计)、CaO投加量80 g/L、反应时间24 h的条件下,制备的液体PAC达到行业标准HG/T 2677—2017《工业聚氯化铝》中的Ⅲ类标准;自制PAC对废水COD和SS的去除率均优于市售PAC,不仅可替代其使用,还可外售产生经济效益。     

高分子除氯剂对水中氯离子的吸附机理

采用高分子除氯剂吸附水中的氯离子,考察了除氯剂投加量、反应时间、反应温度、竞争离子等对氯离子去除率的影响。实验结果表明:随着除氯剂投加量增加,氯离子去除率不断提高;吸附动力学符合拟二级动力学模型,表明化学吸附可能是氯离子吸附过程的速率控制步骤;Elovich模型表明除氯剂表面吸附的氯离子存在非均相扩散的吸附-脱附过程;Freundlich等温吸附模型能更好地描述吸附过程,结合热力学计算表明该过程是一个自发进行的吸热熵增的化学吸附过程,温度越高自发程度越大。     

硅胶固载胍盐离子液体脱硫材料的制备及其SO2吸附性能

采用一步法分别合成了1,1,3,3-四甲基胍辛二酸盐离子液体([TMG][SUB])和1,1,3,3-四甲基胍聚乙二醇二羧酸盐离子液体([TMG][PBE]),并采用浸渍法将其分别固载到硅胶上,制备了2种硅胶固载胍盐离子液体脱硫材料(固载材料)。对离子液体和固载材料进行了表征,并考察了固载材料对SO2的吸附性能和再生性能。实验结果表明:固载材料对SO2的吸附发挥了离子液体和硅胶的协同作用,离子液体结构中的醚基基团可促进固载材料对SO2的吸附;在固载比为0.2∶1时,所制备的固载材料[TMG][PBE]-SiO2的SO2饱和吸附量为1.22 g/g(以离子液体计,下同),[TMG][SUB]-SiO2的SO2饱和吸附量为1.01 g/g,均大于纯离子液体,且[TMG][PBE]-SiO2的再生性能更好。     

纳米银负载型阳离子交换树脂的制备及其对水中碘离子的吸附去除

以大孔型磺酸基聚苯乙烯阳离子树脂为载体,采用硝酸银溶液浸渍、硼氢化钠溶液还原制备了纳米银负载型阳离子交换树脂,并对其吸附去除水中碘离子的性能进行了研究。结果表明：最佳硝酸银浸渍浓度为10 mmol/L,对应载银量19.3 mg/g;25 ℃中性水溶液中,该材料对碘离子的饱和吸附量为74.7 mg/g;吸附量受溶液离子强度的影响较小,但当溶液pH从11降至3时吸附量降低了23%。根据吸附前后材料的XPS谱图变化推测碘离子的去除机理可能为：树脂载体上负载的纳米银活性组分首先与水中溶解氧发生氧化反应产生银离子,随后与溶液中的碘离子结合形成AgI沉淀,从而将碘离子从溶液中去除。     

强碱性离子交换树脂再生新工艺的研究

用还原性的硫酸亚铁溶液作为再生剂，对吸附Cr^6 的强碱性离子交换树脂的再生机理进行了初步的探讨和再生工艺的研究，试验结果表明，用硫酸亚铁溶液作为再生剂，可以降低铬离子对树脂骨架的破坏，再生效率可以保持在0．85以上，再生工艺条件如下：再生剂硫酸亚铁溶液的浓度为0．5－1．0mol/L，用量为树脂体积的3－5倍，PH为1－2，流速为2－4m/h，再生温为25－45℃。     

鞘细菌对镉离子的吸附性能及机理研究

研究了鞘细菌对镉离子的吸附性能及机理。实验结果表明：鞘细菌对镉离子吸附的最佳条件组合为镉离子初始质量浓度25 mg/L、吸附时间30 min、反应温度30 ℃;在此条件下,鞘细菌对镉离子的吸附量和吸附率均达最大值,分别为1 778 mg/g和84.65%;SEM照片显示,与吸附前相比,吸附后的鞘细菌菌体形态发生明显变化,菌体表面变得粗糙,并有大量絮状物沉积;吸附前后鞘细菌的红外光谱谱图显示,羟基、酰胺基、羧基等活性基团参与了镉离子的吸附过程。     

纳米MnO_2/Fe_3O_4对镉离子的静态吸附

采用水热合成法将Mn O_2包覆于纳米Fe_3O_4的表面,制备出纳米Mn O_2/Fe_3O_4,并将其用于含镉溶液的吸附。考察了吸附效果的影响因素,并研究了纳米Mn O_2/Fe_3O_4的重复使用性能。实验结果表明:在初始镉离子质量浓度为10 mg/L、吸附剂投加量为4 g/L、吸附温度为20℃、溶液p H为6.0、吸附时间为12 h的条件下,镉离子去除率由使用纳米Fe_3O_4时的3%增至使用纳米Mn O_2/Fe_3O_4时的96%;在初始镉离子质量浓度为50 mg/L、纳米Mn O_2/Fe_3O_4投加量为4 g/L、吸附温度为20℃、溶液p H为6.0、吸附时间为1 h的条件下,镉离子去除率达78%,吸附量为9.7 mg/g;经5次重复使用后,纳米Mn O_2/Fe_3O_4对镉离子的去除率仅比首次使用时降低了10百分点,具有良好的重复使用性能。     

改性多壁碳纳米管对Pb2+、Cu2+和Co2+的竞争吸附研究

采用HNO3改性的多壁碳纳米管（MWCNTs）分别对Pb^2＋、Cu^2＋和Co^2＋进行吸附，并在含3种离子的混合溶液中进行竞争吸附。单一离子吸附结果表明，在室温、pH=5的条件下，MWCNTs对单一离子的饱和吸附量分别为：Pb^2＋91mg／g；Cu^2＋24mg／g；Co^2＋12mg／g。竞争吸附结果表明，在溶液中各金属离子的平衡质量浓度均为30mg／L时，MWCNTs对Pb^2＋、Cu^2＋和Co^2＋的平衡吸附量分别为43，15，6mg／g。MWCNTs对3种金属离子的吸附选择性大小顺序为：Pb^2＋〉Cu^2＋〉Co^2＋分别用Langmuir和Frundlich模型对单一吸附和竞争吸附进行拟合，结果表明，该吸附过程更符合Langmuir模型。     

壳聚糖-丙烯酰胺-丙烯酸三元接枝共聚物去除废水中铜离子研究

研究pH值、温度、反应物比率对生成三元接枝共聚物的影响,三元接枝共聚物接枝率与接枝效率的计算,以及三元接枝共聚物对铜离子的吸附效果.实验与计算结果表明：生成三元接枝共聚物的最佳反应条件为引发剂（NH4）2S2O8用量6 mmol/L,反应温度50℃,壳聚糖（CTS）：丙烯酰胺（AM）：丙烯酸（AA）=1∶2.7∶0.3,pH值=7,反应时间5h;在相同条件下,三元接枝共聚物对铜离子去除效果比壳聚糖有了明显的改善,对铜离子去除率最高达到90.06％,比壳聚糖对铜离子的去除率高49.72％.     

离子交换树脂法吸附分离水中的邻二甲苯-4-磺酸

采用阴离子交换树脂吸附分离水中的邻二甲苯-4-磺酸。实验结果表明:201×7型阴离子交换树脂(简称树脂)对邻二甲苯-4-磺酸有很强的吸附能力,即使在4 mol/L NH_4Cl存在的情况下,树脂对邻二甲苯-4-磺酸的静态吸附率仍超过90%;适宜的动态吸附—解吸条件为吸附液流速为0.50 L/h、吸附液体积2 L,用含60%(质量分数)乙醇和1 mol/L盐酸的解吸剂解吸、解吸剂流速1.0 L/h、解吸剂体积1.5 L;该方法可有效回收水中的邻二甲苯-4-磺酸。     

污泥基生物炭的制备及其对Hg~(2+)的吸附

在添加乙酸钾的条件下将污泥低温热解制备出污泥基生物炭,并将其用于溶液中Hg~(2+)的吸附,考察了Hg~(2+)吸附效果的影响因素,并对吸附机理进行了分析。表征结果显示:热解对污泥有一定的造孔作用,而乙酸钾对孔隙结构的形成影响更大。实验结果表明:在吸附温度为25℃、溶液p H为6、初始Hg~(2+)质量浓度为15 mg/L、污泥基生物炭投加量为6 g/L的条件下,吸附24 h时的Hg~(2+)去除率达97.08%;污泥基生物炭对Hg~(2+)的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,吸附行为符合Lagergren准二级动力学方程。     

交联壳聚糖季铵盐吸附剂的制备及其对重金属离子的吸附

以壳聚糖为原料、二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）为接枝单体、甲醛为预交联剂、环氧氯丙烷为交联剂，通过反相乳液聚合制备出交联壳聚糖季铵盐吸附剂，并将其用于吸附Ni（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）。考察了吸附时间、溶液初始浓度、溶液pH等因素对吸附效果的影响。实验结果表明：该吸附剂对Ni（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）的吸附过程遵循拟二级动力学方程，吸附等温线符合Langmuir方程；在30 ℃条件下，Ni（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）的溶液初始浓度均为1 mmol/L时，该吸附剂吸附Ni（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）的最佳溶液pH分别为7和6，对应的平衡吸附量分别为1.18，1.99 mmol/g；该吸附剂可用盐酸再生，重复使用性能良好。     

木质素基聚合物的制备及亚甲基蓝的吸附

以木质素磺酸钠为原料单体、环氧氯丙烷为交联剂,采用反相乳液聚合法制备了木质素磺酸钠交联聚合物(SLCP),并将其用于水中有机染料的吸附。表征结果显示:SLCP基本保留了木质素磺酸钠的骨架和官能团,具有良好的热稳定性。实验结果表明:SLCP对亚甲基蓝(MB)有较好的吸附选择性,在加入量为0.5 g/L时就有较高的吸附效率;在溶液p H2~6范围内吸附量随溶液p H增大而迅速提高,溶液p H6后吸附量趋于稳定;最佳吸附温度为35℃;在SLCP加入量0.5 g/L、溶液p H 6.5、吸附温度25℃、初始MB质量浓度100.5 mg/L的条件下,吸附150 min基本可达平衡,吸附平衡时的吸附量和MB去除率分别为191.2 mg/g和95.1%;SLCP对MB的吸附符合Langmuir等温吸附模型,吸附动力学符合Lagergren拟二级动力学方程。