改性水葫芦粉对水体中Hg~(2+)的吸附

通过二硫化碳(CS_2)对水葫芦粉进行改性,研究吸附时间、吸附剂浓度和溶液pH对改性前后水葫芦吸附溶液二价汞(Hg~(2+))的影响,并探讨其吸附动力学、热力学行为和除汞机理。结果表明:吸附剂浓度为2 g·L~(-1),溶液pH值为6,吸附时间180 min,改性水葫芦粉对Hg~(2+)浓度为2.0 mg·L~(-1)时的去除率大于93%;改性前后水葫芦粉对Hg~(2+)的吸附过程均符合拟二级动力学方程,化学吸附在整个吸附过程中起重要作用。吸附过程能够很好地用Langmuir方程拟合,吸附自由能变(ΔG)0、吸附焓变(ΔH)0、吸附熵变(ΔS)0,表明改性水葫芦粉对Hg~(2+)的吸附过程是自发的吸热过程;动力学拟合和热力学研究表明改性水葫芦粉对Hg~(2+)的吸附既有物理吸附又有化学吸附。     

羟肟酸功能化PMMA/AM/HOA的合成及对Hg~(2+)和Cd~(2+)的吸附性能

用悬浮聚合法合成了甲基丙烯酸甲酯(MMA)与丙烯酰胺(AM)的共聚物PMMA/AM,再经羟胺改性制备了含羟肟酸功能基的改性PMMA/AM/HOA树脂。通过红外光谱(FTIR)和热重分析(TG)对PMMA/AM/HOA树脂的结构和稳定性进行了表征。以PMMA/AM/HOA为吸附剂,考察了温度、吸附时间、pH值和金属离子浓度等条件对Hg~(2+)、Cd~(2+)两种金属离子吸附性能的影响。结果表明,改性树脂对Hg~(2+)、Cd~(2+)具有良好的吸附能力,其实验吸附量分别为0.822和0.384 mmol·g~(-1)。改性树脂对Hg~(2+)和Cd~(2+)的吸附过程符合拟二级动力学方程,25℃时其二级动力学吸附速率常数分别为5.301×10~(-2)和3.582×10~(-2)g·(mmol·min)~(-1);改性树脂对Hg~(2+)和Cd~(2+)的吸附量随温度的升高有所增大,吸附过程符合Langmuir和Freundlich吸附等温式。     

废玻璃/铝渣人工沸石对水中Ca2+的吸附

利用废玻璃和铝渣制备沸石,进而表征沸石结构特征并研究其对水中Ca~(2+)的吸附性能。采用批式实验考察不同温度下沸石用量、初始pH、振荡频率、接触时间对吸附量的影响,并研究吸附过程热力学、动力学特征。结果表明,吸附量随沸石用量增加而减小、随接触时间延长而增大。初始pH和振荡频率对吸附量影响较显著。温度变化对平衡吸附量影响不大,但升高温度可显著缩短吸附平衡时间。最佳工艺参数为:沸石用量20 g·L~(-1),初始pH 6～8,振荡频率150 r·min~(-1),接触时间60 min,此时吸附量约16 mg·g~(-1)。Langmuir等温线最符合沸石吸附水中Ca~(2+)过程,表明该过程是均质单分子层吸附。动力学特征最符合准二级动力学方程,证实该过程主要受离子交换、颗粒外液膜扩散和颗粒内扩散控制。该沸石对水中Ca~(2+)吸附过程是物理吸附和化学吸附并存的自发、吸热、熵增过程。该沸石可较好地去除水中Ca~(2+),故具有一定软化硬水能力。     

钛(Ⅳ)和铝(Ⅲ)改性沸石去除水溶液中过量氟离子

制备了负载铝沸石(Al-Z)和负载钛沸石(Ti-Z)复合材料并测试了2种吸附材料对氟离子的吸附性能。未改性的人造沸石对氟离子几乎没有吸附作用,室温下2 g·L~(-1)的Al-Z和4 g·L~(-1)的Ti-Z的最大吸附量分别为32.94 mg·g~(-1)和15.03 mg·g~(-1)。在偏酸性和中性条件下有利于Al-Z对氟离子的吸附;Ti-Z对氟离子的吸附效果在酸性条件下较好;Zeta电位结果表明Al-Z对氟离子的吸附较Ti-Z有更广泛的pH适应能力;Al-Z和Ti-Z受CO2-3和PO3-4共存离子的影响对氟离子的去除率下降,且Ti-Z受影响程度更大,这是因为CO2-3和PO3-4的存在会改变溶液的pH值,使溶液呈碱性,从而影响吸附剂对氟离子的吸附效果;准二级动力学模型和Freundlich等温线方程符合描述这两种改性沸石对氟离子的吸附行为。与Ti-Z相比,Al-Z在吸附剂用量、氟离子吸附量、对pH与共存阴离子的适应性方面表现更好,是一种非常具有应用前景的氟离子吸附剂。     

酒糟生物炭负载铝对饮用水中氟的去除

以酒糟生物碳为原料,采用负载Al(OH)_3改性制得生物吸附剂(CDGB)。通过静态吸附实验研究吸附剂用量、初始浓度、吸附时间、pH值和共存离子对CDGB吸附氟能力的影响。结果表明:CDGB具有非常宽的最适pH值范围,在pH值为5.0~9.0范围内CDGB均能有效地去除饮用水中的氟离子;并且在氟初始浓度为10 mg·L~(-1),吸附时间40 min,CDGB的添加量为2 g·L~(-1)时氟的去除率可达90%以上,且吸附后水中氟离子含量低于1 mg·L~(-1),符合国家饮用水标准;溶液中常见的共存离子(硝酸根、氯离子和硫酸根)对吸附剂吸附没有显著影响;CDGB对氟离子吸附过程符合Langmuir吸附等温线模型和伪二级吸附动力学模型,理论饱和吸附容量为18.05 mg·g~(-1)。     

改性谷壳生物炭负载磁性Fe去除废水中Pb~(2+)的效果及机制

将谷売生物炭用酸改性后负载磁性Fe_3O_4,得到一种新的吸附材料(BC~Fe)。通过单因素吸附实验,研究了时间、pH、添加量、浓度以及温度等参数对BCTe吸附废水中Pb~(2+)的影响,并对其进行比表面积及傅里叶红外光谱分析,探讨该磁性生物炭对Pb~(2+)的吸附机理。结果表明对Pb~(2+)的吸附能在2 h内基本达到平衡。在Pb~(2+)溶液初始浓度为100mg·L~(-1),pH=5.0温度为25℃,分別添加0.1g和0.15 g的BC-Fe于50 mL Pb~(2+)溶液中,单位质量的BC-Fe对溶液中Pb~(2+)的吸附量分别为40.6 mg·g~(-1)和33.2 mg·g~(-1)去除率分别为81.3%和99.9%。该吸附过程符合拟二级动力学模型,理论平衡吸附量为43.9 mg·g~(-1)。用Langmuir等温吸附方程能够很好地描述其吸附行为;热力学研究表明对Pb~(2+)的吸附过程是自发的吸热过程。     

磁性壳聚糖改性硅藻土吸附去除水中的铅离子

采用壳聚糖与Fe_3O_4对硅藻土进行混合改性,制备出一种吸附效果好、且能从液相中磁分离的新型复合吸附剂。通过SEM、XRD、VSM和FTIR等手段对其进行表征,并探究溶液pH、吸附剂投加量以及吸附温度等条件对水溶液中Pb~(2+)吸附效果的影响。结果表明:壳聚糖和Fe_3O_4都能够负载到硅藻土上面。当溶液pH为5、吸附剂投加量为10 g·L~(-1)、初始浓度为10 mg·L~(-1)时,Pb~(2+)去除率可以达到96.4%。吸附过程较好地符合假二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型,热力学数据说明该吸附是吸热、自发的过程。     

氨基改性MCM-48对水溶液中Pd~(2+)的吸附

采用3毫丙基三乙氧基硅烷对MCM48进行改性,制备出氨基改性介孔硅材料WH_2-MCM-48,通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FMR)和N2吸附脱附(BET)对WH_2-MCM-48进行表征,并探讨了WH_2-MCM-48对水溶液中Pd~(2+)的吸附性能。实验考察了初始pH、吸附时间、初始浓度、温度等因素对Pd~(2+)吸附的影响,并讨论了吸附动力学和热力学特征。结果表明:在pH为4~5范围内,吸附效果最好在150 min内达到吸附平衡。吸附动力学符合拟二级动カ学方程,Langmuir等温吸附方程能较好地描述WH_2-MCM-48对Pd~(2+)的吸附特性30℃静态吸附容量为59.67 mg·g~(-1);热力学分析结果表明AH_2-MCM-48对Pd~(2+)的吸附是自发、吸热反应。吸附观附实验表明,0.1 mol·L~(-1)HCl+5%硫脲对Pd~(2+)的洗脱效果好。     

改性玉米秸秆炭和花生壳炭对溶液中Cd~(2+)的吸附

对玉米秸秆和花生壳炭化制备的生物炭,运用高锰酸钾进行改性,研究其对Cd~(2+)的吸附效果。通过批次吸附实验,考察了两种改性生物炭对Cd~(2+)吸附的初始浓度、pH值、接触时间等因素的影响。结果表明,在pH为6.0,Cd~(2+)浓度为100 mg·L~(-1),温度为20℃,吸附时间为12 h,吸附剂投加量为1.0 g·L~(-1)条件下,改性玉米秸秆炭和花生壳炭对Cd~(2+)的去除率分别为67.03%和46.10%,与未改性的生物炭相比,吸附率分别提高了3.8倍和6.2倍。改性玉米秸秆炭和花生壳炭对溶液中Cd~(2+)的吸附均符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型,最大吸附量分别为68.97和55.55 mg·g-1。两种改性生物炭的吸附行为均符合准二级吸附动力学模型,说明其吸附以化学吸附为主。改性玉米秸秆炭和花生壳炭吸附Cd~(2+)后,可用NaOH溶液进行解吸,解吸4次后,对Cd~(2+)仍有较好的吸附效果,吸附量分别为31.40和24.10 mg·g~(-1)。这说明,高锰酸钾改性玉米秸秆炭和花生壳炭是一种吸附性能高且能够重复利用的去除溶液中Cd~(2+)的吸附材料。     

改性沸石对二级生化出水中氨氮的吸附特性

采用氯化钠联合高温对天然斜发沸石进行改性,通过批次实验探究改性沸石吸附氨氮特性。结果表明:氯化钠浓度为0.8 mol·L~(-1),焙烧温度为300℃条件下,氨氮去除效果最佳;改性沸石在氨氮初始浓度为8mg·L~(-1),投加量为10 g·L~(-1),反应时间为120 min的条件下,去除率可达71%,相比天然沸石提高23.1%。通过扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)和傅里叶光谱(FT-IR)考察改性前后沸石组成特征以及化学键的变化,可以看出,改性机制可去除孔道杂质及Na~+置换沸石中金属阳离子;氨氮吸附过程满足拟二级动力学方程(R~2=0.986),Langmuir等温线模型拟合结果 (R~2=0.998)优于Freundlich模型(R~2=0.839),且改性沸石最大吸附容量为5.94 mg·L~(-1)。热力学计算结果表明,沸石对氨氮的吸附过程是一个自发、吸热、熵增过程。上述结果表明,改性沸石能够有效地对污水厂二级生化出水中氨氮进行深度处理。     

硝酸改性稻秆处理含Pb~(2+)模拟废水

在150 m L溶液中,稻秆用量为5 g,硝酸浓度为10%,稻秆颗粒度为20目,改性温度为80℃,改性时间为3h,制备得到硝酸改性稻秆吸附剂。详细探讨了用该吸附剂处理含Pb~(2+)废水的影响因素:吸附剂用量、Pb~(2+)初始浓度、溶液pH值、吸附时间和吸附温度等对Pb~(2+)吸附率的影响,并进一步通过正交实验及对比实验得出处理200 m L,初始浓度为300mg·L-1的含Pb~(2+)废水的最佳吸附工艺为:吸附剂用量为4 g,pH值为6,吸附时间为3 h,吸附温度为20℃,在此工艺条件下,对Pb~(2+)的吸附率达到94.31%,吸附量为14.15 mg·g~(-1)。     

废汞触媒中汞的浸出及其再生活性炭的吸附性能

对电石法生产聚氯乙烯产生的废汞触媒进行浸出及再生活性炭的研究,以6 mol·L~(-1)HCl溶液作为浸出剂,在浸出反应温度为65℃、浸出反应时间为90 min和液固比为15∶1的实验条件下得到Hg~(2+)的优化浸出率为61.25%。采用扫描电镜(SEM)、Brunauer-Emmet-Tller(BET)比表面积等方法分析再生活性炭特征。结果表明焙烧废汞触媒浸出渣热再生活性炭是可行的,焙烧最佳工艺条件为:焙烧温度850℃,焙烧时间90 min。得到的焙烧产物亚甲基蓝吸附值为120.5 mg·g~(-1),BET表面积为704.25 m~2·g~(-1),平均孔径为3.28 nm。再生前后的汞含量与从1.067%降至0.351%,再生后能再次作为汞触媒生产的催化剂载体材料,同时减缓固废堆积过程中汞流失造成的一系列环境问题。     

磁性复合有机海泡石吸附双酚A特性及动力学

通过对天然海泡石进行磁改性与有机改性,制得新型水质净化功能材料——磁性复合有机海泡石(MCOS),采用振动样品磁强计对其进行了表征,考察了其在不同pH、投加量、初始浓度、时间和温度下对水中双酚A(BPA)的吸附效果,并研究了其对BPA的吸附动力学。结果表明:MCOS具有超顺磁性,饱和磁化率为14.1 emu·g~(-1);MCOS对BPA的最佳吸附pH为10.0;当BPA的初始浓度为30 mg·L~(-1)时,MCOS的适宜投加量为1.0 g·L~(-1);MCOS对BPA的平衡吸附时间为90 min;随着反应温度的升高,MCOS对BPA的吸附量减小。准二级反应动力学模型可以很好地描述MCOS对BPA的吸附动力学行为。颗粒内扩散模型表明,在BPA的吸附初始阶段发生了颗粒内扩散。吸附活化能为11.7 k J·mol~(-1),表明吸附过程可能由化学吸附控制。     

血粉对废水中镉离子的高效去除效应

以屠宰场废弃动物血液为原料,经高温干燥、粉碎为血粉,以此血粉为吸附剂,研究血粉添加量、溶液初始浓度、吸附温度、溶液pH、吸附时间对废水中Cd2+吸附量与去除率的影响。结果表明,在25℃、pH=5时,4 g血粉对初始浓度为20mg·L~(-1)的镉离子溶液(100 m L)振荡吸附2 h后,溶液中剩余镉离子浓度为0.1 mg·L~(-1),Cd2+的去除率为99.38%,达到污水综合排放标准(GB 8978-1996)中镉排放限值0.1 mg·L~(-1);血粉对镉离子的吸附反应符合Langmuir等温吸附方程,可决系数为0.999 7,Cd2+的理论饱和吸附量为10.24 mg·g-1。为了使剩余Cd2+浓度达到更低(电镀废水排放标准),在吸附工艺上设计出2步吸附法,即第1次吸附后的混合液进行过滤,再将滤液加1 g血粉进行第2次吸附。结果表明,2步吸附法大大降低了溶液中剩余Cd2+离子浓度,即经过第1步、第2步吸附后,溶液中剩余Cd2+离子浓度降至0.006 mg·L~(-1),达到或低于电镀污染物排放标准(GB 21900-2008)对Cd2+的排放限值(0.05 mg·L~(-1))。这是常规吸附剂活性炭、石英砂、高岭土等所不能达到的技术指标,为废水去除Cd2+提供了一种可能的新技术。     

氯化铜改性石墨相氮化碳吸附剂的脱汞性能

针对燃煤电厂汞污染物排放控制的问题,以尿素为前驱体,通过直接热聚合法制得绒毛状石墨相氮化碳(gC_3N_4),并用于低温条件下吸附脱除单质汞(Hg~0)。利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)等手段对吸附剂进行表征。结果表明:未改性g-C_3N_4具有良好的低温脱汞活性,在120°C时其脱汞效率可达84.7%;CuCl_2改性可以有效提高g-C_3N_4的脱汞性能,其脱汞效率在40～200°C范围内均可达到97%以上;温度对吸附剂脱汞效率的影响较小。XPS表征测试结果表明,铜离子和共价态氯原子均参与了单质汞的吸附脱除反应,Hg~0被Cu~(2+)离子和共价态Cl原子氧化成了Hg~(2+)离子,再吸附于g-C_3N_4表面而脱除。CO_2、SO_2和水蒸气对吸附剂脱汞效率影响较小,但水蒸气可提高汞吸附量。     

一株抗汞真菌的分离纯化及其对含汞废水治理特性的研究

从汞污染土壤中分离纯化一株抗汞真菌菌株GX-4,经过内转录间隔区(ITS)序列比对,GX-4与尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)同源性达到99%。采用GX-4吸附去除含汞废水中的Hg~(2+),考察反应时间、Hg~(2+)初始浓度、pH和GX-4菌悬液投加量对Hg~(2+)去除率的影响,观察GX-4吸附Hg~(2+)前后的微观形态变化。结果表明,30~60min为GX-4对Hg~(2+)的快速吸附阶段,在处理Hg~(2+)初始质量浓度低于0.50mg/L的含汞废水时,出水能够达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中的限值要求;GX-4菌悬液的最佳投加量为1.0~2.0g,最佳pH为5。对吸附Hg~(2+)后的GX-4菌株进行扫描电镜观察,发现该菌能够有效吸附Hg~(2+),并将吸附在细胞壁上的Hg~(2+)转化为稳定的沉淀物。     

载Ca磁性碳纳米管对水中腐殖酸的去除

采用化学共沉淀一步法以钙盐和铁盐对多壁碳纳米管(MWCNTs)改性以制备具有去除水中微污染物腐殖酸的磁性碳纳米管复合材料。X射线能谱分析表明改性MWCNTs上载有Ca和Fe元素。通过振动样品磁强计测得该复合材料具有较强磁性。改性后的MWCNTs 30 min对水中腐殖酸的去除率由改性前的63.89%提高到90.27%。研究了改性MWCNTs投加量、腐殖酸初始浓度、吸附时间、振荡速度、pH及温度对水中腐殖酸去除的影响。结果表明,腐殖酸去除率随着载Ca磁性MWCNTs投加量增大而提高。吸附量随着腐殖酸初始浓度的增大而增加,但去除率却减小。吸附初期腐殖酸去除速率快,0.5 g·L~(-1)的载Ca磁性多壁碳纳米管在腐殖酸初始浓度为20 mg·L~(-1)时,5 h达到吸附平衡,平衡吸附量为39.41mg·g~(-1)。腐殖酸去除率随着振荡速度的增大而增大,在225 r·min~(-1)时达最大,随后随着振荡速度的增大而缓慢下降。在弱酸性下,腐殖酸去除率较高,当pH为5时,腐殖酸去除率达到92.24%;当pH5时,酸性加强,腐殖酸去除率下降;当pH5时,腐殖酸去除率随pH增大呈下降趋势。腐殖酸去除率随着温度的升高而降低。     

FeCl_3改性柚子皮对水中Cr~(6+)的吸附

以生物质废弃物柚子皮为主要原料,通过在柚子皮粉中加入FeCl_3进行改性,将该改性产物用于吸附去除废水中的Cr~(6+)。该改性柚子皮的制备条件为柚子皮粉∶FeCl_3质量比为100∶1,常温下加水混合均匀,在(85±2)℃条件下烘24 h后粉碎。当水中Cr~(6+)离子浓度为5 mg·L~(-1),pH值为6.3,吸附剂投加量为3 g·L~(-1),吸附反应温度为10℃的条件下,吸附反应1 h后达到平衡,吸附效率为97%以上。该吸附反应符合Langmuir等温方程,反应主要机理包括物理吸附、化学吸附、络合作用、絮凝作用、共沉淀作用等。研究表明,该改性吸附材料可自动调节废水pH值,成本低廉,操作简单,效果好,无二次污染,适合处理低浓度含铬废水,有利于生物质废弃物的资源化利用。     

汞矿区周边土壤和溪流底泥对汞的吸附解吸特征

为充分认识汞在土壤和底泥中的吸附解吸特征,采取恒温水平振荡法对汞矿区周边未污染土壤和溪流底泥进行了Hg~(2+)的吸附解吸实验并用吸附等温方程和动力学方程对吸附过程进行了拟合对比。结果表明,土壤和底泥对Hg~(2+)的吸附过程类似,在中性条件下,其饱和吸附量分别为1 848.77 mg·kg~(-1)、941.25 mg·kg~(-1)在过酸或者过碱的条件下,均不利于土壤和底泥对Hg(Ⅱ)的吸附;在初始5 min内,土壤和底泥对Hg~(2+)的吸附量分别达到了饱和吸附量的72.64%、62.68%,200 min内基本达到吸附饱和;Hg~(2+)在土壤和底泥中的吸附量越大,其解吸量也越大,土壤对Hg~(2+)的吸附量及量成正比例关系,且Hg~(2+)一旦进入土壤或底泥,则很难再被解吸出来,土壤和底泥的最大解吸率分别为0.92%、1.32%。Langmuir、Freundlich和TemKin 3种曲线均能较好地拟合土壤和底泥二者对Hg~(2+)的等温吸附过程,但Langmuir的拟合度更高,显著水平分别达到了0.997 6,0.995 9;Elovich、双常数方程均能较好地拟合土壤和底泥对Hg~(2+)的吸附动力学过程,Eovich方程更适合拟合土壤对Hg~(2+)的吸附动力学,双常数方程更适合底泥的动力学拟合,显著水平分别达到0.935 0、0.919 9。     

生物质基炭膜的制备及其对Pb(Ⅱ)的吸附

以生物质二层牛皮为原料,在控制热分解条件下制备了生物质基炭膜。利用TG/DTG、XRD、FT-IR、SEM、TEM和低温N_2吸附-脱附等方法对在不同炭化温度下(550~950℃)制备的生物质基炭膜形貌特征、孔隙结构及其表面化学性质进行了表征。考察了炭化温度、反应时间、溶液pH、加入量等因素对炭膜吸附溶液中铅离子的影响。表征结果表明:随着炭化温度的升高,生物质基炭膜碳微晶趋于石墨化发展,总孔容积持续增大,孔隙结构变得更加发达。实验结果表明:随炭化温度升高,生物质基炭膜对铅离子的吸附效果明显变好;在初始铅离子质量浓度为50 mg·L~(-1)、溶液pH为5.5、吸附剂加入量为1.5 g·L~(-1)、吸附时间为6 h的条件下,950℃下所制炭膜对铅离子有较好去除效果,去除率可达99.9%,吸附容量为32.76 mg·g~(-1)。