改进水热法合成纳米Co_xFe_(3-x)O_4(0≤x≤2)及其对刚果红染料的吸附性能

采用快速水热法制备了纯相Co_xFe_(3-x)O_4(0≤x≤2)纳米颗粒,并对样品进行了XRD、EDX、FTIR、SEM、N_2吸附-脱附以及VSM表征,研究了Co含量、初始浓度和pH值对水中刚果红吸附性能的影响。实验结果表明,Co_(1.6)Fe_(1.4)O_4纳米颗粒具有最大的比表面积170.1 m2·g-1和最好的吸附性能,在pH=3,初始浓度为200 mg·L~(-1)时,饱和吸附容量达到475mg·g-1。对Co_xFe_(3-x)O_4进行了吸附过程动力学和热力学分析,该吸附过程符合准二级动力学模型,根据Langmuir等温吸附模型计算得出最大吸附容量为370.4 mg·g-1。良好的磁性能使Co_(1.6)Fe_(1.4)O_4纳米颗粒很容易从水中分离再利用,实验表明,经过多次脱附/吸附过程,Co1.6Fe1.4O4纳米颗粒对刚果红仍具有良好的吸附性能。     

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。     

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。     

磁性羟基氧化铝的制备及对水体中Cu~(2+)的吸附性能研究

采用水热法制备磁性羟基氧化铝(γ-AlOOH@SiO_2/Fe_3O_4),使用透射电子显微镜、X射线衍射、比表面积分析对其进行形貌表征,并研究了其对水体中Cu~(2+)的吸附性能。结果表明:γ-AlOOH@SiO_2/Fe_3O_4对水体中Cu~(2+)的吸附性能受pH、Cu~(2+)初始浓度、接触时间和温度的影响;γ-AlOOH@SiO_2/Fe_3O_4对Cu~(2+)的吸附符合Freundlich等温线方程,最大吸附量可达284.77mg/g;热力学分析表明,γ-AlOOH@SiO_2/Fe_3O_4对水体中Cu~(2+)的吸附过程是自发和吸热过程;动力学分析说明,该吸附过程遵循准二级动力学反应模型,该吸附过程为化学吸附,内扩散是整个吸附过程的限速步骤;Cu~(2+)吸附率随循环使用次数的增加稍有下降,吸附的Cu~(2+)可通过乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)脱附。     

磁性壳聚糖/膨润土复合吸附剂吸附Cu~(2+)

以膨润土、壳聚糖、Fe_3O_4为原料,制备了在外加磁场作用下能实现快速固液分离的磁性壳聚糖/膨润土复合吸附剂。利用SEM、XRD、VSM、FTIR等分析手段对复合吸附剂的形貌及微观结构进行了表征。通过静态吸附实验研究了复合吸附剂对Cu~(2+)的吸附性能,探讨了溶液初始p H值、吸附剂投加量、吸附时间和吸附温度等对Cu~(2+)吸附效果的影响。结果表明,壳聚糖和Fe_3O_4均已负载到膨润土上。复合吸附剂吸附Cu~(2+)的效果随溶液p H值和吸附剂投加量的增加而增加,并最终趋于稳定;当吸附剂投加量为7.2 g/L、p H值为6、Cu~(2+)初始浓度为30 mg/L时,Cu~(2+)的去除率可达98.5%。吸附动力学和吸附等温线数据分别较好地符合准二级动力学模型和Langmiur吸附等温模型。热力学参数表明,吸附是自发、吸热的过程。     

氧化石墨烯改性淀粉复合吸附剂的制备及对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附性能

采用改进Hummers法制备了氧化石墨烯,再与淀粉进行反应制得了氧化石墨烯改性淀粉复合吸附剂(GO-Starch)。利用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜等技术手段对GO-Starch的结构和官能团进行表征,研究GO-Starch对水中Cu~(2+)、Pb~(2+)吸附性能,探讨吸附时间、温度、吸附剂用量、初始浓度、pH等因素对吸附率的影响。结果表明:(1)在30℃、pH为5、Cu~(2+)初始质量浓度为40mg/L的条件下,GO-Starch对Cu~(2+)的吸附在90min达到吸附平衡。在30℃、pH为4、Pb~(2+)初始质量浓度为20mg/L的条件下,GO-Starch对Pb~(2+)的吸附在120min达到吸附平衡。(2)GO-Starch对Cu~(2+)的吸附符合Langmuir等温吸附模型,对Pb~(2+)的吸附符合Freundlich等温吸附模型;对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附动力学特性均符合准二级动力学模型。     

生物炭固定化解磷菌对Pb2+的吸附特性

以小麦秸秆和活性污泥为原料,在3种温度下热解制备生物炭,使用傅立叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对其结构和性能进行表征,探究了以不同生物炭为载体,以解磷菌为固定化菌株制备的固定化微生物对Pb~(2+)的吸附能力,同时研究了吸附时间和热解温度对固定化微生物吸附Pb~(2+)的影响。结果表明:小麦秸秆生物炭较活性污泥生物炭的表面官能团更为丰富,且小麦秸秆生物炭的芳香化程度随热解温度升高而增加;随着热解温度的升高,小麦秸秆生物炭的微孔逐渐发展,孔壁变薄,孔隙结构更为发达;以700℃热解的小麦秸秆生物炭为载体制备的固定化微生物(IBWS700)对Pb~(2+)的吸附量最高,对Pb~(2+)的吸附量可达89.39mg/g;IBWS700对Pb~(2+)的吸附动力学符合准二级动力学方程;IBWS700对Pb~(2+)的吸附可以用Langmuir模型较好地拟合。     

不同热解温度污泥生物炭对Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附特性

采用剩余污泥为原料,分别于300、400、500℃缺氧条件下制备污泥生物炭,利用X射线能谱仪(EDS)、环境扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)对其进行表征,并探究不同吸附时间,不同pH和不同Pb~(2+)、Cd~(2+)浓度下污泥生物炭对Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附特性,以期拓展污泥资源化利用途径。结果表明,准二级动力学方程能更好地描述污泥生物炭对Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附过程,约30 h达到平衡,其吸附主要受化学吸附控制。随溶液初始pH的升高,重金属的吸附量呈先增高后降低趋势,在pH 4.5时对Pb~(2+)的吸附量最大,而Cd~(2+)在pH 6.5时最大。在25℃时,低温热解制备的污泥生物炭对Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附量为RC500RC400RC300,RC500的饱和吸附量分别为Pb~(2+)(14.39 mg·g~(-1))Cd~(2+)(1.45 mg·g~(-1)),污泥生物炭对重金属离子的吸附量与其水合离子半径呈负相关。     

MBFX-8/磁性Fe_3O_4@CMC复合絮凝剂的制备及对Cu~(2+)的去除

以微生物絮凝剂MBFX-8、羧甲基壳聚糖CMC和磁性Fe_3O_4为原料,制备了新型MBFX-8/磁性Fe_3O_4@CMC复合絮凝剂。采用FTIR和XRD对新型复合絮凝剂进行表征。结果表明,羧甲基壳聚糖(CMC)已成功接枝在Fe_3O_4纳米粒子表面,而且MBFX-8也顺利掺入复合絮凝剂中。考察了MBFX-8与Fe_3O_4@CMC的质量比、p H、絮凝剂投加量和静置反应时间对Cu~(2+)去除性能的影响。MBFX-8与Fe_3O_4@CMC的质量比为1∶5时,复合絮凝剂对Cu~(2+)的去除率最好。复合絮凝剂对Cu~(2+)的去除效果与溶液初始p H以及静置反应时间正相关,而与其投加量的增加呈先提高后降低的趋势。当溶液初始p H值为6.5,复合絮凝剂投加量为5 g·L-1,静置反应时间为3 h时,得到最优的Cu~(2+)去除效果,达98.9%。     

磁性生物质吸附——磁分离处理含铅废水

利用桉叶磁性生物质吸附剂(ELMB)处理含铅废水,结果表明,影响吸附效果的主要因素为初始pH、接触时间和ELMB投加量。当Pb~(2+)初始摩尔浓度为0.5mmol/L、初始pH为5、接触时间为1h、ELMB投加量为2.0g/L时,Pb~(2+)去除率高于95%。Langmuir和Freundlich吸附等温模型都能较好拟合ELMB对Pb~(2+)的吸附。吸附前后红外图谱表明,Fe—O、C≡N、C=O、C=C和O—H可能参与了吸附反应。外加磁场后,15min即可完成铅冶炼废水中的ELMB分离。预处理后,ELMB吸附—磁分离联合工艺处理铅冶炼废水,出水可达到《铅、锌工业污染物排放标准》(GB 25466—2010)。     

超声-浸渍法制备污泥负载型高效非均相Fenton催化剂及其催化性能

基于简易的超声-浸渍法将铁元素成功掺杂于污泥载体上,得到了一种高效稳定的非均相Fenton催化剂,并运用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP)和傅立叶变化红外光谱(FT-IR)等对合成催化剂的结构和性能等进行表征,探究了所制备催化剂对亚甲基蓝(MB)模拟废水的降解行为。结果表明,以脱水污泥为载体,可快速有效将铁元素掺杂于污泥中,并主要以Fe_2O_3的形式存在,且负载铁元素和载体形成了Fe—O、Fe—O—H和Si—O—Fe等化学键,保证催化剂的稳定性。对50mg/L MB的降解实验表明,在初始pH为4、催化剂用量为0.6g/L、H_2O_2投加量为5mL/L的最优实验条件下,反应120min后对MB的降解率可达99.8%,并且循环实验5次仍能保持较好的催化性能。同时阐明了非均相Fenton催化体系对MB可能的降解机理。     

壳聚糖Pb~(2+)螯合吸附剂的性能表征

用先印迹和后印迹方法制备了2种壳聚糖Pb2+螯合吸附剂(Pb-TMCS和TMCS-Pb),考察了吸附剂对Pb2+的吸附性能。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和X射线能谱仪(EDS)对吸附前后的PbTMCS,TMCS-Pb及壳聚糖(CS)分别进行形貌、结构及组成的表征。结果表明,与TMCS-Pb和CS相比,先印迹方法制备的Pb-TMCS对Pb2+的吸附容量最大,可达45.38 mg/g;表面更加粗糙;包覆了磁性物质Fe3O4,具有磁性,能够迅速从吸附后的溶液中分离出来;对Pb2+的吸附机理是—NH2、—OH和C S与Pb2+发生了螯合反应;先印迹能留下更多印迹空穴,对Pb2+的吸附选择性更好。     

磁性金属有机骨架Fe3O4@ZIF-8的制备及对偶氮染料刚果红的高效吸附

采用常温搅拌法,在聚苯乙烯磺酸钠(PSS)处理过的Fe_3O_4表面诱导生长ZIF-8壳层,成功合成了磁性核壳金属有机骨架Fe_3O_4@ZIF-8,并对其吸附去除偶氮染料刚果红的性能进行了探究,考察了刚果红初始浓度和接触时间、Fe_3O_4@ZIF-8投加量以及pH对刚果红去除的影响。SEM、TEM、XRD、FT-IR及VSM表征结果证明,ZIF-8纳米颗粒已成功负载于Fe_3O_4表面,形成了典型的核壳结构,并且具有优异的磁学性能。吸附实验结果表明,反应最佳pH为6,吸附剂投加量为500 mg·L~(-1);当反应时间达到180 min时,吸附达到平衡。吸附反应的吸附动力学和吸附等温线分析表明,刚果红染料在Fe_3O_4@ZIF-8上的吸附动力学符合二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir模型。Fe_3O_4@ZIF-8吸附剂对刚果红具有高效的选择吸附性能并且在循环吸附中展现出良好的循环吸附性能。因此,磁性核壳金属有机骨架Fe_3O_4@ZIF-8作为吸附剂在去除刚果红染料方面有着广阔的应用前景。     

壳聚糖改性对磁性Fe_3O_4吸附去除Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的影响研究

利用壳聚糖改性磁性Fe_3O_4以提高其对重金属Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附性能,考察了改性前后磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附等温线及吸附动力学过程。结果表明,经壳聚糖改性后,壳聚糖-磁性Fe_3O_4比表面积大幅增加,由原来的76.12m2/g增加到142.67m2/g;壳聚糖-磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附性能优于磁性Fe_3O_4;当pH为2.0~7.0时,提高pH有助于促进两种磁性材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附量;两种磁性材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学模型,吸附过程属于吸热过程;重复吸附—脱附循环再生5次后,壳聚糖-磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的去除率仍在80%以上,磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的去除率在75%以上,两种磁性材料再生性能较好。     

纳米Fe_3O_4磁性粒子的制备及吸附性能研究

采用共沉淀法制备了纳米Fe3O4磁性粒子。应用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)等对纳米磁性粒子的粒径、结构、形貌、磁性能进行了表征,进行了磁分离沉降性能和腐殖酸吸附去除实验研究。结果表明:在未添加任何分散剂的条件下,制得的纳米Fe3O4磁性粒子主要呈球状,平均粒径约11 nm,为典型的反尖晶石结构;饱和磁化强度、矫顽力和剩余磁化强度分别为73.10 emu/g、159.2 A/m和0.41 emu/g;磁分离沉降速度为重力场的50倍;纳米Fe3O4磁性粒子对腐殖酸的吸附符合Langmuir型吸附等温线。     

磁改性硅藻土对水中磷的吸附性能研究

利用硅藻土和FeSO_4·7H_2O为主要原料,采用共沉淀法制备应用于抑制水体富营养化的除磷吸附材料——磁改性硅藻土,通过BET比表面积、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)和磁滞回归对其进行表征。结果表明:磁改性硅藻土表面除了含SiO_2,还增加了Fe_2O_3和Fe_2SiO_4,且具有优良的磁性;当吸附时间为120min、酸性、吸附剂投加量为10g/L时,磁改性硅藻土对磷的去除率最大,是硅藻土的4.6倍;Langmuir拟合方程能更好地拟合磁改性硅藻土对磷的等温吸附曲线,表明磁改性硅藻土对废水中磷的吸附是单分子层吸附过程;吸附饱和的磁改性硅藻土在外加磁场作用下可迅速实现固液分离。     

Fe3O4/CS磁性纳米绒球高效吸附水体中的五氯酚钠

采用溶剂热法成功制备了具有新型形貌的Fe3O4/CS单分散磁性纳米绒球。选取Fe3O4/CS纳米绒球作为磁性吸附剂,研究了其脱除水中五氯酚钠(PCP-Na)的吸附性能。吸附平衡实验表明,Fe3O4/CS吸附脱除PCP-Na的吸附过程能在30 min以内迅速实现吸附平衡,且对于初始浓度为100 mg/L、初始pH为6.5的PCP-Na溶液,在25℃吸附条件下能使溶液中的PCP-Na去除率高达91.5%。吸附等温线和吸附动力学研究表明,Fe3O4/CS吸附脱除PCP-Na的吸附过程属于放热反应,遵循Langmuir吸附模型,符合Lagergren二级动力学方程。此外,在完成吸附过程后,通过一块永久磁铁即能从吸附溶剂中迅速分离出Fe3O4/CS,从而实现吸附剂的有效分离和重复利用,显示了该磁性吸附剂的优越性和用于实际废水处理的潜力。     

碳纳米管稳定纳米Fe_3O_4的制备及降解染料橙Ⅱ

以乙酰丙酮铁(Fe(acac)3)为铁源,水/乙二醇混合溶剂作为还原剂,碳纳米管(CNTs)为纳米四氧化三铁的分散载体,采用溶剂热法原位合成CNTs稳定化纳米Fe3O4。利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)、傅立叶红外(FTIR)等对CNTs稳定化纳米Fe3O4进行相组成、形貌及结构分析,振动样品磁强计(VSM)对其室温磁性测量。用稳定化纳米Fe3O4催化双氧水降解酸性橙Ⅱ(AOⅡ)染料,研究其催化活性。结果表明,混合溶剂中水的含量能影响Fe3O4在碳纳米管外表面分散的均匀性。室温磁性测量结果显示,分散在CNTs上的Fe3O4表现出超顺磁性。用CNTs稳定化的纳米Fe3O4降解AOⅡ显示出很高的催化活性。     

Fe3O4纳米磁性微粒对全氟辛烷磺酸盐的吸附

采用共沉淀法合成Fe3O4纳米磁性颗粒,用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)以及振动样品磁强计(VSM)对Fe3O4纳米磁性颗粒的粒径、形貌和磁性进行表征并研究Fe3O4纳米磁性微粒对全氟辛磺酸盐的吸附。结果表明:在PFOS初始浓度4 mg/L,pH为3,反应时间24 h,Fe3O4纳米磁性微粒投加量1.25 g/L,对全氟辛磺酸盐去除率达到90%。Fe3O4纳米磁性微粒对PFOS的吸附符合Freundlich吸附方程。     

MnFe_2O_4/埃洛石纳米管的制备及其对罗丹明B的吸附

通过溶胶凝胶法合成MnFe2O4/埃洛石纳米管(HNTs)磁性复合材料,利用扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),X射线衍射仪(XRD),震动样品磁强(VSM),对磁性纳米复合材料的表面结构和性能进行表征。结果表明,MnFe2O4纳米粒子成功负载到HNTs的表面,磁性埃洛石纳米管(MHNTs)表现出较好的磁性性能,其饱和磁化强度是24.2031emu/g。通过实验研究复合材料不同用量,pH,浓度和温度对罗丹明B吸附性能的影响。研究表明,选择投加量为0.05g,去除率可接近100%,吸附量达到9.95mg/g;pH对吸附量影响甚小,实验选择原始pH;吸附量随着初始浓度的增大而增大,随着温度的提高而减小,表明该吸附过程是放热反应。