氨基修饰介孔分子筛SBA-15吸附水中Cu~(2+)性能研究

以二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷为偶联剂,采用后期修饰方法,制备出氨基修饰SBA-15(SBA代表University of California,Santa Barbara,USA)。利用扫描电镜、傅立叶红外光谱仪、N2吸附-脱附对其结构进行表征。以修饰后的SBA-15为吸附剂,对水中Cu2+的吸附过程进行了动力学与热力学探讨。结果表明:修饰后的SBA-15是一种理想的铜吸附剂,pH值适应范围较宽(3~6),吸附平衡时间较短(120 min),最大吸附量可达37.94 mg/g。修饰后SBA-15对Cu2+吸附动力学符合拟二阶动力学方程,吸附过程可分为三个阶段且不只受内扩散控制。Langmuir吸附模型和Dubinin-Radushkevich(D-R)吸附模型能更好地描述了Cu2+在修饰后SBA-15上的吸附行为,其吸附平均活化能E值分别为-16.44,-17.05,-17.20 kJ/mol,表明该吸附过程为表面络合。热力学参数表明吸附过程是自发、吸热、混乱度增加的过程,升温有利于吸附。     

二胺基改性有序多孔SBA-15对溶液中Cd2+离子的吸附研究

具有高度有序孔道结构的SBA-15是一种广受关注的新型吸附材料,为增加其对溶液重金属离子的吸附性能,选用水热-后期接枝的合成方法,制备出二胺基改性多孔二氧化硅2N-SBA-15,并用透射电镜、X射线衍射、氮气吸附-解吸和红外光谱等手段对其结构进行了表征.并以其为吸附剂,通过批实验的方法讨论了吸附时间、体系初始pH值、吸附剂用量和温度等因素对水溶液中Cd2+吸附的影响,同时结合Zeta电势和XPS分析对其吸附机制进行了探讨.结果表明,合成的SBA-15具有规则多孔特征,SBA-15对Cd2+的吸附受体系pH控制;未改性的SBA-15对Cd2+的吸附量较小,胺基改性可以显著增强SBA-15对Cd2+的吸附能力.在100 mL 25 mg.L-1的Cd2+溶液中,2N-SBA-15的用量在7.5～20 mg之间均能对Cd2+的吸附能力约达95%左右.2N-SBA-15对溶液中Cd2+的吸附很迅速,并在30 min内达到吸附平衡;随着体系温度从25℃增加到35℃,2N-SBA-15对溶液中Cd2+的吸附率从94.73%增加到98.22%.吸附等温线可用Langmuir模型描述,在298 K时Cd2+的最大吸附量为0.9 mmol.g-1,0.1 mol.L-1HCl溶液对Cd2+的洗脱率接近93%.结合pH、温度、Zeta电势和XPS分析结果,可以推测出2N-SBA-15对Cd2+的吸附机制是包含物理吸附、离子交换和络合反应等的复杂吸附过程.2N-SBA-15是一种对水体Cd2+具有较好吸附能力的吸附材料.     

酸甲醛改性花生壳吸附Pb2+的动力学和热力学研究

以花生壳为原料,甲醛为改性剂,对花生壳进行改性制备吸附剂,并对其吸附水溶液中Pb2+的动力学和热力学特性进行了研究.结果表明.在298 K温度下,花生壳对Pb2+的吸附符合拟二级动力学方程,颗粒内扩散过程为吸附的主要速率控制步骤.在实验温度下,改性花生壳对Pb2+的吸附平衡符合Langmuir等温方程,热力学研究表明,...     

磁性GO复合材料对水溶液中Cu(Ⅱ)的去除研究

该研究利用简单的化学合成法合成新型Fe_3O_4@SiO_2/PEI修饰的氧化石墨烯磁性复合材料,并用于去除水中的Cu(Ⅱ)离子,通过Box-Behnken响应面法对pH、Cu(Ⅱ)离子的初始浓度和反应温度3个变量进行优化,得到MSPG对Cu(Ⅱ)离子吸附的最优吸附条件为初始p H为5、初始浓度80 mg/L、反应温度为40℃时,最大理论吸附量为61.48 mg/g。而在最佳条件下进行验证实验,实验值为61.55 mg/g,与理论值相近。吸附动力学研究和等温线研究表明吸附过程在6 h达到平衡,分别符合准二阶动力学模型与Freundlich等温模型,粒子内扩散并不是整个过程中唯一的速率控制步骤。热力学研究证明MSPG对Cu(Ⅱ)的吸附过程是吸热的自发过程。     

铅和铜离子在纳米羟基磷灰石上的竞争吸附动力学研究

通过吸附动力学试验研究了Pb2+和Cu2+在纳米羟基磷灰石(Nano-HAP)上的竞争吸附动力学过程,比较了吸附前后Nano-HAP的Zeta电位以及X射线衍射图谱等,对Pb2+和Cu2+在Nano-HAP上的竞争吸附机制进行了探讨.结果表明,单一铅、铜离子存在时,Pb2+较Cu2+在Nano-HAP上的吸附量要高;当铅、铜这2种离子共存时,Pb2+和Cu2+在Nano-HAP表面发生竞争吸附,铜的吸附量增加,而铅的吸附量下降.结合X射线衍射图谱和动力学反应中Ca2+的溶出量,推测出Cu2+在Nano-HAP上的吸附以静电吸附和表面络合为主,而Pb2+在Nano-HAP上的吸附以溶解-沉淀反应为主,Pb2+、Cu2+在Nano-HAP上的吸附量与Ca2+的溶出量线性关系显著(R2为0.861～0.954).分别用一级、二级动力学方程、抛物线方程、Elovich方程、双常数方程和LJ方程对Pb2+和Cu2+在Nano-HAP上的吸附动力学过程进行了拟合,其中二级动力学方程和双常数方程拟合结果较好,说明Pb2+和Cu2+在Nano-HAP表面的动力学吸附反应是一个化学反应和物理吸附均占一定比例的复杂的吸附过程.     

锰氧化物/石英砂(MOCS)对铜和铅离子的吸附研究

研究了锰氧化物/石英砂(MOCS)吸附剂对Cu2+和Pb2+的吸附行为,考察了吸附剂用量、平衡时间、温度、盐浓度、溶液的pH值等因素对MOCS吸附的影响.结果表明,MOCS对Cu2+和Pb2+的吸附在3 h基本达到吸附平衡,吸附量随着溶液的pH值增大、温度的升高以及盐浓度的降低而增加,在单一体系以及混合体系中对Cu2+和Pb2+的吸附均符合Langmiur吸附等温式,温度从15 ℃升高到45℃,Cu2+和Pb2+的饱和吸附容量(qm)分别从13.4 μmol·g-1和15 5μmol·g-1升高到16.4μmol·g-1和18.1μmol·g-1.Cu2+和Pb2+吸附反应的ΔG°均为负值,焓变ΔH°为正值,说明该吸附过程是自发的吸热反应.利用准一级动力学方程、准二级动力学方程以及粒子扩散方程的数学模型检验了吸附过程的动力学性质,表明MOCS对Cu2+和Pb2+的吸附过程符合准二级反应动力学模型.计算了不同温度下3个动力学方程的吸附速率常数K值.根据准二级反应的吸附速率常数K值,求得MOCS对Cu2+和Pb2+的吸附活化能(Ea)分别为92.3 kJ·mol-1和119 kJ·mol-1.在混合体系中,共存离子的存在影响金属离子的吸附效率;Cu2+存在时,Pb2+的饱和吸附量下降了24.4%,而Pb2+存在时,Cu2+的饱和吸附量下降了93.8%.MOCS对Cu2+和Pb2+的吸附强弱顺序为Pb2+＞Cu2+.     

D113大孔树脂吸附Ni~(2+)的动力学与热力学研究

研究了D113大孔树脂吸附Ni2+的动力学与热力学的特性。动力学研究表明,在298K温度下,D113大孔树脂对Ni2+的吸附符合拟一级动力学方程和拟二级动力学方程,颗粒扩散过程为吸附的控速步骤。热力学研究表明,在实验温度下,D113大孔树脂对Ni2+的吸附符合Langmuir等温方程,吸附焓变ΔHθ=15.1306kJ/mol,熵变ΔSθ=0.1002kJ/mol.K,反应吉布斯自由能ΔGθ随温度升高向负方向增加。热力学参数表明吸附过程为吸热和自发的。     

Pb~(2+)、Ni~(2+)在核桃壳上的竞争吸附研究

以核桃壳为吸附剂研究Pb2+、Ni2+在吸附剂上的动力学方程、吸附等温线及竞争吸附行为。研究表明,Pb2+、Ni2+在吸附剂上的吸附均满足拟二阶动力学方程,线性相关系数均高达0.99;Pb2+、Ni2+吸附平衡浓度满足Langmuir吸附等温方程。Pb2+、Ni2+竞争吸附表明吸附剂对Pb2+的吸附能力比Ni2+强。     

阿维菌素发酵废菌丝体对Cu~(2+)吸附机制的研究

文章对阿维菌素发酵的废菌丝体对Cu2+进行吸附的机制进行了研究。结果表明,吸附过程可分为快速吸附和缓慢吸附至平衡两个阶段,第一阶段为被动吸附,5min接近平衡,第二阶段菌丝单位吸附量增加缓慢,反应时间相对较长。吸附过程能很好的用准二级动力学方程描述,相关系数达0.9998。采用Langmuir方程与Freudlich方程对数据拟合,Langmuir方程比Freudlich方程更好的描述对Cu2+吸附平衡行为,表现为单分子层吸附。在pH5.0下的相关系数为0.9771,得到的最大吸附量可达28.82mg/g。通过对吸附前后的红外光谱研究表明,本吸附质含有羟基(-OH)、氨基(-NH)2、酰胺基(-CONH)2、亚甲基(-CH2-)等基团。羟基、氨基、亚甲基吸收峰发生较大变化,推测其与金属离子发生了反应,酰胺基峰形变化较小,参与反应的基团较少。     

耐盐鲁氏酵母(Zygsoaccharomyces rouxii)CICC1379吸附水中重金属Cu~(2+)研究

为了研究耐盐鲁氏酵母(Zygosaccharomyces rouxii)CICC1379细胞冻干粉对重金属Cu2+的吸附作用及机理,对影响该酵母脱除水中Cu2+的主要因素(温度、初始pH和吸附时间等)进行了探讨,并对Cu2+的吸附动力学和吸附模型进行了研究.结果表明,温度(25～40℃)对耐盐鲁氏酵母粉吸附Cu2+的影响不大;初始pH(2～7)对Cu2+脱除率影响较大,最适pH值在4～6之间,而pH=2时的吸附效果较差.经耐盐鲁氏酵母处理后,溶液pH发生了变化,基本维持在4.00～6.99之间,且均趋向于相同质量氯化铜溶于水后的自然pH值(5.2).耐盐鲁氏酵母粉在5min内对Cu2+的吸附量可达到其最大吸附量的89.2%,30min可达到吸附平衡,其吸附动力学适合采用准二级动力学方程描述.与Langmuir方程相比,耐盐鲁氏酵母对Cu2+的吸附过程更适合采用Freundlich方程描述.     

苯酚的褐煤吸附过程及影响因素分析

以污染物苯酚为研究对象,褐煤作为吸附剂,通过批量实验研究了褐煤对废水中苯酚的吸附特性,考察了褐煤粒径、褐煤投加量、反应温度、反应p H、反应时间对吸附作用的影响,并对吸附过程进行了分析。采用Lagergren动力学方程和拟二级吸附动力学方程分析苯酚吸附过程,结果表明,褐煤对苯酚的吸附动力学曲线更符合拟二级吸附动力学方程,反应初始速率随着苯酚初始浓度的升高而增大,但随着煤粉粒径的增大而减小。颗粒内扩散模型对苯酚的吸附动力学曲线分析结果表明:苯酚在褐煤上的吸附首先经历了速率较快的膜扩散控制阶段,进而经历了吸附较缓慢的颗粒内扩散控制阶段,最后到达吸附平衡,褐煤对苯酚的吸附过程主要受到颗粒内扩散控制。     

碱熔联合水热改性生物质电厂灰高效吸附多种重金属离子

以生物质电厂灰(biofuel ash, BFA)为原料,采用碱熔联合水热技术对BFA进行改性,制备地质聚合物-沸石复合材料,利用SEM、XRD、FTIR等技术对改性前后的BFA进行表征,并研究了改性BFA(MBFA)对Cd2+、Zn2+、Cu2+和Pb2+离子的吸附性能。结果表明:MBFA的比表面积、孔体积显著提高;拟一级和拟二级动力学模型均能较好地描述MBFA对Cd2+、Zn2+、Cu2+和Pb2+的吸附过程(R2>0.9375),说明同时存在物理、化学吸附;温度为298 K时,Langmuir方程和Freundlich方程对Cd2+、Zn2+、Cu2+吸附等温线均达到较好的拟合度(0.9223Cu2+>Cd2+>Zn2+。     

改性龙须眼子菜吸附水溶液中Cu2+的性能

采用批式实验法对改性龙须眼子菜吸附溶液中Cu2+的吸附动力学过程及吸附平衡进行了研究,考察了溶液初始pH值、吸附剂用量、温度等对改性龙须眼子莱吸附Cu2+的影响.结果表明,吸附动力学过程可以用准二级动力学方程进行拟合,吸附等温线符合Langmuir模型而不符合Freundlich模型.吸附实验的优化条件为:溶液初始pH值为4.0～5.6,溶液初始Cu2+浓度与吸附剂用量比值为10～25 mg·g-1,吸附时间为30～45 min,吸附温度为20-30℃.龙须眼子菜经甲醇改性后对Cu2+的吸附性能有了很大程度的提高;在改性龙须眼子菜吸附Cu2+的过程中,存在离子交换作用,但不占主导地位;改性龙须眼子菜吸附Cu2+主要依靠醇、酚类中的O-H基团,酰胺类中的C=O、N-H与C-N基团,砜类中的S=O基团与Cu2+的配位作用.     

改性沸石/羟基氧化铁复合材料对亚甲基蓝的吸附性能

以改性沸石/羟基氧化铁复合材料作为吸附剂,通过静态吸附实验,研究了不同因素影响下复合材料对废水中亚甲基蓝的吸附性能.研究结果表明:改性沸石/羟基氧化铁复合材料对亚甲基蓝有很好的去除效果,当废水pH值为13.0,吸附平衡时间为20min时,向电解质(NaNO3)浓度为0.01mol/L的含亚甲基蓝50mg/L的废水中投加5g/L改性沸石/羟基氧化铁复合材料,亚甲基蓝去除率达到94.65％.Langmuir型方程比Freundlich型方程对等温吸附实验数据拟合效果更好,D-R方程分析表明,该吸附以物理吸附为主.分别用拟一级、拟二级动力学方程和颗粒内扩散模型对吸附动力学过程进行拟合.结果表明,拟二级动力学方程对实验数据拟合效果较好,扩散过程以膜扩散为主.     

壳聚糖吸附酸性大红及Cu2+对吸附的增强作用

采用壳聚糖去除水中酸性大红,对壳聚糖吸附酸性大红的动力学、热力学以及溶液pH、盐浓度、外来Cu2+对吸附的影响进行了研究.准二级吸附动力模型、Langmuir、Freundlich及Dubinin-Radushkevich (D-R)方程分别用来对吸附动力学和等温线进行分析.结果表明,酸性大红在壳聚糖上的吸附是一个化学吸附控制的准二级动力学过程.Langmuir、Freundlich和D-R方程都能较好地描述吸附等温线.溶液pH和温度对吸附有较大影响,而氯化钠浓度对吸附的影响较小.对吸附热力函数的计算结果显示ΔH0<0,表明吸附是一个放热过程.由D-R方程计算的吸附自由能E为9.5~10.7 kJ.mol-1,表明吸附过程为离子交换化学吸附.Cu2+对吸附的影响结果显示Cu2+能显著提高壳聚糖对酸性大红的吸附容量,另外建立了Cu2+浓度与吸附量增加之间的数学模型.     

板栗壳吸附Cu2+的平衡与动力学研究及工艺设计

研究了板栗壳吸附Cu2+的平衡、动力学和热力学特征并对吸附工艺进行设计.采用Langmuir和Freundlich等温线对静态吸附平衡数据进行了拟合,同时采用准一级动力学和准二级动力学模型对静态吸附动力学数据进行了拟合,并计算了吸附过程的热力学参数自由能变（ΔGo）、焓变（ΔHo）和熵变（ΔSo）.结果表明,平衡实验数据符合Langmuir等温吸附模型,分离因子RL值在0~1之间,为有利吸附;动力学实验数据符合准二级动力学方程,平衡吸附量随Cu2+起始浓度增大而增大;ΔHo和ΔSo分别为12.206kJ·mol-1和21.534J·mol-1·K-1,ΔGo为负值,表明板栗壳吸附Cu2+为放热过程,可以自发进行,吸附过程增加了固液界面的混乱度.基于Langmuir等温吸附模型推导出的板栗壳用量计算公式可用于预测将一定体积一定起始浓度Cu2+溶液经过吸附降至所需浓度的板栗壳用量.     

微波辅助氢氧化钠改性竹炭对水溶液中铜离子的吸附

以竹炭为原料,NaOH为改性药剂,采用微波辅助加热的方法对竹炭进行改性,并利用SEM、EDAX、BET、FTIR、pHzpc和Boehm滴定等方法对改性前后的竹炭进行表征.考察了溶液pH、吸附时间、温度和离子强度等对改性竹炭吸附Cu2+的影响.结果表明微波辅助NaOH改性提高了竹炭的比表面积,增加了其表面含氧官能团和总碱基的数量;改性竹炭吸附Cu2+的最佳pH值约为5,吸附过程符合拟二级动力学模型,Langmuir吸附等温方程比Freundlich方程更适合描述Cu2+在改性竹炭上的吸附行为,吸附为放热的物理吸附过程.     

固定化铜绿假单胞菌吸附Cu~(2+)的特性

首次利用聚丙烯酰胺与壳聚糖形成的互融聚合物网络凝胶固定非活性的铜绿假单胞菌,并研究了这种新型的固定化微生物颗粒对Cu2+的吸附特性。该固定化微生物吸附剂表现出较好的吸附性能,对Cu2+的吸附很迅速,在40min内吸附基本达到平衡。对吸附动力学及平衡的研究表明,Cu2+在固定化微生物吸附剂上的吸附过程符合准二级动力学方程,吸附平衡符合Langmuir模型。     

松树锯末对Cu~(2+)的吸附研究

文章采用松树锯末以及柠檬酸钠改性锯末为吸附材料,以Cu2+为吸附对象,研究了溶液的pH值,吸附时间,锯末投加量及模拟废水初始浓度对吸附效果的影响,研究结果表明在最佳条件下改性前后的锯末对Cu2+的最大吸附量分别为3.31 mg/g、5.75 mg/g,最大除去率分别达到84.3%和92.3%。同时对改性前后的锯末做了吸附等温线拟合及动力学研究,结果表明吸附等温线均能很好的符合Langmuir或Freundlich吸附模式,吸附过程符合拟二级动力学方程。     

壳聚糖对Cu~(2+)的吸附与解吸

研究了溶液pH值、Cu2+初始浓度、吸附剂投加量、吸附时间及温度对壳聚糖吸附Cu2+的影响,并对达到吸附平衡的壳聚糖进行了解吸研究。结果表明,壳聚糖对Cu2+的吸附量随pH值的升高而增大,在pH值为4.7时,基本达到吸附平衡;吸附过程同时符合Langmuir模型和Freundlich模型,最大吸附量为142.9 mg/g;与拟一级动力学模型相比,拟二级动力学模型可以更好地描述吸附过程;吸附剂最佳投加量为1 g/L。用0.03 mol/L H2SO4溶液做脱附液,搅拌10 min,脱附率为73.4%;经过4次脱附-吸附循环,壳聚糖平衡吸附量变化不大,具有良好的重复使用性。