高分子混凝剂处理电厂脱硫废水中Cu2+的实验研究

实验制备了锌镁铝聚合混凝剂,并用该混凝剂作为柱撑剂柱撑粘土。以铜离子为模拟污染物,对物质的制备条件及实验工况进行了探索,实验确定了锌镁铝混凝剂的最佳制备条件,用最佳条件下的混凝剂作为柱撑剂,以河北土为载体制备柱撑粘土,该柱撑粘土对铜离子去除效率可达98.4%,无机盐类柱撑粘土吸附Cu~(2+)符合二级动力学方程。对比柱撑粘土的BET表征数据发现,经柱撑后粘土的比表面积较提纯土有了较大的提高,表征结果与实验数据吻合。     

两种污泥对Cu~(2+)和Cr~(6+)吸附性能试验研究

分别以好氧颗粒污泥和絮状污泥为吸附剂,在不同的吸附条件(pH值、吸附时间、吸附温度、不同浓度离子共存)下,探讨对Cu~(2+)和Cr~(6+)的吸附效果。试验结果显示,两种形态污泥对Cu~(2+)的吸附能力较强,其中颗粒污泥最佳吸附条件为pH值为7.1,吸附时间30 min,温度30℃,而絮状污泥在弱酸的环境下(pH值为4~7.1)对Cu~(2+)的吸附效果较好;在上述条件下,絮状污泥和颗粒污泥对Cu~(2+)的吸附量分别为22.26 mg/g和23.62 mg/g;Cu~(2+)的存在有利于污泥对Cr~(6+)的吸附,反之则不然。     

固定食用菌加工废弃物对废水中重金属Cu2+的吸附性能

用聚乙烯醇-海藻酸钠(PVA-SA)将金针菇(Flammulina velutipes)、毛木耳(Auricularia polytricha)、杏鲍菇(Pleurotus eryngii)和平菇(Pleurotus ostreatus)加工废弃物固定制成吸附小球,研究初始p H值、反应时间对Cu~(2+)吸附的影响及吸附特性,并应用到实际废水的处理中。结果表明:固定金针菇、毛木耳、杏鲍菇和平菇废弃物吸附小球的最大吸附率分别为81.3%、60.8%、42.8%和50.0%;伪二级动力学模型比颗粒内扩散模型能更好地描述固定食用菌加工废弃物吸附小球对Cu~(2+)的吸附过程;固定金针菇、毛木耳和平菇废弃物吸附小球的等温吸附过程与Langmuir等温模型拟合度高,吸附过程主要是单层吸附,固定杏鲍菇废弃物小球的等温吸附过程则更符合Freundlich等温模型;扫描电镜(SEM)分析显示,固定金针菇废弃物吸附小球吸附Cu~(2+)后,细胞壁增厚,细胞壁上形成了明显的Cu~(2+)无机沉淀或晶体,表现为物理性吸附。研究表明,固定金针菇废弃物吸附小球对自然废水中Cu~(2+)的去除率为73.11%,具有一定的实际应用价值。     

金针菇废弃物对Pb~(2+)的生物吸附研究

从震荡时间、pH值、重金属初始质量浓度、共存离子对Pb~(2+)吸附影响等方面探讨了金针菇废弃物对Pb~(2+)的吸附性能。结果表明:金针菇对Pb~(2+)的平衡吸附时间为60 min,最佳pH值吸附范围是5~7。在低初始质量浓度范围内(10~60 mg/L),金针菇对Pb~(2+)的吸附率随着初始Pb~(2+)质量浓度增加而降低;在高质量浓度范围内(60~100 mg/L),金针菇对Pb~(2+)的吸附率随着Pb~(2+)初始质量浓度的增加反而增加;Cd~(2+)的存在显著促进了Pb~(2+)的吸附,而Cu~(2+)的存在对Pb~(2+)的吸附无显著影响。动力学实验表明:金针菇废弃物对Pb~(2+)的吸附符合伪二级动力学方程,相关系数R2为0.957 8。Langmuir方程能够很好地描述金针菇对Pb~(2+)的吸附热力学过程(R2=0.966 1),理论吸附容量为13.61 mg/g。扫描电镜显示,金针菇吸附Pb~(2+)后细胞壁增厚,且有少量结晶出现。     

棉秆对生物沥滤后酸化废水中铜离子的吸附动力学研究

为揭示生物质废弃物棉秆对生物沥滤后酸化废水中铜离子的吸附动力学特性,研究了棉秆作为吸附剂在不同温度下对酸化废水中铜离子的吸附动力学过程,以及棉秆对不同铜离子质量浓度酸化废水的吸附平衡效果。结果表明,伪一级动力学方程可以较好地描述棉秆对铜离子的吸附动力学特征,且在(30±1)℃条件下吻合度最好,表明铜离子质量浓度是棉秆吸附过程的主要影响因素。同时,在标准溶液、酸化废水和稀释废水3种情况下,Freundich方程能更好地解释棉秆对铜离子的吸附平衡,且3种情况下1/n相差不大,表明铜离子吸附过程受其他离子的影响不大。研究表明,棉秆的吸附能力可以满足酸化废水中铜离子去除的要求,且能在较短时间内吸附较高浓度的铜离子。     

食物废弃物基吸附剂对水中重金属的吸附

研究用食物废弃物制得的吸附剂(FRA)对水中多种重金属的吸附,并研究酒石酸钾钠对FRA吸附重金属的影响,探讨影响的机理。结果表明,两种重金属离子共存体系中重金属离子的竞争吸附系数相当,均在0.46~0.54之间。增加共存重金属种类减弱FRA对重金属的吸附效果。初始浓度较低时,竞争吸附对FRA吸附量的影响较小。较低p H值时酒石酸钾钠的浓度对重金属Cu~(2+),Zn~(2+)及Cd~(2+)的吸附去除效果影响更大。FRA对Cu~(2+),Zn~(2+),Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附符合Langmuir等温式。     

CNT/MnO2复合电极吸附去除水中Cd2+的研究

为了探讨CNT/MnO_2复合电极的电极特性及对Cd~(2+)的电吸附性能、机理和影响因素,采用氧化还原法制备了碳纳米管负载二氧化锰(CNT/MnO_2)材料,并涂覆在不锈钢网上制成复合电极;通过扫描电子显微镜技术、BET比表面积测试、循环伏安法、X射线光电子能谱仪和傅里叶变换红外光谱仪分别对该复合电极的表面形貌、比表面积、电化学性能、元素成分及所含官能团进行了表征。表征结果证实,复合电极材料的比表面积及比电容相比于CNT电极材料明显增大。进一步试验结果表明,复合电极对Cd~(2+)的吸附量较CNT电极提高了6.125倍,且复合电极电吸附Cd~(2+)的过程符合准二级动力学方程。     

8-羟基喹啉功能化树脂HQDK-110对Hg2+的吸附性能

8-羟基喹啉对金属离子具有良好的络合性能。研究了一种8-羟基喹啉接枝DK-110的螯合型离子交换树脂HQDK-110对Hg~(2+)的吸附性能,并与DK-110树脂进行比较。考察了不同吸附时间、Hg~(2+)浓度、温度和pH值条件下两种树脂对Hg~(2+)的吸附性能和去除性能。结果表明,HQDK-110和DK-110树脂对Hg~(2+)的适宜吸附p H值为4.5左右。25℃时,HQDK-110和DK-110树脂对Hg~(2+)的吸附容量分别为2.496 mmol/g和2.290 mmol/g。HQDK-110和DK-110对Hg~(2+)的吸附过程更接近于一级动力学方程,其一级吸附动力学常数k1分别为0.009 4 min-1和0.011 8 min-1。吸附过程符合Langmuir等温吸附方程。研究表明,HQDK-110对Hg~(2+)的吸附量和去除率优于DK-110,且树脂的稳定性优于DK-110,湿态树脂比干态树脂具有更好的重复使用性能。     

细菌纤维素负载纳米Fe3O4的制备及其吸附Cd2+的研究

为提高细菌纤维素(BC)处理含重金属离子废水的效果,以BC和纳米Fe3O4为原料,采用共混沉淀法制备了新型的BC负载纳米Fe3O4吸附剂(NFBC).同时将制得的NFBC用于吸附重金属离子Cd2+研究,考察了溶液pH值、吸附时间等因素对吸附效果的影响,并进一步模拟吸附动力学和吸附等温线,初步分析了吸附机理.结果表明:利用纳米Fe3O4比表面积大和表面原子配位不足的特点,将其负载于BC表面,提高了对Cd2+吸附,去除率可达70％,单位吸附量最大为27.97 mg/g; pH值是影响NFBC对Cd2+吸附效果的重要参数;吸附动力学符合二级反应动力学,吸附平衡符合Langmuir吸附等温方程,并具有良好的线性,说明NFBC对Cd2+是典型的单分子层吸附;在外加磁场作用下,纳米Fe3O4粒子超顺磁性有助于吸附剂能快速有效地从液相分离,克服了BC粉末难于有效分离的不足.     

一种新型四齿1,2-HOPO螯合剂的合成、金属配位研究

以6-羟基-2-吡啶羧酸为原料,经5步反应合成得到一种新型四齿β-二酮1,2-羟基吡啶酮衍生物。通过红外、核磁、质谱对其结构进行了表征。采用电位-光谱结合的方法,测定了四齿β-二酮1,2-羟基吡啶酮衍生物与UO2+2、Cu~(2+)、Zn~(2+)和Fe~(3+)的络合能力。结果表明,四齿β-二酮1,2-羟基吡啶酮衍生物对UO2+2和Fe3+有明显的络合能力,有望成为一种新型铀酰离子促排剂(p UO2=15.4)和铁螯合剂(p Fe=21.22)。     

改性钢渣颗粒吸附去除废水中磷的研究

利用酸、碱、盐、水及煅烧等对钢渣颗粒进行改性,研究改性方法、煅烧温度和煅烧时间对钢渣吸附除磷的影响,并通过表面特征分析、吸附动力学试验和吸附等温试验研究优选改性钢渣和未改性钢渣吸附除磷的特征.结果表明,粒径为0.9～2 mm的钢渣经过3mol/L NaOH浸泡24h和800℃煅烧1h改性后对磷的吸附效果最佳,最大吸附量可达13.39 mg/g,比未改性钢渣提高了60.75％.扫描电镜和比表面积分析可知,钢渣经碱改性后表面变粗糙,吸附孔径变小,比表面积和孔容变大.准一级动力学模型能较好地描述未改性钢渣对磷的吸附过程,碱改性钢渣的吸附动力学过程则符合Elovich模型.未改性和碱改性钢渣对磷的吸附过程均可用Langmuir吸附等温方程较好地拟合.     

土壤中镉、锌离子的单一及竞争吸附研究

采用等温吸附法探讨了重金属镉、锌在青岛地区3种主要土壤(棕壤、潮土和砂浆黑土)中的吸附特征.结果表明,在质量浓度为20～500 mg/L的单一重金属等温吸附试验中,棕壤和潮上对Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附量相近,而黑土对Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附量明显高于棕壤和潮土.Cd~(2+)、Zn~(2+)的双组分竞争吸附表明,3种上壤对Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附量与其单独存在下的情形相比都有所下降.质量浓度分别为20～500mg/L的两种重金属元索等馈竞争吸附时,这3种土壤对Cd2+的吸附量比对Zn~(2+)的大.非等量竞争吸附试验的结果表明,3种土壤中,500mg/L的Zn~(2+)对100 mg/L的Cd~(2+)吸附量的影响均比同浓度的Cd~(2+)对Zn~(2+)的影响大.用Langmuir和Freundlich方程对这两种重金属离子的等温吸附试验数据进行拟合,均呈极显著相关关系.     

重金属铜离子在分层土壤中的迁移机制

以重金属铜离子为研究对象,设计了包含黏土防护层、壤土运移层、竹炭(碳粉)净化层组成的复杂室内大土柱(直径Φ=280 mm)模型。在重金属铜离子运移试验研究的基础上,着重分析了铜离子在具有复杂分层结构土柱模型中的迁移规律。结果表明,黏土对铜离子的吸附阻滞作用显著高于壤土,阻滞效率在91%左右。经黏土阻滞后,碳粉净化层与壤土层自净效率约占7.5%,显著降低了模型出口铜离子残余量(可降至总量的0.45%)。对设计研究模型,试验结果充分体现出黏土吸附阻滞作用为主、碳粉净化作用为辅的显著特性。因此,如将此理念推广至地下水环境保护实践,则可简称之为"以防为主,以治为辅"的地下水环境保护理念。     

高岭土对Zn~(2+)/苯酚二元污染物吸附力的研究

<正>本文是在高岭土吸附Zn~(2+)/苯酚一元污染物实验的基础上,进一步研究了高岭土对Zn~(2+)/苯酚二元污染物的吸附行为,讨论了在一定的Zn~(2+)/苯酚浓度下,通过改变高岭土投加量和pH值,对高岭土吸附Zn~(2+)/苯酚构成的二元污染物中锌离子和苯酚效果的影响。实验结果表明:在Zn~(2+)/苯酚二元污染物溶液中,锌离子和苯酚的去除率较一元时均有所降     

UiO-66-(COOH)2对水溶液中In(Ⅲ)的吸附性能

以水作溶剂,采用简单的回流法合成了一种稳定的金属有机骨架材料UiO-66-(COOH)2,并首次将其用于In(Ⅲ)离子的吸附分离。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)、N2吸附-脱附和X射线衍射(XRD)等手段对材料进行了表征。通过静态吸附试验,探讨了pH值、接触时间和溶液初始质量浓度等因素对材料吸附In(Ⅲ)离子性能的影响。结果表明,在pH值为3.0、温度为303 K的条件下,UiO-66-(COOH)2对In(Ⅲ)的最大饱和吸附容量可达84.29 mg/g,优于大多数文献的报道值;整个吸附过程在90 min左右完成,且符合Langmuir等温吸附方程,而吸附动力学可以用准二级动力学模型进行描述。其可能的吸附机理是UiO-66-(COOH)2中的羧基与In(Ⅲ)离子的配位作用。此外,该材料能够实现重复使用,且在Na(Ⅰ)、K(Ⅰ)、Mg(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)等竞争性金属离子的存在下,对In(Ⅲ)仍具备较好的吸附选择性。研究结果为含铟废水的处理提供了一种有效的新途径,也进一步拓展了MOFs材料的实际应用。     

改性铁锰结核对水中氟离子的吸附作用研究

我国高氟地下水分布广泛,经济、高效的饮用水除氟技术受到广泛关注.而海底铁锰结核具有很大的比表面积和很好的吸附性能,可作为潜在的除氟材料.本文利用不同剂量的改性剂三氯化铁溶液对铁锰结核进行改性.结果表明,当改性剂剂量大于0.5 mmol/g后,吸附剂的除氟效率达到最大且较稳定,约为91%,因此,确定改性剂的最佳剂量为0.5 mmol/g.研究了吸附反应时间、氟离子初始浓度、PH值对改性吸附剂除氟性能的影响,并探讨了改性材料的除氟机理.结果表明,改性吸附荆对氟离子的吸附符合Lagergren二级吸附动力学方程.Langmuir吸附等温模型可以很好地描述氟离子的吸附特性,溶液中氟离子是通过单层模式吸附到改性材料表面的.改性材料在pH值3.5～6时具有较好的吸附稳定性.三氯化铁改性的铁锰结核是一种较为理想的除氟材料.     

磺胺抗生素在河流沉积物中的吸附特性研究

地表水环境是抗生素污染物的重要汇。磺胺类抗生素是地表水环境中重要的抗生素类污染物,对生态系统及人类健康构成严重威胁。磺胺类抗生素在水-土界面的迁移、扩散研究对维护水环境及人类健康有重要意义。采用OECD Guideline批量平衡法,通过对磺胺嘧啶(SD)在河流沉积物中吸附过程、吸附机理及不同阳离子影响的研究,探讨了SD在水-土界面的环境行为。结果表明,SD在各断面沉积物中的吸附动力学过程均最适于用Elovich方程描述。SD在各断面沉积物中的吸附行为最适宜用Freundlich方程描述。SD在沉积物中的吸附量与沉积物的有机质质量比及阳离子交换量显著相关(p0.05)。不同价态阳离子的竞争吸附能力为价态越高,竞争能力越强,从小到大为M+(Na+、K+)、M~(2+)(Ca~(2+)、Mg~(2+))。     

腐殖酸吸附水中铀的特性与机理

通过序批式试验研究了腐殖酸(Humic Acid,HA)对铀的吸附行为及时间、吸附剂用量、铀的初始质量浓度、pH值、温度和共存离子等试验条件对吸附的影响,分析了其热力学和动力学过程,用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)手段分析了相关吸附机理.结果表明,吸附过程在60 min后达到动态平衡,吸附率最高达99％以上.当pH值在5左右时,HA投加量越大,吸附效率越高.体系中HCO3-、H2PO4-;的存在对HA吸附U(Ⅵ)有促进作用,而柠檬酸根离子、EDTA2-及Cr6+、Mn2+使HA对U(Ⅵ)的吸附率降低,影响程度与其离子浓度正相关.准二级吸附动力学方程可以较好地描述HA吸附U(Ⅵ)的动力学规律,R2=0.9951.当温度为25℃时,U(Ⅵ)质量浓度与吸附量之间的关系符合Langmuir经验公式,饱和吸附容量为170.94 mg/g.HA吸附U(Ⅵ)前后的IR光谱分析表明,HA主要含有—OH、—COOH、—NH2、—C—N、苯环等结构,推断与U(Ⅵ)相互作用的主要基团为—OH、—C=O、—C—N—、—NH2.     

改性硅酸钙(CSH)对重金属废水中Ni2+的吸附特性研究

以硅灰石和氧化钙为原料制备改性硅酸钙(CSH),为了探讨改性硅酸钙对Ni~(2+)的吸附特性和机理,考察了初始p H值、吸附剂投加量、初始Ni~(2+)质量浓度和硅酸钙使用次数等因素对模拟废水中Ni~(2+)去除率的影响。结果表明,p H值在3.0~6.0、吸附剂投加量为1g/L、含Ni~(2+)废水质量浓度小于200 mg/L、硅酸钙前两次使用时,CSH对Ni~(2+)均有较高的去除效果。采用Langmuir等温吸附模型拟合CSH对Ni~(2+)的吸附,得到CSH对Ni~(2+)的最大吸附量为417 mg/g。结合吸附前后的扫描电镜-能谱(SEM-EDS)和X射线衍射(XRD)图谱分析,推测出CSH的主要结构为Ca Si2O5,CSH对Ni~(2+)的吸附主要发生在CSH表面并且是通过离子交换作用进行的。通过对CSH吸附去除Ni~(2+)过程中溶液离子浓度变化的研究推断出97%的Ni~(2+)通过离子交换作用被去除,剩余的Ni~(2+)通过表面络合作用去除。     

纳米γ-Fe2O3对汞离子的吸附行为研究

为了研究用于含汞离子废水处理的新型高效材料,研究了纳米γ-Fe₂O₃对汞离子的吸附行为。探讨pH值(3、8和12)、温度(288 K、298 K、308 K、318 K)和离子强度(Ca²⁺,0.001 mol/L、0.01 mol/L、0.1 mol/L)对该吸附的影响。使用吸附动力学方程(拉格朗日准一级、准二级)和等温吸附方程(Langmuir和Freundlich)分别对吸附数据进行拟合,并讨论吸附机理。结果表明:pH值为3、8、12时,纳米γ-Fe₂O₃对汞离子的吸附动力学方程符合准二级动力学模型(R2=0.997~0.999);288 K、298 K、308 K、318 K时,纳米γ-Fe₂O₃对汞离子的吸附过程更符合Langmuir吸附模型(R²=0.970~0.995),并且随温度升高,吸附量增加;在不同pH值下,纳米γ-Fe₂O₃对汞离子的吸附等温式可使用Langmuir模式(R²=0.983~0.996)进行表征,随p H值降低,吸附量减少,中性环境有利于吸附;在不同Ca²⁺浓度下,可用Langmuir等温吸附式拟合(R²=0.990~0.996)。通过Langmuir等温吸附式推算出最大吸附量随Ca²⁺浓度增加而减少。