新型材料磁性氧化锆的除氟效能

采用一步共沉淀法制备了磁铁矿纳米颗粒为核和水合氧化锆为壳的磁性氧化锆材料,研究了其除氟性能.结果表明,磁性氧化锆对氟的Langmuir最大吸附量为35. 46 mg·g~(-1),远高于磁铁矿、活性氧化铝和活性炭.磁性氧化锆对氟的吸附过程较快且吸附动力学数据符合准二级动力学模型,吸附过程为吸热反应.磁性氧化锆对氟的吸附量随pH升高而降低. Cl~-、NO_3~-和SO_4~(2-)的共存对磁性氧化锆除氟没有明显影响,而HCO_3~-和CO_3~(2-)明显抑制氟的吸附.磁性氧化锆吸附的氟可通过1mol·L~(-1)NaOH成功脱附,脱附率99. 5%～99. 6%.脱附后的磁性氧化锆经过再生处理可继续使用.磁性氧化锆对实际井水中的氟的去除效果低于纯水,但适当增加投加量仍可以达到饮用水标准对氟浓度的要求.磁性氧化锆制备简单、使用后可从水中磁分离从而可反复使用,因此是一种有较好应用前景的除氟材料.     

三维网状HZO@SGH对水中氟离子的吸附作用和机制

本研究采用均相沉淀法制备得到具有独特三维网状结构的水合氧化锆包覆的石墨烯水凝胶(HZO@SGH).利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱分析仪(FTIR)和X射线光电子能谱分析仪(XPS)对HZO@SGH进行表征,分析其形貌结构和除氟机制.通过批量吸附实验考察HZO@SGH对水中氟离子的吸附性能.结果表明,HZO@SGH对溶液中氟离子的吸附容量明显高于HZO和SGH.拟二级动力学模型能很好地拟合HZO@SGH对氟离子的吸附动力学数据,说明吸附速率主要由化学吸附控制;吸附氟离子过程可由D-R吸附等温模型描述,最大吸附量达31.79 mg·g~(-1),高于部分已报道的含锆复合材料的吸附量.HZO@SGH在较低pH(3~6.5)和含有NO_3~-、C~l-、低浓度SO_4~(2-)(≤10 mg·L~(-1))的氟离子溶液中能保持优异的吸附性能.吸附剂制备过程简单环保,易于从溶液中分离而不产生二次污染,是一种潜在的氟离子吸附剂.     

铝改性粉煤灰漂珠材料吸附水中氟的性能研究

采用湿法+干法制备铝改性漂珠材料,借助静态吸附实验研究吸附剂用量、pH值、共存离子、反应时间和反应温度对去除水溶液中氟离子性能的影响,并对实验数据进行吸附等温线和动力学拟合。结果表明:铝改性漂珠材料吸附水中氟离子的最佳pH值为3;最佳吸附剂用量2.5 g/L;共存离子影响由强到弱的顺序为H2PO4-,SO42-和NO3-的混合物﹥H2PO4-﹥SO42-﹥NO3-;在温度298 K、吸附剂用量2.5 g/L、pH值为3和反应时间24 h的条件下,最大吸附容量约10.2 mg/g;吸附等温线符合Langmuir单层吸附模型;动力学过程符合准二级动力学模型。     

新型铁铜铝三元复合氧化物除磷性能与机制研究

采用共沉淀法制备了一种新型铁铜铝三元复合氧化物吸附剂,系统研究了其对磷的吸附行为,并对吸附磷前后的吸附剂进行了表征.吸附实验结果表明,铁铜铝三元复合氧化物对磷具有优异的吸附去除效能,Freundlich吸附等温线模型能更好地拟合其对磷的吸附,最大吸附量为62.6 mg·g-1(pH=7.0),显著高于多数文献报道的磷吸附剂;吸附速率较快,吸附动力学更符合Elovich模型;溶液pH对磷吸附有一定影响,随着pH的升高,磷吸附量降低,离子强度则影响不大;共存阴离子对磷吸附具有抑制作用,影响的大小顺序为SiO_3~(2-)SO_4~(2-)CO_3~(2-)Cl~-,而共存阳离子Ca2+和Mg2+则对磷吸附略有促进作用.Zeta电位、红外谱图(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)表征分析表明,磷在铁铜铝三元复合氧化物表面发生了特性吸附,磷酸根主要通过取代复合氧化物表面的羟基形成内表面络合物而被吸附去除.溶出实验结果表明,当pH在5.0~8.5范围内,Fe~(3+)、Cu~(2+)、Al~(3+)的溶出量均较低.由此可知,铁铜铝三元复合氧化物是一种具有良好应用前景的除磷吸附剂.     

铁锰泥除砷颗粒吸附剂对As(Ⅴ)的吸附去除

以除铁除锰生物滤池反冲洗泥为主要原料制备除砷颗粒吸附剂(granular adsorbents for arsenic removal,GA),使用SEM、XRD与BET等技术对其进行表征,并考察了GA对As(Ⅴ)的吸附机制和性能.结果表明,GA表面粗糙且孔隙发达;XRD图谱中出现石英晶体和少量赤铁矿晶体衍射峰,内部结晶度差;比表面积为43.8 m~2·g~(-1),存在大量介孔.吸附动力学过程符合准二级动力学模型.Freundlich等温方程更符合其吸附行为(R2=0.994).最大吸附容量为5.05 mg·g~(-1).进一步分析表明,在pH为1.1~9.5的范围内,GA对As(Ⅴ)具有较好的吸附效果.H_2PO_4~-与SiO_3~(2-)能显著抑制As(Ⅴ)的吸附,而HCO_3~-、SO_4~(2-)对吸附效果影响相对较小.GA的可再生性好,3次再生后吸附量相当于初始吸附量的82%.     

还原共沉淀法制备Fe-Ti复合氧化物及其吸附水中As(Ⅴ)的研究

采用还原-共沉淀法制备了无定型纳米复合Fe-Ti氧化物(FFT)吸附剂,并研究其对水中低浓度As(Ⅴ)的去除性能.XRD表征结果表明,制备的纳米FFT物相为无定型,BET比表面积达325.3 m2·g-1,计算得到的BJH吸附平均孔径为2.46 nm(4V/A),颗粒分布均匀.同时,考察了纳米FFT吸附As(Ⅴ)的动力学、热力学、吸附等温线,以及温度、水中共存离子对其去除As(Ⅴ)的影响.结果发现,纳米FFT对As(Ⅴ)的吸附符合拟二级动力学模型,计算出的孔道扩散系数DP在10-11~10-13cm2·s-1之间,显示孔扩散是速率限速步骤.Langmuir、Freundlich和DubininRadushkevich(D-R)吸附等温式均可较好地拟合吸附行为,低浓度下Langmuir吸附模型计算出的Qm达到26.46 mg·g-1.最后,研究了地下水中常见的共存离子对吸附的影响,发现Ca2+、Mg2+能够促进吸附,H2PO-4和HCO-3则明显抑制吸附过程.     

改性橘子皮对水中高氯酸盐及共存阴离子的竞争吸附研究

模拟多种阴离子共存的水体环境,采用氨基改性处理后的橘子皮作为吸附剂,研究其在不同离子共存条件下对高氯酸盐的竞争吸附.分析在不同pH条件下,竞争性阴离子对高氯酸盐吸附的影响;探讨单、双组分体系下的热力学、动力学吸附机理;采用红外光谱分析(FTIR)表征不同竞争吸附条件下吸附剂材料的结构特征.结果表明,不同pH范围内,3种阴离子与Cl O-4发生竞争吸附,其影响顺序不同:pH3时,其影响顺序为SO2-4NO-3PO3-4;3pH10时,其影响顺序为SO2-4PO3-4NO-3;pH10时,3种阴离子对Cl O-4吸附的影响趋于相同.单组分吸附下,改性橘子皮对Cl O-4、NO-3、SO2-4、PO3-4的最大吸附量分别为217.72、134.97、89.9、65.79 mg·g-1;竞争条件下,共存阴离子对Cl O-4吸附的影响顺序为PO3-4SO2-4NO-3,并且改性橘子皮对Cl O-4的吸附符合Freundlich等温线模型及准二级动力学模型,表明化学吸附为吸附的主要速率控制步骤.红外光谱分析结果证明了NO-3、SO2-4、PO3-4均在改性橘子皮吸附Cl O-4的过程中发生了竞争吸附.     

缺钙型羟基磷灰石对溶液中氟离子的吸附作用研究

利用一种含磷废水处理副产物--缺钙型羟基磷灰石(d-HAp)作为吸附剂,研究了其对氟离子的去除分离性能,探讨了溶液pH值、d-HAp投加量、共存钙镁离子及氯离子等因素对吸附作用的影响.结果表明,该缺钙型羟基磷灰石能够在较宽的pH范围(4～7)内有效吸附氟离子,并保持85%以上的去除率.高达200倍的Ca2+、Mg2+离子及Cl-离子的存在并未对氟离子的吸附产生明显影响,可适用于广大高氟水地区.该缺钙型羟基磷灰石对氟离子的吸附动力学符合Lagergren拟二级反应动力学方程,吸附速率快.吸附氟离子的过程可用Langmuir吸附等温模型描述,静态吸附容量可达26.11 mg·g-1.在实验条件下的吸附体系中,吸附机制主要为离子交换作用.     

海藻酸锆/聚N-异丙基丙烯酰胺半互穿网络凝胶球的除磷性能

利用离子交联和自由基聚合反应制备了一种海藻酸锆/聚(N-异丙基丙烯酰胺)半互穿网络凝胶球(ZA/PNIPAM),用于吸附水中的磷酸盐.考察了溶液初始pH、吸附剂投加量、初始磷酸盐浓度和共存阴离子等因素对凝胶球吸附性能的影响.结果表明:ZA/PNIPAM在pH=2时可获得较大的吸附能力;随着投加量的减少、初始磷酸盐浓度的升高,凝胶球的吸附性能逐渐增大;SO_4~(2-)对吸附性能影响较Cl~-和NO_3~-明显.准二级动力学模型和颗粒内部扩散模型可以较好地拟合动力学吸附数据,表明表面吸附和颗粒内部扩散是吸附速率的主要控制步骤.吸附等温线数据可以较好地被Freundlich模型描述,表明吸附过程为非均匀多分子层吸附.FTIR、XPS、零电荷点(pH_(pzc))的结果以及相关吸附数据揭示凝胶球吸附磷酸盐的机制为静电吸附(物理吸附)以及配位交换(化学吸附)的共同作用.经过4次循环再生后,ZA/PNIPAM吸附性能保持稳定,具有良好的重复使用性.     

氧化镁基生物质炭高效去除水体中磷的特性

利用花生壳为前驱体,在高温限氧条件下,将氧化镁(MgO)负载于生物质炭(BC)表面制备出氧化镁基生物质炭(MgOBC)复合材料.系统研究了MgO-BC对水体中P的吸附特性,并探讨了溶液pH值、接触时间、竞争离子等因素对P的吸附效果的影响.结果表明,P的最佳吸附初始pH为7~9,过酸过碱的环境均不利于P的吸附;P的吸附过程可在540 min内达到平衡,且动力学曲线较好地符合伪一级和伪二级动力学模型,拟合系数可达97.3%和99.0%;当Cl~-、HCO_3~-、NO_3~-等共存离子的量浓度达到P的10倍时,MgO-BC对P仍具有较强的吸附能力;P的吸附过程较好地符合Langmuir等温模型,拟合系数达99%,理论最大吸附容量为138.07 mg·g~(-1),远高于其它未经改性或改性的生物质炭和几种典型P吸附剂的吸附容量.此外,吸附P后的复合材料可作为肥料施入土壤,可有效实现P的再利用.综上所述,该MgO-BC复合材料在净化实际P污染水体中有着广阔的应用前景.     

Adsorption of Methylene Blue on magnesium silicate： Kinetics, equilibria and comparison with other adsorbents

Batch adsorption from aqueous solutions in a slightly basic medium of Methylene Blue, up to 2500 mg/L, onto synthetic magnesium silicate (Florisil) of three particle size ranges (mean diameters of 112, 200 and 425 μm) was compared to the corresponding adsorption onto activated carbon and Amberlite XAD-2. The best fit of the kinetic results was achieved by a pseudo second-order equation. The equilibrium data were found to be well represented by the Langmuir isotherm equation. Amberlite XAD-2, an unspecific adsorbent capable of adsorbing exclusively through a surface effect, exhibited a poor dye uptake, confirming that the adsorption mechanism on Florisil was due to electrostatic attraction and ion exchange. Moreover, the comparison between Florisil and the other adsorbents was performed on the basis of the evaluation of the surface area and pore volume occupied by the adsorbed dye.     

水中3种酚类化合物在NKA上的吸附研究

研究了单溶质水溶液中的苯酚、间甲酚及对氯酚在大孔树脂ＮＫＡ上的吸附，发现它们的吸附性能依次增加，又研究了３种物质共存的水溶液中它们在ＮＫＡ上的竞争吸附，结果表明，ＩＡＳ模型能够很好地反映这一竞争吸附规律。     

一硫代砷酸盐在介质上的吸附特征及机制

在实验室条件下合成纯度 99%的MTA,开展不同pH和固液比条件下MTA在细砂、土壤沉积物和针铁矿这3种介质上的吸附实验,分析其吸附特征和作用机制.结果发现:①MTA质量浓度分别在0. 14～23. 59、0. 19～41. 27和0. 27～32. 02mg·L~(-1)范围时,其在细砂、土壤沉积物和针铁矿的最大平衡吸附量(Q_m)分别为21. 54、277. 98和2 607. 42 mg·kg~(-1).值得注意的是,当MTA在3种介质上达到吸附平衡后,溶液中部分MTA开始转化形成亚砷酸盐和砷酸盐.②随着pH的增加(4～10),MTA在细砂上的平衡吸附量(Q_e)逐渐减少,在土壤沉积物和针铁矿上的Q_e先减少后增加;随着固液比的增加,MTA在3种介质上的Q_e均呈现出逐渐减小趋势.③XRD、SEM和BET测试结果揭示出3种介质吸附MTA的主要控制因素不同,分别是细砂的低孔容特征、土壤沉积物的高结晶程度以及针铁矿上大量的羟基官能团(—OH).     

Cd^（2＋）、Zn^（2＋）在不同介质中的等温吸附及迁移特性

采用等温吸附实验和土柱实验,探讨了重金属镉、锌在青岛地区三种主要土壤（棕壤、潮土和砂浆黑土）中的静态吸附特征和在石英砂、石英粉中的动态迁移特性。在静态等温吸附实验中,棕壤和潮土对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＋的吸附比率随着加入浓度的增加而减少。在动态迁移实验中,Cd^2＋、Zn^2＋的迁移特性受介质质地、加入浓度、背景浓度和pH值的影响。由实验可知：Zn^2＋的迁移性比Cd^2＋强;随着pH的升高,介质对重金属的吸附容量和固持力增加。     

土壤中重金属镉锌铅复合污染的研究

采用吸附与解吸实验及盆栽试验，研究了在重金属镉、锌、铅复合污染条件下，棕壤对重金属的吸附、解吸规律，以及菠菜吸收重金属的特点。结果表明：棕壤对铅、锌的吸附分别符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ、Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ方程，对镉的吸附用Ｌａｎｇｍｕｉｒ、Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ及Ｔｅｍｋｉｎ方程回归都不显。重金属被吸附后的解吸率顺序为：Ｚｎ〉Ｃｄ〉Ｐｂ。Ｐｂ＾２＋与吸附位结合的牢固程度较单一污染时大，而Ｃｄ＾２＋和Ｚ     

Synthesis, characterization, and adsorption performance of Pb（Ⅱ）-imprinted polymer in nano-TiO2 matrix

Surface ion-imprinted in combination with sol-gel process was applied to synthesis a new Pb(II)-imprinted polymer for selective separation and enrichment of trace Pb(II) from aqueous solution. The prepared material was characterized by using the infrared spectra, X-ray di ractometer, and scanning electron microscopy. The batch experiments were conducted to study the optimal adsorption condition of adsorption trace Pb(II) from aqueous solutions on Pb(II)-imprinted polymer. The equilibrium was achieved in approximately 4.0 h, and the experimental kinetic data were fitted the pseudo second-order model better. The maximum adsorption capacity was 22.7 mg/g, and the Langmuir equation fitted the adsorption isotherm data. The results of selectivity experiment showed that selectively adsorbed rate of Pb(II) on Pb(II)-imprinted polymer was higher than all other studied ions. Desorption conditions of the adsorbed Pb(II) from the Pb(II)-imprinted polymer were also studied in batch experiments. The prepared Pb(II)-imprinted polymer was shown to be promising for the separation and enrichment of trace Pb(II) from water samples. The adsorption and desorption mechanisms were proposed.     

Adsorption characteristics of copper, lead, zinc and cadmium ions by tourmaline

The adsorption characteristics of heavy metals： Cu（Ⅱ）, Pb（Ⅱ）, Zn（Ⅱ） and Cd（Ⅱ） ions on tourmaline were studied. Adsorption equilibrium was established. The adsorption isotherms of all the four metal ions followed well Langmuir equation. Tourmaline was found to remove heavy metal ions efficiently from aqueous solution with selectivity in the order of Pb（Ⅱ）〉Cu（Ⅱ）〉Cd（Ⅱ）〉Zn（Ⅱ）. The adsorption of metal ions by tourmaline increased with the initial concentration of metal ions increasing in the medium. Tourmaline could also increase pH value of metal solution.The maximum heavy metal ions adsorbed by tourmaline was found to be 78.86, 154.08, 67.25, and 66.67 mg/g for Cu（Ⅱ）, Pb（U）, Zn（Ⅱ） and Cd（U）, respectively. The temperature （25-55℃） had a small effect on the adsorption capacity of tourmaline. Competitive adsorption of Cu（Ⅱ）, Pb（Ⅱ）, Zn（Ⅱ） and Cd（Ⅱ） ions was also studied. The adsorption capacity of tourmaline for single metal decreased in the order of Pb〉Cu〉Zn 〉Cd and inhibition dominance observed in two metal systems was Pb〉Cu, Pb〉Zn, Pb〉Cd, Cu〉Zn, Cu〉Cd, and Cd〉Zn.     

酸化赤泥吸附环丙沙星的特征、机理及过程优化

为提高赤泥的资源化利用及抗生素有机废水的深度处理,以酸化赤泥为吸附剂、环丙沙星为目标污染物,研究了酸化赤泥吸附环丙沙星的条件、特征和机理.采用响应面法中Box-Behnken设计方法,以吸附温度、溶液pH值、环丙沙星初始浓度、酸化赤泥投加量为自变量,吸附量为响应值建立4因素3水平优化模型,确定了最佳吸附条件,并对吸附过程的动力学模型、等温线模型、热力学特性及吸附机理进行了研究.结果表明,溶液pH值、环丙沙星初始浓度、酸化赤泥投加量为影响吸附量的显著因素.酸化赤泥吸附环丙沙星的最佳条件为：温度45℃、pH=3.04、环丙沙星初始浓度29.20mg/L,酸化赤泥投加量3.40g/L,预测最大吸附量为7.30mg/g.酸化赤泥吸附环丙沙星的过程遵循伪二级反应动力学模型及Langmuir-Freundilich吸附等温线模型,经过拟合最大吸附量分别为7.90和7.35mg/g.根据Van Tehoff公式计算吸附热力学状态函数ΔG⁰为-82.13~-94.37kJ/mol、ΔS⁰为0.61J/（mol·K）、ΔH⁰为100.25KJ/mol,吸附为自发进行的吸热反应.FTIR表明环丙沙星分子中-COO与酸化赤泥的Al-O键发生络合反应,C=O与Fe-O键发生微弱的静电或内球面键合作用.研究表明,酸化赤泥是一种极具潜力的廉价吸附剂,可用于处理抗生素污染废水.     

Cd~(2+)、Pb~(2+)在湘江流域河床表层沉积物上的吸附特性研究

以湘江流域河床表层沉积物为吸附剂,用于去除水中Cd~(2+)、Pb~(2+),系统研究了沉积物对Cd~(2+)、Pb~(2+)的吸附规律,并探讨了其吸附Cd~(2+)、Pb~(2+)后的化学稳定性。结果表明,当2种离子单独存在时,沉积物对Cd~(2+)、Pb~(2+)均具有较好的吸附效果;当2种离子同时存在时,由于竞争作用,沉积物对Cd~(2+)和Pb~(2+)的吸附量分别减小了约40%和16%。对吸附平衡的溶液进行曝气和用双蒸水清洗吸附饱和的沉积物后,Cd~(2+)、Pb~(2+)的释放比例较小,说明湘江流域河床表层沉积物吸附Cd~(2+)、Pb~(2+)后,其化学稳定性较好。沉积物的SEM、FTIR和XRD分析发现,沉积物结构多孔,表面含有大量—OH、—NH,这些基团在吸附重金属阳离子过程中起重要作用。研究结果表明,湘江流域河床表层沉积物对去除水中的Cd~(2+)、Pb~(2+)有较好的效果,该成果对湘江流域重金属污染控制具有重要参考价值。     

颗粒物微界面吸附模型的分形修正--朗格缪尔(Langmuir)、弗伦德利希(Freundlich)和表面络合模型

运用分形理论修正了颗粒物微界面吸附模型,建立了朗格缪尔(Langmuir)、弗伦德利希(Freundlich)和表面络合模型的分形吸附等温线方程式．其中,朗格缪尔(Langmuir)吸附等温线的分形表达式为：Γ=ΓmCc^1/m／(b^m Cc^1/m),指数m与颗粒物表面分维Ds的关系如下：m∝ac^D/2-1∝ro^Do-2;表面络合模型的分形表达式为：Γ=ΓmCs^(n/x)/(b^(n/x) Cs^(n/x)),而且lgb=lg(ks／kb) pH,指数x／n与颗粒物表面分维Ds的关系如下：x／n∝0^D/2-1∝r0^D-2;相应的弗伦德利希(Freundlich)吸附等温线的分形形式分别为：Γ=(Γm／bm)Cs^1/n,Γ=(Γm／b^(x/n))Cr^(n/x),通过对献中的数据的模拟初步讨论了分形模型的适用性,结果表明,它们具有更接近于实际的描述微界面吸附过程的能力,通过lg(x／n)=lgk’ (Dn-2)lgro计算出土壤颗粒和尾矿砂颗粒的表面分形维数分别为2．42和2．72。