纳米复合材料对去除废水中阳离子表面活性剂的实验研究

实验研究了用X型纳米分子筛与硅藻土组成的纳米复合材料,去除废水中阳离子表面活性剂的效果.结果表明,在原水质量浓度为150 mg/L,pH值为7,纳米分子筛与浙江产CD010型硅藻土配比1∶1,搅拌时间10 min条件下,去除水体中阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的效果最佳,去除率和吸附量分别达到95.76%、28.73 mg/g.再生实验结果表明,已经达到吸附饱和的纳米复合材料,在300 ℃高温下煅烧2 h后可以再次利用,对CTAB的去除率达到94%.     

酸化油页岩灰吸附Ni(Ⅱ)的研究

采用质量分数为50%的HNO3制备酸化油页岩灰吸附剂,研究吸附时间、吸附温度、Ni(Ⅱ)初始浓度、溶液pH值、吸附剂投加量和吸附剂粒径对酸化油页岩灰吸附性能的影响.结果表明,一定范围内,酸化油页岩灰吸附剂的吸附量(Qe)随吸附温度、Ni(Ⅱ)初始浓度、溶液pH值、吸附剂投加量的增加而增加,随吸附剂粒径的增加而减小.吸附温度对吸附刺的最大吸附量Q有明显影响.当Ni(Ⅱ)初始质量浓度为100 mg/L,溶液pH值为6.0,吸附剂粒径为53～75μm,吸附剂投加量为16.0 g/L,吸附搅拌速度为400 r/min时,25℃、30℃、35℃下酸化油页岩灰的最大吸附量Q分别为17.0 mg/g、33.2mg/g、42.9mg/g,且吸附主要以离子交换的化学吸附方式为主.酸化油页岩灰吸附剂对Ni(Ⅱ)的吸附符合Languir等温吸附方程,温度为25℃、30℃、35℃,溶液pH值为6.0,油页岩灰吸附剂投加量为16.0 g/L,油页岩灰吸附剂粒径为53～75μm条件下,酸化油页岩灰对Ni(Ⅱ)的最大吸附量Q分别为17.0mg/g、33.2 mg/g、42.9 mg/g.研究表明,油页岩灰经过酸化改性后可作为吸附荆处理含Ni(Ⅱ)废水,具有较好的市场应用前景.     

利用丝光沸石吸附高浓度氨氮的研究

实验研究了丝光沸石对高浓度氨氮的吸附行为,考察了沸石投加量、温度、吸附时间、氨氮浓度、溶液pH值以及Ca2 、Mg2 竞争阳离子对丝光沸石吸附高浓度氨氮的影响,绘制了丝光沸石的吸附等温线.结果表明,在投加250 g/L丝光沸石,pH值6.5,温度25 ℃,吸附时间3 h的条件下,丝光沸石对高浓度氨氮的去除率可达90%以上.Ca2 、Mg2 竞争阳离子在一定程度上抑制丝光沸石对氨氮的吸附.丝光沸石对高浓度氨氮的吸附符合Freundlich等温吸附线.丝光沸石对实际养猪污水中800 mg/L的高浓度氨氮的去除率达到80%以上.     

桑枝基活性炭对重金属离子Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附

采用以废弃桑枝制备的活性炭吸附水中Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)。考察了吸附时间、pH值、活性炭用量和Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)初始浓度对吸附效果的影响,对等温吸附规律和吸附动力学作了数学模拟。结果表明,活性炭对Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附性能良好,等温吸附规律符合Langmuir模型,吸附过程可用准二级动力学模型描述。在温度25℃、活性炭用量0.01 g/100 mL、Pb(Ⅱ)溶液pH值为6且初始质量浓度20 mg/L、Cr(Ⅵ)溶液pH值为2且初始质量浓度10 mg/L、以200 r/min的速率恒温振荡120 min的条件下,Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的平衡吸附量分别可达136.3 mg/g和74.32 mg/g。     

花生壳改性及其对Cu2+的吸附研究

研究了花生壳改性及改性花生壳对溶液中Cu2+的吸附特性及最佳吸附条件.结果表明,热水煮沸、乙醇加热回流可对花生壳有效脱色,脱色后对花生壳进行黄化处理使花生壳的表面及内部结构发生改变,有利于对Cu2+的吸附.以Cu2+初始质量浓度、pH值、时间、温度为影响因素,进行正交试验确定了改性花生壳对Cu2+最佳吸附条件:Cu2+初始质量浓度为20 μg/mL,pH=7,温度为25℃,时间为30min.Cu2+的吸附效率可达98%,吸附量约为2.7 mg/g.     

改性沸石对印染废水深度处理的试验研究

采用改性沸石对印染废水进行深度处理,考察了沸石投加量、pH值、反应时间和振荡速度对改性沸石吸附效果的影响.结果表明:最佳吸附条件为沸石投加量2 g,振荡速率130 r/min,振荡时间60min,废水pH值9.33.正交试验可得,在沸石投加量、pH值、振荡时间3个影响因素中,振荡时间影响最大.     

3种含铁氧化物对水溶液中Cd(Ⅱ)的吸附研究

采用合成磁铁矿、纤铁矿、四方纤铁矿进行分批实验,研究了其对水溶液中Cd(Ⅱ)的吸附性能。利用X射线粉末衍射仪对3种铁(氢)氧化物进行表征。测定了磁铁矿、纤铁矿、四方纤铁矿的比表面积分别为17.19,121.60,60.92 m~2/g。准二级动力学模型较好地拟合了Cd(Ⅱ)在3种铁(氢)氧化物的动力学数据,3种铁(氢)氧化物对Cd(Ⅱ)的最大吸附量分别为11.83,4.387,3.73 mg/g。pH值小于5时,pH值对磁铁矿和纤铁矿吸附水溶液中Cd(Ⅱ)的能力影响不大;当pH=4时,四方纤铁矿吸附水溶液中Cd(Ⅱ)的效果最好。     

生物锰氧化物对4种重金属的吸附特性研究

通过培养锰氧化细菌Sphingopyxis sp.4-15,制备生物锰氧化物,研究了生物锰氧化物的结构性质及其在不同影响因素下对4种重金属Cu、Zn、Cr和As的吸附特性。结果表明该生物锰氧化物中含有MnO₂、Mn₃O₄和MnO等晶体锰氧化物,包裹在菌体细胞表面呈现出规则的花球状。其锰主要以高价态的Mn⁴⁺和Mn³⁺形式存在,平均孔径为35.56 nm,比表面积为41.49 m²/g。锰氧化物对重金属的吸附过程受pH值影响,最适pH值为4~6;离子强度对吸附过程干扰较小;升高温度有利于其对Cu和Zn的吸附,而对As的吸附产生抑制;锰氧化物对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、As(Ⅲ)的吸附在反应360 min时可达到平衡,对Cr(Ⅲ)的吸附在反应5 min内达到平衡;在4种重金属最大初始浓度下,生物锰氧化物对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、As(Ⅲ)的吸附量依次为:70.184、15.140、9.141、0.089 mg/g,具有较大的重金属吸附容量。     

一种新型壳聚糖交联树脂的制备及对Cr(Ⅵ)吸附性能研究

采用改进的滴加成球法合成壳聚糖树脂,用环氧氯丙烷对树脂进行交联,制备新型壳聚糖交联树脂.研究了交联树脂对Cr(Ⅵ)的吸附效果,探讨了溶液pH值、吸附时间、温度、Cr(Ⅵ)初始质量浓度等因素对吸附性能的影响及吸附热力学和动力学.结果表明,各因素中pH值对壳聚糖交联树脂吸附Cr(Ⅵ)影响较大.对初始质量浓度为120 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液,壳聚糖交联树脂投加量为1 g/L,pH=3,温度为25℃,吸附2h时可达到最大吸附容量(72 mg/g).用Langmuir 等温模型和Pseudo second-order动力学模型对树脂的吸附过程进行线性拟合,R2分别为0.999 9和0.999 7,模型计算的饱和吸附容量qmax(73.53 mg/g)和平衡吸附量qe(29.23mg/g)与试验结果(72.10 mg/g和27.73 mg/g)基本吻合.Fick扩散模型表明,树脂对Cr(Ⅵ)的吸附可分为3个阶段,说明Cr(Ⅵ)的去除是物理吸附和化学吸附共同作用的结果.     

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。     

粉煤灰合成沸石对铬污染土壤中Cr(Ⅲ)的吸附稳定化效果及机制研究

为解决Cr(Ⅲ)对土壤的污染问题,采用碱熔水热法制取粉煤灰合成沸石,研究沸石掺量、反应时间、水分质量分数、初始pH值和Cr(Ⅲ)初始质量比等因素对合成沸石吸附稳定化铬污染土壤中Cr(Ⅲ)效果的影响,建立吸附等温线模型和吸附动力学方程,并进行微观表征和吸附稳定化机制分析.结果表明,粉煤灰合成沸石对污染土中Cr(Ⅲ)有良好的吸附稳定化效果.当沸石掺量为15％、水分质量分数为26％、pH值为5～9时,对Cr(Ⅲ)进行稳定化修复效果好.Cr(Ⅲ)的毒性浸出随Cr(Ⅲ)初始质量比增加而增大,随反应时间延长先逐渐减小而后趋于稳定.动力学及热力学拟合结果表明,准二级动力学模型及Langmuir等温模型可以解释Cr(Ⅲ)在合成沸石上的吸附行为,其中影响吸附速率的主要因素为膜扩散.SEM、XRD等微观分析结果显示粉煤灰合成沸石后,其结构发生明显变化,比表面积增大,有利于对Cr(Ⅲ)吸附稳定化.合成沸石吸附稳定化污染土中Cr(Ⅲ)的机制是离子交换、静电引力、沉淀等物理及化学吸附作用综合的结果.     

石英砂负载壳聚糖吸附剂对Cu^2＋吸附性能的研究

为降低壳聚糖处理废水的成本,以壳聚糖和石英砂为原料,采用共混沉降法制成石英砂负载壳聚糖吸附剂.用石英砂负载壳聚糖吸附剂处理含Cu2 废水,研究振荡时间、溶液pH值、石英砂壳聚糖投加量、Cu2 初始质量浓度和石英砂粒径对Cu2 吸附性能的影响,同时讨论其吸附动力学特征.结果表明,温度为20 ℃,振荡时间为30 min,pH=6,石英砂壳聚糖用量为20 g/L,Cu2 初始质量浓度为33.3 mg/L时,石英砂壳聚糖对Cu2 的吸附效果较好,吸附率可达91.57%.本文吸附等温线符合Freundlich模型(相关系数r=0.985 2); 吸附过程符合一级动力学反应(r=0.985 6).研究表明,石英砂负载壳聚糖吸附剂可用于含Cu2 废水的处理.     

NaX分子筛对氨氮废水的吸附性能研究

以煤造气废水为研究对象,采用沸石分子筛脱除废水中的氨氮,通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和比表面积测试法（BET）等方法,对沸石分子筛组成成分、晶体结构进行表征,考察了其对氨氮的吸附及再生性能。结果表明：该沸石分子筛为NaX型;分子筛对废水中的氨氮有较好的吸附效果,其平衡吸附量与氨氮浓度成正比、与投加量成反比;分子筛适宜用于废水的深度脱氮处理,在废水流速为4.5mL/min条件下吸附氨氮的效果较好;经过300℃热再生2 h后,10次吸附-解吸的再生率均在100%以上,具有良好的可再生性。     

硅藻土负载无定形磷酸氢锡吸附Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)研究

以天然硅藻土为载体,制备了硅藻土负载无定形磷酸氢锡复合材料。利用该材料去除废水中的Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ),研究了p H值、吸附时间、初始质量浓度对吸附性能的影响,探讨了材料的等温吸附规律,同时考察了材料在模拟海水中的吸附效果及再生能力。结果表明,硅藻土负载无定形磷酸氢锡对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附量随p H值和吸附时间增大而逐渐增大并趋于平衡。等温吸附数据用Freundlich方程拟合效果最好,25℃时的饱和吸附量分别为27.54 mg/g、19.94 mg/g和16.33 mg/g。复合材料对3种离子的吸附机理均以化学吸附为主,在吸附Pb(Ⅱ)的过程中孔内扩散为速控步骤。高盐度对材料吸附Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)有一定的不利影响,但幅度不大,可以用于去除养殖海水中的Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)。吸附了重金属离子的复合材料可以用稀HCl再生,具有重复利用的潜能。     

不同粘土矿物材料对Cu2+的吸附特征

探讨了在不同矿物投加量、不同振荡时间、不同Cu2 浓度、不同矿物颗粒细度和不同pH条件下,钠基膨润土、膨胀蛭石和沸石3种粘土矿物对Cu2 的吸附效果,并比较了3种粘土矿物对Cu2 的吸附差异性.结果表明:对Cu2 的吸附效果依次为钠基膨润土＞沸石＞膨胀蛭石;较高的pH有助于粘土矿物对溶液中Cu2 的吸附,但考虑到实际操作的其他因素,不能把pH调得过高.     

聚丙烯酸/羟基磷灰石复合吸附剂对Pb(Ⅱ)的吸附行为

以部分中和的丙烯酸(AA)和羟基磷灰石(HP)为原料,通过自由基聚合反应合成聚丙烯酸/羟基磷灰石(PAA/HP)复合吸附剂,研究溶液pH值、吸附时间、Pb(Ⅱ)初始浓度及HP含量对PAA/HP吸附性能的影响.结果表明,PAA/HP复合吸附剂的吸附缝先随溶液pH值及Pb(Ⅱ)初始浓度的增加而增大,随后趋于恒定.30℃、pH=6.0、Pb(Ⅱ)初始浓度0.01 mol/L条件下,HP需6 h达到吸附平衡(平衡吸附量为99 mg/g).而PAA/HP复合吸附剂(HP质量分数为10%)只需15 min即可达到吸附平衡量(943 mg/g)的96%.当Pb(Ⅱ)初始浓度≥0.008 mol/L时,PAA/HP复合吸附剂的饱和吸附量随Hp含量的增加而减小,但此时复合吸附刑的饱和吸附量高于PAA和HP饱和吸附量的平均值.HP及PAA/HP复合吸附剂对Pb(Ⅱ)的吸附过程均符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型.吸附机理分析表明,PAA/HP复合吸附剂对Pb(Ⅱ)的吸附主要是由于复合吸附剂中-COO-基团与Pb(Ⅱ)的相互作用.研究表明,PAA/HP复合吸附剂可用于含Pb(Ⅱ)废水的处理.     

纳米α - Fe2O3微球对U(Ⅵ)的吸附特性研究

将海藻酸钠与纳米α-Fe2O3制成微球,用于吸附U(Ⅵ)。探讨了纳米α-Fe2O3含量、交联时间、pH值、投加量、浓度、温度等对吸附的影响。结果表明,pH值对U(Ⅵ)的吸附过程影响显著,适宜pH值为3。U(Ⅵ)在微球上的吸附量随着吸附时间的增加而增大,初始阶段(1.5 h)反应进行得很快,9 h时达到吸附平衡。当U(Ⅵ)初始质量浓度为10mg/L时,其饱和吸附量为2.64mg/g。准二级动力方程很好地拟合了吸附动力学数据,且R2>0.99。吸附率与温度呈正相关,Lang-muir与Freundlich吸附等温方程均能较好地拟合固定化微球对U(Ⅵ)的吸附过程(R2>0.99),但Freundlich等温线效果更好。吸附反应中ΔG<0,ΔH>0且小于40 kJ/mol,ΔS>0,这表明吸附过程能自发进行,为吸热反应。     

CTMAB改性沸石及其对对硝基苯酚吸附效果的研究

为提高沸石对水体中有机污染物的吸附效果,采用酸热活化-十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)改性沸石,研究了改性沸石吸附对硝基苯酚的能力,探讨了改性条件对沸石吸附能力的影响和改性沸石吸附对硝基苯酚的适宜条件.结果表明,改性溶液中CTMAB的量低于沸石阳离子交换量时,沸石负载表面活性剂的量越大,所得到的有机沸石对对硝基苯酚的吸附能力越强; 改性溶液pH值增大,所获得的有机沸石吸附对硝基苯酚的能力也增强.CTMAB溶液的质量分数为1.1%,改性时间为2 h所制备的有机沸石对对硝基苯酚有较高的去除率.在利用已制备的有机沸石处理污水中对硝基苯酚的实际应用中,有机沸石投加量为25 g/L,对硝基苯酚溶液在pH值为6,振荡50 min的条件下,有机沸石对对硝基苯酚的去除率可达98.3%.     

人造沸石对氨氮废水的吸附及其影响因素

采用人造沸石吸附废水中的氨氮,研究了投加量、反应时间及初始pH等因素对吸附效果的影响,分析了其等温吸附线和吸附动力学.结果表明:人造沸石能够有效地处理质量浓度为150～200 mg/L的氨氮废水,当初始pH值为5,人造沸石投加量为25 g/L时,反应120 min后,氨氮去除率可80％左右,人造沸石比天然沸石的吸附平衡时间缩短了约50％;投加量、反应时间和初始pH值对人造沸石的吸附都有影响.随着投加量的增加,人造沸石对于氨氮的去除率逐渐增加;随着反应时间的延长,人造沸石对氨氮的去除率逐渐增加,达到吸附平衡后,去除率不再增加;初始pH值对于吸附效果有较大影响,偏酸环境下去除率较高.人造沸石对氨氮的吸附行为符合Freundlich方程,且为优惠吸附;准一级方程比准二级方程能够更好地拟合吸附动力学试验数据,吸附速率随着投加量的增大而增大.     

一种新型壳聚糖交联树脂的制备及对Cr(Ⅵ)吸附性能研究北大核心CSCD

采用改进的滴加成球法合成壳聚糖树脂,用环氧氯丙烷对树脂进行交联,制备新型壳聚糖交联树脂。研究了交联树脂对Cr(VI)的吸附效果,探讨了溶液pH值、吸附时间、温度、Cr(VI)初始质量浓度等因素对吸附性能的影响及吸附热力学和动力学。结果表明,各因素中pH值对壳聚糖交联树脂吸附Cr(VI)影响较大。对初始质量浓度为120mg/L的Cr(VI)溶液,壳聚糖交联树脂投加量为1 g/L,pH=3,温度为25℃,吸附2h时可达到最大吸附容量(72mg/g)。用Langmuir等温模型和Pseudo second-order动力学模型对树脂的吸附过程进行线性拟合,R2分别为0.999 9和0.999 7,模型计算的饱和吸附容量qmax(73.53 mg/g)和平衡吸附量qe(29.23 mg/g)与试验结果(72.10 mg/g和27.73 mg/g)基本吻合。Fick扩散模型表明,树脂对Cr(VI)的吸附可分为3个阶段,说明Cr(VI)的去除是物理吸附和化学吸附共同作用的结果。