天然锰砂去除水中的砷

天然锰砂是一种廉价、高效的水处理用材料,但尚未用于水中砷的去除。实验研究了反应时间、砷形态、初始砷浓度、温度、溶液初始pH对吸附过程的影响。结果表明,天然锰砂对As(Ⅲ)的吸附能力大于As(Ⅴ)。25℃时,固液比为10 g/L的条件下,天然锰砂对初始浓度为5.0 mg/L的砷溶液吸附过程经72 h基本达到平衡,平衡时对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的去除率分别达到94.5%和85.9%。吸附过程符合Lagergren准一级反应动力学模型和假二级反应动力学模型。相比之下,假二级动力学模型拟合程度更高。对As(Ⅲ)和As(Ⅴ),45℃时的吸附量均大于25℃时。不同温度下,天然锰砂对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附过程更符合Freundlich等温吸附模型。在溶液初始pH为3～10范围内,锰砂对砷的吸附能力受pH的影响较小。实验结果表明,天然锰砂是一种具有实际应用潜力的除砷材料。     

新生态二氧化锰对水中三价砷去除作用的研究

研究了新生态MnO2对水中As(Ⅲ)的去除效果。结果表明:新生态MnO2对As(Ⅲ)去除率高,作用速度快,作用过程符合二级动力学方程;pH=6.5时吸附等温线符合Langmuir和Frundlich方程;pH<7时,As(Ⅲ)的去除率均达80%以上,受pH和初始浓度影响较小,且与H3AsO3的pKa无关的非特性吸附;阴离子与As(Ⅲ)有吸附竞争作用,阳离子的加入可使As(Ⅲ)的去除率接近100%。     

蔗渣炭/镁铝双金属氧化物的制备及其吸附As(Ⅴ)的研究

采用共沉淀和焙烧法制备蔗渣炭/镁铝双金属氧化物(LDO),研究了pH、吸附时间、初始As(Ⅴ)浓度等因素对其吸附As(Ⅴ)的性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对蔗渣炭/镁铝双金属氢氧化物(LDH)、吸附As(Ⅴ)前后的蔗渣炭/镁铝LDO进行表征,探讨其吸附As(Ⅴ)的机理。结果表明,蔗渣炭/镁铝LDH具有水滑石层状结构;在pH为3.0~10.0时,蔗渣炭/镁铝LDO对As(Ⅴ)的平衡吸附量较高。准二级动力学模型可用于描述其对As(Ⅴ)的吸附动力学过程,吸附等温线符合Langmuir方程,45℃时,其对As(Ⅴ)的饱和吸附量为26.120mg/g。蔗渣炭/镁铝LDO受共存阴离子影响表现为HPO_4~(2-)CO_3~(2-)SO_4~(2-)Cl~-NO_3~-;材料再生循环利用4次后,对20.0mg/L的As(Ⅴ)的去除率为89.63%。XRD和FTIR分析表明,吸附后AsO_4~(3-)嵌入水滑石层间。     

As(V)在金红石TiO_2颗粒表面吸附特性及机理

通过静态动力学和热力学吸附实验,研究了温度、共存离子以及溶质的初始浓度对As(V)在金红石TiO2颗粒表面吸附的影响,探讨了As(V)在金红石TiO2颗粒表面吸附特性及机理。结果表明,在As(V)初始浓度为10 mg/L,pH为7的条件下,25℃时的吸附量0.41 mg/g高于30℃时的吸附量0.31 mg/g,As(V)在金红石TiO2上的吸附为放热过程。CaCl2和MgCl2的添加对As(V)在金红石TiO2表面吸附起到明显的促进作用。T=25℃,Ca2+或Mg2+浓度为10 mmol/L时,As(V)吸附量分别为0.64和0.56 mg/g,Ca2+比Mg2+对As(V)吸附促进作用强。As(V)在金红石TiO2的吸附等温线符合Frendlich方程,Lagergren二级动力学方程能较好地描述As(V)在金红石TiO2颗粒表面吸附的动力学过程。     

除氟活性铝氧化物(AlO_xH_y-F_n)的吸附除砷性能

以活性铝氧化物AlOxHy处理某高氟地下水的中试实验获得的吸附剂废料AlOxHy-Fn为对象,考察其对三价砷(As(Ⅲ))和五价砷(As(Ⅴ))吸附去除性能,并对吸附机理进行了探讨。研究显示,AlOxHy-Fn为多孔无定型且具有不规则表面的絮状结构,比表面积为218.88 m2/g,零电荷点pHZPC在pH为8左右;AlOxHy-Fn可快速吸附As(Ⅲ)和As(Ⅴ),且反应24 h后的平衡吸附量分别为0.60和3.41 mg/g,朗格缪尔模型可以很好地描述As(Ⅲ)和As(Ⅴ)在AlOxHy-Fn表面的吸附,且As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的最大吸附容量分别为13.63和63.27 mg/g;AlOxHy-Fn在pH=4~10范围内对As(Ⅴ)去除率在90%以上,As(Ⅲ)在中性和弱碱性pH范围内吸附效果较好,但去除率仍在32%以下。AlOxHy-Fn表面性质、砷形态分布特征等对As(Ⅲ)与As(Ⅴ)的吸附有重要影响,电负性As(Ⅴ)较电中性As(Ⅲ)更容易吸附在AlOxHy-Fn表面。AlOxHy-Fn吸附除砷过程中,在pH为6时氟溶出量最低(0.40 mg/g),过高或过低pH均会导致氟溶出量增大;氟溶出量与As(Ⅴ)吸附量之间有明显正相关关系(R2=0.97),但与As(Ⅲ)吸附量无相关关系;铝溶出量在pH为4~10范围内均很低。将AlOxHy-Fn回用作为除砷吸附剂去除工业含砷废水的砷具有良好的技术经济可行性,且将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)是提高去除效果的重要手段。     

二氧化锰对As(Ⅲ)的氧化及其对针铁矿去除水体中As(Ⅲ)的影响

研究了合成钠水锰矿(δ-MnO2)对As(Ⅲ)的氧化作用并与商品MnO2的结果进行了比较,结果表明,δ-MnO2不仅对As(Ⅲ)有很强的氧化能力,而且对溶液中的砷也具有一定的吸附能力,而商品MnO2对As(Ⅲ)的氧化能力很弱.当有δ-MnO2存在时,针铁矿对As(Ⅲ)的去除效率提高,δ-MnO2的促进作用随体系pH的增加而增加,约在pH为6.0达最大,随后又逐渐减小,说明近中性条件下,δ-MnO2的促进作用最强.     

粒状人造菱铁矿及其吸附As(Ⅴ)的特征

砷作为饮用水中三致作用的污染物,导致越来越严重的环境问题。人造菱铁矿对水中的砷去除效率高。为了达到工业化应用的程度,人造菱铁矿的造粒研究非常关键。研究了人造菱铁矿造粒的条件及其去除As(Ⅴ)的特征。人造菱铁矿造粒的最佳条件是70℃条件下加热干燥90 min。造粒后的菱铁矿吸附As(Ⅴ)的平衡时间为24 h。准一级和准二级动力学都可以较好地模拟As(Ⅴ)的吸附随时间的变化。在15、25、35和45℃时,与Langmuir吸附等温方程相比,Fre-undlich吸附等温方程可以更好地模拟As(Ⅴ)的吸附等温。pH<3时,As(Ⅴ)的吸附明显降低。共存阴离子HCO3-、SO24-、NO3-或Cl-对材料去除As(Ⅴ)的影响不明显,而SiO23-、PO34-会降低As(Ⅴ)的去除效率。通过XRD和SEM电镜扫描分析,初步得出人造菱铁矿颗粒除As(Ⅴ)可能是化学吸附与共沉淀同时存在的去除过程。     

针铁矿对Pb~(2+)的吸附特征及影响因素研究

通过恒温振荡平衡法研究了Pb~(2+)在针铁矿上的等温吸附和吸附动力学特征,探讨了吸附的影响因素.结果表明:(1)随Pb~(2+)平衡浓度和pH的增大,针铁矿对Pb~(2+)的吸附量逐渐增大.(2)针铁矿对Pb~(2+)的等温吸附可用Freundlich和Langmuir方程较好地拟合.(3)在相同温度和pH下,随离子强度的提高,针铁矿对Pb~(2+)的吸附量增大.(4)在相同离子强度和pH下,针铁矿对Pb~(2+)的吸附量总体随温度升高而增大.针铁矿对Pb~(2+)的吸附是自发进行的吸热反应.(5)针铁矿吸附Pb~(2+)的过程可分为初始的快吸附和随后的慢吸附2个阶段.pH影响吸附反应快慢,随pH增大吸附速率增大;随着pH的增大,达到平衡吸附的时间缩短.吸附动力学方程用Elovich方程拟合最佳.     

载钴活性焦对As(V)的吸附性能与去除效果

使用沉淀负载法制备了载钴活性焦,并研究了溶液pH值、反应时间、As(V)初始浓度以及共存阴离子等对载钴活性焦吸附去除水环境中As(V)的影响。结果表明,(1)载钴后活性焦的比表面积和孔容积分别提高了20.87%和43.47%;(2)载钴活性焦对As(V)最佳吸附pH值为4.0,当As(V)的初始浓度为10 mg/L时,As(V)去除率可达97%;(3)吸附过程符合准二级动力学模型(k2=0.66,R2=0.96),吸附等温线为Freundlich型(kF=8.227,1/n=0.396,R2=0.97);(4)稳定性实验验证了载钴活性焦的稳定性,钴不易脱附,最大脱附率仅为0.145%。     

不同晶型二氧化锰催化臭氧化降解亚甲基蓝废水

采用水溶液化学沉积法制备纳米二氧化锰,生成了δ-MnO_2、γ-MnO_2、α-MnO_2,采用XRD、SEM和BET等手段进行了表征。以碱性染料亚甲基蓝为目标污染物,不同晶型纳米二氧化锰作吸附剂进行了静态吸附实验;在催化臭氧化亚甲基蓝的实验中,研究了溶液的pH值、催化剂的加量以及自由基引发剂与促灭剂对催化效果的影响。结果表明:3种催化剂δ-MnO_2、γ-MnO_2和α-MnO_2的平衡吸附量分别为58.47、50.87和40.52 mg·g-1,其中δ-MnO_2的吸附性能较强;3种催化剂的吸附动力学符合准二级吸附动力学。当溶液pH=11时,催化臭氧化反应体系对亚甲基蓝的降解效果最佳。在此催化臭氧化系统下,主要遵循的是羟基自由基的反应机理。δ-MnO_2应用于催化臭氧化亚甲基蓝,不仅具有良好的脱色效果,并具有一定的矿化能力。     

水羟锰矿去除地下水中苯酚的影响因素及机理

采用合成水羟锰矿去除苯酚,分别研究了初始pH、投加量、初始浓度、温度和溶解氧对水羟锰矿去除苯酚的影响,并对去除机理、等温吸附过程和动力学进行了研究。结果表明,pH对水羟锰矿去除苯酚的影响最大,去除率随着pH的降低而增加,强酸性条件下水羟锰矿能快速将苯酚氧化为对苯醌,但并不能将对苯醌氧化完全,反应过程满足准一级反应动力学;pH≥4.0时水羟锰矿主要靠吸附作用去除苯酚。中性条件下,增加水羟锰矿的投加量、升高反应温度和增加溶解氧浓度能够提高水羟锰矿对苯酚的去除率,水羟锰矿对苯酚的吸附过程符Langmuir等温吸附模型和准一级吸附动力学方程,最大吸附量为63.29 mg·g~(-1),是一种优良的吸附材料,可用于地下水中苯酚的去除。     

氨基复合铁氧化物对As(Ⅴ)的吸附性能与机理

用氯化十六烷基三甲铵(Cetyltrimethylammonium chloride,CTAC)修饰铁氧化物Fe_2O_3,得到氨基复合的铁氧化物纳米材料(Fe_2O_3@CTAC)并研究了其对As(Ⅴ)的吸附去除性能及机理。CTAC修饰不会改变Fe_2O_3的物理化学结构,而形成的Fe_2O_3@CTAC不仅可以通过铁氧化物表面络合作用吸附As(Ⅴ),复合材料表面的氨基也可以通过静电作用吸附As(Ⅴ)。因而复合材料对As(Ⅴ)的吸附去除效果显著提升,饱和吸附容量可以达到23.13 mg·g~(-1)。Fe_2O_3@CTAC吸附As(Ⅴ)可以在2 min内达到平衡,符合拟二级动力学模型和two-site Langmuir模型。在pH为3~9的范围内,Fe_2O_3@CTAC均能有效吸附去除As(Ⅴ),去除率均能达到90%以上。天然有机质和硫酸根、碳酸氢根、硅酸根对As(Ⅴ)在Fe_2O_3@CTAC上的吸附没有明显的抑制作用。磷酸根由于与As(Ⅴ)存在竞争吸附作用而抑制As(Ⅴ)的吸附,然而在通常水体磷酸根浓度条件下,Fe_2O_3@CTAC对As(Ⅴ)的去除率依然达到90%以上。此外,Fe_2O_3@CTAC可以再生并重复利用,经过5次循环利用后As(Ⅴ)的去除率能够保持在85%以上。     

5种铁氧化物去除As(V)性能的比较研究

为了从铁氧化物中筛选得到潜在经济有效的除砷材料,对5种铁氧化物去除As(V)的性能进行了比较研究。吸附实验结果表明,其吸附容量依次为施氏矿物四方纤铁矿水铁矿赤铁矿针铁矿,其吸附过程均符合准二级动力学,约24 h时吸附达到平衡。其中,pH=5时,施氏矿物的吸附容量达到83 mg/g。分别投加500 mg/L和300 mg/L的施氏矿物,可将含砷1.484 mg/L和0.850 mg/L、高TOC含量和高pH特征的模拟配水砷浓度降至0.01 mg/L以下。鉴于施氏矿物良好的吸附除砷性能,进一步通过SEM、FTIR和电位滴定对其表面特性进行了深入研究,结果显示,本研究中制备的施氏矿物存在结构性或表面吸附的SO42-,其(质子)表面位密度约为4.32个/nm2,表面质子化常数pK1为4.60,pK2为-8.98。     

改性锰矿的除砷性能研究

利用共沉淀—煅烧法对天然锰矿进行改性,研究了铁锰摩尔比(Fe/Mn)、pH、温度、共存离子对改性锰矿除砷效果的影响。采用X射线荧光光谱(XRF)、傅立叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)对其进行表征,探究改性锰矿除砷机理。结果表明:(1)Fe/Mn为12∶1时对As(Ⅲ)有最大去除率(88.63%),4∶1时对As(Ⅴ)有最大去除率(84.25%)。(2)弱酸性、中性及弱碱性的溶液反应环境有助于改性锰矿对砷的吸附。(3)Ca~(2+)促进砷吸附,HCO_3~-抑制砷吸附。(4)改性锰矿对砷的吸附过程符合Langmuir吸附等温方程和二级动力学方程。(5)可利用Na_2CO_3溶液对改性锰矿进行再生解吸,再生5次后的改性锰矿对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的去除率分别为81.27%、75.99%。     

酰胺化/氧化碳纳米管-聚苯胺吸附三价砷

为探讨改性碳纳米管(CNTs)对砷的吸附特性,采用化学修饰对CNTs进行了改性。将CNTs先后进行氧化和酰胺化处理,并与聚苯胺反应,得到酰胺化/氧化碳纳米管-聚苯胺(NMCNTs-PANI),利用SEM观察、比表面积测定、含氧含氮官能团和分子结构分析对改性前后CNTs进行了表征;研究了NMCNTs-PANI在不同反应体系对As(Ⅲ)的吸附效果。结果表明:NMCNTs-PANI总孔容和平均孔径均有所增加;表面含氧含氮基团增加;初始pH对吸附量影响较显著;共存阴离子对吸附量影响可忽略不计;吸附过程符合准一级动力学和准二级动力学方程,证实该过程主要以化学吸附为主;吸附等温线符合Langmuir模型。NMCNTs-PANI通过表面吸附-化学诱导作用可较好地去除水中As(Ⅲ),是一种优良的含砷污染水的吸附剂。     

铁改性竹炭去除水中的As(Ⅲ)和As(Ⅴ)

利用竹炭负载铁氧化物制备了复合吸附剂,并用粉末X射线衍射对负载的铁进行了表征。通过静态吸附实验,对比研究了改性竹炭对水溶液中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)阴离子的吸附特性。结果表明,载铁竹炭对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的最佳吸附pH分别为8和2。改性竹炭对砷阴离子的吸附过程可符合准二级动力。Freundlich等温方程式能很好地描述As(Ⅲ)和As(Ⅴ)在改性竹炭上的吸附。在相同初始浓度和吸附剂投加量下,改性竹炭对As(Ⅴ)的吸附量大于As(Ⅲ)。     

除氟活性铝氧化物（AlOxHy-Fn）的吸附除砷性能

以活性铝氧化物AlOxHy处理某高氟地下水的中试实验获得的吸附剂废料AlOxHy-Fn为对象，考察其对三价砷（As（Ⅲ））和五价砷（As（Ⅴ））吸附去除性能，并对吸附机理进行了探讨。研究显示，AlOxHy-Fn为多孔无定型且具有不规则表面的絮状结构，比表面积为218．88m2／g，零电荷点pHZPC在pH为8左右；AlOxHy-Fn可快速吸附As（Ⅲ）和As（Ⅴ），且反应24h后的平衡吸附量分别为0．60和3．41mg／g，朗格缪尔模型可以很好地描述As（Ⅲ）和As（Ⅴ）在AlOxHy-Fn表面的吸附，且As（Ⅲ）和As（Ⅴ）的最大吸附容量分别为13．63和63．27mg／g；AlOxHy-Fn在pH=4～10范围内对As（Ⅴ）去除率在90％以上，As（Ⅲ）在中性和弱碱性pH范围内吸附效果较好，但去除率仍在32％以下。AlOxHy-Fn表面性质、砷形态分布特征等对As（Ⅲ）与As（Ⅴ）的吸附有重要影响，电负性As（Ⅴ）较电中性As（Ⅲ）更容易吸附在AlOxHy-Fn表面。AlOxHy-Fn吸附除砷过程中，在pH为6时氟溶出量最低（0．40mg／g），过高或过低pH均会导致氟溶出量增大；氟溶出量与As（Ⅴ）吸附量之间有明显正相关关系（R2=0．97），但与As（Ⅲ）吸附量无相关关系；铝溶出量在pH为4～10范围内均很低。将AlOxHy-Fn回用作为除砷吸附剂去除工业含砷废水的砷具有良好的技术经济可行性，且将As（Ⅲ）氧化为As（Ⅴ）是提高去除效果的重要手段。     

葡萄籽提取液还原制备生物炭负载纳米铁对水中As(Ⅲ)的去除性能及机理

利用植物提取液绿色合成的纳米铁,具有绿色环保、成本低廉等优点。本文采用葡萄籽提取液作为还原剂和稳定剂,风车草生物炭为载体,制备了生物炭负载纳米铁(CBC-nZVI),用于去除废水中的As(Ⅲ)。结果表明,纳米铁(nZVI)成功负载于生物炭表面,具有较大的比表面积和孔体积;随着反应时间的延长,溶液温度的升高,CBC-nZVI投加量的增加和溶液初始pH的增大,CBC-nZVI对As(Ⅲ)的吸附量不断增大;Langmuir等温吸附模型能更准确地描述CBC-nZVI对As(Ⅲ)吸附行为,CBC-nZVI对As(Ⅲ)去除过程符合准二级动力学模型,表明CBC-nZVI对As(Ⅲ)的吸附是单层吸附,以化学吸附为主。ESR表征结果表明CBC-nZVI在有氧反应体系中生成了·OH,反应过程中,As(Ⅲ)大部分被氧化为毒性较低的As(Ⅴ),通过吸附、氧化还原和共沉淀实现As(Ⅲ)的最终去除。     

东京根霉对重金属Cr3+、Mn2+和Zn2+的吸附研究

利用固定化发酵中产生的废菌体--东京根霉(Rhizopus tonkinesis)去除废水中Cr3 、Mn2 和Zn2 ,研究了预处理、pH、温度、金属离子初始浓度、吸附时间等条件对吸附量的影响.结果表明,用NaOH浸泡4～6 h、在pH=5～6,温度25～35℃时吸附效果最好,用Langmuir、Freundlich和Temkin方程对其吸附等温线进行拟合,相关性都比较好;用不同的吸附动力学方程描述东京根霉吸附金属离子的最优和最次模型分别为Elovich方程和一级扩散方程,双常数方程和抛物线扩散方程拟合介于前二者之间.     

核桃壳对模拟废水中Cu~(2+)的吸附性能研究

采用核桃壳作为吸附剂,对模拟废水中的Cu2+进行吸附去除,考察了吸附剂粒径、水样初始pH、吸附剂用量、Cu2+初始浓度、吸附时间等因素对Cu2+吸附效果的影响,确定最佳吸附参数,并进行了吸附动力学和吸附等温线分析。结果表明:最佳吸附参数为核桃壳吸附剂粒径1.25~1.60mm、水样初始pH 5.0、吸附剂用量2.5g,Cu2+初始质量浓度20mg/L、吸附时间360min,在此条件下100mL水样在200r/min、25℃条件下吸附的Cu2+去除率达70%以上,吸附量约为0.702mg/g;本实验过程采用伪二级动力学方程的拟合更好,R2均在0.9以上,Cu2+吸附速率与其浓度的二次方成正比;Langmuir方程可以较好地描述核桃壳吸附剂对Cu2+的吸附过程,此吸附过程是单分子层的吸附。