磁性多壁碳纳米管吸附亚甲基蓝和铜(Ⅱ)

针对实际废水中有机物和重金属离子往往同时存在,吸附处理后吸附剂难分离2个问题,采用化学共沉淀的方法制备了磁性多壁碳纳米管(MMWCNT),研究了亚甲基蓝(MB)和铜(Ⅱ)在MMWCNT上的单一和竞争吸附。考察了一元体系中吸附动力学、吸附热力学及p H值对吸附性能的影响。探究了吸附剂的循环利用能力、回收率以及二元体系中MB和Cu(Ⅱ)之间的竞争吸附现象。结果表明,一元体系中,在4 h时内对MB和Cu(II)的吸附达到平衡,吸附过程符合准二级动力学模型,等温吸附数据符合Langmuir模型,最大吸附量分别为46.03 mg·g-1和27.74 mg·g-1。p H值是影响吸附效果的重要因素。5次解吸循环实验后,MMWCNT吸附性能仍然良好,表明MMWCNT有望运用于实际水处理中。竞争吸附过程中MB优先吸附,当MB吸附平衡后,随着吸附剂量的增加,Cu(Ⅱ)的吸附效率从11%增到73%。     

吸附剂浓度对Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在高岭土上吸附的影响

研究了吸附剂浓度(Cs)对Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在高岭土上吸附的影响。结果表明,随Cs增大,吸附等温线下降,呈现出明显的吸附剂浓度效应(Cs-effect)。采用经典Langmuir和Freundlich吸附等温式对吸附数据进行拟合表明,在给定Cs下,Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附等温线分别符合Langmuir和Freundlich等温式;但这2个等温式不能描述或预测Cseffect,模型参数与Cs有关,与模型理论预测相悖。为解释和描述固/液界面吸附中的Cs-effect,我们近期提出了表面组分活度(SCA)模型,并推导出了Langmuir-SCA和Freundlich-SCA等温式。采用SCA模型等温式对吸附数据进行拟合表明,Langmuir-SCA和Freundlich-SCA等温式可分别准确地描述Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在高岭土上吸附的Cs-effect结果,证明SCA模型是合理的。     

胞外聚合物对水中Cd(Ⅱ)的吸附性能研究

以Pseudomonas fluorescens C-2产生的胞外聚合物PF-2作为新型生物吸附剂,以傅里叶变换红外光谱(FTIR)对其进行表征。系统地研究了胞外聚合物PF-2对水中Cd(II)的吸附行为。结果表明,在pH值为6.0,该吸附剂对水中的Cd(II)具有很强的吸附能力。聚合物PF-2对Cd(Ⅱ)的吸附较易进行,吸附等温线能较好地用Langmuir模型来描述,最大单分子层吸附量为33.50 mg/g,吸附动力学很好地符合准二级动力学模型。胞外聚合物PF-2含有的主要官能团为羧基、羟基和氨基等,其中羧基、羟基参与了Cd(Ⅱ)的吸附。结果表明利用胞外聚合物PF-2去除环境水样中的Cd(Ⅱ)是可行的。     

高炉瓦斯泥对Cu(Ⅱ)的吸附

采用等离子体发射光谱、N2吸附和傅里叶红外光谱技术(FT-IR)对高炉瓦斯泥(BFS)进行了表征,测得其BET比表面积为21.13 m2/g、并且含有羟基、酯基等功能性官能团。实验考察了吸附剂用量、pH值、吸附温度、Cu(Ⅱ)初始浓度对高炉瓦斯泥吸附Cu(Ⅱ)的影响,结果表明,当Cu(Ⅱ)初始浓度为100 mg/L时,温度为313 K、高炉瓦斯泥用量为1.5g/L、pH=5时,20 min可达到吸附平衡,吸附率为99.99%。并且吸附过程符合准二级动力学反应模型以及Freundlich吸附等温式,其表观活化能Ea=58.27 kJ/mol,该吸附过程是自发的、吸热的熵增过程。     

粉煤灰/氧化石墨烯复合材料吸附Hg(Ⅱ)

利用売聚糖(CS)将氧化石墨烯(GO)交联到粉煤灰颗粒上,制备出粉煤灰/氧化石墨烯(FCGO)复合吸附材料。扫描电子显微镜(SEM)、漫反射红外光谱(DRIFT)和X射线电子光谱(XPS)对FCGO的研究表明GO被成功负载到粉煤灰上。静态吸附实验表明pH值接近中性时有利于FCGO对Hg(Ⅱ)的吸附,共存阴离子促进而阳离子抑制对Hg(Ⅱ)的吸附。动力学研究表明FCGO吸附Hg(Ⅱ)符合Elovich方程模型,饱和吸附量高达42.2 mg·g~(-1)1。非线性Redlich-Peterson模型比Langmuir和Freundlich模型更适合描述吸附过程。热力学参数△H~0=12.20 kj·mol~(-1),△S~0=48.92 J·(mol K)~(-1),△G~0=-4.09kJ·mol~(-1)(333K)表明吸附过程是吸热且自发进行的。分析吸附前后FCGO的DRIFT和XPS光谱,推测对Hg(Ⅱ)的吸附主要是静电吸引作用。     

D006树脂对Cd(Ⅱ)的吸附性能研究

通过树脂筛选实验,选用大孔强酸性阳离子树脂D006作为Cd(Ⅱ)的吸附材料,通过静态实验考察吸附时间、振荡转速、溶液pH和树脂用量对吸附效果的影响,并探讨了吸附的热力学和动力学性能,同时对树脂进行了再生实验。结果表明,D006树脂对Cd(Ⅱ)的平衡吸附量可达20.98mg/g;D006树脂吸附Cd(Ⅱ)的最佳条件为吸附时间120min、振荡转速120r/min、溶液pH 2.9左右、树脂用量0.20g;D006树脂对Cd(Ⅱ)的吸附过程符合Langmuir方程,为单分子层吸附;准二级动力学模型能较好地描述Cd(Ⅱ)在D006树脂上的吸附行为,吸附的活化能为5.46kJ/mol,该吸附过程主要为物理吸附;于30℃下采用1mol/L硫酸对吸附后的D006树脂进行脱附,脱附率可达到96%以上,可实现对Cd(Ⅱ)的富集与回收。     

壳聚糖改性对磁性Fe_3O_4吸附去除Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的影响研究

利用壳聚糖改性磁性Fe_3O_4以提高其对重金属Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附性能,考察了改性前后磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附等温线及吸附动力学过程。结果表明,经壳聚糖改性后,壳聚糖-磁性Fe_3O_4比表面积大幅增加,由原来的76.12m2/g增加到142.67m2/g;壳聚糖-磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附性能优于磁性Fe_3O_4;当pH为2.0~7.0时,提高pH有助于促进两种磁性材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附量;两种磁性材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学模型,吸附过程属于吸热过程;重复吸附—脱附循环再生5次后,壳聚糖-磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的去除率仍在80%以上,磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的去除率在75%以上,两种磁性材料再生性能较好。     

改性油菜秸秆对Co(Ⅱ)的吸附

利用ZnCl_2对油菜秸秆进行改性,制得生物吸附剂。通过单因子优化实验,研究其对水溶液中的重金属Co(Ⅱ)的吸附效果。结果表明:在298 K下,pH为6.5,吸附剂用量2 g/L时,对初始浓度为10.0 mg/L Co(Ⅱ)水溶液的吸附率达95%。利用Langmuir和Freundlish等温线模型对实验数据进行拟合分析,Langmuir等温线模型很好地描述了油菜秸秆对Co(Ⅱ)的吸附过程。热力学参数表明,吸附是一个自发放热反应。改性油菜秸秆对Co(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学方程。在室温下秸秆对Co(Ⅱ)的饱和吸附量为10.3 mg/g。     

草酸改性柚子皮对废水中镉离子的吸附性能

以粗柚子皮(PP)为吸附剂原材料,以草酸为改性剂制备出了改性柚子皮吸附剂(MPP)。采用批量实验研究了改性吸附剂对水中Cd(Ⅱ)吸附的影响因素(如溶液pH、吸附剂用量、接触时间和Cd(Ⅱ)初始浓度)、吸附动力学、吸附等温线和吸附热力学等,并讨论了其吸附机理。在溶液初始pH为5.0、吸附剂投加量为5 g/L、Cd(Ⅱ)初始浓度为50 mg/L条件下,吸附剂MPP对Cd(Ⅱ)的吸附平衡时间为120 min,其吸附率可维持在95.63%以上。吸附过程可以很好地用准二级动力学方程和Langmuir吸附等温模型描述。热力学分析结果显示,吸附剂(MPP)对Cd(Ⅱ)的吸附是吸热反应,且能自发进行。     

新型多功能螯合树脂的合成及对水中Cd(II)离子的吸附特征

研究了使用交联聚苯乙烯叔胺树脂为前驱体与5-氯甲基水杨醛经搅拌反应合成季铵盐型多功能螯合树脂及其对水中Cd(Ⅱ)离子的吸附特征。结果表明,水杨醛单元成功地连接到树脂表面,其含量为1.89 mmol/g。通过浓度、pH值、时间等条件的变化对吸附性能进行研究,得到了25℃时Cd(Ⅱ)的最佳吸附条件:Cd(II)离子浓度为600μg/L,pH=6.0,吸附达平衡的时间约为4 min,树脂的最大吸附量为200.0μg/g,吸附符合Langmuir等温式。pH=6.0时,对重金属离子Zn(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)吸附能力强但选择性较差。     

蚯蚓粪生物炭对Cu(Ⅱ)的吸附性能

为寻求蚯蚓粪便(EM)新型的资源化利用途径,以EM为原料制备生物炭(EMBC),用于吸附废水中Cu(Ⅱ)。在探讨EMBC基本性质的基础上,研究了Cu(Ⅱ)初始浓度、时间、pH、温度、离子强度、EMBC投加量等因素对吸附效果的影响,并分析了潜在的吸附机理。结果表明:EMBC对Cu(Ⅱ)吸附量随初始浓度和温度的增加而增加;EMBC对Cu(Ⅱ)的吸附在24 h内可达到平衡;单位质量EMBC对Cu(Ⅱ)的吸附量随EMBC投加量的增加而减小,EMBC对Cu(Ⅱ)吸附量随pH和离子强度的增加先降后升。Freundlich等温吸附模型能更好地拟合EMBC对Cu(Ⅱ)的吸附行为(R~2=1),且二级吸附动力学可以更好地描述吸附过程(R2=0.99),结合傅立叶红外光谱分析,表明EMBC对Cu(Ⅱ)的吸附机制可能是化学吸附作用为主。     

原位帽封材料对水体中Pb(Ⅱ)与Cd(Ⅱ)静态吸附

用无纺布包裹珊瑚和丙烯酸树脂制成帽封材料,将底泥中重金属离子原位固定的同时吸附水体中的重金属离子pb2和Cd2.通过红外光谱,电镜扫描和火焰原子吸收仪器来分析该帽封材料的吸附性能.通过改变pH值,吸附剂投放量来检测其吸附效果.结果表明,该帽封材料在pH等于5的时候,Cd2最大吸附量达到434.67 mg/g,pb2+最大吸附量达到524.27 mg/g.pH和吸附剂量保持不变,随着底物浓度增加吸附量也增加;电镜扫描图和红外光谱图表明,该材料能很好地吸附重金属离子.     

磁性水滑石快速吸附水体中Cu(Ⅱ)离子

为了探究磁性水滑石对水体中Cu(Ⅱ)离子的去除效果,利用四氧化三铁对水滑石进行磁化,用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和傅里叶红外光谱仪表征磁性水滑石。然后,探究磁性水滑石在不同吸附温度、时间、pH、投加量等条件下去除模拟废水中Cu(Ⅱ)的性能。结果表明,磁性水滑石对Cu(Ⅱ)最大吸附量为32.36 mg/g,吸附动力学结果表明,磁性水滑石对Cu(Ⅱ)的吸附在前90 min基本完成。溶液保持pH 5.6~6.5时,磁性水滑石对Cu(Ⅱ)有良好的吸附效率。磁性水滑石可以再生循环利用3~4次。实验证明,磁性水滑石是一种良好的Cu(Ⅱ)吸附剂。     

生物炭对水中Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附特征

选取花生壳和玉米秸秆为原材料,在不同温度下制备生物炭,与市售的银杉木炭一起作为吸附剂探究其对水溶液中Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附能力和特性。用FTIR和扫描电镜表征生物炭表面性质。实验考察了吸附时间、溶液初始pH、初始浓度对吸附的影响。结果表明,在室温25℃和pH 5.0条件下,生物炭对Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的吸附量随时间的增加而增大,在24 h后基本达到平衡,并且生物炭对Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的吸附动力学符合准二级动力学方程;溶液初始pH显著影响生物炭对Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附,其中对Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的最佳吸附pH分别为5.0和6.0;花生壳生物炭和玉米秸秆生物炭对Pb(Ⅱ)的等温吸附符合Langmuir模型和Freundlich模型,而对Zn(Ⅱ)的等温吸附Freundlich模型拟合效果更佳;银杉木炭对Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的等温吸附更适用于Langmuir模型。另外,随着生物炭制备时热解温度的升高,生物炭对Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附量增加,且各生物炭对Pb(Ⅱ)的最大吸附量远大于其对Zn(Ⅱ)的最大吸附量。不同生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力有明显差异,表现为:花生壳生物炭玉米秸秆炭银杉木炭,而对Zn(Ⅱ)的吸附力差异不明显。     

氨基改性木屑对水中Cu(Ⅱ)/Cr(Ⅵ)的连续吸附研究

将木屑用NaClO预处理并进行氨基化改性,制备改性木屑,探讨了直接吸附Cr(Ⅵ)和Cu(Ⅱ)/Cr(Ⅵ)连续吸附及木屑改性前后对Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)/Cr(Ⅵ)连续吸附的效果,并研究了pH、实际废水等对吸附的影响。结果表明,吸附Cu(Ⅱ)后再吸附Cr(Ⅵ)比直接吸附Cr(Ⅵ)的效果更好。改性木屑对Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)/Cr(Ⅵ)连续吸附能力比原木屑分别提高78.32%和122.90%。30℃下改性木屑对Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的饱和吸附容量分别为195.70、555.56mg/g,吸附等温线可用Langmuir模型拟合。改性木屑对Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)/Cr(Ⅵ)的连续吸附过程均符合准二级动力学方程。     

壳聚糖/磁性生物碳对重金属Cu(Ⅱ)的吸附性能

以丝瓜络为原料制备壳聚糖/磁性生物炭(CMLB),并研究了改性前后的生物炭对重金属Cu(Ⅱ)的吸附性能。结果表明,改性后的生物炭包含γ-Fe_2O_3纳米颗粒,颗粒尺寸均匀,大小一致。CMLB对Cu(Ⅱ)的吸附量为54.68 mg·g~(-1),高于原始生物炭(LB)、磁性生物炭(MLB)的吸附量,且能够达到壳聚糖吸附量的86%。整个吸附过程在18 h达到平衡,在pH=5.8±0.1有较好的吸附效果。吸附反应动力学可采用准二级动力学方程拟合,吸附等温线符合Freundlich模型。CMLB吸附Cu(Ⅱ)的机制下包括离子交换、物理吸附和共沉淀。CMLB材料在处理废水后,利用磁铁可将材料从水中分离。CMLB可作为一种吸附剂有效去除水中的重金属,应用前景广阔。     

一株抗Cd2+菌株的筛选及其吸附性能

Cd2+为一种毒性金属元素,为了实际解决污水中低浓度重金属污染,实现污水达标排放,通过12C6+重离子束辐照诱变技术筛选到一株耐受Cd2+的菌株C2,研究其对Cd2+的抗性和低浓度Cd2+的吸附性能表明,Cd2+浓度≤100 mg/L时,C2菌株可以生长繁殖,但随Cd2+浓度升高受到抑制;SEM分析表明,受到Cd2+胁迫时,C2产生大量胞外产物与Cd2+形成络合物;吸附过程中菌粉表面空隙得到填充,形成凸起;红外光谱分析表明,吸附过程中的主要作用基团为醇羟基O—H键、氨基和酰胺基团;C2菌粉和固定化菌球都对Cd2+有较好的吸附能力,菌粉吸附效果比固定化菌球稍好;菌粉和固定化吸附剂的最佳吸附初始pH值为5~6.0,最佳投加量分别为1.0 g/L和10 g/L(实际含菌量为1.0 g/L);Cd2+浓度在2~20mg/L时,在最佳吸附条件下,菌粉和固定化吸附剂对Cd2+的吸附率均在90%左右;2种吸附剂吸附过程与Langmuir等温模型和拟二级动力学模型拟合最佳;热力学研究表明吸附反应均能自发进行。以上研究结果表明,C2菌粉和固定化吸附剂均可用于污水中低浓度Cd2+的去除。     

热活化介孔水生苔藓植物化石对水溶液中Cd(Ⅱ)的去除效应

采用热活化技术改性上水石,探讨热活化前后上水石的特征变化和吸附能力,同时考察了热活化后上水石对Cd(Ⅱ)的吸附动力学、吸附热力学及吸附机理。结果表明:(1)热活化后上水石表面形成塌陷和界面缺陷,能提供更多的吸附活性位点来有效提高其吸附能力。(2)上水石经750℃热活化后,吸附量显著提高。其中,750℃热活化后的山东省、山西省上水石的最大吸附量分别为37.20、24.65mg/g。上水石对Cd(Ⅱ)的吸附更符合准二级动力学模型,表明吸附速率由化学吸附控制。Langmuir模型能更好拟合上水石对Cd(Ⅱ)的吸附,反映了该吸附过程是单层吸附。(3)热活化后上水石对Cd(Ⅱ)的吸附机理可归因于形成了CdCO_3、Cd(OH)_2和(Ca,Cd)CO_3的表面沉淀。     

真菌对废水中Cd(Ⅱ)的吸附特性研究

以一株从金属矿污染土壤中筛选、分离得到的具有耐受并吸附Cd(Ⅱ)特性的真菌菌株LP-20为对象,考察了该菌株的生长特征及不同条件下(pH、温度、时间、菌体投加量)对Cd(Ⅱ)的吸附特性。ITS rRNA基因测序结果表明,该菌株与螺旋木霉(Trichoderma spirale)同源度达99%。LP-20对Cd(Ⅱ)具有很高的耐受力,在Cd(Ⅱ)初始质量浓度为500mg/L时仍有一定程度的生长。LP-20的Cd(Ⅱ)吸附能力受pH和温度的影响较小;吸附反应在6h左右达到平衡;单位饱和吸附量为12mg/g。     

聚醚酰亚胺功能化磁性纳米微球吸附富集及测定水中痕量镉

利用聚醚酰亚胺修饰纳米磁性微球,制备了一种磁性纳米吸附材料,将其作为固相萃取吸附剂用于富集水体中的痕量镉Cd(Ⅱ)离子,并通过等离子电感耦合发射光谱法测定。利用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FIIR)和热重分析仪(TGA)对材料进行了表征,并考察了吸附剂对Cd(Ⅱ)离子的吸附性能,研究了溶液pH值、吸附时间、饱和吸附量、干扰离子、洗脱条件等因素对吸附性能的影响。结果表明,当水样的pH值为5时,振荡吸附15 min达到平衡,饱和吸附容量为5.61 mg/g。吸附在磁性纳米材料上的Cd(Ⅱ)离子可用5 m L 1.0 mol/L盐酸溶液完全洗脱,然后用等离子电感耦合发射光谱法测定此洗脱液中Cd(Ⅱ)离子的含量。将该方法用于环境水样中痕量Cd(Ⅱ)离子的吸附富集和测定,加标回收率在95.3%~97.8%之间。