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。     

铝改性粉煤灰漂珠吸附水溶液中砷的性能研究

采用湿法与干法相结合的方法合成铝改性粉煤灰漂珠环境材料,借助静态吸附实验研究吸附剂量、pH值、离子强度、共存离子、反应时间和温度对其吸附水溶液中砷性能的影响,并进行吸附等温线和动力学拟合.结果表明:铝改性粉煤灰漂珠吸附水中As(V)的最佳pH值范围为中性偏酸;混合离子和H2PO4-对As(V)的吸附影响较大,CO32-次之;离子强度对As(V)吸附的影响不明显;在温度298K、吸附剂量2.5g/L和反应时间24h的条件下,最大吸附容量约5000μg/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.     

金属离子改性腐植酸钠吸附剂的制备及其除氟性能

为提高水中F-的吸附去除效率,以腐植酸钠(NaA)为原料,用铝盐和钙盐通过凝胶聚合法对其改性,制备了金属离子改性腐植酸钠吸附剂(标记为MMNaA). 用SEM及XRD表征吸附剂的结构和形貌,通过静态吸附实验探讨了MMNaA对水中F-的吸附性能并与传统的γ-Al2O3吸附剂进行比较.结果表明,MMNaA对水中F-的等温吸附结果与Langmuir方程能较好地拟合, 用Langmuir方程计算出的饱和吸附容量为208.77mg/g;吸附过程遵循准2级动力学方程,其速率控制步骤包括边界层扩散和内部扩散2个过程;在pH 5~9时MMNaA对水中F-具有较高的吸附去除率.当吸附剂用于深度处理实际含氟废水时,与γ-Al2O3相比,MMNaA适用的pH值范围更广,满足达标排放时所需的投加量更小、吸附时间更短.     

两种天然矿物改性材料对模拟废水中Cd2+的吸附特性

为了提升天然非金属矿物对Cd2+的吸附性能,采用MT（蒙脱石）和HP（海泡石）为前驱材料,依次通过酸纯化和SDS（十二烷基磺酸钠）改性后合成了有机非金属矿物材料,利用扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线荧光光谱分析（XRF）等手段对2种改性材料〔SDS-MT（十二烷基磺酸钠改性蒙脱石）和SDS-HP（十二烷基磺酸钠改性海泡石）〕吸附Cd2+的机制进行探究,并对吸附过程分别进行了动力学拟合和等温吸附方程拟合.结果表明:①SDS-MT和SDS-HP吸附模拟废水中Cd2+的效果分别比未改性的MT和HP平均提升约40%和19.5%. ②改性过程没有改变2种前驱材料的基本结构,但引起其元素质量分数、阳离子交换量和比表面积的改变. ③SDS-MT、SDS-HP对模拟废水中Cd2+的吸附量受溶液的pH影响较大,最大吸附量分别达16.54、9.24 mg/g,2种改性材料对模拟废水中Cd2+的吸附过程能较好地满足准二级动力学方程,并且其平衡传质时间较短. ④SDS-MT对模拟废水Cd2+的吸附模型较满足于Freundlich吸附等温模型,推测SDS-MT是一种有限吸附位点的吸附剂,吸附过程为单分子层吸附,而SDS-HP则较好的满足Langmuir吸附等温模型.研究显示,对2种天然非金属矿物材料的有机改性能够有效提升材料对Cd2+的吸附容量,发挥材料的实际运用价值.      

膨润土材料对落地浮油吸附回收性能的研究

选择膨润土作为吸附回收落地浮油的原材料，制备了原土吸附剂和颗粒吸附剂。通过试验。研究了提取温度和提取时间对吸附剂的油回收率和重复使用性的影响，对比性评价了不同吸附剂的落地油吸附回收性能。通过扫描电子显微镜（SEM）、比表面积测试仪（BET）和红外光谱分析（FTIR），研究了不同材料吸附回收落地油前后的形貌和组成变化，探讨了材料的吸附机制。SEM结果表明，颗粒吸附剂的脱附能力优于原土吸附剂。BET结果表明，原土吸附剂比颗粒吸附剂具有大的比表面积．经过3次吸附一脱附循环后，原土吸附剂的比表面积明显下降，而颗粒吸附剂的比表面积则基本保持不变。FTIR测试结果表明，2种吸附剂的吸附回收落地浮油过程对油的性能不存在影响，原土吸附剂中的油含量，随吸附一脱附次数的增加，明显比颗粒吸附剂增大。原土吸附剂对落地浮油的吸附，主要是以层间吸附机制进行，而颗粒吸附剂则以表面吸附进行，颗粒吸附剂综合吸附回收性能优于原土吸附剂。     

La-腐殖酸/Al_2O_3凝胶复合物的制备及其氟吸附性能

以腐殖酸钠为原料,采用凝胶聚合法制备La-腐殖酸/Al2O3凝胶复合物(标记为LHAGC).用N2吸附-脱附试验,XRD,SEM,IR表征吸附剂的结构和形貌,并通过静态吸附试验探讨了LHAGC对水中F-的吸附性能以及吸附饱和LHAGC的再生方法.试验结果表明,LHAGC对F-等温吸附数据与Langmuir吸附等温方程拟合较好,最大吸附容量为219.30 mg·g-1,吸附过程符合准2级动力学方程,液膜扩散和颗粒内扩散过程控制着吸附速率;在p H值为5~11时,F-吸附率较高;当水中Cl-、NO-3、SO2-4、HCO-3或PO3-4以F-质量浓度的15倍存在时,F-吸附率仍能达到94%以上,LHAGC表现出较强的抗干扰能力.将F-吸附饱和的LHAGC用浓度为10-1mol·L-1的Na OH溶液进行脱氟,再用Al Cl3溶液将脱氟后LHAGC表面中和至p H值为5时所获得的再生吸附剂,再生率可达96.08%,由此表明LHAGC的潜在应用前景.     

NaCl改性沸石对水中氨氮的吸附机制

通过颗粒强度测定、扫描电镜分析（SEM）、X射线能谱分析（EDS）和零电点测定（pHPZC）考察改性前后沸石表面特性的变化,考察pH值、沸石投加量、初始氨氮浓度以及温度对吸附过程的影响,并通过吸附等温式和吸附动力学对吸附机制进行描述.经过NaCl改性后的沸石的颗粒强度明显增大,表面更加粗糙,孔径增大,钠离子通过交换作用进入到沸石内部.pH值为7,沸石投加量为8g/L,温度为35℃时吸附效果最好,平衡吸附量（qe）与氨氮初始浓度呈正相关性.Langmuir等温线比Freundlich等温线更适合描述实验数据,最大饱和吸附量为13.210mg/g.吸附动力学符合准二级动力学模型.实验表明NaCl改性沸石能够有效去除水中的氨氮.     

三乙烯四胺改性风化煤对废水中Ni2+的吸附机制

为提高风化煤对Ni2+的吸附性能,以XWC（新疆风化煤）为基体,TETA（三乙烯四胺）为改性剂,采用交联反应联合超声波振荡制备ACA（胺化煤基吸附剂）,利用SEM（扫描电镜）等手段对其进行表征,并考察了体系pH、吸附剂用量、反应时间及溶液初始ρ（Ni2+）对吸附过程的影响,通过吸附动力学和吸附等温模型对吸附机制进行描述.结果表明,TETA中的多乙烯多胺基成功接枝到煤粉表面使风化煤的表面颗粒增多,比表面积由6.875 m2/g减至3.440 m2/g,孔容由0.011 cm3/g减至0.005 cm3/g.在pH为8.0、ACA用量为0.4 g时吸附效果最好.ACA和XWC对Ni2+的吸附过程均符合准二级动力学方程及Langmuir吸附等温模型.拟合得ACA的饱和吸附量为188.68 mg/g,较改性前提高了5.1倍.研究显示,ACA处理ρ（Ni2+）范围为200~1 000 mg/L的废水时,对Ni2+的去除率稳定在95%以上.      

AMD铁絮体改性生物炭对重金属吸附机理研究 ——以Pb(II)为例

以酸性矿山废水生成的铁絮体和秸秆生物炭为原料,采用化学改性和紫外辐射联用技术制备改性生物炭,并通过正交试验确定最佳改性条件,同时利用FTIR、SEM和BET等方法对吸附材料的形貌特征、孔隙结构及其表面化学性质进行表征.结果表明,通过改性使吸附材料比表面积增大,吸附位点增多,在25℃、pH为7时,吸附材料改性后比表面积为295.71 m²·g^-1,对Pb（II）的拟合吸附量可达278 mg·g^-1.改性材料对Pb（II）的吸附过程符合Langmuir吸附等温线模型和准二级动力学模型,主要为单分子层吸附,受化学吸附控制.     

微波酸活化粉煤灰吸附酸性大红染料废水实验研究

以微波酸活化改性后的粉煤灰为吸附剂,对酸性大红染料废水进行吸附脱色处理,考察了吸附时间、pH值、吸附剂投加量等对吸附脱色效果的影响。在酸性大红染料溶液初始浓度为100 mg/L、pH=5、活化粉煤灰投加量为10 g/L吸附1 h时,活化粉煤灰对酸性大红的脱色效果较好,去除率可达96%。对实验数据进行相关数学模型拟合,结果表明微波酸活化改性后的粉煤灰吸附去除酸性大红的等温吸附平衡符合Langmuir吸附等温式,改性前后的吸附过程动力学符合准二级吸附动力学模型,线性相关系数良好。     

Mg (OH)2@粉煤灰复合材料对重金属离子的去除研究

根据“粒子设计”思想，以粉煤灰为载体，采用非均匀形核法制备了一种核壳结构粉煤灰负载纳米氢氧化镁复合材料，并对其吸附废水中Cu （II）、Ni （II）和Pb （II）性能进行研究.采用扫描电子显微镜（SEM）、EDS能谱、比表面积分析仪（BET）、X射线衍射（XRD）、红外光谱（FTIR）等技术对包覆前后的复合粉体进行了表征.结果表明，复合粉体表面均匀包覆了大量纳米氢氧化镁和少量水合碳酸镁，比表面积增大到原来（粉煤灰1.79m²/g）的30多倍，平均孔径由11nm增加至14.7nm.平均孔隙宽度从12.8nm增加至15.4nm.粉煤灰表面的Si-O-Si、Si-O-C与氢氧化镁之间形成Si-O-C-O-Mg和Si-O-Mg-OH.复合粉体材料去除重金属的效率明显高于原粉煤灰和氢氧化镁，其单位饱和吸附量分别达到了216.30、116.50、160.96mg/g.根据Zeta电位、FTIR及模拟方程分析了复合粉体吸附重金属离子机理，结果表明复合粉体材料对重金属离子通过沉淀反应、静电吸引、离子交换等方式进行吸附，吸附过程等温线符合Langmuir等温模型，动力学符合颗粒内扩散模型，热力学符合自发吸热反应.通过解吸再生试验发现，经过5次循环再生利用后，复合粉体对重金属离子的去除率达到50%以上，这说明复合粉体在吸附过程中具有良好的再生性能.     

电炉钢渣对水中Cu2+、Cd2+和Pb2+的去除作用

以宝钢电炉钢渣为研究对象,考察了钢渣对溶液中重金属离子Cu2+、Cd2+、Pb2+的吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学特征,借助多种分析手段(XRD、BET比表面分析、SEM/EDS等)对钢渣进行了理化性能测试和表征.结果表明,电炉钢渣对重金属离子的吸附速率较快,吸附速率顺序为Cd2+>Pb2+>Cu2+,吸附过程符合一级动力学模型(R2>0.99).吸附等温实验结果表明,Langmuir模型较为适合重金属离子在钢渣上的吸附,实验条件下对Cu2+、Cd2+、Pb2+离子的最大吸附容量分别为0.101、0.058、0.120 mmol.g-1.3种重金属离子在钢渣上的吸附是一个吸热(ΔH0<0)、熵值增大(ΔS0>0)的自发反应过程(ΔG0<0),熵效应是吸附反应自发进行的主要驱动力.SEM/EDS分析结果揭示了吸附前后钢渣表面形貌和化学成分的变化.电炉钢渣以其低价、高效性在重金属废水处理中具有广阔的应用前景.     

表面改性非烧结生态砖材料对模拟城市暴雨径流中低浓度磷的吸附特性

为了寻求城市暴雨后地表径流中低浓度磷的去除方法,考察了粉煤灰、活性炭、沸石等材料对低浓度磷的吸附特性,进而利用筛选出的吸附材料对河岸护坡砖表面进行改性,制成非烧结生态砖材料,系统地研究了吸附材料添加量、磷酸盐浓度、反应时间等对生态砖材料吸附磷酸盐效率的影响,并探究了紫花苜蓿对生态砖表面磷酸盐的吸收能力.结果表明:①在3种吸附材料中,粉煤灰对磷酸盐的吸附效果最佳,3 h内其对磷酸盐的去除率分别比沸石、活性炭提高了54%、67%.②当生态砖表面搭载36 mg/cm2粉煤灰时,生态砖材料表现出最佳的磷酸盐吸附性能,比未搭载粉煤灰的生态砖材料对磷酸盐的去除率提高了14%.③生态砖材料对磷酸盐的吸附符合Freundlich吸附等温方程和颗粒内扩散方程,其对磷酸盐的吸附机理是由颗粒内扩散起主导作用的物理吸附.④在缺磷胁迫环境下,紫花苜蓿根系分泌出的柠檬酸将生态砖表面的磷酸钙晶体溶解,进而将其吸收进植物体内,15 d对生态砖表面磷的脱附比例为38.40%±0.37%.研究显示,粉煤灰改性的非烧结生态砖材料对磷酸盐具有较好的吸附效果,并且吸附的磷酸盐能够被植物所吸收可实现生态砖材料的天然再生.      

超细粉煤灰对甲基橙的吸附性能和机理研究

以粉煤灰为原料,通过球磨制得超细粉煤灰,研究了其对水中偶氮染料甲基橙的吸附性能和机理。结果表明,在25℃,pH值为2,投加量为0.7g,反应时间为120min时,粉煤灰对甲基橙的去除率为79.4%,超细粉煤灰对甲基橙的去除率可达93.8%。随温度升高,吸附量降低,证明该吸附为放热过程,并计算不同温度下各热力学参数△G,△H和△S。对实验数据运用相关数学模型拟合,显示等温吸附平衡符合Freundlich吸附等温式,吸附过程动力学更适合二级吸附动力学模型。     

三维有机LDH的制备及其对有机物的普适性吸附

以表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)为软模板剂,制得有机三维花状层状双金属氢氧化物(3D-SLDH).采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和N₂吸附-脱附等表征手段对3D-SLDH的结构进行表征,确定最佳合成尿素浓度,并通过静态吸附实验考察了3D-SLDH对金橙Ⅱ(AO7)、罗丹明(RhB)以及萘(NAP)的吸附性能.结果表明,室温下,3D-SLDH对AO7、RhB和NAP的吸附容量分别为454.9,46.8和43.7mg/g,表明其对有机物的吸附具有普适性.3D-SLDH对AO7、RhB和NAP吸附过程均符合准二级动力学模型,对AO7和RhB的吸附等温线符合Langmuir模型,而对NAP的等温吸附行为符合partition-adsorption模型.升温有利于3D-SLDH对AO7和RhB的去除,不利于对NAP的去除.此外,结合反应前后固样XRD,FT-IR和XPS分析,可知3D-SLDH对AO7的去除机制主要是层间离子交换作用,对RhB的去除机制主要是疏水及表面吸附作用,而对NAP的去除机制主要为分配作用.     

碳纳米管/羟基磷灰石复合材料对水体F-的去除研究

以碳纳米管（CNT）和羟基磷灰石（HAP）为原料,通过原位合成法制备碳纳米管/羟基磷灰石（CdH）复合材料.利用XRD、FTIR、SEM与氮气吸附-脱附等表征其结构形貌,并通过静态吸附实验考察CdH对氟离子（F^-）的吸附性能.结果表明,室温下,CdH对F^-的吸附容量为11.05mg/g,明显高于HAP（5.02mg/g）.吸附动力学模型、Weber-Morris方程、Langmuir和Freundlich方程拟合结果表明,F^-在CdH表面进行Langmuir单分子层吸附,其吸附过程符合准二级动力学方程,并且颗粒内部扩散起主要作用.pH值为6时有利于CdH对F^-的去除.此外,结合反应前后固样XPS分析可知CdH对F^-的吸附机制主要为离子交换作用.     

改性废报纸纤维对水中Cr(Ⅵ)的吸附研究

利用环氧氯丙烷与三甲胺对废报纸纤维进行改性制备阴离子吸附材料(CWNF),通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、热重分析(TGA)、比表面积(BET)对改性前后废报纸纤维进行表征,并研究其去除水中六价铬离子Cr(VI)的性能.结果表明,改性后废报纸纤维(CWNF)对Cr(VI)的吸附能力显著提高.当CWNF投加量为1g/L,溶液pH为1时,对100mg/L Cr(VI)的最大吸附量为38.66mg/g,平衡时间为60min,比改性前废报纸纤维(WNF)的吸附量(24.18mg/g)提高了59.88%.Langmuir与Freundlich等温吸附方程均能较好地描述CWNF对Cr(VI)的吸附特性,吸附动力学更符合拟二级速率方程.     

酸碱回收对粉煤灰合成沸石性能的影响

针对粉煤灰合成沸石合成成本较高及废酸碱外排污染环境的问题,对粉煤灰合成人工沸石工艺中废酸碱回收的可行性及其对合成沸石产品性能的影响进行了试验研究,研究设置3个废酸碱回收利用比例条件(1:1,2:1,3:1),其他合成条件与初始粉煤灰合成沸石完全相同.利用SEM、XRD、BET等技术对合成产品进行表征,结果表明回收酸合成沸石(WAC-ZFA)、回收碱合成沸石(WAL-ZFA)表面存在大量孔隙结构,XRD图谱也存在尖锐的沸石衍射峰,表征结果与粉煤灰合成沸石(ZFA)相似;在BET方面,与ZFA相比,WAC-ZFA有所下降,而WAL-ZFA明显增大;废碱回收比例对合成沸石除氨的效果影响不大,而废酸回收比例对合成沸石除氨的效果影响较明显,综合考虑,建议在实际生产中废酸回收比例宜≤1:1,废碱回收比例宜≤3:1.