液/固体系中硅藻土对Pb2+和Cd2+的吸附机制

为了提高硅藻土在重金属废水处理上的应用水平,采用静态吸附实验考察了液/固体系中硅藻土对Pb2＋、Cd2＋的吸附影响因素、吸附等温线和吸附动力学属性。结果表明,随着投加量的减少,离子初始浓度的提高,pH值的增大,吸附作用时间的延长,硅藻土对Pb2＋、Cd2＋吸附量不断上升;硅藻土对Pb2＋、Cd2＋的等温吸附都符合Langmuir模型,硅藻土对Pb2＋、Cd2＋最大吸附量分别为10.428 mg/g和7.916 mg/g,硅藻土对Pb2＋具有更好的吸附能力;Pb2＋具有较低的水合自由能,更容易脱去水膜与硅藻土孔道内的活性基团发生吸附作用;双常数扩散方程可以很好地描述硅藻土对Pb2＋、Cd2＋的吸附动力学属性,硅藻土对Cd2＋有较快的吸附速率。     

分子筛对水中Pb2+的吸附行为及回收利用

以4A和13X分子筛为吸附材料,考察了分子筛投加量、废水pH值、Pb2+初始浓度和吸附时间对去除率的影响。结果表明,4A和13X分子筛投加量为0.16 g/L,废水pH为5,Pb2+初始浓度为30 mg/L时,吸附10 min后Pb2+去除率达到95%以上。通过吸附等温线和吸附动力学方程拟合,4A和13X分子筛对Pb2+的吸附过程均符合Langmuir吸附模型和Lagergren二级速率方程,计算出的饱和吸附容量Q0分别为714.3 mg/g和684.9 mg/g,二级反应速率常数k2分别为8.9×10-4g/(mg·s)和7.1×10-5g/(mg·s)。4A分子筛沉降性能较好,适宜回收;经过4次吸附-解吸仍保持88.7%的Pb2+去除率和493.2 mg/g的吸附容量,经解吸后的浓缩液中富含铅离子720.3 mg/L,富集倍数3.78,加入Na2S生成硫化物沉淀能够达到回收金属铅的目的。     

柿粉树脂的制备及其吸附Cu2+和Pb2+的效应

以柿粉为原料通过甲醛交联固化制备出柿粉树脂(PPR);利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、Zeta电位、热变性温度、比表面积等对其进行表征,并探讨其吸附Cu2+和Pb2+的效应。结果表明,(1)PPR对Cu2+和Pb2+的吸附效果显著高于柿粉与活性炭;(2)p H值对吸附平衡影响较大,最佳p H值范围为5.0~6.0;(3)PPR对Cu2+和Pb2+的吸附在180 min内可达到吸附平衡,提高吸附温度可提高吸附速率,其吸附动力学数据可用拟二级速率方程良好拟合;(4)提高金属离子初始浓度可增加平衡吸附量,Freundlich和Langmuir方程可分别拟合PPR对Cu2+(R2>0.98)和Pb2+(R2>0.99)的吸附等温线;(5)PPR(2.0 g/L)可吸附混合重金属溶液中83.73%的Cu2+和98.63%的Pb2+;(6)PPR可循环使用5次以上;(7)PPR对Cu2+与Pb2+的吸附效应可能是静电吸附与配位反应共同作用的结果。该研究结果表明,PPR是一种有应用前景的处理含重金属废水的备选材料。     

Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒吸附水体中的Cd2+和Zn2+

一种新型纳米固相萃取吸附剂,由阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)包裹在Fe3O4磁性纳米颗粒表面形成,用于吸附水溶液中的重金属离子。研究了吸附过程的主要影响因素(如SDS浓度、溶液pH等)以及解吸过程的最佳条件,并对其机理进行了初步的探讨。研究结果表明,共沉淀法制备的Fe3O4颗粒粒径分布均匀,平均粒径约为54 nm;SDS浓度为300 mg/L时,Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒吸附Cd2+和Zn2+的能力最强;在一定浓度范围内,Fe3O4/SDS体系对Cd2+和Zn2+的吸附平衡数据符合Langmuir吸附等温方程,饱和吸附量分别为22.42 mg/g和13.95 mg/g。最终结果表明,Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒具有较强磁分离能力和较好的吸附效果。     

矸石基X型分子筛对水中Co2+、Cu2+、Cd2+和Cr3+的去除

以煤矸石为原料,采用碱熔后水热合成法制备X型分子筛并进行XRD、SEM、BET和Zeta电位分析。研究其对水中Co2+、Cu2+、Cd2+和Cr3+4种离子的吸附性能,包括吸附等温线、吸附动力学以及初始金属离子浓度、pH值对吸附性能的影响。所合成的矸石基X型分子筛的BET比表面积为676.02 m2/g,微孔孔容为0.263 cm3/g。吸附实验表明,矸石基X型分子筛能有效去除上述4种离子,同时实现煤矸石的资源化和金属离子的去除。4种离子的平衡吸附量均随初始浓度的增大而增大,相同条件下平衡吸附量的大小顺序为Cd2+>Cr3+>Cu2+>Co2+。准二级动力学模型能很好地描述4种离子的吸附动力行为。Langmuir模型对Co2+、Cu2+和Cd2+吸附的拟合较Freundlich模型高,说明其主要表现为物理吸附过程。4种离子的吸附速率均由液膜扩散和颗粒内扩散共同控制。     

4A沸石去除水中Pb~(2+)的研究

在静态条件下,研究了4A沸石对废水中Pb2+的吸附性能,并探讨了影响吸附的因素。实验表明:当温度为30℃,废水pH为5~6,0.01 g4A沸石对100 mg/LPb2+溶液10 mL吸附20 min,Pb2+的去除率可达到99%以上。在实验研究条件下,4A沸石对Pb2+的吸附符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程,相关系数为0.9819和0.9998。经计算,4A沸石对Pb2+的饱和吸附量为125 mg/g。4A沸石吸附水中Pb2+,达到吸附平衡的时间较短;溶液pH值的变化对吸附效果影响不显著;温度从室温略微升高,Pb2+的去除率略有增大。吸附在4 A沸石上的Pb2+可回收利用,处理后的4A沸石可以再生,且重复使用性能较好。     

以芦苇灰为硅源制备三胺改性SBA-15及其对溶液中Cd2+的吸附

为探究以芦苇灰为硅源制备有序多孔SBA-15的潜力,并弄清所获得的SBA-15对溶液中Cd2+离子的吸附性能。采用水热-后期接枝的合成方法,制备出三胺基改性SBA-15吸附剂(3N-SBA-15),通过批实验的方法讨论了吸附时间、体系pH、温度和离子强度等因素对水溶液中Cd2+吸附的影响及其再生研究,最后对Cd2+吸附机制进行了探讨。结果表明,合成的材料均具有高度规则的多孔特征,其对Cd2+的吸附受体系pH控制;胺基改性可以显著增强SBA-15对Cd2+的吸附能力。3N-SBA-15对溶液中Cd2+的吸附过程可用Langmuir模型描述,298 K时Cd2+的最大吸附量可达1.07 mmol/g,升温有利于吸附进行。0.01 mol/L EDTA和0.1 mol/L HCl溶液是3N-SBA-15较为合适的再生剂;3N-SBA-15对Cd2+的吸附机制可能为包含物理吸附、离子交换和络合反应等过程的复杂吸附过程。研究表明,3N-SBA-15是一种对水体Cd2+具有良好吸附能力的吸附材料,芦苇灰是制备SBA-15的一种潜在硅源。     

天然和CPB改性沸石对Hg2+的吸附特征

通过静态实验研究溴代十六烷基吡啶(CPB)改性沸石和天然沸石对废水中Hg2+的吸附特性,探讨了吸附动力学、吸附平衡和吸附热力学机制。研究表明:Langmuir方程能较好地描述2种沸石对Hg2+的吸附,CPB改性沸石对Hg2+的吸附率得到显著提高。实验条件下,改性沸石对Hg2+的吸附率从67.5%提高到98.9%,吸附容量从0.521 mg/g提高到3.07 mg/g。利用准一级动力学方程、假二级动力学方程、颗粒内扩散模型和Elovich方程分别对动力学过程进行拟合,发现2种沸石对Hg2+的吸附均满足假二级动力学方程,且离子的颗粒内扩散对整个吸附过程有影响。动力学拟合、D-R方程拟合和热力学研究综合表明:2种沸石对Hg2+的吸附既存在化学吸附又存在物理吸附,吸附吉布斯自由能变(△G0)、焓变(ΔH0)、熵变(ΔS0)均小于0,反应为自发的放热反应,低温有利于吸附的进行。     

7种改性硅藻土对Cd2+、Pb2+、Cu2+的吸附性能对比

首次系统地研究了硅藻土经热活化、锰氧化物、Mg(OH)2改性、聚丙烯酰胺、氨丙基三乙氧基硅烷、微乳液和Cu2等7种方法改性后,在不同pH下对Cd2+、pb2+、Cu2+的吸附效果及其主要机理.在实验条件下,重金属吸附效果最佳的是锰氧化物和Mg(OH)2改性硅藻土.对于pb2+、Cu2+和Cd2+的吸附,前者的最大吸附量分别为98、84和78 mg/g,后者是79、76和91 mg/g.SEM、BET、XRD、FTIR结果显示,这2种改性硅藻土的比表面积大大增加,且拥有更多能提高其吸附性能的Si-O-H基团.Mg(OH)2改性硅藻土对Cd2+吸附等温线研究表明,其符合Langmuir等温吸附模型.提供的改性方法和实验结果,为硅藻土处理水体重金属污染提供了新的技术手段和理论依据.     

沸石负载淀粉对Pb2+、Cu2+和Ni2+的吸附性能

将淀粉负载到沸石表面得到新型重金属离子复合吸附剂ZLS。分别从沸石与淀粉质量比、吸附温度、吸附时间、pH与重金属初始浓度不同方面考察了复合吸附剂ZLS吸附 Pb²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺的影响。实验结果表明:当沸石与淀粉质量比为10:1,pH为6,吸附温度在30℃时,复合型吸附剂ZLS对Pb²⁺、Cu²⁺和Ni²⁺ 3种重金属离子的吸附效果最好;吸附动力学研究发现,ZLS对Pb²⁺、Cu²⁺和Ni²⁺的吸附行为均符合准二级动力学以及颗粒内部扩散模型;等温吸附数据符合Freundlich模型,吸附状态属于多层吸附。     

改性多壁碳纳米管对水中Cd2+的去除

为了增加多壁碳纳米管(multiwall carbon nanotubers,MWNTs)对水中Cd2+的吸附量,使用混酸对多壁碳纳米管进行氧化处理,采用红外光谱进行结果表征,并探讨了吸附时间、pH值和MWNTs的使用量、Cd2+的浓度及干扰离子对镉离子吸附的影响。结果表明,吸附时间为1.5 h、pH为5.3、吸附效果最佳,随MWNTs量的增加Cd2+去除量增加,共存的阳离子会降低对Cd2+的吸附效果,对Cd2+的吸附符合Longmuir吸附定律。研究同时表明,pH小于2时Cd2+能容易从碳纳米管上解吸。初步探讨了Cd2+吸附机制。     

改性甘蔗渣吸附废水中低浓度Cu2+的研究

利用离子液氯化-1-己基-3-甲基咪唑对甘蔗渣进行改性,利用改性甘蔗渣吸附去除模拟废水中低浓度的Cu2+,并对比了较优条件下甘蔗渣改性前后的Cu2+吸附性能.结果表明,溶液pH、改性甘蔗渣投加量、吸附时间对改性甘蔗渣吸附Cu2+均有一定的影响,较佳的溶液pH为5.41、改性甘蔗渣投加量为0.30 g、吸附时间为130 min;吸附温度升高Cu2+吸附率反而降低,因此选择在室温下进行吸附反应为宜;在以上较优条件下,改性甘蔗渣和甘蔗渣的Cu2+吸附率分别为83.20％和53.83％,前者的Cu2+吸附率提高了30.35％.     

皂化改性橘子皮生物吸附剂对重金属离子的吸附

以生物废料橘子皮(OP)为原料,经乙醇、氢氧化钠处理,得到改性橘子皮生物吸附剂SOP,将其用于对重金属离子Cu2+、Pb2+、Cd2+、Zn2+和Ni2+的吸附。研究了溶液pH、吸附时间和重金属离子初始浓度对SOP吸附性能的影响。结果表明,重金属离子在生物吸附剂上的吸附速率快,符合准二级动力学方程。SOP对重金属离子的吸附等温线符合Lang-muir模型,根据Langmuir模型计算SOP对Cu2+、Pb2+、Cd2+、Zn2+和Ni2+的饱和吸附量分别为56.82、152.4、66.27、33.90和23.02 mg/g,均高于改性前。常见阳离子的存在对重金属离子吸附的影响较小,改性后的橘子皮生物吸附剂可以再生重复使用4次以上,是性能良好的重金属离子吸附剂。     

改性甘蔗渣对Cu2+和Zn2+的吸附机理

研究了均苯四甲酸二酐(PMDA)和乙二胺四乙酸二酐(EDTAD)改性甘蔗渣对重金属离子Cu2+和Zn2+的吸附性能,包括吸附动力学和吸附等温线。结果表明,改性后的甘蔗渣对重金属离子Cu2+和Zn2+的吸附容量有显著提高,对Cu2+和Zn2+吸附等温线均符合Langmuir方程,吸附为单分子层吸附。根据Langmuir方程,PMDA和EDTAD改性甘蔗渣对Cu2+的吸附量分别为60.21和33.45 mg/g,对Zn2+的吸附量分别是70.53和36.53 mg/g。两种改性甘蔗渣对两种金属离子的吸附在30 min内均可完成,用准二级吸附动力学方程模拟动力学过程得到较好的线性相关性。以EDTA溶液为洗脱剂对吸附Cu2+和Zn2+的改性甘蔗渣进行洗脱再生,再生的吸附剂可反复使用。     

木粉/壳聚糖接枝丙烯酸-丙烯酰胺吸附树脂对二元重金属离子溶液中Pb2+的吸附

采用自制木粉/壳聚糖接枝丙烯酸-丙烯酰胺吸附树脂R1、R2、R3对二元金属离子Cu2 +/pb2和Zn2+/pb2+溶液中的吸附性能进行了较系统考察.pb2+离子溶液中存在竞争离子Cu2+、Zn2+时,随竞争离子浓度增加,3种吸附树脂R1、R2、R3对pb2+的吸附量明显下降,而竞争离子吸附量显著增加.二元溶液中各金属离子浓度相同时,3种树脂对竞争离子Cu2+、Zn2+的吸附量大于对pb2+的吸附量;各溶液中分别加入NaCl及NaNO3、尿素后,对pb2+离子的吸附量下降迅速.随吸附树脂用量增加,竞争离子Cu2+、Zn2+的吸附量逐渐减小,pb2+的吸附量在吸附树脂用量0.10 g/L(Zn2 +/pb2+溶液)或0.15 g/L(Cu2+/pb2+溶液)时出现最大值.溶液pH值对树脂吸附性能有显著影响.3.0＜pH＜5.O时,3种树脂对竞争离子和pb2+的吸附量快速增大;5＜ pH ＜9时,树脂对竞争离子和pb2+的吸附量基本不变;9＜pH＜ll时,树脂对pb2+的吸附量减小,而对竞争离子的吸附量或增大或减小.     

复合生物滞留介质对雨水径流中重金属净化效果

城市雨水径流中重金属逐渐成为环境水体中重金属污染的重要来源之一。选择细沙、沸石、砂土、石英砂分别和木质素以一定比例混合组成的复合生物滞留介质为研究对象,采用人工模拟雨水,研究了不同复合生物滞留介质对雨水径流中重金属的净化效果及其影响因素。结果表明,4种复合介质对Pb2+的去除率均超过98%,且去除率较稳定,细沙复合介质对Cu2+的平均去除率为98.5%,对重金属的去除能力大小顺序为Pb2+Cu2+Zn2+Cd2+,沸石复合介质对重金属的去除能力大小顺序为Pb2+Cd2+Cu2+Zn2+,沙土复合介质对重金属的去除能力大小顺序为Pb2+Cd2+Zn2+Cu2+,石英砂复合介质对Pb2+、Zn2+和Cd2+的去除率均超过99%。雨水径流中重金属浓度、介质高度和降雨历时对复合生物滞留介质去除重金属的影响较小。酸性条件下,4种复合介质均存在明显的重金属溶出过程,pH越低,复合介质中重金属溶出量越多,且同种复合介质中不同重金属元素的溶出浓度变化过程相似。     

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。     

聚(丙烯酸-co-丙烯酰胺)/膨润土/腐植酸钠三维网络凝胶吸附剂对Cd2+吸附性能研究

制备了一种聚(丙烯酸-co-丙烯酰胺)/膨润土/腐植酸钠三维网络凝胶吸附剂,重点考察了吸附剂对Cd2+吸附的pH依赖性、吸附动力学和吸附等温线.结果表明,Cd2+溶液pH值对吸附容量有较大影响.在pH=8、吸附时间30 min、Cd2+溶液初始浓度0.02 mol/L和吸附剂用量0.10 g的条件下,吸附剂对Cd2+的饱和吸附量可达294.7 mg/g.与膨润土相比,三维网络凝胶吸附剂具有更高的吸附容量和更快的吸附速率.     

4A沸石去除水中Pb2＋的研究

在静态条件下，研究了4A沸石对废水中Pb2＋的吸附性能，并探讨了影响吸附的因素。实验表明：当温度为30℃，废水pH为5～6，0．01g4A沸石对100mg／LPb2＋溶液10mL吸附20min，Pb2＋的去除率可达到99％以上。在实验研究条件下，4A沸石对Pb2＋的吸附符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程，相关系数为0．9819和0．9998。经计算，4A沸石对Pb2＋的饱和吸附量为125mg／g。4A沸石吸附水中Pb2＋达到吸附平衡的时间较短；溶液pH值的变化对吸附效果影响不显著；温度从室温略微升高，Pb2＋的去除率略有增大。吸附在4A沸石上的Pb“可回收利用，处理后的4A沸石可以再生，且重复使用性能较好。     

Cd~(2+)和Pb~(2+)对四环素超声降解性能的影响

通过紫外分光光度法,研究了Cd2+和Pb2+对四环素超声降解过程的影响。研究结果表明,Cd2+和Pb2+在水中与四环素发生络合反应后,在紫外光谱上发生蓝移,在206 nm处产生新的峰值。同时,在低摩尔比(四环素∶重金属1)时,Cd2+和Pb2+可以加快四环素的超声降解。0.01 mmol/L四环素溶液24 h的超声降解率为7.54%,加入Pb2+和Cd2+离子后,四环素去除率分别升高至20.82%和18.75%。在高摩尔比(四环素∶重金属2)时,Cd2+和Pb2+抑制了四环素的降解,在0.08 mmol/L四环素溶液中,加入Pb2+和Cd2+离子反而使四环素去除率从4.69%分别降低至2.04%和1.40%。