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%。     

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%。     

石墨烯/二氧化硅负载纳米零价铁对As(Ⅲ)的去除

以氧化石墨烯和正硅酸乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法制得石墨烯/二氧化硅复合材料(GS),以GS为基体,采用液相还原法,得到石墨烯/二氧化硅负载纳米零价铁(NZVI/GS),将其用于水中As(Ⅲ)的吸附研究。通过XRD、TEM、BET、Zeta电位等表征手段对NZVI/GS进行表征。探讨不同反应条件对NZVI/GS的吸附影响,并进行动力学方程和吸附等温线方程拟合。结果表明,NZVI/GS对As(Ⅲ)具有良好的去除效果,当初始溶液pH为6~8,投加量为0.4 g·L~(-1),反应温度为35℃,砷初始浓度为2 mg·L~(-1)时,NZVI/GS对As(Ⅲ)的去除率高达99.81%。通过Langmuir等温吸附方程得到NZVI/GS对As(Ⅲ)最大吸附量55.93 mg·g~(-1)。     

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。     

无定型纳米TiO2吸附去除饮用水中的低浓度As(Ⅲ)

研究了纳米无定型TiO2颗粒对饮用水中低浓度的三价砷As(Ⅲ)吸附行为。纳米TiO2颗粒吸附剂的BET表面积为205 m2/g,计算的BJH吸附平均孔径为4.02 nm(4 V/A)。对起始As(Ⅲ)浓度为150μg/L的模拟含砷水,经过5h的吸附处理后残余浓度不足4μg/L,As(Ⅲ)去除率达到97%。反应起始阶段吸附速率较快,84%的As(Ⅲ)能够在20min内去除。As(Ⅲ)吸附动力学较好地符合拟二级动力学模式。最佳As(Ⅲ)吸附pH为9.3,低于此值,随酸性增加吸附速率有所降低;而高于此值的强碱性pH对吸附有强烈抑制作用。在平衡浓度较低的情形下(10～220μg/L),Lang-muir,Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)吸附等温式均可较好拟合吸附行为,但中性和弱碱性条件下更符合Fre-undlich吸附等温式;平衡浓度大于220μg/L,吸附容量随平衡浓度增加而迅速增加,最大吸附容量在低浓度下达到4.79 mg/g。     

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。     

pH对δ-MnO_2和水铁矿吸附As(Ⅴ)的影响

研究了初始pH对δ-MnO_2和水铁矿吸附As(Ⅴ)的动力学和热力学过程的影响。结果表明,不同初始pH对水铁矿去除As(Ⅴ)的效果影响不明显,而对δ-MnO_2去除As(Ⅴ)的效果影响较大。在相同的吸附时间下,初始pH=5.0时,As(Ⅴ)去除率最高,且随初始pH增大而降低。当初始pH=5.0时,δ-MnO_2和水铁矿对As(Ⅴ)的平衡吸附量总体上都大于初始pH=7.0或初始pH=9.0时。准二级动力学方程可以很好地描述δ-MnO_2和水铁矿吸附As(Ⅴ)的动力学过程。Freundlich方程拟合水铁矿和δ-MnO_2吸附As(Ⅴ)的过程优于Langmuir方程。     

一种新型复合除砷材料的制备及其性能

将锆的水合氧化物固载于大孔螯合树脂D401上制备出一种新型除砷材料,并研究了不同实验条件下复合吸附剂D401-Zr对水溶液中As(V)的吸附性能。研究结果表明,在pH<5.2时D401-Zr对As(V)都具有较强的吸附性能;其吸附等温线与Langmuir吸附模型具有较高的吻合度;吸附动力学研究表明,D401-Zr对砷的吸附均遵循二级动力学方程;竞争吸附实验表明,与SO24-、Cl-共存时,D401-Zr对砷的去除率大于90%,而与PO34-、F-竞争离子共存时,其去除率明显下降。     

镧改性钢渣对水中氟离子的吸附性能

为有效去除铁路隧道开挖过程中涌出的地下水中的氟离子,避免对当地环境和居民身体健康造成危害,利用镧改性钢渣得到一种除氟材料,通过扫描电镜、比表面积测定、能量散射光谱、X射线衍射及傅里叶红外光谱等方法对材料进行表征。此外,结合吸附热力学和吸附动力学模型拟合,探究了改性钢渣对水中氟离子的吸附机理。结果表明：改性钢渣的比表面积由未改性的0.549 9 m²·g^-1增大到23.367 5 m²·g^-1,小粒径的钢渣比例增大且表面粗糙程度增强。能谱分析表明通过改性,可成功的将镧负载于钢渣表面。吸附拟合模型表明,钢渣对氟离子的吸附遵循Langmuir模型,说明钢渣对氟离子的吸附更接近于单层吸附,且主要为化学吸附。热力学参数表明,吸附吉布斯自由能(?G⁰)>0,焓变(?H⁰)和熵变(?S⁰)<0,表明该反应是放热过程,改性钢渣的除氟过程符合伪二级动力学过程。改性钢渣有望成为一种具有应用前景的除氟材料。     

改性板栗壳CACS对Cr(Ⅲ)的吸附性能

以板栗壳为原料,经过柠檬酸改性后制备成重金属吸附材料CACS,通过考察初始p H值、吸附剂投加量等因素对模拟废水中Cr(Ⅲ)去除率的影响,以及吸附动力学过程和等温吸附特征,分析探讨CACS对水中Cr(Ⅲ)的吸附特性及吸附机理。结果表明,p H为4.0,吸附剂投加量为1 g/L时,CACS对Cr(Ⅲ)的饱和吸附容量达33.4 mg/g;与未改性板栗壳CS相比,吸附容量提高了49.5%;吸附过程符合准二级动力学模型,表明吸附速率受化学吸附控制,吸附等温规律遵从Langmuir模型,表明吸附过程主要是表层吸附;结合吸附前后的扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)的图谱分析,推断改性板栗壳CACS对Cr(Ⅲ)的吸附存在表面吸附、静电引力、络合和离子交换作用,而羟基和羧基与Cr(Ⅲ)发生配位作用可能是吸附量提高的主要原因。     

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。     

磁性纳米吸附剂Fe3O4·ZrO(OH)2的合成及对水中氟和砷的吸附性能

用共沉淀法将ZrOCl2·8H2O包裹在磁性纳米Fe3O4表面,合成了一种针对高浓度含砷含氟废水的高效新型磁性纳米吸附剂Fe3O4·ZrO(OH)2.研究考察了吸附剂对氟和砷的吸附容量、反应平衡时间以及pH对吸附效果的影响.实验表明,磁性纳米Fe3O4·ZrO(OH)2吸附剂对水中F-和As(Ⅲ/Ⅴ)等温吸附模型符合Langmuir和Freundlich模型.对溶液中总氟和总砷的吸附容量分别可达70.42 mg/g和133.33 mg/g.通过拟二级动力学方程可得知吸附过程在20 min左右即可达到平衡.随着pH的不断增加,吸附剂对氟的吸附容量逐渐降低,而对砷的吸附量则是先增加后减少.     

三价铁改性活性炭对水中微量砷的吸附特性

研究了三价铁改性对不同活性炭(颗粒和粉末)对水中砷的吸附特性的影响。结果表明,三价铁改性有效提高了活性炭对不同形态砷的吸附性能。其中,对于2种活性炭,As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的最佳铁离子改性浓度分别为0.1和0.05 mol/L。此时,通过Langmuir等温线方程拟合得到:粉末和颗粒活性炭对As(Ⅲ)的最大吸附量qm分别为2.38 mg/g和9.39 mg/g;而对As(Ⅴ)的qm分别为5.12 mg/g和2.32 mg/g。此外,当溶液的p H从3升高到9的过程中,吸附量先增加后有所下降,当p H为7时,改性前后的活性炭对砷的吸附量达到最高。     

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。     

TiO_2/壳聚糖/氧化石墨烯复合微粒的制备及吸附As(Ⅲ)

用化学混合法将采用Hummer方法制备的氧化石墨烯加载到了二氧化钛/壳聚糖基复合微粒中,并用于水中As(Ⅲ)的去除。通过扫描电镜、Zeta电位仪和BET比表面积分析仪对微粒进行了表征。结果表明,经改性后的二氧化钛/壳聚糖/氧化石墨烯复合微粒在紫外光照下最大吸附容量可达12.43 mg·g-1,而二氧化钛/壳聚糖微粒的最大吸附量仅为4.97 mg·g-1。吸附动力学符合拟二级动力学模型,吸附等温线可用Langmuir模型描述。随p H值的增加,吸附剂对As(Ⅲ)的吸附量逐渐减小。该新型复合微粒吸附剂制备方式、合成条件简单,具有吸附容量较高和易于固液分离再生的优点,因此对水中除As(Ⅲ)有较好的应用前景。     

粉煤灰吸附除磷的改性研究

研究了粉煤灰的最佳改性条件及其吸附理论模型.获得了粉煤灰用于吸附含磷量为5 mg P/L的模拟二级出水的3种改性的最佳条件(21℃):(1)0.25 mol/L盐酸改性的粉煤灰对磷的去除率为76.0%,出水含1.20 mg P/L;(2)300℃下煅烧的粉煤灰对磷的去除率为93.8%,出水中磷含量达到了0.31 mg P/L;(3)低火(119 W)改性的粉煤灰的磷去除率达95.4%,出水含0.23 mg P/L.试验结果表明:Langmuir方程能很好地解释两种改性粉煤灰的吸附动力学(R2=0.9188,S.E=0.0032),而Simple Elovieh方程在描述两者的吸附动力学试验数据上显示出优越性(R2=0.9427,S.E=0.029).     

腐殖酸修饰凹凸棒对U(Ⅵ)的吸附性能及机理

采用腐殖酸(HA)修饰凹凸棒(ATP)制备得到腐殖酸/凹凸棒(HA/ATP),用于去除废水中的U(Ⅵ).通过静态吸附实验,研究了溶液初始pH、投加量、吸附时间和初始浓度对吸附的影响,并用扫描电镜(SEM),X射线能谱图(EDS),傅里叶红外光谱仪(FITR)分析吸附机理.实验结果表明,去除率随时间的增大而增大,在120 min内可以达到平衡;吸附剂投加量越大,溶液pH =6左右时越有利于U(Ⅵ)的去除;HA/ATP能多次重复使用,且经过5次吸附解吸后对U(Ⅵ)的去除率仍能达到96％.吸附过程均符合Langmuir和Frendlich等温方程.较之准一级动力学,准二级动力学模型能更好地拟合实验数据.SEM-EDS、FITR分析结果表明,U(Ⅵ)被成功地吸附到了HA/ATP的表面,吸附机理为络合作用.     

改性钢渣吸附氨氮和磷的特性研究

利用钢渣与氢氧化铝以4∶3质量配比混合,在700℃下进行2 h煅烧,得到改性钢渣。通过批次吸附实验,研究了改性钢渣在不同初始pH值、振荡时间和温度下对水溶液中氨氮和磷酸根的吸附情况,进而分析了改性钢渣对氨氮和磷酸根的吸附等温线、热力学和动力学特性。结果表明,改性钢渣脱氮除磷能力比原钢渣显著增强,且最适pH值为4～8。改性沸石对氨氮和磷酸盐的吸附均符合Langmuir等温吸附方程,氨氮(以N计)最大吸附量在10、20和30℃下分别为1.67、2.59和3.24 mg/g,磷酸根(以P计)的最大吸附量在10、20和30℃下分别为1.02、1.19和1.37 mg/g。热力学参数ΔG0、ΔH0和ΔS0表明,该吸附是一个自发、吸热、熵增型反应过程,且磷的吸附是化学吸附为主,氨氮的吸附是以离子交换吸附和物理吸附为主。改性钢渣对磷和氨氮的吸附动力学符合伪二级方程(R2>0.999)。     

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。     

2种不同碱度钢渣及其负载HAP吸附镉的比较

为了探明低碱度钢渣、低碱度钢渣负载HAP(羟基磷灰石,hydroxyapatite)、高碱度钢渣和高碱度钢渣负载HAP 4种材料对水溶液中Cd+2的吸附特征,采用静态批实验的方法,分别从pH、反应时间和初始浓度等方面对其进行了考察;使用电镜扫描观察和X射线衍射分析等手段,运用吸附动力学模型、吸附等温线模型对吸附过程和吸附机理进行了分析与探讨。结果表明:4种材料对Cd~(2+)的吸附效果顺序为高碱度钢渣负载HAP高碱度钢渣低碱度钢渣负载HAP低碱度钢渣,其中低碱度钢渣及其负载HAP对Cd+2的吸附性能较差,且会发生脱附现象,不宜用作Cd+2的吸附材料;高碱度钢渣及其负载HAP对Cd~(2+)的吸附性能较好,吸附过程均符合准二级吸附动力学模型和Langmuir吸附等温线模型;吸附过程主要为吸附剂表面上的单层化学吸附,吸附作用主要为离子交换作用和化学沉淀作用;此外,高碱度钢渣及其负载HAP对Cd+2最大吸附量分别为7.65 mg·g-1和12.63 mg·g-1,相比之下,提高了60.58%,这表明高碱度钢渣负载了HAP可大幅度提高其对Cd~(2+)的吸附容量。钢渣碱度的差异性对其吸附镉的影响较大。