腐殖酸负载羟基磷灰石对废水中Cd2+吸附性能的影响

以硝酸钙、磷酸氢二铵和腐殖酸为原料,制备了腐殖酸负载羟基磷灰石(HA/HAP)复合吸附剂.同时,利用SEM、BET、FT-IR、XRD对复合吸附剂结构和形貌进行表征,研究了HA/HAP对废水中Cd~(2+)的吸附工艺.结果表明,腐殖酸使羟基磷灰石孔容和孔径增大、比表面积减小,从而提高了羟基磷灰石的吸附性能.在pH=6、吸附剂投加量为800 mg、接触时间为180 min时吸附率最佳,为98.3%.HA/HAP对废水中Cd~(2+)的吸附是自发的、吸热的、可持续的化学吸附,反应前120 min适合采用准一级动力学伴随着内扩散模型描述,后120 min适合采用准二级动力学伴随着内扩散模型描述,Dubinin-Radushkevich(D-R)等温线模型拟合的吸附数据在不同温度下效果最好(R~20.98),吸附量分别为259.15、266.05和264.66 mg·g~(-1).研究表明,静电吸附到腐殖酸活性位点后Cd~(2+)主要以络合反应被吸附到羟基磷灰石的表面和两个羟基中间.     

腐殖酸在水合二氧化锰表面的吸附行为

研究了腐殖酸在水合MnO2 (S) (δMnO2 )表面的吸附行为 .考察了不同分子量分布范围腐殖酸的吸附性能 ,探讨了阳离子对吸附行为的影响及其可能作用机理 ,并利用FTIR光谱对吸附行为进行了光谱学研究 .结果发现 ,具有较高分子量的腐殖酸HAa 的吸附去除率比具有较低分子量的腐殖酸HAb 高 3 0 % ,表明腐殖酸分子量越大越倾向于吸附在δMnO2 表面 .Ca2 + 较Mg2 + 更能促进腐殖酸在δMnO2 表面的吸附 ;紫外 -可见吸收光谱分析表明Ca2 + 较Mg2 + 具有更强的与腐殖酸络合的能力 ;此外 ,ζ电位测定发现 ,1 0mmol·L- 1 Mg2 + 使δMnO2 的 ζ电位由 -3 7mV(pH =7 9)升高至 -9mV(pH =6 5 ) ,而 1 0mmol·L- 1 Ca2 + 则使ζ电位升高至 + 7mV(pH =7 2 ) .FTIR光谱的结果证实了腐殖酸在δMnO2 表面的吸附 ,并表明腐殖酸的羧基及δMnO2 的表面羟基 (Mn OH)在吸附过程中起着重要作用 .上述结果表明 ,腐殖酸性质、背景阳离子等因素对腐殖酸的吸附行为有重要影响     

胺基官能基化的HMS吸附水体中的腐殖酸

研究了胺基表面官能化前后的HMS(hexagonal mesoporous silica)对腐殖酸的吸附, Freundlich方程拟合结果表明,表面官能化后吸附常数K值由0.56提高至105,反映出表面官能化能显著改善HMS对腐殖酸的吸附,且低pH值条件下吸附效果更佳.表征结果显示,腐殖酸分子主要吸附在表面胺化HMS的中孔孔道内,并首先占据吸附剂中较大的中孔孔道.吸附动力学结果显示腐殖酸在表面胺化的HMS上吸附符合二级动力学,吸附速率主要受孔道内扩散控制.     

羧基改性酵母对锰的吸附性能与机理研究

以啤酒废酵母(YB)作为原料,通过酯化反应将含2个羧基的柠檬酸嫁接到酵母表面,通过一系列静态批次实验、表征分析等手段,研究羧基改性酵母(CA-YB)对Mn~(2+)的吸附性能和吸附机理。结果表明,Langmuir模型能较好地拟合YB及CA-YB对Mn~(2+)的吸附等温线,在30℃、pH=6时,YB及CA-YB对锰的最大吸附量分别为47.7、105.0 mg/L;YB、CA-YB对Mn~(2+)的吸附较符合准一阶动力学模型;吸附反应机理主要为CA-YB表面的—COO-与Mn~(2+)离子之间的静电吸附。作为一种廉价高效亲环境的吸附材料,在锰的去除与回收方面具有潜在的应用可能。     

改性污泥腐殖酸的表征及其对Cu~(2+)的吸附特性

以城镇污水厂的污泥为原料提取污泥腐殖酸(S-HA),并对其改性得到改性污泥腐殖酸(MS-HA).使用元素分析、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和热重-差热扫描量热分析(TG-DSC)对其进行了表征,分析讨论了MS-HA的物理化学特性,研究了MS-HA对Cu~(2+)的吸附动力学及等温吸附特性.结果显示,MS-HA的C/N、C/H分别为5.58和6.70,表面疏松并形成非均匀孔,改性过程发生了脱水和脱羧反应,仍保持无定形结构特征,对Cu~(2+)的吸附平衡时间为18h,最佳吸附pH值为4~6,不同温度下的吸附过程均符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型.     

限氧裂解法粟米秸秆生物炭对固液体系中Pb~(2+)的吸附特性与机理研究

为探讨固液体系中限氧裂解法制备粟米秸秆生物炭对Pb~(2+)的吸附特性与机理,通过静态批量试验研究了pH、初始离子浓度、吸附剂投加量、吸附时间对粟米秸秆炭吸附Pb~(2+)特性的影响,并通过热力学分析其吸附作用机理。结果表明,粟米秸秆炭对Pb~(2+)吸附在pH为5.5～6.0范围内效果最好,其吸附能力与温度和离子浓度正相关,与吸附剂投加量负相关。粟米秸秆炭对Pb~(2+)吸附反应满足Lagergren准二级动力学模型,Langmuir模型拟合等温吸附过程结果较好。扫描电镜和傅里叶红外光谱对材料吸附前后分析表明,粟米秸秆在炭化和吸附Pb~(2+)后的表面形态发生改变,羟基和羧基等表面活性基团在该吸附过程中起主要作用。     

大肠杆菌IscA膜表面表达菌株在吸附水体重金属中的应用

为构建一种能够高效、同时吸附水中多种重金属离子的大肠杆菌,利用融合蛋白表达技术,首先将大肠杆菌前脂蛋白信号肽Lpp、膜蛋白OmpA的N端部分氨基酸和铁硫簇组装蛋白IscA的编码基因序列进行融合,构建pET-Lpp-OmpA-IscA表达载体,将此载体导入大肠杆菌BL21菌株.在IPTG诱导下,IscA蛋白可表达于细胞膜表面.然后对IscA膜表面表达菌株对重金属的吸附能力进行评估,包括测定最大吸附容量、绘制吸附浓度依赖曲线和时间依赖曲线,以及对菌株清除工业污水中重金属的性能进行初步探索.研究结果表明,与本底对照菌株相比,IscA蛋白在细胞膜表面表达能够使菌株对水中的Cu~(2+)、Ni~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)、As~(3+)、Co~(2+)、Hg~(2+)这7种重金属的吸附能力提高2～5倍不等,并且在pH为6～8范围内保持其吸附能力基本不变.此菌株能够在30 min内将各种重金属溶液中超标5倍的金属含量降低至最大允许排放浓度以下,并且对吸附的重金属具有不同程度的回收能力和菌株再生能力.此外,该菌株能够同时吸附工业污水中的多种重金属,有效降低各种重金属含量.因此,利用膜表面表达技术对大肠杆菌进行改造,成功提高了大肠杆菌对多种重金属的吸附能力,为利用微生物治理环境重金属污染提供了良好的应用前景.     

液/固体系Cu2+、Zn2+、Mn2+在硅藻土表面的吸附行为与特性

为了深入了解液/固体系Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)在硅藻土表面的吸附行为与特性,为硅藻土在含重金属离子废水处理上的应用提供充分的理论依据,采用静态吸附试验对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)在硅藻土表面的吸附条件、性能、行为与特性进行了系统的研究.结果表明,硅藻土投加量和离子初始浓度对硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的影响均可归结为液/固比(液相离子与硅藻土的质量比)的影响,过高或过低的液固比均不利于吸附,硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)所需的最佳液/固比分别为0.025、0.100和0.100.溶液初始pH值对硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的影响主要与溶液初始pH值与硅藻土等电点(2.0)之间的距离有关,接近或低于硅藻土等电点都不利于吸附,过高的pH值会使Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)发生沉淀,也不利于吸附,硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)所需的最适溶液初始pH值区间分别为4.0~6.0、4.0~7.0和4.0~7.0.溶液温度对硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的液膜扩散、颗粒扩散和吸附反应3个过程的影响不一致,导致对吸附量的影响无明显规律.硅藻土对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的吸附分别符合Langmuir、Tenkin、Freundlish等温吸附模型,以物理吸附为主,吸附反应容易进行,在40 min达到平衡,吸附容量(25℃时)理论值分别为4.335、23.031、3.844 mg·g~(-1).吸附是自发的、吸热的、无序性增加,符合二级动力学模型.吸附速率的控制步骤为发生在孔道内部的吸附反应.     

pH对鸟粪石吸附海藻酸的影响及机制

鸟粪石结晶沉淀法回收剩余污泥中磷工艺具有良好的应用前景,但污泥中有机物,特别是大量的胞外聚合物(EPS),易吸附到鸟粪石表面对其结晶过程产生一定的影响,而pH是影响其吸附性能的关键因素.由于海藻酸化学性质与EPS相似,以海藻酸作为EPS替代物,在弱碱性条件(7.5≤pH≤11)下开展鸟粪石吸附海藻酸实验.利用自动电位滴定仪对鸟粪石进行表面酸碱滴定,借助恒电容模型计算其表面酸碱平衡常数;同时采用三层模型对吸附数据进行模拟计算,探讨pH影响鸟粪石吸附海藻酸的机制.结果表明,鸟粪石表面吸、脱附质子常数分别为7.6和-10.6,表面位密度为12个·nm~(-2);在离子强度为0.1 mol·L~(-1)NaCl条件下pH的增大抑制鸟粪石对海藻酸的吸附;鸟粪石对海藻酸吸附机理主要通过外层络合及内层络合协同作用,其中外层络合作用始终占主导优势.     

3种海洋硅藻藻粉吸附水中镉离子特性研究

利用3种海洋硅藻(角毛藻、菱形藻、海链藻)干粉对水中重金属镉离子进行吸附.实验结果表明,3种海洋硅藻对Cd~(2+)的吸附容量在一定范围内均与吸附时间、Cd~(2+)初始浓度和温度3个变量分别呈正相关关系.3种硅藻干粉对Cd~(2+)的吸附均很好地符合Pseudo二级动力学模型;吸附等温数据均更符合Langmuir等温吸附;在不考虑温度对吸附焓和吸附熵影响的前提下,计算得到的3种海洋硅藻的ΔG值均小于0.以上结果表明,3种海洋硅藻对Cd~(2+)的吸附过程是一个自发进行、有化学吸附参与的以单分子层吸附为主的吸附过程.角毛藻、菱形藻和海链藻最大实验吸附容量分别为275.25、303.75和224.36 mg·g~(-1),大大高于已报道各类生物吸附剂.以吸附容量最大的菱形藻干粉为吸附剂,考察实际水体中可能存在物质对其吸附性能的影响.结果表明,菱形藻对Cd~(2+)的吸附容量随着溶液中盐(Na Cl、Ca(NO_3)_2、Mg(NO_3)_2)浓度和浊度的增加而下降,而随着腐植酸浓度的增加不断升高.最后,利用HCl对吸附Cd~(2+)后的菱形藻进行解吸附再生实验,结果表明HCl可有效解吸菱形藻上的Cd~(2+),实现Cd~(2+)的脱附回收.     

响应面法优化胡敏素对Cu2+的吸附及机理研究

采用Box-Behnken响应面优化实验设计对胡敏素吸附去除水中Cu~(2+)的过程进行了优化,设定吸附时间、吸附剂用量、pH、温度和Cu~(2+)初始浓度为5个影响因素,Cu~(2+)吸附率为响应值,建立了吸附率与上述因素之间的二次多项式模型,确定最佳吸附条件,对吸附过程的等温模型及吸附机理进行了研究.响应面分析表明,吸附剂用量、pH和Cu~(2+)初始浓度是显著因素.胡敏素对Cu~(2+)吸附的最佳条件为:吸附时间110 min、吸附剂用量2.4 g·L~(-1)、pH=5.4、温度25.0℃、Cu~(2+)初始浓度208 mg·L~(-1).在该条件下,测得胡敏素对Cu~(2+)的吸附率可达到80.78%,吸附符合Langmuir等温线方程.胡敏素表面疏松多孔,有利于其通过物理吸附方式吸附Cu~(2+),同时,胡敏素表面的羟基、羧基和羰基等活性基团可以与Cu~(2+)发生配位络合作用,Na+、Ca~(2+)、Mg~(2+)等与Cu~(2+)发生离子交换作用,从而发生化学吸附.研究结果表明,胡敏素作为一种绿色、高效、廉价的吸附剂,可应用于Cu~(2+)污染废水的治理.     

活性与非活性克雷伯氏菌对水中Pb2+的吸附性能

针对从云南某矿山废水中分离出的1株克雷伯氏菌(Klebsiella sp.),研究其活性菌体(AK)和非活性菌体(IK)对水溶液中Pb~(2+)的吸附性能。研究了pH、吸附剂用量、反应时间和初始Pb~(2+)浓度、背景阴离子和共存阳离子对AK和IK吸附Pb~(2+)的影响,采用Zeta电位和FTIR分析进一步阐述2种吸附剂吸附Pb~(2+)的差异。在不同的实验条件下,AK对Pb~(2+)的吸附量均高于IK。AK和IK的吸附动力学均符合伪二级动力学模型,吸附等温线都能更好地使用Langmuir模型拟合。背景阴离子NO32-、Cl-和SO42-对AK和IK去除Pb~(2+)影响不大。Pb~(2+)、Zn~(2+)和Cd~(2+)3种重金属离子共存时,AK和IK对Pb~(2+)的吸附具有选择性。Zeta电位和FTIR分析表明,AK比IK具有更强的结合Pb~(2+)的能力,参与反应的基团主要是羟基、氨基和羧基。     

废催化剂再生后对甲基橙的吸附动力学研究

废催化剂为生产醋酸乙烯过程中产生的废弃物,经过热处理直接得到ZnO／活性炭。以ZnO／活性炭为吸附剂,进行了吸附水溶液中甲基橙（MO）实验,在优化条件下,实验浓度范围内甲基橙溶液的吸附去除率均高于97％,表明ZnO／活性炭适于吸附甲基橙。采用准二级动力学模型和粒子内扩散模型研究ZnO／活性炭对水溶液中甲基橙的吸附动力学,并计算得到动力学参数和相关系数。结果表明,两种模型较好地描述了实验数据,其吸附过程的速率控制步骤为膜扩散控制,并随溶液初始浓度的增加准二级速率常数降低,面内扩散速率常数增加。     

涂铁砂吸附镉的动力学研究

研究了10℃,20℃,40℃的温度下,涂铁砂(Iron oxide coated sand,简称IOCS)对镉的吸附动力学。镉在IOCS表面的吸附可分为两个阶段,吸附反应的前60min为快速吸附阶段,60min后,吸附速率明显变慢。温度升高加快了镉在IOCS表面的吸附速率。用Elovich动力学模型,准一级反应模型,准二级反应模型,二级反应模型和粒内扩散动力学模型对实验数据进行回归分析,准二级反应模型能更好地描述镉在IOCS表面的吸附,各吸附模型的模拟优劣顺序为:准二级模型>二级模型>Elovich模型>准一级模型>粒内扩散模型。     

新型钛酸钠填料对Cu2+、Pb2+、Zn2+和Cd2+的竞争吸附研究

以钛酸钠纳米纤维为原材料制备新型钛酸钠填料,对水体中常见的重金属(Cu~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)和Cd~(2+))进行竞争吸附实验研究,分析了四元、三元及双组分竞争吸附的选择性吸附特性,并探讨了4种金属离子在钛酸钠填料上的相互作用关系.结果显示,初始浓度较低时,4种离子之间的相互影响差异性不明显;随着初始浓度的升高,4种离子的竞争吸附分配系数都呈下降的趋势,竞争吸附系数大小顺序为:Pb~(2+)Cu~(2+)Zn~(2+)Cd~(2+),这与重金属离子的第一水解常数大小顺序一致.竞争吸附结果表明,水中存在Pb~(2+)时,其余3种离子的吸附都会被抑制,尤其对Zn~(2+)和Cd~(2+)的抑制更显著,即在钛酸钠填料上Pb~(2+)的竞争吸附能力最强,Cu~(2+)次之,而Zn~(2+)和Cd~(2+)的竞争吸附能力较弱,其吸附过程容易受到其他二价金属离子的抑制.     

废催化剂再生后对甲基橙的吸附动力学研究

废催化剂为生产醋酸乙烯过程中产生的废弃物,经过热处理直接得到ZnO／活性炭。以ZnO／活性炭为吸附剂,进行了吸附水溶液中甲基橙（MO）实验,在优化条件下,实验浓度范围内甲基橙溶液的吸附去除率均高于97％,表明ZnO／活性炭适于吸附甲基橙。采用准二级动力学模型和粒子内扩散模型研究ZnO／活性炭对水溶液中甲基橙的吸附动力学,并计算得到动力学参数和相关系数。结果表明,两种模型较好地描述了实验数据,其吸附过程的速率控制步骤为膜扩散控制,并随溶液初始浓度的增加准二级速率常数降低,面内扩散速率常数增加。     

生物炭与膨润土对镉吸附性能比较

比较了松木生物炭(PN-B)、花生壳生物炭(PT-B)及膨润土(Bent)对镉的吸附能力及机理,模拟其吸附等温模型和吸附动力学,并讨论p H、初始投加量对实验的影响,对吸附前后的吸附剂进行电镜扫描、傅里叶红外光谱及X射线衍射分析,探讨其吸附机理。结果表明:2种生物炭和膨润土对Cd~(2+)的吸附都符合Freundlich模型; 3种材料吸附动力学均符合标准二级反应动力学方程;其中pH=6、投加量为0. 1g时吸附效果最高,PN-B、Bent、PT-B最大吸附量及最大吸附率分别为16. 56 mg/g(95%)、15. 07 mg/g(91. 06%)、15. 52 mg/g(89. 4%);生物炭对Cd~(2+)的吸附机理主要为—OH、—C O及—CH_2与Cd~(2+)发生表面吸附、离子交换和络合反应共同作用,膨润土对Cd~(2+)的吸附机理主要为离子交换反应。研究表明,松木生物炭对镉的吸附效果最好。     

两性修饰蒙脱石对水中镉和四环素的吸附性能研究

以两性表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)为改性剂制备两性修饰蒙脱石(BS-Mt),在单一体系和Cd~(2+)+TC复合体系中研究其对Cd~(2+)和四环素的吸附行为,同时利用XRD、FTIR、TG-DSC和Zeta电位对两性修饰蒙脱石进行表征分析.表征结果显示,BS-12已成功负载到蒙脱石上,改性后材料表面的负电荷增加;吸附实验结果显示,BS-Mt对Cd~(2+)和四环素的吸附量较Mt有较大的提高;其中BS-Mt对Cd~(2+)的吸附行为符合Langmuir等温吸附模型和准一级动力学模型,吸附机理主要为电荷吸附和螯合作用;BS-Mt对四环素的吸附随p H的升高而降低,吸附行为符合Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型,吸附机理主要为电荷吸附和物理吸附.在Cd~(2+)+TC复合体系中Cd~(2+)和TC会形成复合物,Mt和BS-Mt对四环素和Cd~(2+)的吸附量比单一体系增加.     

一株低温真菌的筛选及其对重金属离子的吸附研究

从排污口废水中筛选到一株能耐受一定浓度Pb~(2+)和Zn~(2+)的低温真菌,将其作为吸附剂,研究了其吸附动力学及吸附方式、温度和pH值对其吸附Pb~(2+)和Zn~(2+)的影响,绘制、拟合吸附等温线,并在模拟废水环境中进行逐级吸附试验。结果表明:Pb~(2+)和Zn~(2+)初始浓度接近100 mg/L时,可在20℃吸附15 min时达到平衡,吸附曲线符合Langmuir等温吸附模型,静态吸附的吸附量偏高。当pH值为4~6,温度在4~15℃时吸附量最大,这正是低温真菌的优势所在。人工配制了含Pb~(2+)和Zn~(2+)的模拟废水,分别经过5级和6级吸附后,出水可达到GB 25466—2010《铅、锌工业污染物排放标准》要求。     

两种木材生物炭对铜离子的吸附特性及其机制

为探索高效利用废弃生物质资源制备生物炭去除水体和土壤中Cu~(2+)污染的可行性,本文以常见的农林废弃物苹果树枝和梧桐木锯末为原料,采用450℃限氧热裂解法制备生物炭,通过两种生物炭对Cu~(2+)的批量吸附试验,利用4种等温吸附模型(Langmuir、Freundlich模型、Temkim、D-R模型)和4种吸附动力学模型(准一级动力学、准二级动力学、Elovich模型、颗粒内扩散模型)研究了苹果枝和锯末生物炭对Cu~(2+)的吸附行为.同时,使用FTIR红外、SEM和BET比表面积及孔径分析等技术表征了生物炭的理化性质,研究了两种生物炭对Cu~(2+)吸附机制,分析了两种生物炭之间的吸附特性差异及其影响因素.结果表明:(1)苹果枝生物炭在3 h达到吸附平衡,理论最大吸附量为15.85 mg·g~(-1),锯末生物炭在6h达到吸附平衡,理论最大吸附量为17.44 mg·g~(-1),与其他研究相比,这两种生物炭体现了较高的Cu~(2+)吸附性能;(2)两种生物炭对Cu~(2+)的热力学吸附均较好地符合Langmuir模型,表明吸附过程主要是近似单分子层的有益吸附;动力学吸附均符合准二级吸附动力学模型,表明其对Cu~(2+)的吸附包括表面吸附、颗粒内扩散和液膜扩散等多种过程;(3)吸附机制主要包括静电吸附,配体(酚羟基)/离子(H+)交换和阳离子—π键作用.