新生态MnO2对水中As(Ⅴ)的吸附作用研究

新生态MnO2是一种高效吸附材料,用MnSO4和KMnO4反应制备了该吸附剂,并表征了其基本性质.新生态MnO2对As(Ⅴ)具有很高的吸附去除率和较快的吸附速度,吸附动力学符合Lagergren二级速度方程; 吸附pH曲线呈"∽"形,pH=6.5时出现一个吸附峰值; pH=5.5时,As(Ⅴ)的吸附等温线符合Langmuir型; pH=6.5时符合Freundlich型; 稀NaOH溶液是As(Ⅴ)的有效解吸液,1 mol/L NaOH溶液浸泡1h后,As(Ⅴ)的解吸率可达82.7%.     

As(Ⅲ)和As(Ⅴ)在骨炭中迁移行为的对流扩散模型研究

采用一维对流扩散模型对比分析了As(III)和As(V)在骨炭中的迁移行为,并开展解吸试验。结果表明,1)Langmuir等温吸附模型能够很好地描述批试验吸附数据,As(III)和As(V)的最大吸附量(qmax)分别为0.827 mg/g和0.337 mg/g。2)骨炭对As(III)和As(V)的滞留能力随循环次数增加而降低,用对流扩散模型拟合试验数据获得的滞留因子表明As(V)的滞留能力是As(III)的1.38~2.20倍。3)共存阳离子在骨炭表面能够形成包覆层,从而增强了骨炭对As(III)和As(V)的滞留能力,其中Mn2+强于Al3+;共存阴离子会降低As(III)和As(V)的滞留能力,其SiO2-3和PO3-4分别对As(III)和As(V)影响最强。4)0.1 mol/L的NaOH解吸能力要强于蒸馏水,As(V)的解吸程度高于As(III),3次累计解吸平均值分别为0.59和0.41。     

天然浮石去除水中As(Ⅴ)的试验研究

通过静态吸附试验,研究了天然浮石对高砷地下水中As(Ⅴ)的吸附去除效果及影响因素.结果表明,增加浮石投加量,As(Ⅴ)的去除率随之逐渐升高,但当浮石投加量超过10 g/L时,继续增加浮石投加量,As(Ⅴ)的去除率趋于平稳.随吸附时间延长,As(Ⅴ)的去除率逐渐升高,9h后吸附达到平衡.浮石对As(Ⅴ)的吸附量随As(Ⅴ)初始质量浓度增大而升高,而As(Ⅴ)的去除率则随之降低.酸性条件下(pH=2～6),浮石对As(Ⅴ)的去除效果较好,当pH=4时,浮石对As(Ⅴ)的去除率最高;在碱性条件下(pH＞7),浮石去除As(Ⅴ)的效果较差,并且,随pH值增大,As(Ⅴ)的去除率降低.采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型分别对吸附数据进行拟合,浮石对As(Ⅴ)的吸附符合Langmuir等温吸附规律,其饱和吸附量为2.53 mg/g.采用准一级和准二级动力学模型对吸附平衡前的数据进行拟合,准二级动力学模型更符合浮石吸附As(Ⅴ)的动力学过程.研究表明,天然浮石是一种能够有效吸附高砷地下水中As(Ⅴ)的吸附剂.     

土壤矿质胶体对镉的吸附-解吸热力学与动力学研究

通过等温吸附-解吸热力学与动力学实验,研究了土壤胶体对镉的吸持特性.结果表明,吸附等温线拟合以Freundlich方程最优,其次是Langmuir方程.按对镉的吸附量由大到小顺序胶体依次是:紫色土矿质胶体(8 216.34 mg/kg)、黄壤矿质胶体(6 468.11 mg/kg)、紫色土去铁矿质胶体(4 963.13 mg/kg)和黄壤去铁矿质胶体(2 342.83mg/kg).而吸附强度则相反,按解吸率大小胶体依次是:紫色土去铁矿质胶体(8.7%～33.9%)、黄壤去铁矿质胶体(2.2%～25.4%)、紫色土矿质胶体(6.8%～18.9%)和黄壤矿质胶体(0.6%～17.7%).由动力学实验得出:土壤矿质胶体对镉的等温吸附-解吸过程分为开始时的快速反应阶段和随后的慢速反应阶段,吸附和解吸过程中两阶段划分时间点分别为4 h和12 h,动力学过程以双常数方程描述最佳.     

壳聚糖负载MnO2对As(Ⅲ)的吸附性能研究

利用壳聚糖负载MnO2制备一种复合吸附剂.研究了溶液pH值、吸附时间、温度对As(Ⅲ)吸附行为的影响,并探讨了吸附动力学.结果表明,在pH值为5～8,吸附时间为60 min,温度为60℃,复合吸附剂对As(Ⅲ)的吸附率达98％以上,吸附能力明显优于壳聚糖.对试验数据运用相关数学模型拟合表明,复合吸附剂对As(Ⅲ)的吸附符合Langmuir和Freundlich吸附等温式,最大吸附量qmax为19.798mg/g,特性常数n为4.3341,决定系数R2分别为0.9975、0.9804.吸附过程动力学适合二级动力学方程.     

水稻土壤组分去除有机质和游离氧化铁后对As5+吸附解吸特征的影响

采用平衡液吸附法、NaCl解吸剂解吸法研究了名山河流域水稻土原土及各粒径组分去除有机质和游离氧化铁后对砷(As~(5+))的吸附解吸特性,同时运用热力学和动力学方法,研究了去除有机质、游离氧化铁后的土壤微团聚体(0.25~2 mm、0.053~0.25 mm、0.002~0.053 mm、0.002 mm)对砷(As~(5+))的吸附解吸过程。结果表明:1)同时去除有机质和游离氧化铁后,水稻土原土及各粒径组分对砷(As~(5+))的吸附量有所减小,吸附量从大到小依次为(0.002 mm)、0.002~0.053 mm、原土、0.25~2 mm、0.053~0.25 mm。砷(As~(5+))的动力学吸附量随时间延长而逐渐降低,60 min内反应迅速,在600min达到吸附动态平衡,动力学吸附以Elovich方程拟合最佳;2)等温吸附量随砷(As~(5+))的初始质量浓度增加逐渐增加,初始质量浓度0~100 mg/L时反应快速,在砷(As~(5+))初始质量浓度达到160 mg/L时吸附趋于饱和,等温吸附以Freundlich方程拟合最佳;3)易解吸量随时间和浓度的增加而增加,易解吸率顺序与吸附量顺序相反,易解吸率也随着有机质、游离氧化铁含量的减少而增加;4)去除土壤中的有机质、游离氧化铁后,砷的吸附减少量随时间和浓度增加而增加,吸附减少量与有机质、游离氧化铁去除量呈正比。     

8-羟基喹啉功能化树脂HQDK-110对Hg2+的吸附性能

8-羟基喹啉对金属离子具有良好的络合性能。研究了一种8-羟基喹啉接枝DK-110的螯合型离子交换树脂HQDK-110对Hg~(2+)的吸附性能,并与DK-110树脂进行比较。考察了不同吸附时间、Hg~(2+)浓度、温度和pH值条件下两种树脂对Hg~(2+)的吸附性能和去除性能。结果表明,HQDK-110和DK-110树脂对Hg~(2+)的适宜吸附p H值为4.5左右。25℃时,HQDK-110和DK-110树脂对Hg~(2+)的吸附容量分别为2.496 mmol/g和2.290 mmol/g。HQDK-110和DK-110对Hg~(2+)的吸附过程更接近于一级动力学方程,其一级吸附动力学常数k1分别为0.009 4 min-1和0.011 8 min-1。吸附过程符合Langmuir等温吸附方程。研究表明,HQDK-110对Hg~(2+)的吸附量和去除率优于DK-110,且树脂的稳定性优于DK-110,湿态树脂比干态树脂具有更好的重复使用性能。     

钛/钙氢氧化物的制备及其对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附研究

采用共沉淀法制备了钛/钙氢氧化物新型吸附剂,并对其吸附除As的性能进行了初步研究.考察了不同制备方法、Ti/Ca比例、pH值、Ca2+、磷酸根离子对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)去除率的影响,研究了所制备吸附剂对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附热力学特性,并对其吸附机理进行了探讨.结果表明:所制备吸附剂对As(Ⅲ)具有优异的选择性;吸附去除率试验中,吸附剂投加量0.2 g/L、As质量浓度1 mg/L、20℃、吸附3h条件下,TC-45/5吸附剂对As(Ⅲ)的去除率达到97.3％,对As(Ⅴ)的去除率为78.2％;酸性条件和Ca2+可显著提高As(Ⅴ)去除率,但对As(Ⅲ)吸附去除的影响不大;磷酸根离子由于竞争吸附而导致As去除率下降,且对去除As(Ⅴ)的抑制作用更强烈;30℃时,As(Ⅲ)与As(Ⅴ)的Langmuir饱和吸附量分别为30.21 mg/g和16.61mg/g.研究表明,钛/钙氢氧化物对As(Ⅲ)去除效果良好.     

磁性生物炭的制备、表征及对磷的吸附特性

处理成本高、分离难度大是当前湖库等相对封闭水体磷治理工程中的主要问题。为此,以廉价农林废弃物花生壳为主要前驱物与Fe_3O_4纳米颗粒复合制备一种低成本、可磁分离的磁性生物炭吸附剂,研究了热解温度(400℃、500℃、600℃)、溶液pH值、阴离子(Cl~-和SO_4~(2-))共存等因素对复合材料吸附性能的影响。结果表明,复合后的磁性生物炭最大吸附量相比复合前提升了3~5倍。动力学数据拟合结果表明,拟二级动力学方程能较好地拟合吸附过程。磁性生物炭的零电荷点(均7.5)与前驱物的热解终温在试验范围内呈现明显的正相关,表明引入Fe_3O_4后可明显增加磁性生物炭表面电荷,进而有效提升吸附性能。此外,阴离子共存试验表明,磁性生物炭对磷具有较好的选择性。     

一种新型壳聚糖交联树脂的制备及对Cr(Ⅵ)吸附性能研究

采用改进的滴加成球法合成壳聚糖树脂,用环氧氯丙烷对树脂进行交联,制备新型壳聚糖交联树脂.研究了交联树脂对Cr(Ⅵ)的吸附效果,探讨了溶液pH值、吸附时间、温度、Cr(Ⅵ)初始质量浓度等因素对吸附性能的影响及吸附热力学和动力学.结果表明,各因素中pH值对壳聚糖交联树脂吸附Cr(Ⅵ)影响较大.对初始质量浓度为120 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液,壳聚糖交联树脂投加量为1 g/L,pH=3,温度为25℃,吸附2h时可达到最大吸附容量(72 mg/g).用Langmuir 等温模型和Pseudo second-order动力学模型对树脂的吸附过程进行线性拟合,R2分别为0.999 9和0.999 7,模型计算的饱和吸附容量qmax(73.53 mg/g)和平衡吸附量qe(29.23mg/g)与试验结果(72.10 mg/g和27.73 mg/g)基本吻合.Fick扩散模型表明,树脂对Cr(Ⅵ)的吸附可分为3个阶段,说明Cr(Ⅵ)的去除是物理吸附和化学吸附共同作用的结果.     

一种新型壳聚糖交联树脂的制备及对Cr(Ⅵ)吸附性能研究北大核心CSCD

采用改进的滴加成球法合成壳聚糖树脂,用环氧氯丙烷对树脂进行交联,制备新型壳聚糖交联树脂。研究了交联树脂对Cr(VI)的吸附效果,探讨了溶液pH值、吸附时间、温度、Cr(VI)初始质量浓度等因素对吸附性能的影响及吸附热力学和动力学。结果表明,各因素中pH值对壳聚糖交联树脂吸附Cr(VI)影响较大。对初始质量浓度为120mg/L的Cr(VI)溶液,壳聚糖交联树脂投加量为1 g/L,pH=3,温度为25℃,吸附2h时可达到最大吸附容量(72mg/g)。用Langmuir等温模型和Pseudo second-order动力学模型对树脂的吸附过程进行线性拟合,R2分别为0.999 9和0.999 7,模型计算的饱和吸附容量qmax(73.53 mg/g)和平衡吸附量qe(29.23 mg/g)与试验结果(72.10 mg/g和27.73 mg/g)基本吻合。Fick扩散模型表明,树脂对Cr(VI)的吸附可分为3个阶段,说明Cr(VI)的去除是物理吸附和化学吸附共同作用的结果。     

苯系物在红壤不同粒径组分上的吸附-解吸行为

根据粒径将红壤组分分为4种(0.002 mm、0.002~0.05mm、0.05~0.25 mm、0.25~2 mm),研究了苯系物(邻二甲苯、对二甲苯和乙苯混合物,BTEX)在不同粒径组分上的吸附-解吸行为。结果表明,两区非平衡模型可以很好地拟合红壤不同粒径组分对BTEX的吸附动力学,吸附量随红壤粒径减小而增大。红壤不同粒径组分对BTEX的吸附-解吸过程接近于线性(R20.98),Kd随粒径减小而增大,表明红壤粒径的差异极大地影响了BTEX的吸附行为。同时,BTEX在红壤不同粒径组分上的解吸存在不同程度的滞后现象,滞后系数HI随粒径减小而增大。BTEX的解吸滞后现象比多环芳烃和石油烃明显,可能是由于BTEX的分子较小,易进入颗粒孔隙内部成为不可逆吸附部分而不容易解吸。通过XRD及FTIR分析了红壤不同粒径组分吸附BTEX前后的特征。XRD的分析结果表明,BTEX主要吸附于高岭石和伊利石表面;FTIR的结果表明,BTEX主要与羧酸酯、酚式羟基等官能团相结合而吸附于土壤颗粒上。     

树脂对溶解性微生物产物-多糖的吸附行为研究

以多糖代表物-葡聚糖(DEX)为处理对象,通过高分子吸附剂和活性炭的静态吸附实验,筛选出吸附性能优良的氧修饰超高交联吸附树脂NDA-150进行吸附行为研究。静态吸附试验结果表明,NDA-150树脂对DEX的吸附动力学曲线符合准二级动力学方程,吸附量达到9.33 mg/g;吸附等温线符合Freundlich吸附方程,吸附为优惠吸附过程,吸附为吸热反应,升高温度有利于吸附;DEX分子上的羟基和NDA-150所带的含氧基团之间主要存在氢键作用,较低的pH有利于NDA-150树脂对DEX的吸附,无机盐浓度对吸附的影响不大。动态吸附-脱附试验结果表明,DEX初始质量浓度为30 mg/L时,动态吸附量可达9.39 mg/g;采用10%NaOH进行脱附,流速为1 BV/h,温度323 K,脱附率可达93%。NDA-150树脂对葡聚糖类多糖吸附-再生性能优异,可以有效去除尾水中的多糖类物质,提高出水水质。     

Fe0对饮用水中砷的去除效率及影响因素

研究零价铁(Fe0)的除砷效果,试验考察了Fe0投加量、接触时间、pH值、DO浓度、温度、腐殖质、竞争性阴离子(SO2-4,NO-3,SiO2-3,H2PO-3,HCO-3)对Fe0除砷效率的影响.结果表明,Fe0(80目)投加量为2 g/L,接触时间180 min,pH值为6.5,DO值6.5 mg/L的条件下,对质量浓度为1 mg/L的含砷水样,Fe0对As(Ⅴ)的去除率高达96.5%,而对As(Ⅲ)的去除率只有75.8%.降低水样pH值或提高DO可显著提高Fe0的除砷效率,温度对Fe0除砷影响不大,水体中的腐殖质、磷酸盐、硅酸盐的存在会由于竞争性吸附而导致Fe0除砷效率下降.采用Fe0颗粒去除饮用水中的砷高效、经济,具有良好的应用前景.实际应用中,对于DO值较低的地下含As水,可通过充氧提高Fe0除As效率.当水体中腐殖质、磷酸盐或硅酸盐浓度较高时,应考虑采取相应的预处理措施.     

不同环境条件下黑土对四溴双酚A的吸附动力学特征

采集吉林省松源农田的黑土样品,研究四溴双酚A在黑土中的吸附动力学特征,并探讨了pH值、离子强度(CaCl_2)、温度等不同环境条件对吸附动力学的影响。结果表明,四溴双酚A在黑土中的吸附过程可以分为快速吸附阶段(0~4 h)和慢速吸附阶段(4~48h),并于48 h达到吸附平衡。黑土对四溴双酚A的吸附符合拉格朗日准二级动力学方程和内扩散模型,表明该吸附过程以化学吸附为主,而吸附过程的限速步骤为颗粒间扩散。pH值等环境条件对吸附有明显影响,当pH值在6~9时,随pH值降低,黑土对四溴双酚A的吸附速率加快且平衡吸附量增加;离子强度(CaCl_2)为0.001 mol/L、0.01 mol/L、0.1 mol/L时,离子强度增大,黑土对四溴双酚A的吸附速率加快但平衡吸附量减小;温度为15℃、25℃、35℃时,随着温度升高,黑土对四溴双酚A的吸附速率加快且平衡吸附量增加。     

有机酸对土壤中Pb和Cd淋洗动力学特征及去除机理

采集辽宁葫芦岛锌厂周边农田耕作层(0 ～ 20 cm)土样,以酒石酸、柠檬酸和草酸为淋洗剂,研究其对土壤中Pb和Cd的淋洗动力学及去除机理.结果表明,对Pb和Cd的解吸量从大到小的有机酸均为酒石酸、柠檬酸、草酸,而动力学过程均可以用Elovich方程描述(R2=0.9698～0.9968),表明该淋洗解吸过程为非均相扩散过程.试验条件下(pH值为2、3、4、5和6),pH值降低,3种有机酸对Pb和Cd的淋洗量均增加,表明有机酸分子中的质子活化了土壤中的重金属,促使其解吸.温度升高(25～ 45℃),3种有机酸对Pb和Cd的淋洗量也增加,表明温度升高加速了重金属离子的扩散,促使其解吸.3种有机酸对Pb和Cd 4种形态的淋洗去除效果不同,对Pb,去除率从高到低的不同形态为弱酸可溶态、可氧化态、可还原态、残渣态;对Cd为弱酸可溶态、可还原态、可氧化态、残渣态.     

棉秆对生物沥滤后酸化废水中铜离子的吸附动力学研究

为揭示生物质废弃物棉秆对生物沥滤后酸化废水中铜离子的吸附动力学特性,研究了棉秆作为吸附剂在不同温度下对酸化废水中铜离子的吸附动力学过程,以及棉秆对不同铜离子质量浓度酸化废水的吸附平衡效果。结果表明,伪一级动力学方程可以较好地描述棉秆对铜离子的吸附动力学特征,且在(30±1)℃条件下吻合度最好,表明铜离子质量浓度是棉秆吸附过程的主要影响因素。同时,在标准溶液、酸化废水和稀释废水3种情况下,Freundich方程能更好地解释棉秆对铜离子的吸附平衡,且3种情况下1/n相差不大,表明铜离子吸附过程受其他离子的影响不大。研究表明,棉秆的吸附能力可以满足酸化废水中铜离子去除的要求,且能在较短时间内吸附较高浓度的铜离子。     

固定香菇(Lentinus edodes)菌柄废弃物吸附Cd和Pb后的解吸试验研究

利用6种不同的解吸剂对吸附了pb2+和Cd2+的固定香菇小球进行解吸.结果表明,HCl溶液做解吸剂最佳,可以分别在90 min和60 min内将大量的pb2+和Cd2+从聚乙烯醇-海藻酸钠(PVA-SA)固定香菇小球上解吸出来.利用模拟二级动力学方程描述HCl溶液对PVA- SA固定香菇小球上Pb2+和Cd2+的解吸过程,决定系数R2分别为0.9969和0.998 9.Cd2+的解吸率在HCl浓度为0.1 mol·L-1时达到平衡,解吸率为80％;pb2+的解吸率在HCl浓度为1.0 mol·L-1时达到最大,为99.01％.微观形态研究表明,未吸附重金属的PVA -SA固定香菇小球表面粗糙多孔,小球通过物理性吸附或形成无机沉淀将重金属沉积在细胞壁上后,表面变得密实.经HCl解吸后的PVA-SA固定香菇小球表面粗糙度和孔隙度都恢复到吸附前的状态.PVA - SA固定香菇小球对pb2+和Cd2+进行吸附后,利用HCl进行解吸,再吸附,如此3次循环使用后,其吸附率略有降低,但仍可达到85.24％和69.07％.     

4种微生物吸附剂对低质量浓度Cr(Ⅲ)的吸附性能研究

从皮革铬鞣、复鞣污泥等处分离、纯化出4株吸附Cr3+菌株TP、XB、MY和TQ,采用ASS和FTIR等方法研究了其对低质量浓度Cr3+的吸附特性.结果表明,4种微生物吸附剂对低质量浓度Cr3+有较好的吸附作用,在实验室条件下其对Cr3+的最佳吸附条件是pH值4.0,投加量0.5 g/L,吸附温度30℃;TP、XB、MY和TQ的最大吸附量分别是8.66 mg/g、11.65 mg/g、11.05 mg/g和10.22 mg/g.碱处理有助于提高微生物吸附的吸附量,经过0.3 mol/L NaOH预处理后,其吸附量分别提高了17.86％ ～ 38.96％.吸附等温曲线拟合研究表明,吸附剂TP、MY和TQ更符合Langmuir等温方程,XB更符合Temkin等温方程;用Dubimim-Radushkevich (D-R)等温曲线方程拟合发现,TP、XB.和TQ吸附过程属于离子交换吸附.吸附动力学研究表明,4种吸附剂对Cr3+的吸附过程符合拟二级动力学模型;颗粒内扩散模型拟合表明,该过程主要分为吸附剂外表面吸附、细孔内缓慢吸附和平衡吸附3个阶段.     

热改性活性炭吸附甲萘威的性能

在N2保护下采用不同高温对活性炭进行热改性,得到了4种改性活性炭(AC-1至AC-4)。采用气体吸附仪、Boehm滴定、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对活性炭表面的物化性质进行了表征。通过等温吸附试验考察了改性前后活性炭对甲萘威的吸附性能,确定了最佳改性温度为600℃,探讨了活性炭的吸附能力与其表面物化性质之间的关系。结果表明:热改性使活性炭表面的物化性质发生了改变,活性炭对甲萘威的吸附量与其比表面积、孔容、表面酸性官能团和O元素含量具有显著相关性;活性炭对甲萘威的吸附行为符合准二级吸附动力学方程和Langmuir等温吸附方程,颗粒内扩散模型表明内扩散不是控制活性炭吸附速率的唯一阶段。