液化黑藻基炭微球水热制备及吸附诺氟沙星的过程与机制

以沉水植物轮叶黑藻为原材料,采用生物质液化和水热合成技术制备黑藻基炭微球(PCSs),并以磷酸为活化剂对所制备的炭微球进行活化以提升其吸附性能.对PCSs的结构和化学性质进行了表征和分析,同时采用扫描电镜对所制备PCSs的表面形貌进行了观察.并系统研究了PCSs用量、溶液温度及pH值对诺氟沙星(NOR)吸附效果的影响.结果表明,PCSs的BET比表面积、平均孔径、总孔容和等电点分别为67.92 m~2·g~(-1)、6.52 nm、0.11 cm~3·g~(-1)和3.0.PCSs用量、溶液温度及pH值对PCSs吸附去除NOR具有显著的影响,在PCSs用量0.6 g·L~(-1)、溶液温度30℃和pH=6时,10 mg·L~(-1)NOR的吸附去除率可达99.3%.动力学实验表明NOR在PCSs上的吸附行为符合准二级动力学模型,等温吸附曲线符合Langmuir方程,PCSs对NOR的最大单分子层吸附量为36.95 mg·g~(-1).热力学参数表明PCSs对NOR的吸附是一个熵增加的自发吸热反应.     

膨润土负载壳聚糖修复土壤镉污染的效果

随着重金属污染土壤日益加剧,污染土壤修复和控制技术的研究越来越迫切.为利用膨润土原位修复土壤镉污染提供理论依据,采用平衡吸附试验研究了Cd2 在膨润土负载壳聚糖上的吸附行为.以90%脱乙酰度壳聚糖为原料,制备了膨润土负载壳聚糖颗粒吸附剂,用于吸附溶液中Cd2 .试验探讨了壳聚糖质量浓度对负载率的影响,结果表明,质量浓度3%的壳聚糖负载量最大,壳聚糖最大负载率达32.6%.吸附Cd2 最佳工艺条件是:壳聚糖与膨润土质量比为1∶20,膨润土负载壳聚糖颗粒吸附剂用量为15 g·L-1,溶液中Cd2 含量不大于200 mg·L-1, pH 值为6～8,吸附平衡时间为8 min,Cd2 去除率为99%.动态吸附Cd2 试验结果表明:质量浓度为 200 mg·L-1的含Cd2 溶液,流速为4～6 m(h-1,经壳聚糖-膨润土吸附剂一次处理后,溶液中Cd2 的残留量为0.7 mg(L-1.     

间歇反应器内污泥衍生吸附剂去除水溶液中镉、镍离子

利用城市污水厂的污泥化学活化法热解产生的吸附剂 ,在间歇反应器内对水溶液中Cd2 和Ni2 离子进行吸附性能的研究 .考察了溶液的pH值、接触时间、吸附剂的投加量及吸附质初始浓度对吸附效果的影响 ,结果表明 ,Cd2 ,Ni2 离子吸附达到平衡时的接触时间为 60min,pH值为 5 5— 6 0 ,溶液的初始浓度为 40mg·l- 1 和 30mg·l- 1 ,吸附剂的投加量不少于 1 0g·l- 1 和 2 0g·l- 1 .     

膨润土颗粒对多壁碳纳米管在饱和多孔介质中迁移的影响

选用石英砂填充柱模拟土壤体系,通过对比在有无膨润土颗粒(Bentonite particles)存在时得到的多壁碳纳米管(MWCNTs)的穿透曲线和滞留曲线,考察膨润土颗粒对MWCNTs在多孔介质中迁移沉积行为的影响.实验选取的Na Cl溶液离子强度为1 mmol·L-1和30 mmol·L-1,Ca Cl2溶液离子强度为0.3 mmol·L-1和1.2 mmol·L-1.溶液p H不进行调节,p H值大约为5.6.研究结果表明,在低离子强度Na Cl(1 mmol·L-1)溶液中,有膨润土颗粒共存时MWCNTs的穿透曲线和滞留曲线与没有膨润土颗粒共存时相近,表明该条件下MWCNTs的迁移和沉积行为不受膨润土颗粒影响,而在高离子强度Na Cl(30 mmol·L-1)溶液中,有膨润土颗粒共存时MWCNTs的穿透曲线低于没有膨润土颗粒共存时MWCNTs的穿透曲线,表明该条件下膨润土颗粒会抑制MWCNTs的迁移,且增加的滞留主要发生在柱子入口端;在Ca Cl2溶液中,无论离子强度的高低(0.3 mmol·L-1和1.2 mmol·L-1),有膨润土颗粒共存时,MWCNTs的穿透曲线和滞留曲线都不发生变化,说明在二价溶液中膨润土颗粒对MWCNTs的迁移和沉积行为影响不大.     

短乳杆菌对Cr3+的吸附及动力学和热力学拟合

研究了Lactobacillus brevis对水溶液中Cr(Ⅲ)的吸附作用.考察了初始pH值、接触时间、初始Cr(Ⅲ)浓度、菌体浓度和温度对Cr(Ⅲ)吸附效果的影响.结果表明,在较低的pH、温度和初始Cr(Ⅲ)离子浓度条件下,菌株对Cr(Ⅲ)离子的吸附量较低.在试验条件下,溶液初始pH、温度和初始Cr(Ⅲ)离子浓度的升高,均能提高菌株对Cr(Ⅲ)离子的吸附量.在温度为40℃、pH 6和初始Cr(Ⅲ)离子浓度为200 mg·L~(-1)时,菌株吸附量最大.随菌体浓度升高,单位浓度菌体对Cr(Ⅲ)离子吸附量降低,但总吸附量增大,菌体浓度为6 g·L~(-1)吸附量最大.菌株对Cr(Ⅲ)离子吸附较快,接触时间为1 h就达到平衡.用Langmuir、Freundlich、Redlich-Peterson和Temkin吸附模型进行拟合,相关的回归系数表明,吸附过程拟合Langmuir吸附模型比Freundlich、Redlich-Peterson和Temkin吸附模型好.用Elovich、准一级、准二级动力学拟合,动力学试验数据与Lagergren准二级动力学方程的拟合度最佳.     

木本泥炭对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以木本泥炭为吸附材料,用于去除水中的Cr(Ⅵ).研究了溶液pH值、吸附时间、木本泥炭用量、缓冲液浓度和初始浓度对Cr(Ⅵ)吸附的影响,以及溶液pH值对Cr(Ⅵ)解吸附的影响.结果表明,木本泥炭对Cr(Ⅵ)的去除率随溶液pH值的增大而减小,当溶液pH值为4时,木本泥炭对Cr(Ⅵ)的吸附能力最强,3.33 g·L~(-1)木本泥炭对100 mg·L~(-1)Cr(Ⅵ)的吸附量为29. 98 mg·g~(-1);当磷酸盐缓冲液浓度在0. 10—0.20 mol·L~(-1)范围内时,随着缓冲液浓度的增大Cr(Ⅵ)的吸附量逐渐减小;木本泥炭对Cr(Ⅵ)的吸附符合准一级反应动力学,其吸附等温线符合Langmuir吸附模型;当溶液pH值小于6时,Cr(Ⅵ)的解吸率低于0.32%.     

黄原酸化膨润土对Cu^2＋的吸附性能

研究黄原酸化膨润土(XB)对铜离子的吸附性能.考察XB对Cu2 吸附的主要影响因素,最佳吸附条件为:[Cu2 ]起始>=80mg·1-1,pH=6,XB用量2g·1-1,吸附作用时间60min,XB对Cu2 的去除率最高达99.9%,残余浓度为0.077mg·1-1,远低于国家综合污水排放一级标准.采用FT-IR,TG,SEM,XRD和粒度分析等表征手段,分析了XB吸附Cu2 前后表观形貌和晶胞结构的变化,结果表明,黄原酸化改性增大了膨润土的粒度,使之极易沉降;推测Cu2 在XB吸附剂上的吸附为络合或螯合作用.     

改性天然沸石的除氟性能研究

高效除氟材料的应用能降低饮用水中的氟质量浓度.采用静态吸附实验,比较了天然沸石和实验室制得的氢氧化铝、硫酸铝、聚合硫酸铁(PFS)改性天然沸石的除氟性能.结果表明,PFS改性的天然沸石具有良好的除氟效果,静态除氟容量可达25 mg·g~(-1).通过动态吸附试验,进一步探讨了饮用水的氟质量浓度、流速、停留时间、床层高度等因素对PFS改性天然沸石除氟性能的影响.研究发现,原水氟质量浓度越低,最佳除氟停留时间越短,PFS改性天然沸石滤柱床层高度越小.当停留时间为68 s,滤柱床层高度为47 mm时,含氟为5.8 mg·L~(-1)的模拟水样经吸附滤柱后,其氟质量浓度降到0.95 mg·L~(-1),低于国家生活饮用水标准的上限值1 mg·L~(-1).当含氟为4.14 mg·L~(-1)时,停留时间缩短为58 s,最小床层高度为40 mm;含氟为2.5 mg·L~(-1)时.停留时间为47 s,最小床层高度为32 mm,出水即可符合国家生活饮用水标准.因此,可根据不同高氟水地区的氟质量浓度来确定停留时间和床层高度,从而确定材料的适宜用量和流量.     

锰铁氧体吸附及催化柠檬酸还原六价铬的过程及机理

本文探究了磁性纳米铁锰氧体(MnFe_2O_4)及其黏土矿物负载材料对六价铬(Cr(Ⅵ))的吸附作用,同时研究了锰铁氧体-柠檬酸溶液体系中,铁锰氧体催化柠檬酸还原Cr(Ⅵ)的机理.结果表明,MnFe_2O_4材料对Cr(Ⅵ)的吸附量随着吸附时间的增加而增加,在0—5 min内快速吸附并达到平衡,符合准二级动力学模型.伴随MnFe_2O_4负载量的增加,凹凸棒土负载铁锰氧体(ATP-Fe Mn)的吸附量大幅增加,ATP-FeMn14吸附量最大达到了29.2 mg·g~(-1),且吸附等温线均可用Langmuir方程或Freundlich方程拟合,属于单分子层吸附.MnFe_2O_4和负载ATP材料吸附Cr(Ⅵ)的最佳pH值为3—4,ATP-FeMn14对六价铬的去除率最高,最佳投加量为5 g·L~(-1).在铁锰氧体-柠檬酸体系中,溶液pH值是影响Cr(Ⅵ)的去除效率的重要因素,当溶液pH值在4和5时,Cr(Ⅵ)的去除率(76.5%、66.2%)显著高于其他处理;4 mmol·L~(-1)柠檬酸的处理去除率(89.8%)显著高于其他浓度柠檬酸的处理去除率;而在相同体系中,MnFe_2O_4的处理去除率(89.8%)显著高于其他研究材料.本研究表明铁锰氧体不仅对Cr(Ⅵ)具有良好的吸附性能,在与有机酸共存时,还可以催化有机酸还原Cr(Ⅵ),降低Cr(Ⅵ)的环境风险.     

纳米铁去除水体中镉的反应动力学、吸附平衡和影响因素

镉(Cd)具有致癌、无生物降解性和生物累积性特点,日益严重的镉环境污染问题已引起人们广泛关注。纳米铁是一种能有效去除多种有机和无机污染物的吸附剂。采用批实验方式研究纳米铁(nZVI)吸附镉的动力学和去除效率,可为深入研究纳米铁在重金属Cd污染修复的可行性方面提供理论支撑。利用透射电镜和扫描电镜等对实验室合成的纳米铁颗粒进行了表征,结果表明,纳米铁颗粒平均BET比表面积为49.16 m~2·g~(-1),粒径为20—40 nm。探讨了多种影响因素对纳米铁颗粒吸附镉的影响,如溶液pH、反应时间、初始浓度和纳米铁投加量。同时研究了Cd2+的准一级和二级反应动力学,应用Freundlich、Langmuir和Temkin等温吸附模型进行平衡吸附研究。结果表明,纳米铁对水溶液中镉吸附是化学吸附。颗粒内扩散模型表明粒内扩散不是控制反应速率的唯一步骤。吸附动力学研究表明,nZVI吸附Cd2+过程符合准二级反应动力学模型。平衡吸附数据能够很好地符合Langmuir、Freundlich和Temkin模型(r~20.95)。通过Langmuir模型获得室温下吸附剂单层Cd吸附量为256.4 mg·g~(-1)。在pH 7和(25±1)℃条件下,纳米铁能够有效吸附镉。当nZVI颗粒投加量为1.00 g·L~(-1),Cd~(2+)初始质量浓度为74.51 mg·L~(-1)时,24 h之内,Cd2+去除率达到98.62%。纳米铁可作为一种用于水体镉去除的非常有应用前景的材料。     

活性炭对乙腈-水溶液中新型POPs六溴环十二烷的吸附

选用活性炭作为吸附剂,研究了新型持久性有机污染物六溴环十二烷(HBCD)在乙腈-水溶液中的吸附行为.结果表明,活性炭的投加量(0.2—2 g·L-1)、HBCD初始浓度(0—60 mg·L-1)及溶液中乙腈的比例(40%—100%)对吸附效果产生显著影响;吸附动力学分析表明活性炭对HBCD的吸附速率受颗粒内扩散过程控制;通过对比Langmuir、Freundlich和Sips模型发现Sips模型更适于描述在0.05 g·L-1的活性炭投加量,HBCD初始浓度为0—60 mg·L-1的条件下,HBCD在乙腈溶液中的吸附过程,且呈现出S型吸附等温线特点,说明在吸附剂表面可能存在较强烈的竞争吸附;通过Sips模型求得的饱和吸附容量为62 mg·g-1;在40%—100%的乙腈比例下,吸附量随着乙腈比例的提高而线性降低.在活性炭投加量为0.05 g·L-1,HBCD初始浓度为5 mg·L-1条件下,获得平衡吸附量随乙腈浓度(40%—100%)变化的回归方程,并且估算乙腈比例为0%情况下,HBCD的平衡吸附量为127.35 mg·g-1.     

黄土性土壤对铬砷的吸附量及其吸附形态

采用室内实验方法研究了黄土性土壤对Cr和As的吸附特性及Cr和As在土壤中的吸附和迁移形态。结果表明:(1)随着加入Cr、As质量浓度的增大,黄土性土壤对Cr和As的吸附量逐渐增大,吸附率下降;在同一质量浓度下,黄土性土壤对As的吸附量明显大于对Cr的吸附量。黄土性土壤对Cr和As的吸附都符合Langmuir模型,利用Langmuir模型计算出黄土性土壤对Cr的最大吸附量为146.2μg?g-1,对As为510.8μg?g-1。(2)在平衡溶液pH值为3.0～7.0范围内,随pH增加,黄土性土壤对Cr和As的吸附量逐渐增加,吸附量在pH值为7.0时达最大,随后pH增大,吸附量明显下降。黄土性土壤中Cr被吸附的主要形态是HCrO4-,迁移形态是CrO42-;土壤中As的吸附形态主要为H2AsO4-,而迁移形态则为HAsO42-。     

Pu在地下水溶液中的形态及吸附行为

以GMZ膨润土为吸附介质,纯水和阿拉善某地下水为溶液,研究了Pu在GMZ膨润土中的吸附平衡时间关系、Pu初始浓度与吸附量的关系、不同浓度pH值对Pu的吸附影响.用PHREEQC软件模拟计算了水溶液中Pu的形态.研究表明,实验条件下GMZ膨润土对Pu的吸附平衡时间为20 h,中性环境中吸附效果大于酸性环境中的吸附效果,纯水溶液中的吸附效果大于阿拉善某地下水溶液中的吸附效果,通过模拟形态分析,溶液中的形态对吸附效果产生一定影响,在酸性溶液中主要是Pu~(3+),中性溶液中主要是Pu(OH)~(+3),碱性溶液中主要是Pu(OH)_4.     

榕树气生根对铀吸附性能的初步研究

采用榕树气生根粉末作为直接吸附剂,模拟研究了其对废水中U(Ⅵ)的吸附去除,先采用正交试验分析法得出榕树气生根对铀吸附的大概最佳范围和各因素对吸附效果影响的重要程度,然后开展单因素研究法,探究了溶液pH、U(Ⅵ)离子浓度、榕树气生根投加量和吸附时间对铀吸附效果的影响.研究结果表明,U(Ⅵ)离子浓度对吸附性能影响最大,溶液pH次之,最后是气生根粉末投加量.在30℃、pH值为4.0时,榕树气生根对5 mg·L~(-1)的U(Ⅵ)溶液吸附30 min后达到平衡,其去除率可达71%.反应符合Freundlich等温吸附方程,主要以多层吸附为主.FT-IR表征表明,榕树气生根在吸附铀的过程中其自身结构没有发生明显改变,UO_2~(2+)可能主要以羟基、羧基和羰基等基团为吸附位点.     

玉米芯生物炭吸附水中对硝基苯酚的特性

以玉米芯为原料制备玉米芯生物炭(CCBC),探讨其对水中对硝基苯酚(PNP)的吸附特性,同时运用扫描电镜、傅里叶红外光谱、比表面积仪和元素分析对生物炭的理化性质进行表征,考察了溶液pH值和生物炭投加量对CCBC吸附PNP的影响.结果表明,在溶液pH值在2.0—11.0范围内,随着溶液pH值的升高,CCBC对PNP的吸附量持续减小,最佳溶液pH值应在2.0—7.0范围内.CCBC对PNP的吸附在4 h时达到平衡,Elovich模型可以很好地拟合动力学数据,且颗粒内扩散不是唯一的控速步骤.吸附等温线符合Sips模型(R~20.98),最大吸附量为64.11 mg·g~(-1).热力学结果表明,CCBC对PNP的吸附是一个自发的吸热过程.PNP在CCBC上的吸附机制包括分配作用和表面吸附作用,且以表面吸附作用为主.     

铅、镉污染废水树皮类吸附材料的筛选

近年来,水体重金属污染日趋严重,筛选出绿色高效处理重金属污染废水的吸附材料迫在眉睫.本文采用振荡吸附法研究了10种树皮类生物质吸附材料在不同投加量、初始浓度、pH和吸附时间下对模拟污染废水中Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附效率.结果表明,在25℃和180 r·min~(-1)恒温振荡条件下,10种树皮对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附效率存在明显差异(P0.05).它们对模拟废水Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附量和吸附率,分别随初始浓度的增加呈递增和递减趋势;在0—120 min内随吸附时间的延长而提高;在pH 2.0—4.0范围内,随pH的增大而明显提升.红外光谱分析表明,羟基和羧基参与了Pb~(2+)和Cd~(2+)吸附.在投加量0.5 g·L~(-1)、模拟废水初始浓度50 mg·g~(-1)、pH 5.50和吸附时间120 min条件下,侧柏(Platycladus orientalis)皮、核桃树(Juglans regia)皮和构树(Broussonetia papyrifera)皮对Pb~(2+)的吸附量可达71.77—83.61 mg·g~(-1),对Cd~(2+)的吸附量达到64.69—70.33 mg·g~(-1),对实际污染废水具有较高的吸附率,最高可达98.21%.因此,侧柏皮、核桃树皮和构树皮可能是是吸附复合污染废水中铅镉的潜在材料.     

凹凸棒石和海泡石对镉离子的吸附效果

采用静态批试验方法研究了凹凸棒石和海泡石对溶液中Cd~(2+)的吸附特性,并通过考察一定离子强度下,不同初始浓度、固液比、吸附时间和pH值对吸附镉的影响。结果显示:在0.01 mol·L~(-1)NaNO_3离子强度下,高品位海泡石、凹凸棒石和低品位凹凸棒石对溶液中Cd~(2+)的吸附量与初始浓度呈正比,与固液比呈反比;根据Langmuir等温吸附方程拟合结果,在给定离子强度25℃条件下黏土矿物Cd~(2+)的理论饱和吸附量从大到小依次为高品位凹凸棒石(33.67 mg·g~(-1))、高品位海泡石(25.55 mg·g~(-1))、低品位凹凸棒石(11.52 mg·g~(-1))和低品位海泡石(5.24mg·g~(-1));Cd~(2+)在海泡石、凹凸棒石上的吸附受pH值的影响较大,在pH值为2~4时吸附效果最好;凹凸棒石对Cd~(2+)的吸附较为稳定,在3 h时基本达到吸附平衡;在离子强度为0.01 mol·L~(-1)NaNO_3、Cd~(2+)初始浓度为625 mg·L~(-1)、黏土矿物添加量为15 g·L~(-1)和pH值为2~4时,去除效果从大到小依次为高品位海泡石、高品位凹凸棒石、低品位凹凸棒石和低品位海泡石。     

β-环糊精功能化石墨烯对印染废水中酸性大红G和橙黄Ⅱ的吸附

本文合成了β-环糊精功能化的石墨烯纳米材料(β-CD-GNs),考察了其作为一种新型高效吸附剂对水中酸性大红G(ASG)和橙黄Ⅱ(OrangeⅡ)的吸附性能.该材料结合了石墨烯和β-环糊精的特性,表现出对所述两种染料良好的吸附性能,吸附平衡时间小于3 min,吸附率达90%以上,β-CD-GNs对ASG和橙黄Ⅱ的最大吸附量为622.2 mg·g~(-1)和534.7 mg·g~(-1).另外,考察了β-CD-GNs用量、溶液pH、反应温度对吸附效果的影响.结果表明,当溶液pH值为6.0,β-CD-GNs浓度达到25 mg·L~(-1)时,吸附率最大,而且吸附率随反应温度升高而降低.通过对吸附数据进行线性拟合发现,β-CD-GNs对ASG和橙黄Ⅱ的吸附等温线符合Langmuir吸附等温式.该材料在印染废水的处理领域有潜在的应用价值.     

阴离子交换树脂回收土壤淋洗液中的EDTA-Cd

以湖南株洲污染土壤作为研究对象,研究了Na-EDTA、NH_4-EDTA、Ca-EDTA在不同浓度下对土壤中Cd的去除效果,确定出适合的浓度与淋洗剂;并采用氯型717阴离子交换树脂对土壤淋洗液中的EDTA-Cd络合物进行吸附与回收试验,主要方法流程如下:采用静态法考察了固液比、pH值、时间、温度对树脂吸附EDTA-Cd络合物的影响,确定最佳吸附条件;采用上柱吸附法研究了在不同流速下穿透曲线的变化,确定树脂的穿透点;选取Fe_2(SO_4)_3多价金属盐溶液作为再生剂,对树脂中的EDTA-Cd络合物进行动态洗脱回收,测定出洗脱曲线与体积.随后进行连续5次吸附洗脱试验,探究树脂的再生性与树脂中EDTA-Cd络合物的回收效果.结果表明,在浓度为2.5 mmol·L~(-1)时,Na-EDTA、NH_4-EDTA、Ca-EDTA溶液对土壤中的Cd具有较好的去除效果,其去除率分别为64.75%、66.11%、68.29%.另外,在静态吸附过程中,随着固液比增加,树脂对EDTACd的吸附效率减少,在pH值为5.6时,对EDTA-Cd络合物吸附效率达到93.53%,树脂达到吸附平衡所需的时间为30—45 min,最佳反应温度区间为25—35℃;在动态吸附回收过程中,当上柱流速为4 m L·min~(-1)时,树脂达穿透点所需EDTA-Cd络合溶液为650 m L;再生剂Fe_2(SO_4)_3的洗脱体积为60 m L,洗脱溶液与吸附EDTA-Cd络合物溶液的体积比例达到1∶10.经过连续5次吸附洗脱试验后,树脂对EDTA-Cd络合物的去除率和再生率分别达到76.64%—93.43%、75.65%—84.19%.利用氯型717阴离子交换树脂提取以及回收土壤淋洗液中EDTA-Cd络合物是可行的.     

粘土改性条件的研究Ⅰ.膨润土的改性

考察了改性膨润土的致孔剂加入量、溴化十六烷基三甲胺 (CTMAB)加入量、CTMAB溶液浓度和吸附时间对CTMAB吸附量的影响 .测得加工后的膨润土对CTMAB的饱和吸附容量为 34 0 0± 30 0mg·1 0 0g- 1膨润土 .膨润土对CTMAB的吸附表现出Lang muir吸附特征 .6 0℃ ,当CTMAB的加入量为膨润土饱和吸附容量的 1 3— 1 5倍 ,CTMAB溶液浓度≥ 2mg·ml- 1,吸附时间超过 2 0h时 ,膨润土基本达到饱和吸附 .并考察了有机膨润土对于水中苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯 (BTEX)的去除效果 .