湖南桃江锰矿对溶液中As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的去除及迁移行为对比

锰氧化物对砷的去除有着环境和地球化学现实意义,本文通过批实验和柱实验研究湖南桃江锰矿对溶液中As(Ⅴ/Ⅲ)的去除行为差异和迁移行为.Langmuir吸附等温线结果表明,锰矿对As(V)和As(Ⅲ)的理论最大吸附量分别为1.32 mg·g~(-1)和0.30 mg·g~(-1).As(Ⅴ/Ⅲ)在锰矿表面的动力学符合拟二阶动力学模型,表明锰矿吸附As(Ⅴ/Ⅲ)均属于化学吸附,受化学反应速率控制;反应吸附速率常数K_(2[As(Ⅴ)])K_(2[As(Ⅲ)]),表明锰矿对As(Ⅴ)的吸附速率更快.锰矿在氧化As(Ⅲ)时,溶液中As(Ⅲ)减少速率与溶液中Mn浓度变化非常一致,表明砷的氧化行为与锰矿相关.CDE和Thomas吸附模型拟合As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的迁移行为表明,Mn~(2+)、Al~(3+)、PO■和SiO■均会降低锰矿的最大吸附量和滞留因子,其中Al~(3+)对As(Ⅲ)的吸附具有较强的拮抗作用,最大吸附量下降至0.002 mg·g~(-1),对As(Ⅴ)的拮抗作用相对较弱,而PO■和SiO■对As(Ⅴ/Ⅲ)在柱实验中的拮抗作用相近.研究为就地处理湖南地表和地下水砷污染提供了新的处理矿物.     

南黄海沉积物间隙水中重金属(Fe,Mn,Cu,Co,Ni)的地球化学特征

本文主要研究了南黄海(32°N)沉积物间隙水中的Fe,Mn,Cu,Co,Ni与其硫化物及粘土矿物间的关系,结果表明:间隙水中的Mn~(2+),Cu~(2+)硫化物趋向于沉淀,Co~(2+),Ni~(2+)硫化物趋向于溶解,Fe~(2+)则有其硫化物的溶解-沉淀控制,Mn~(2+),Cu~(2+)还有其他体系和硫化物体系共同控制其浓度,间隙水中的Fe~(2+)可被蒙脱石吸附,Mn~(2+)被绿泥石吸附,Ca~(2+),Ni~(2+)被蒙脱石、绿泥石吸附,Co~(2+)被绿泥石、蒙脱石吸附,Fe~(2+),Mn~(2+)对粘土矿物吸附剂的专属性要求远比Cu~(2+),Co~(2地+),Ni~(2+)高,蒙脱石是南黄海沉积物中最重要的阳离子吸附剂,绿泥石次之。     

有机-无机复合改性蒙脱石同时吸附水中苯酚和铬(Ⅵ)

以钠基蒙脱石(Na-MMT)为原料,采用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)预先改性,然后进行羟基铝柱撑改性,以制备不同CTMAB含量的有机-无机复合蒙脱石(CTMAB-Al-MMT),用于同时对水中苯酚和铬(Ⅵ)的吸附.采用XRD、FTIR表征复合改性蒙脱石.研究结果表明,CTMAB和羟基铝阳离子有效进入蒙脱石层间,且层间距随CTMAB加载量增大而增加.吸附时间、溶液pH和投剂量等因素对吸附率的影响显著,在混合溶液的苯酚、铬(Ⅵ)初始浓度均为30 mg·L-1,投剂量0.6 g/50 mL,pH=6,以及吸附时间2 h时,苯酚和铬(Ⅵ)吸附去除率分别达85.0%和94.7%,表明制备的复合改性蒙脱石具有能有效同时吸附水中苯酚和铬(Ⅵ)的良好性能.复合改性蒙脱石对苯酚、铬(Ⅵ)的等温吸附可用Langmuir方程和Freundlich方程来拟合,对苯酚的吸附符合Freundlich方程,相关系数为0.9946,对铬(Ⅵ)的吸附符合Langmuir方程,相关系数为0.9989.     

溶液中金属离子和pH对红壤吸附SO4^2—的影响

本文研究了溶液中金属离子和pH对红壤吸附SO_4~(2-)的影响。实验结果表明,溶液pH降低,红壤吸附SO_4~(2-)的量增加;溶液中金属离子种类不同,红壤吸附SO_4~(2-)的量差异很大。其次序为Al~(3+)>Zn~(2+)>Na~+。实验结果也表明,当溶液中有Al~(3+)Zn~(2+)离子存在时吸附的SO_4~(2-)较有Na~+离子存在时吸附SO_4~(2-)难被水解吸下来。     

几种模拟土壤固相组分对平面和阻转构型PCBs的吸附作用

采用批平衡试验方法,模拟了土壤的3种主要吸附活性组分〔K+饱和蒙脱石(K+-Mont)、胡敏酸-蒙脱石复合体(HA-Mont)和生物质炭(BC)〕对2种构型的一氯代联苯(PCBs)〔非共平面阻转类2-氯联苯(2-CB)和共平面类4-氯联苯(4-CB)〕的吸附特性。结果表明:线性方程均能很好地拟合3种模拟土壤固相组分对多氯联苯的吸附,2种PCBs的吸附分配系数(Kw)从大到小依次均为BC、HA-Mont和K+-Mont。通过不同温度下吸附等温线的热力学分析,发现K+-Mont对PCBs的吸附驱动力主要为表面吸附作用和疏水作用,蒙脱石矿物的层间是重要吸附域;HA-Mont对PCBs的吸附驱动力主要为分配作用;而BC对PCBs的吸附域主要为芳香性微孔表面,表面和PCB分子间的π-π作用是吸附的主要驱动力。尽管2种PCBs的疏水性相近,共平面类4-CB在3种吸附剂上的吸附量均显著大于阻转类2-CB,原因主要为非共平面的2-CB的空间位阻效应阻碍了2-CB进入纳米尺寸的蒙脱石矿物层间或BC的微孔吸附域,有机污染物分子的空间结构对污染物在土壤中的吸附迁移过程起重要作用。     

阳离子凝胶吸附和回收水中的Cr(Ⅵ)

以三乙烯四胺、二甲胺和甲醛为单体、戊二醛为交联剂,以溶液缩聚-交联法制备了一种高等电点、高阳离子度的阳离子凝胶吸附剂.通过核磁共振碳谱、表面zeta电位和扫描电镜分析探讨了阳离子凝胶吸附水中Cr(Ⅵ)的机理和行为特点,通过静态和动态吸附实验评估了凝胶的吸附能力和再生效果,最后探索了铬的回收.研究表明,阳离子凝胶的等电点为10.2,pH=3时阳离子度达3.9 mmol·g~(-1),其对水中Cr(Ⅵ)的大容量吸附主要基于凝胶网络上数量众多的质子化胺基与Cr(Ⅵ)间的静电作用.阳离子凝胶对水中Cr(Ⅵ)的吸附能力远高于Cu~(2+)、Ni~(2+)、Zn~(2+)等金属离子且不受SO_4~(2-)、NO~-_3、Cl~-等阴离子影响.吸附过程中,Cr(Ⅵ)扩散进入凝胶内部与阳离子吸附位点相结合并最终达到动态吸附-脱附平衡.在动态吸附实验中阳离子凝胶同样具有良好的吸附能力,尽管再生后凝胶对Cr(Ⅵ)的吸附容量有所降低,但采用灼烧灰化的方法则可完全回收凝胶所吸附的Cr(Ⅵ).     

改性斜发沸石在水处理中的应用

斜发沸石钠改性后能明显提高对Cu2 ,Pb2 ,Cd2 等重金属离子的交换能力,交换顺序为Cu2 ＞Pb2 ＞Cd2 ,对Cu2 -Pb2 和Cd2 -Pb2 混合体系有较好的分离效果.斜发沸石经铁活化后吸附水中F-的能力明显改善,吸附容量从57.0mg·kg-1提高到420.5mg·kg-1,吸附行为能满足Frendlich等温方程,是吸热过程,属异种电荷吸附方式和阴离子交换方式共存的化学吸附.斜发沸石经微波磷改性后,沸石骨架上的P原子能部分取代Si和Al原子形成Si-O-P 结构,具有阴离子交换能力,对水中As(Ⅲ)的吸附能力明显提高,吸附为放热过程,吸附机理为沸石骨架配位阴离子与水中As(Ⅲ)阴离子交换过程.     

Hg(Ⅱ)-Cl~-(CN~-)-OH~--悬浮物体系中汞的络合形态与吸附行为初探

本文着重从络合与吸附的角度,探讨了Cl~-、CN~-对Hg(Ⅱ)在蒙脱石、α-Al_2O_3和α-SiO_2上吸附过程的影响。通过络合形态分布与吸附曲线的对比,研究了络合形态与吸附行为的相关性。蒙脱石,α-Al_2O_3和α-SiO_2三种悬浮物对Hg(Ⅱ)的几种形态的吸附亲和力顺序为: Hg(OH)_2>HgOHCl>HgCl_2>HgCl_3~-,HgCl_2~(2-) Hg(CN)_2>Hg(CN)_3~-,Hg(CN)_4~(2-),Hg(CN)_5~(3-)     

不同菌糠生物炭对水体中Cu2+、Cd2+的吸附性能

以菌糠废弃物为原料,采用限氧裂解法在500℃条件下制备香菇菌糠、猴头菇菌糠和平菇菌糠生物炭(LEBC、HEBC和POBC).利用SEM、XRD和FTIR等方法对吸附剂进行了表征;通过吸附动力学、等温吸附、生物炭酸化实验探究了3种菌糠生物炭去除水溶液中Cu~(2+)、Cd~(2+)的效果及机理.结果表明,在溶液初始pH 2—3时,3种菌糠生物炭对溶液中Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附量急剧增加.LEBC、HEBC、POBC对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附符合准二级动力学模型,对Cu~(2+)的吸附速率分别为10.15×10~(-3)、7.08×10~(-3)、0.69×10~(-3) mg·g~(-1)·min~(-1),对Cd~(2+)的吸附速率分别为6.53×10~(-3)、5.19×10~(-3)、0.26×10~(-3) mg·g~(-1)·min~(-1).不同浓度下LEBC、HEBC、POBC对Cu~(2+)的吸附符合Langmuir模型,最大吸附量依次为56.74、11.98、77.32 mg·g~(-1);而Cd~(2+)的吸附符合Freundlich模型,最大吸附量依次为74.26、36.49、70.2 mg·g~(-1).LEBC在较短的时间内能达到较大的吸附量,可作为去除水体中Cu~(2+)、Cd~(2+)的优质吸附剂.XRD和FTIR等分析结果表明生物炭对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附机制包括物理吸附、阳离子-π作用、官能团络合及沉淀.3种生物炭经酸化处理后,对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附能力显著下降,表明生物炭中碳酸盐引起的Cu~(2+)、Cd~(2+)表面沉淀在吸附过程中起重要作用.     

改性豆饼生物质炭对铅的吸附特性

以豆饼为前驱体制备生物炭,并对其进行KOH刻蚀改性,利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、比表面积及孔径分析仪(BET)、X-ray能谱仪(EDS)、多晶X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)等对豆饼生物炭(SYB)和改性豆饼生物炭(SYBK)进行表征,比较SYB和SYBK对Pb~(2+)的吸附性能,并研究时间、Pb~(2+)溶液初始浓度和pH对吸附效果的影响规律。结果表明,SYBK含有更丰富的官能团,且比表面积大大增加,SYB和SYBK对Pb~(2+)的等温吸附曲线均符合Langmuir吸附模型,SYBK对Pb~(2+)的实际最大吸附量达711.0 mg·g~(-1),明显高于SYB(293.0 mg·g~(-1))。对比SYB和SYBK的XRD谱图可知,吸附过程中SYB和SYBK表面形成了碱式碳酸铅沉淀,且吸附后溶液中含有大量矿物阳离子Ca~(2+)、Mg~(2+)等。上述结果可为高效吸附环境中Pb的生物炭的修饰或改性方法的研究提供参考。     

FeCl_3-柠檬酸对低浓度As~(3+)污染土壤的淋洗特性

以人工采集制备的w=100 mg·kg~(-1)砷污染土壤为研究对象,采用超声溶解的方式获得FeCl_3-柠檬酸复合淋洗剂,对不同淋洗剂配比、pH值、温度和常见共存阴阳离子(Ca~(2+)、Al~(3+)、SO_4~(2-)、PO_4~(3-))对砷污染土壤淋洗特性的影响和机理进行研究。结果表明,在相同的土液比(1∶10)条件下,m(FeCl_3)∶m(柠檬酸)=3∶1时对土壤中As的淋洗效果最佳,复合淋洗剂的淋洗效果优于单一淋洗剂。pH值和一定范围内温度的升高均有助于增加淋洗量。在pH值为7、8、9、10和温度为25、35、45℃时,淋洗动力学均符合Elovich方程,说明FeCl_3-柠檬酸对As~(3+)污染土壤的淋洗属于非均相的扩散过程。不同浓度(0.01~0.2 mol·L~(-1))的Ca~(2+)、Al~(3+)、SO_4~(2-)、PO_4~(3-)对淋洗效果均有一定影响。除SO_4~(2-)外,其他共存离子浓度越大,淋洗效果越好。     

磺酸基改性磁性吸附剂去除水中的Cu(Ⅱ)

利用水热法制备出Fe_3O_4磁性粒子,通过正硅酸乙酯水解使Fe_3O_4外面包覆SiO_2(Fe_3O_4@SiO_2),最后利用3-氨丙基三甲氧基硅烷和氯磺酸进行改性,合成了磺酸基改性磁性吸附剂.采用FT-IR、BET和XRD等方法对合成吸附剂进行表征,并探讨接触时间、初始浓度、溶液pH值等因素对吸附性能的影响.表征结果显示,成功合成了磺酸基改性磁性Fe_3O_4@SiO_2粒子;Fe_3O_4@SO_3Na比表面积为20.4587 m~(-2)·g~(-1).吸附实验结果显示,在25℃条件下,Fe_3O_4@SO_3Na对Cu~(2+)的吸附等温线符合Freundlich吸附等温方程,实验条件下最大吸附量为16.13 mg·g~(-1).Fe_3O_4@SO_3Na吸附Cu~(2+)可在1 h内达到吸附平衡且吸附动力学遵循拟二级动力学模型.溶液中存在盐离子时,发现盐离子的存在对吸附效果几乎没有影响;溶液中含有柠檬酸时对吸附效果产生抑制.吸附剂经3次循环使用后仍有吸附性能,表明吸附剂具有良好的再生性和经济性.     

窟野河流域地表水-地下水的水化学特征

通过对窟野河流域地表水和地下水样品进行水化学分析,探讨了该流域不同水体水化学特征和主要离子来源.结果表明,地表水与地下水均偏弱碱性.河水的水质类型由上游的Na~+-Ca~(2+)-HCO_3~--SO_4~(2-)型演变为下游的Na~+-Ca~(2+)-SO_4~(2-)-HCO_3~-型.上游矿井水距离河道5 km以内的水化学类型与河水较为相近为Ca~(2+)-Na~+-HCO_3~-型;大于5 km的水化学类型为Ca~(2+)-Mg~(2+)-HCO_3~-型.随着距离的增大,矿井水与河水的联系减弱.上游生活用水井深小于180 m且距离河道小于1 km的地下水水化学特征与河水较为相似,为Na~+-Ca~(2+)-HCO_3~--SO_4~(2-)型;井深大于180 m且距离河道大于1 km的水化学类型为Ca~(2+)-Na~+-SO_4~(2-)-HCO_3~-型和Ca~(2+)-Na~+-HCO_3~--Cl-型,与河水有一定的差距.下游灌溉用水水化学类型为Na~+-Ca~(2+)-SO_4~(2-)-HCO_3~-型,与下游河水水质一致.上游河水与地下水,SO_4~(2-)与Ca~(2+)、Mg~(2+),Ca~(2+)与Mg~(2+)相关性较强,说明这些离子同源,可能来源于含有碳酸盐、石膏的岩石中,印证了矿物溶解和阳离子交换对水化学演化的影响;下游河水与地下水,K+与SO_4~(2-)、Cl-相关性较强,且K+、Ca~(2+)、Na~+相互间均呈现正相关,这些阳离子可能来源于含长石的砂岩.     

热处理富钙海泡石对水体中砷的吸附特征

以富钙海泡石为研究对象,利用简单易行的热处理方法改性,并用X-射线荧光光谱仪(XRF)、X-射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM-EDS)对原状和热处理富钙海泡石进行成分和结构分析,研究改性材料对As3+和As5+的吸附特征和影响因素。结果表明,热处理改性显著增加了富钙海泡石对砷的吸附性能,当pH值为7时,对As3+和As5+的最大理论吸附量分别为25.61和30.30 mg·g-1,且吸附等温式符合Langmuir模型;利用吸附动力学方程拟合发现,改性富钙海泡石对As3+动力学吸附符合准二级动力学模型,而对As5+的吸附符合准一级动力学模型和准二级动力学模型。材料粒径对热处理富钙海泡石吸附砷影响较小,当pH值为6~11时,热处理富钙海泡石对砷的吸附影响很小;共存阴离子中PO43-对砷吸附量的影响最大。该研究表明成本较低的热处理富钙海泡石可有效去除废水中的砷。     

多齿配体改性碱木质素对Hg~(2+)和Cd~(2+)的吸附性能

以碱木质素(AL)为原料,经1,2-二氯乙烷、亚氨基二乙酸(IDA)改性制得多齿配体改性碱木质素(AL-IDA)吸附材料,用FT-IR、热重和氮吸附技术对其结构进行表征.通过静态吸附实验,考察了pH值、吸附时间、Hg~(2+)和Cd~(2+)初始浓度、温度和共存离子等因素对AL-IDA吸附Hg~(2+)、Cd~(2+)效果的影响.结果表明,溶液pH值对AL-IDA的吸附性能有显著影响,最适宜pH值范围是5.0—6.0;吸附平衡时间为8 h,吸附动力学可以用准二级动力学模型描述和预测;Langmuir方程可以较好地描述AL-IDA对Hg~(2+)、Cd~(2+)的吸附;在pH值为5、初始浓度为300 mg·L-1、温度为25℃时,对Hg~(2+)和Cd~(2+)最大吸附容量分别为239.5 mg·g~(-1)、129.2 mg·g~(-1);温度升高,吸附容量增大,AL-IDA吸附Hg~(2+)、Cd~(2+)的表观活化能分别为22.49 k J·mo1~(-1)和23.28 k J·mo1~(-1),表明吸附主要为化学作用.AL-IDA对重金属Hg~(2+)、Cd~(2+)主要吸附机理是离子交换作用和表面络合.     

有机改性蒙脱石负载纳米零价铁去除水体新兴污染物双氯芬酸

双氯芬酸(DFC)作为一种典型的新兴污染物,进入环境中难以被生物降解和转化,给人类健康造成潜在危害.本研究采用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(HDTMAB)改性的蒙脱石(Mt)负载自制的纳米零价铁(nZVI),得到有机改性蒙脱石负载纳米零价铁(H-Mt+nZVI)复合材料,用于去除水中的DFC.利用X射线衍射仪(XRD)、比表面积分析仪(BET)对复合材料进行了表征.结果表明,在XRD图谱中2θ=44.6°附近出现了对应于Fe~0的衍射峰,证明nZVI被成功负载于Mt上;在0.5 CEC、1 CEC、2 CEC改性的Mt比表面积由49.40 m~2·g~(-1)下降到20.86、21.27、26.06 m~2·g~(-1),且Mt的孔径由8.01 nm增大到10.93、11.60、12.40 nm,主要由于nZVI负载到Mt表面或层间,扩充了部分吸附孔洞.同时,采用批次吸附实验比较了Mt、nZVI和H-Mt+nZVI复合材料对DFC的去除效果,研究结果表明,Mt和nZVI对DFC的去除率均低于20%,复合材料对DFC的去除率明显增大,可达90%以上.复合材料对DFC的吸附等温曲线符合Langmuir和Freundlich等温模型,吸附动力学更满足准一级动力学模型.在采用1倍阳离子交换量改性蒙脱石负载纳米零价铁(1 CEC Mt+nZVI)吸附DFC时,饱和吸附量可达1922.78 mg·kg~(-1),吸附平衡时间为30 min.说明H-Mt+nZVI复合材料可应用于水体新兴污染物DFC的快速去除.     

胞内砷磷含量和比值对莱茵衣藻砷酸盐和亚砷酸盐耐性的影响

为探索胞内砷(As)与磷(P)含量和比值与莱茵衣藻As耐性的关系,本文设置两个磷酸盐(PO_4~(3-))和系列砷酸盐(As(V))、亚砷酸盐(As(Ⅲ))浓度,处理72 h后测定莱茵衣藻生长情况和胞内As、P含量,并以培养液As浓度([As]_dis)、胞内As含量([As]_intra)、胞内砷磷比([As:P]_intra)推算半数效应浓度(EC_50),比较这3种指标对莱茵衣藻As耐性的评价效果.结果表明,随着[As]_dis的增加,莱茵衣藻[As]_intra上升,提高培养液PO_4~(3-)浓度不影响As(Ⅲ)处理下的[As]_intra,但显著降低了As(V)处理下的[As]_intra.以[As]_dis表征EC_50时,两种PO_4~(3-)水平(0.315、3.15 mg·L~(-1))下的As(Ⅲ)-EC_50(2090.3、21183.6μg·L~(-1)-As)明显高于As(V)-EC_50(162.1、2358.3μg·L~(-1)-As).基于[As]_intra的EC_50数据显示,PO_4~(3-)水平不影响As(Ⅲ)-EC_50(123.9、125.0μg·g~(-1)-As-dw),但显著影响As(V)-EC_50(7.4、58.6μg·g~(-1)-As-dw).由[As:P]_intra推算的EC_50可知,PO_4~(3-)对两种形态As毒性的影响相反,As(Ⅲ)-EC_50分别为21.1、6.1(mol/mol,As/P),As(V)-EC_50分别为1.3、3.4(mol/mol,As/P).研究结果说明,As(V)对该藻的毒性大于As(Ⅲ),莱茵衣藻对As(V)和As(Ⅲ)的耐性除了受到培养液PO_4~(3-)浓度的制约外,还受到胞内As、P含量及其比值的影响.     

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。     

硼掺杂微介孔碳球对镉的吸附特性及机理

含镉(Cd~(2+))废水不仅来源广泛且毒性强,易对生态环境及人类健康造成极大危害,因此研究水中Cd~(2+)的去除具有重要意义。以蔗糖为碳源,硼酸为掺杂剂,利用水热和化学活化相结合的方法制备了硼掺杂微介孔碳球(boron-doped micro-mesoporous carbon spheres,B-MMPC),并首次研究了硼掺杂量、吸附时间、pH、吸附剂质量、初始质量浓度与温度对Cd~(2+)吸附效果的影响。结果表明,硼掺杂有利于提升碳材料对Cd~(2+)的吸附效果,B-MMPC-3吸附Cd~(2+)的最佳pH=5,12 h基本达到吸附平衡,温度升高对吸附有利。当碳投加量为40 mg,p H=5,Cd~(2+)初始质量浓度为110 mg·L~(-1),取50 mL Cd~(2+)溶液,在298 K下吸附12 h后,B-MMPC-3对Cd~(2+)的吸附量高达41.9 mg·g~(-1);且在相同实验条件下,温度升高到308 K和318K时,B-MMPC-3对Cd~(2+)的吸附量分别是42.9mg·g~(-1)和43.3mg·g~(-1)。利用扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、比表面积(BET)、红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)表征吸附Cd~(2+)前后B-MMPC-3的形貌结构证实,B-MMPC-3为具有微介孔结构的碳球,直径为1-6μm,样品中硼、碳和氧的质量分数分别为6.46%、90.43%和3.11%,比表面积和孔体积分别为672.3m2·g~(-1)和0.36cm3·g~(-1),表面存在着丰富的含氧和含硼官能团。而且,提出了B-MMPC-3对Cd~(2+)的吸附机理主要有静电吸引、孔隙吸附以及O-B-O、C=O、-OH等官能团络合。B-MMPC-3对Cd~(2+)的吸附取得了较好的效果,有利于促进B-MMPC-3在其他重金属废水(铅、铜、铬、砷等)或印染废水(亚甲基蓝、橙黄G、甲基紫等)领域中的应用。     

花生壳和松木屑制备的生物炭对Cu~(2+)的吸附研究

为了深入了解生物炭施用对重金属环境行为和风险的影响,研究了生物炭吸附Cu~(2+)的机理。以花生壳和松木屑为原料,采用限氧升温炭化法,在200~500℃热裂解制得8种生物炭,并通过元素分析仪、傅立叶变换红外光谱分析(FITR)和扫描电镜-能谱分析(SEM/EDS)对其进行了表征。同时,采用批试验方法研究了生物炭对Cu~(2+)吸附行为。研究结果表明,(1)热解温度越高,灰分含量越多,p H增大,生物炭芳构化程度越高,比表面积更大;(2)Cu~(2+)在生物炭上的吸附动力学划分为快吸附和慢吸附两个一级动力学阶段,其中快室是生物炭表面含氧官能团如羧基(-COOH)、酚羟基(-OH)等与重金属离子相互作用的吸附,慢速室是生物炭通过颗粒内扩散作用被生物炭吸附;(3)FM模型更适合于对花生壳和松木屑制备的生物炭吸附Cu~(2+)的数据进行拟合,所得非线性指数(n)的值在0.23~0.67之间且随热解温度升高n值越来越小;(4)在热解温度为200~500℃,花生壳生物炭对Cu~(2+)的吸附量先下降后增加且PS5对Cu~(2+)的吸附性能最佳;而松木生物炭对Cu~(2+)的吸附量没有明显的规律性变化,但PC2对Cu~(2+)的吸附性能最佳。