锆柱撑煤系高岭土对氟离子的吸附研究

由于炼铝、磷肥、钢铁等工业持续发展,水体氟污染逐渐成为一个全球性环境问题。吸附法因具有成本低、易操作、效果好、吸附材料来源广泛等优点,是一种相对成熟的除氟方法。煤系高岭土具有特殊的层状结构,可以通过柱撑改性表现出良好的吸附性能,用于吸附去除氟离子。对经预处理的煤系高岭土进行锆柱撑改性,制得柱撑煤系高岭土复合物,同时采用傅里叶红外光谱和X射线衍射分析对其进行表征,以分析其改性原理。此外,为了研究该柱撑煤系高岭土复合物的除氟性能,文章考察了吸附剂投土比、反应pH、吸附时间、溶液初始浓度等对吸附效果的影响,并分析了吸附去除氟离子的机理。实验结果表明,锆进入了煤系高岭土的层间结构,使其层间距增大,形成了具有特殊官能团的锆柱撑高岭土复合物,利于吸附去除氟离子。在吸附剂投加量为10 g/L、反应pH=4、氟溶液初始浓度为50 mg/g、吸附时间为3 h、温度为25℃的条件下,柱撑煤系高岭土复合物对氟离子的去除率可达98.2%。该吸附剂对氟离子的吸附等温线符合Langmuir方程,吸附动力学可用准二级动力学模型描述,属于单分子化学吸附。     

酸热活化、有机化、柱撑改性海泡石对土壤中钒的吸附固定

采用酸热活化、巯基有机化、羟基铁铝柱撑3种方法对天然海泡石进行改性,研究不同改性方法对海泡石结构及比表面积的影响,并将其作为吸附剂加入土壤,采用批量吸附试验考察吸附剂添加量、吸附时间、初始钒V（Ⅴ）离子浓度等因素对吸附效果的影响,探究添加改性海泡石的土壤对V（Ⅴ）的吸附效果及机理。研究结果表明:改性后海泡石比表面积增大,部分结构发生改变,吸附能力增强;添加羟基铁铝柱撑、酸热活化、巯基有机化改性海泡石的土壤对V（Ⅴ）的最大吸附量分别为2159.71,1619.57,936.57 mg/kg;吸附方式为单分子层物理吸附;解吸试验表明,添加羟基有机化改性海泡石的土壤解吸率最高,酸热活化和羟基铁铝柱撑海泡石次之。添加柱撑及酸热活化海泡石的土壤对V的吸附效果较好,用量5%时对V（Ⅴ）的固化率分别为30.24%、22.67%,但柱撑海泡石的稳定性仍有待提升。     

改性废弃皮革吸附剂的制备及对氟的吸附性能

将锆(Ⅳ)固化在通过乙醛酸改性的粒状废弃皮革上制备出新型氟离子吸附剂.采用SEM-EDX、XPS、FTIR等方法表征了其表面形貌及结构,研究了该吸附剂对溶液中氟离子(F-)的吸附特性并探索其吸附机理。结果表明:粒状废弃皮革与锆的最佳质量比为1∶2;对F-的吸附最佳p H=3;当p H为3,温度为25℃、F-的初始浓度为50 mg/L、吸附剂用量为0.5 g/L时,对F-的吸附量为49.72 mg/g,当吸附剂用量增加到3 g/L时,F-的去除率可达96%;该吸附剂对F-的吸附等温线符合Langmuir方程,吸附动力学可用准二级动力学模型描述,属化学吸附,F-以离子交换的形式代替-OH与吸附剂中的锆(Zr(Ⅳ))结合形成稳定的化学键,从而达到吸附水溶液中氟离子的目的。     

钛柱撑膨润土吸附水溶液中微量Cr(Ⅵ)研究

针对水中微量Cr(Ⅵ)的吸附脱除问题,以河北灵寿县膨润土制备的钛柱撑膨润土为吸附剂,进行了25℃条件下对水溶液中微量Cr(Ⅵ)脱除的试验,测得了被吸附物浓度、吸附时间,吸附剂用量对吸附过程的影响,得出钛柱撑膨润土具有优越的吸附性能.此外还测定了钛柱撑膨润土对Cr(Ⅵ)吸附的等温线,探讨了Cr(Ⅵ)的吸附机理,钛柱撑膨润土对Cr(Ⅵ)的吸附包括表面物理吸附和层间离子化学吸附.     

羟基Fe、Al柱撑蒙脱石对庆大霉素的吸附行为

以蒙脱石(Mont)为原料,在不同OH/Fe物质的量比(x)和Fe/Al物质的量比(y)柱撑条件下制备出系列羟基铁(xOH/Fe-Mont)、羟基铝(OH/Al-Mont)和羟基铁铝(yFe/Al-Mont)柱撑蒙脱石,采用XRD和FT-IR对柱撑蒙脱石进行表征,并研究了柱撑改性对蒙脱石对庆大霉素(Gen)吸附行为的影响.结果表明:柱撑蒙脱石对Gen吸附量显著提高,且Mont(42.83mg/g) << OH/Al-Mont(63.50mg/g) < 1.5OH/Fe-Mont(70.50mg/g) << 0.025Fe/Al-Mont(87.20mg/g),吸附Gen最佳pH值为9.等温吸附适于采用Freundlich方程拟合,吸附动力学符合伪二级动力学方程,吸附3h可超过平衡吸附量的80%.XRD分析表明,羟基铁和羟基铝主导柱撑(y≤0.5)蒙脱石层间距扩增是吸附量增加的主要原因,而yFe/Al-Mont中y≥1.0时,层间距并不是吸附量变化的的主导机制;FT-IR分析表明阳离子交换是Gen和铝离子进入蒙脱石的主导机制.     

铝钛柱撑系列改性膨润土处理含铬废水的应用研究

以钠基膨润土为原料,制备了铝钛无机柱撑、铝钛有机柱撑系列改性膨润土,比较了膨润土原土及铝钛无机有机柱撑改性膨润土处理含铬废水的性能,探讨了改性膨润土用量、pH值、搅拌时间等因素对膨润土吸附Cr(Ⅵ)实验的影响。结果表明:有机柱撑改性膨润土、无机柱撑改性膨润土对废水的处理效果明显好于原土;膨润土用量、废水的pH对Cr(Ⅵ)的吸附效率影响很大;在无机柱撑改性中,当pH为4,投加量为6g L,搅拌时间为30min,Cr(Ⅵ)质量浓度为30mg L时,Cr(Ⅵ)去除率达到66 5%;在有机柱撑改性中,当pH为5,投加量为6g L,搅拌时间为30min,Cr(Ⅵ)质量浓度为30mg L时,Cr(Ⅵ)去除率达到94 6%;铝钛无机、有机柱撑改性膨润土对铬离子水样处理的吸附等温线均符合Langmuir吸附等温方程,饱和吸附量和Langmuir常数分别为9 823,8 790mg g和4 5167,4 327。      

钛柱撑膨润土吸附水溶液中微量Cr(VI)研究

针对水中微量Cr(VI)的吸附脱除问题,以河北灵寿县膨润土制备的钛柱撑膨润土为吸附剂,进行了25℃条件下对水溶液中微量C(rVI)脱除的试验,测得了被吸附物浓度、吸附时间,吸附剂用量对吸附过程的影响,得出钛柱撑膨润土具有优越的吸附性能。此外还测定了钛柱撑膨润土对C(rVI)吸附的等温线,探讨了C(rVI)的吸附机理,钛柱撑膨润土对C(rVI)的吸附包括表面物理吸附和层间离子化学吸附。     

改性膨润土吸附去除水中氨氮的实验研究

以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）溶液和聚合铝、聚合铁溶液为改性剂,制备了相应的改性膨润土吸附剂：CTMAB有机膨润土、铝柱撑膨润土和铁柱撑膨润土,用以吸附去除水中的氨氮。结果表明：在最佳吸附实验条件下。几种改性膨润土均能够较好地吸附水中的氨氮,改性膨润土的吸附能力大于原土,吸附量的顺序为：铝柱撑膨润土〉铁柱撑膨润：L〉CTMAB有机膨润土〉原土。改性膨润土对氨氮的吸附是一个快速的过程,可在60min达到吸附平衡,吸附等温线符合Langmuir和Freundlich方程。     

铝改性粉煤灰漂珠材料吸附水中氟的性能研究

采用湿法+干法制备铝改性漂珠材料,借助静态吸附实验研究吸附剂用量、pH值、共存离子、反应时间和反应温度对去除水溶液中氟离子性能的影响,并对实验数据进行吸附等温线和动力学拟合。结果表明:铝改性漂珠材料吸附水中氟离子的最佳pH值为3;最佳吸附剂用量2.5 g/L;共存离子影响由强到弱的顺序为H2PO4-,SO42-和NO3-的混合物﹥H2PO4-﹥SO42-﹥NO3-;在温度298 K、吸附剂用量2.5 g/L、pH值为3和反应时间24 h的条件下,最大吸附容量约10.2 mg/g;吸附等温线符合Langmuir单层吸附模型;动力学过程符合准二级动力学模型。     

金属离子改性腐植酸钠吸附剂的制备及其除氟性能

为提高水中F-的吸附去除效率,以腐植酸钠(NaA)为原料,用铝盐和钙盐通过凝胶聚合法对其改性,制备了金属离子改性腐植酸钠吸附剂(标记为MMNaA). 用SEM及XRD表征吸附剂的结构和形貌,通过静态吸附实验探讨了MMNaA对水中F-的吸附性能并与传统的γ-Al2O3吸附剂进行比较.结果表明,MMNaA对水中F-的等温吸附结果与Langmuir方程能较好地拟合, 用Langmuir方程计算出的饱和吸附容量为208.77mg/g;吸附过程遵循准2级动力学方程,其速率控制步骤包括边界层扩散和内部扩散2个过程;在pH 5~9时MMNaA对水中F-具有较高的吸附去除率.当吸附剂用于深度处理实际含氟废水时,与γ-Al2O3相比,MMNaA适用的pH值范围更广,满足达标排放时所需的投加量更小、吸附时间更短.     

活性氧化铝对水中磷的去除与回收研究

使用活性氧化铝作为吸附剂研究其对磷的吸附特性,并对不同提取剂对磷的回收效果进行了讨论.结果表明,活性氧化铝对使用蒸馏水、自来水及洱海入湖河流罗时江水配制的磷溶液有不同的磷吸附效果,其对3种不同磷溶液的吸附等温线模型均符合Langmuir模型,经计算得到理论最大吸附量分别为20.88、32.15和29.85 mg·g-1.通过吸附试验表明,电解质的存在对吸附效果有促进作用.pH值越低,活性氧化铝表面的Zeta电位越高,越有利于磷吸附.对比使用4种不同提取剂的试验结果表明,使用0.1 mol·L-1NaOH基本可以完全提取活性氧化铝吸附的磷.     

活性氧化铝对六价铬的吸附研究

为了应对水体中六价铬的污染问题,文章研究了活性氧化铝(AA)对六价铬的吸附效果。实验考察了吸附过程中的影响因素pH、六价铬初始浓度、投加量和吸附时间对吸附效果的影响。研究结果表明:活性氧化铝对六价铬的吸附效果受pH的影响较大,六价铬的去除率随着pH值的升高先升高然后降低,最佳pH为3,去除率为84.04%。六价铬的去除率随着活性氧化铝的投加量和吸附时间的增加逐渐升高然后趋于稳定,最佳的投加量和吸附时间分别为10 g/L和90 min,去除率分别为87.34%和84.04%。随着初始浓度的不断上升,六价铬的去除率逐渐下降。在原水条件下的吸附速度和吸附容量都比在纯水条件下低。平衡吸附数据符合Freundlich和Langmuir吸附等温线模型。活性氧化铝对六价铬吸附效果非常好,可以作为去除水中六价铬的吸附剂。     

吸附-超滤工艺用于饮用水除氟的试验研究

采用吸附-超滤工艺进行饮用水除氟的试验研究,试验在恒流条件下进行,重点考察吸附剂粒径、膜区曝气量和回流量对除氟效果和膜污染的影响. 结果表明,粉末状的活性氧化铝较颗粒状吸附容量有了很大的提高. 在膜通量为150 mL/min,反冲周期为6 h,反冲时间为2 min,反冲流量为150 mL/min,原水ρ(氟)为2 mg/L,活性氧化铝投加量为0.1 g/L的条件下,选取活性氧化铝粒径为0.050～0.074 mm,膜区不曝气,沉淀区与反应区间的回流比为0.5(对应的回流量为4.5 　L/h),可获得较好的除氟效果,并能有效地控制膜污染,使该系统在一定时间内稳定运行.      

羟基铁柱撑膨润土处理含磷废水的研究

以羟基铁为柱化剂对天然膨润土进行柱撑改性制备了羟基铁柱撑膨润土,研究了其对废水中磷的吸附性能和影响因素。结果表明:羟基铁能够进入到膨润土的层间,使其层间距增大,表面积增加;羟基铁柱撑膨润土对废水中的磷有很好的去除效果,在常温下,当改性膨润土投加量为4 mg/L,溶液pH值为5,反应时间为60 min,处理质量浓度为20 mg/L的含磷废水时,磷的去除率达到93.9%。平衡吸附量与平衡质量浓度之间的关系更好地符合Langmuir等温吸附方程所描述的规律。     

Adsorption of Direct Green B on mixed hydroxy-Fe-Al pillared montmorillonite with large basal spacing

Through cation-exchanging of montmorillonite, mixed hydroxy Fe-Al-pillared montmorillonites with large basal spacing were synthesized. The application of these mixed hydroxy Fe-Al-pillared montmorillonites as adsorbents in the areas of environmental protection and pollution control was investigated. Adsorption of Direct Green B, an organic dye, on OH-Fe-, OH-Al-, OH-Fe-Al- pillared montmorillonites was studied. Results showed that these pillared montmorillonites had much better adsorption properties than traditional Na-organo-montmorillonite. It was also found that pH of the solutions had great effect on the performance of these hydroxy-metal pillared montmorillonites in treating the wastewater containing Direct Green B.     

表面活性剂对中性氧化铝吸附甲基对硫磷的影响

分别应用离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)改性中性氧化铝对甲基对硫磷这种疏水性环境污染物进行吸附性能研究.结果表明,中性氧化铝对甲基对硫磷的吸附行为与表面活性剂的种类和浓度及环境中pH值有关.原中性氧化铝对甲基对硫磷的吸附能力较小,加入阴离子表面活性剂及调节pH值后其吸附能力增强.氧化铝对3种离子型表面活性剂的吸附性能有所不同,在中性条件下,对SDS的吸附量最大,对CTMAB的吸附量最小;当介质pH为4时,氧化铝对SDS或SDBS的吸附量都有所增大,对CTMAB的吸附量则下降.甲基对硫磷和阴离子表面活性剂同时存在于溶液中时,产生协同效应,使氧化铝对甲基对硫磷的吸附能力有所提高.而阳离子表面活性剂存在下,氧化铝对甲基对硫磷的吸附能力则逐渐下降.     

铝氧化物-水界面化学及其在水处理中的应用

天然水体中,铝氧化物矿物表面上的吸附等各种反应在很大程度上影响着金属阳离子、无机阴离子和一些天然有机物的迁移转化和归趋.在水处理等工业领域中,铝氧化物由于其水合表面的吸附能力而被用做离子交换剂和催化剂载体.因此,对铝氧化物表面化学过程的研究具有重要意义.铝氧化物-水界面上的反应十分复杂,对各种无机、有机污染物的吸附结合能力取决于氧化物固相表面性质、溶液条件和吸附质的性质.从对铝氧化物表面荷电特性和吸附活性的认识出发,就各种铝氧化物的结构特征和表面反应活性及其在水处理技术中的应用进行了简要综述.     

Preparation, characterization, and photocatalytic activities of boron- and cerium-codoped TiO2

Boron- and cerium-codoped TiO2 photocatalysts were synthesized using modified sol-gel reaction process and characterized by X- ray diffraction （XRD）, X-ray photoelectron spectroscopy （XPS）, particle size distribution （PSD）, diffuse reflectance spectra （DRS）, and Brunauer-Emmett-Teller （BET）. The photocatalytic activities were evaluated by monitoring the degradation of dye Acid Red B （ARB）. The results showed that the prepared photocatalysts were mixed oxides mainly consisting of titania, ceria, and boron oxide. The structure of TiO2 could be transformed from amorphous to anatase and then to rutile by increasing calcination temperature; the transformation being accompanied by the growth of particle size without any obvious change in phase structure of CeO2. The XPS of B1.6Ce1.0-TiO2 prepared at 500℃ showed that a few boron atoms were incorporated into titania and ceria lattice, whereas others existed as B2O3. Cerium ions existed in two states, Ce^3＋ and Ce^4＋, and the atomic ratio of Ce^3＋/Ce^4＋ was 1.86. When boron and cerium were doped, the UV-Vis adsorption band wavelength showed an obvious shift toward the visible range （〈526 nm）. As the atomic ratio of Ce/Ti increased to 1.0, the absorbance edge wavelength increased to 481 nm. The absorbance edge wavelength decreased for higher cerium doping levels （Ce/Ti=2.0）. The particles size ranged from 122 to 255 nm with a domain at 168 nm （39.4%）. The degradation of ARB dye indicated that the photocatalytic activities of boron- and cerium-codoped TiO2 were much higher than those of P25 （a standard TiO2 powder）. The activities increased as the boron doping increased, whereas decreased when the Ce/Ti atomic ratio was greater than 0.5. The optimum atomic ratio of B/Ti and Ce/Ti was 1.6 and 0.5, respectively.     

尿素对除草剂氯磺隆在三种土壤上的吸附影响

利用平衡吸附法研究了三种供试矿物对氯磺隆的吸附及尿素对吸附的影响。供试矿物对氯磺隆的吸附符合Langmuir方程,最大吸附量大小顺序为:非晶形氧化铝(2322μg/g)针铁矿(2071μg/g)高岭土(1326μg/g);尿素的加入使得磺酰脲除草剂氯磺隆在非晶形氧化铝、针铁矿表面的吸附量都有不同程度的下降,其中非晶形氧化铝降低的幅度最大,但在高岭土表面的吸附量有所增加,且尿素和氯磺隆同时加入时增加更显著。     

臭氧氧化对天然有机物在氧化铝表面吸附行为的影响

为进一步明确臭氧预氧化对颗粒的脱稳作用,选用氧化铝（α-Al₂O₃）作为悬浮颗粒,考察了臭氧氧化后天然有机物（natural organic matters,NOM）特性及吸附行为的变化.结果表明,臭氧氧化能够破坏NOM的芳香结构,SUVA值降低25%～35%,氧化后酸性官能团含量增多,总酸度增加0.3～1.4 mmol·g^-1,分子量和极性的变化与NOM的性质有关;有机物初始浓度相对于臭氧投量较低时,NOM的溶解性增强,与其酸性官能团增加产生的吸附促进作用相抵消,因而吸附性能出现不变甚至降低的现象;有机物初始浓度较高时,臭氧能够起到强化NOM吸附的作用.采用2.5　mg·L^-1臭氧进行氧化后,以商用腐殖酸为代表的NOM的吸附形貌,由密集分布的球形对称聚集结构向网状结构过渡,分子之间的交联作用十分明显,吸附高度低于其氧化处理前,云母的表面覆盖率较氧化前略有提高.