凹凸棒石@C纳米复合材料对Cr(Ⅵ)吸附-还原作用

以凹凸棒石和葡萄糖为原料,通过设置凹凸棒石与葡萄糖不同质量比,采用水热碳化法制备凹凸棒石@C纳米复合材料,并选择出去除Cr(Ⅵ)效果最佳的凹凸棒石@C纳米复合材料.同时,利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、Zeta电位仪(Zeta)、X光电子能谱(XPS)手段对复合材料进行了表征,考察了时间和p H对其去除水中Cr(Ⅵ)的影响,探讨了其吸附-还原机制.结果表明,最佳复合材料的凹凸棒石与葡萄糖质量比为1∶4;吸附平衡时间约为6 h,动力学过程符合准二级动力学模型.在p H为1~10时,Cr(Ⅵ)去除率随p H升高而减小,p H=1时Cr(Ⅵ)去除率最大,高达92.7%,吸附率为48.5%,还原率为44.2%;而总铬吸附率则随p H升高先增大后减小,p H=2时最大,吸附率为50.2%,还原率为13.0%,表明对Cr(Ⅵ)去除存在吸附-还原作用,酸性越强,越容易发生还原反应.FT-IR分析结果表明,凹凸棒石@C纳米复合材料表面存在含氧基团和还原性基团(Cx—OH、—CH等);XPS分析结果表明其对Cr(Ⅵ)的去除是吸附-还原相互作用的结果,包括Cr(Ⅵ)在复合材料表面与含氧基团络合配位吸附和静电吸附,以及Cr(Ⅵ)还原Cr(Ⅲ)再吸附,其中,Cr(Ⅲ)再吸附主要通过与Mg2+、Al3+等阳离子交换作用实现的.     

载银活性炭活化过硫酸钠降解酸性橙

采用硝酸氧化的颗粒活性炭浸渍制备Ag/GAC活化剂,利用N2吸附、SEM、FT-IR及XRD对Ag/GAC进行表征,得出Ag成功负载于颗粒活性炭上,并以Ag/GAC在常温常压下活化过硫酸钠(PS)产生硫酸根自由基(SO-4·)降解偶氮染料酸性橙7(AO7).考察了Ag负载量、PS浓度、Ag/GAC投加量、初始p H对AO7降解效果的影响.结果表明,当Ag负载量为12.7mg·g-1、n(PS)∶n(AO7)为120∶1、Ag/GAC投加量为1.0 g·L-1,降解180 min后AO7降解率达95.0%以上.初始p H对Ag/GAC活化PS降解AO7有较大影响,p H为5.0时降解效果最优.通过紫外可见光谱、气相色谱-质谱(GC/MS)对AO7降解过程进行了探讨,在降解过程中AO7的偶氮键和萘环结构均被破坏,并检测出主要降解产物有邻苯二甲酸和乙酰苯.     

汽车尾气净化催化剂Ag/SAPO-34选择性催化还原NO

评价了Ag/SAPO-34分子筛催化剂选择性还原NO的活性,并运用漫反射红外光谱原位研究NO在Ag/SAPO-34催化剂上的选择性催化还原机理.结果表明Ag/SAPO-34有良好的低温活性,在氧气浓度为3.6%和温度为573K～673K时NO还原成N2的转化率达70%;催化剂活性随C3H6浓度的增加而升高,随空速的增加而稍有下降.基于漫反射红外光谱,认为反应机理为:NO、丙烯和氧反应,在Ag/SAPO-34催化剂上生成吸附的有机-氮氧化物,再由这些吸附物种分解成N₂,催化还原的关键是形成有机-氮氧化物中间体.氧的作用是充分促进丙烯活化以及增加NO_x吸附态含量,并且氧的存在是有效产生一系列中间物不可缺少的条件.     

钛基石墨烯复合材料的制备及其光催化还原Cr（VI）的研究

通过改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),再将氧化石墨烯和钛酸四丁酯作为初始反应物,利用溶剂热法制备Ti O_2/RGO纳米复合材料.利用SEM、TEM、XPS、XRD等分析手段对Ti O_2/RGO纳米复合材料进行表征,考察其在可见光照射条件下光催化还原水中Cr(Ⅵ)的效能,并对光催化还原机制进行了初步探讨.结果表明,Ti O_2/RGO复合材料的光催化还原能力与单一Ti O_2(P25)相比有了显著提高;复合材料中RGO含量、溶液p H值、催化剂投加量、Cr(Ⅵ)初始浓度均对光催化还原过程有所影响,当复合材料中RGO含量比例为2%、溶液p H值为2,催化剂投加量为40 mg时,光催化还原Cr(Ⅵ)的效率可达98%.光催化还原Cr(Ⅵ)的过程是吸附过程和光催化还原过程的共同作用结果,RGO不但提高了复合材料的吸附能力,还作为复合材料的电子导体,抑制了光生电子-空穴对的复合,增强了复合材料的光催化性能.经过5次循环使用后,复合材料的光催化还原效率仍然保持在90%左右.     

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。     

模拟废水中钯的微生物回收及其对亚甲基蓝的催化特性

以粪肠球菌(Enterococcus faecalis)Z5菌株(CCTCC M2012445)为菌种资源,探讨了其在外源电子供体条件下以纳米颗粒形式回收溶液中钯的可能性,研究了工业废液(IW)、废旧电路板(PCBS)和废汽车催化剂(SAC)3种模拟废水中钯的回收率,分析了废水中其它离子对钯回收率的影响.结果表明,粪肠球菌Z5菌株可以从3种模拟废水中回收钯纳米颗粒.X射线衍射和透射电镜分析表明,回收产物为10 nm左右粒径的钯纳米颗粒,主要分布于细胞周质.3种废水中钯的回收率依次为IWSACPCBS,其中吸附率依次为99.8%(6 h)、99.7%(8 h)、90.3%(12 h),还原率依次为99.9%(4 h)、99.9%(6 h)、80.4%(36 h).模拟废水中Pt(Ⅳ)、Ag(Ⅰ)、Cu(Ⅱ)、Au(Ⅲ)和Fe(Ⅱ)对钯的还原和吸附过程都存在影响.具体地,钯的还原效率受影响程度依次为Au(Ⅲ)Pt(Ⅳ)Cu(Ⅱ)Ag(Ⅰ)Fe(Ⅱ).进一步将回收所得的纳米钯掺杂四氧化三铁,可应用于非均相芬顿反应中染料亚甲基蓝降解,80 min内亚甲基蓝的降解率为96.7%,显示出良好的催化性能.     

Ag/Al2O3催化剂用于碳氢化合物选择性还原NO

比较了富氧条件下CH4、C3H8、C3H6和C2H5OH分别用作还原剂时,NO在Ag/Al2O3催化剂上的还原活性.结果表明, CH4和C3H8还原NO的活性很低,而C3H6和C2H5OH能有效地还原NO.在此基础上,研究了H2O和SO2对C3H6和C2H5OH在Ag/Al2O3催化剂上还原NO活性的影响.结果表明,H2O的存在会降低低温区的NO还原活性,而且这种影响是可逆的.将H2O 和SO2同时加入反应混合气,引起NO还原活性较大幅度降低,结合程序升温脱附实验结果,认为可能是由于存在SO2时,Ag/Al2O3催化剂吸附NO的能力降低.     

聚乙烯亚胺改性纤维素纤维对Cr (Ⅵ)的吸附研究

采用低浓度H_2O_2氧化纤维素水凝胶纤维,再接枝聚乙烯亚胺(PEI),成功制得PEI改性纤维素纤维(PEI-OCF)吸附剂,并将其用于溶液中Cr(Ⅵ)的去除.同时,利用傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)和X射线能谱(EDX)分析,确证纤维素上的羟基被H_2O_2氧化成醛基,PEI通过席夫碱反应被接枝到氧化纤维素上.制备优化结果表明,H_2O_2氧化阶段的最佳条件为pH=4.0,H_2O_2质量分数0.2%,氧化时间3.0h,氧化温度85℃;PEI接枝阶段的最佳条件为pH=11.0,PEI质量分数3.0%,接枝时间0.5 h.吸附研究结果显示,Cr(Ⅵ)在PEI-OCF上的吸附具有强烈的pH依赖性,最佳pH值为2.0.在180 min时吸附达到平衡;吸附过程符合准二级动力学模型,且主要由化学吸附控制.与Freundlich模型相比,Langmuir模型能更好地描述吸附过程;当温度为15和25℃时,最大吸附量分别为110.61和119.04 mg·g~(-1).浓度为300和600mg·L~(-1)的共存离子Ca~(2+)、Mg~(2+)和Na~+对PEI-OCF吸附Cr(Ⅵ)的影响较小.上述结果表明,PEI-OCF对Cr(Ⅵ)吸附性能良好,使用中易于分离;且制备过程无需交联剂,使用可降解材料,绿色环保.     

复合纳米Fe_3O_4的制备及其控磷效能的研究

采用氧化沉淀法在羧甲基纤维素(CMC)体系中制备了以纳米Fe3O4为核心,外包覆羧甲基纤维素的复合纳米Fe3O4.对比研究了复合纳米Fe3O4和微米Fe3O4对水中磷的吸附以及对土壤中磷的固化,并考察了添加纤维素酶在此过程中所起的作用.结果表明,在水中微米Fe3O4的平衡吸附量为3.2 mg/g,而复合纳米Fe3O4为2.1 mg/g.当将纤维素酶(用以降解包覆在氧化铁表面的羧甲基纤维素)添加到复合纳米Fe3O4吸附磷的溶液中,复合纳米Fe3O4的除磷效率(86%)接近于微米Fe3O4(90%),说明羧甲基纤维素的存在减弱了复合纳米Fe3O4的吸附能力.在土柱实验中,将2种Fe3O4悬浊液注入到10 cm高的土壤柱中,72%的复合纳米Fe3O4穿过土壤柱溢出,而微米Fe3O4完全滞留在土壤柱中没有溢出.原始土壤的固磷率为30%,注入复合纳米Fe3O4的土壤固磷率达到45%,而将纤维素酶和复合纳米Fe3O4一起注入土壤中固磷效率提高到74%.     

两性与两性复配修饰膨润土增强塿土吸附Cr(VI)的研究

为了证实添加修饰黏土对塿土吸附Cr(VI)的增强作用,分别将2%、5%、8%和10%(质量分数)的200%CEC BS-12(十二烷基二甲基甜菜碱)修饰膨润土(B200B)和100%CEC BS-12+100%CEC DTAB(十二烷基三甲基溴化铵)复配修饰膨润土(B100B/100D)加入到天然塿土,以批处理法研究供试土样对Cr(VI)的等温吸附特征,并对比了p H值、温度和离子强度(I)对Cr(VI)吸附的影响.结果表明:不同B100B/100D塿土(B100B/100D混合塿土)和B200B塿土对Cr(VI)的吸附量分别是CK(塿土)的1.52~4.28和1.99~5.12倍,且等添加比例下B200B塿土对Cr(VI)的吸附量高于B100B/100D塿土.10~30℃范围内,CK、2%B100B/100D和2%B200B塿土对Cr(VI)的吸附呈增温正效应;当修饰土添加比例大于2%时,温度效应由增温正效应向负效应转变.CK对Cr(VI)的吸附量在不同p H值(4~7)处理下差异不显著,而B100B/100D和B200B塿土对Cr(VI)的吸附量均随p H值升高而降低.CK和B100B/100D塿土对Cr(VI)的吸附量均随离子强度(I)的增大而降低,B200B塿土对Cr(VI)的吸附量以I=0.1 mol·L~(-1)时最高,以I=0.5 mol·L~(-1)时最低.B100B/100D和B200B塿土吸附Cr(VI)是自发的物理过程,随修饰土添加比例的增大,吸附表现为焓增、熵减特征.     

海藻酸钙/生物炭复合材料的制备及其对Pb (Ⅱ)的吸附性能和机制

利用海藻酸钙(CA)包覆生物炭(BC)制备了一种新型复合材料(CA/BC),用以吸附水溶液中的Pb(Ⅱ).系统研究了溶液的初始浓度、p H、时间对吸附的影响.BC和CA/BC吸附Pb(Ⅱ)等温热力学数据符合Langmuir模型,在p H=5的条件下对Pb(Ⅱ)的最大吸附量分别为93.20 mg·g~(-1)和155.04 mg·g~(-1).BC吸附Pb(Ⅱ)动力学数据符合准二级动力学模型,化学吸附是速率控制步骤.CA/BC吸附Pb(Ⅱ)动力学数据符合准一级动力学模型,扩散是速率控制步骤.结果表明CA/BC吸附Pb(Ⅱ)的机制主要包括形成配合物,以及Ca(Ⅱ)与Pb(Ⅱ)发生离子交换.     

巯基乙胺改性蛭石对水体中Ag(I)的吸附性能研究

用巯基乙胺(MEA)来改性天然蛭石,并利用FTIR、BET、TG-DSC等手段对蛭石和改性蛭石进行表征,分析结果显示MEA成功负载到蛭石上.同时,研究改性蛭石对Ag+的吸附性能,结果表明,经过巯基乙胺改性后蛭石的吸附能力得到较大提升Ag+的去除率从20%提升到79%,吸附大约在200min达到平衡,吸附剂最佳投加量为2g/L左右,pH值在6~12范围内都有较好的吸附效果.Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型能够很好的解释VER和MEA-VER对Ag+的吸附过程.VER和MEA-VER对Ag+的吸附机理主要有电荷吸附和配位吸附.     

新型Ag(Ⅰ)选择性吸附材料的制备及吸附性能研究

将壳聚糖(CTS)、氧化石墨烯(GO)、3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)交联制得巯基改性壳聚糖-氧化石墨复合材料(SFCG).采用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、元素分析仪对改性前后和吸附前后的材料进行表征.研究吸附剂投加量、温度、时间、初始浓度对吸附效果的影响.实验结果表明,SFCG与CTS相比结构发生很大变化,呈现薄层状结构,表面有褶皱.SFCG能够在短时间内选择性高效吸附Ag(Ⅰ),最大吸附量为578.41 mg·g~(-1).通过吸附等温线、吸附动力学、吸附热力学的研究发现,其吸附等温线符合Langumir吸附模型,为单层吸附;吸附过程符合准二级动力学模型,以化学吸附为主,同时吸附过程是自发的、放热的.另外,银是一种贵金属,因此,SFCG将在废水处理和回收贵金属等方面均表现出良好的应用前景.     

Zn/Ag-氨磺酸两步还原去除水中硝酸盐氮

为高效地将水中硝酸盐氮(NO_3~--N)无害化去除,采用液相还原法制备了Zn/Ag双金属,利用XRD和SEM分析材料特征,并将材料用于水中NO_3~--N的初步还原,使NO_3~--N选择性地还原为NO_2~--N;再使用氨磺酸为深度还原剂,将NO_2~--N进一步还原为N_2,探讨还原过程的最佳工艺条件,初步分析该技术的脱氮机理.结果表明,在银负载率为0.028%的Zn/Ag双金属初步还原阶段,用甲酸作pH调节剂控制pH为3.0、EDTA-2Na投加量为l.lg/L、双金属投加量为60g/L、反应时间为30min的条件下还原100mg/LNO_3~--N,可得到81.9mg/L的NO_2~--N和4.0mg/L的NH_4~+-N;在深度还原阶段,在氨磺酸投加量n(NH_2SO_3H):n(NO_2~--N)为2:1,pH值为6.0,反应时间为40min的条件下,NO_2~--N的还原率为100%.整个过程的NO_3~--N去除率为93.2%,NH_4~+-N的生成率为3.9%,N_2的选择性达到89.3%.分析认为,Zn/Ag双金属的表面性质及体系的pH对NO_3~--N的还原和NO_2~--N的积累起关键作用,为NO_3~--N大量还原为N_2提供基础.     

腐植酸对氧化锌吸附Cu(Ⅱ)的影响

为研究复杂三元体系中HA(Humic acid,腐殖酸)对氧化锌吸附Cu(Ⅱ)的影响,探究HA对重金属Cu(Ⅱ)在环境中迁移转化的作用机理,通过改变HA的添加顺序及添加量,系统研究了HA在不同环境条件下对氧化锌吸附Cu(Ⅱ)的影响作用.结果表明,添加HA能显著降低氧化锌对Cu(Ⅱ)的吸附量,在p H为5.05时添加50mg/L的HA,Cu(Ⅱ)的最大吸附量降低了61.74%;离子强度增大会促进氧化锌对Cu(Ⅱ)的吸附,在NaNO_3浓度为1.0mol/L时最大吸附量为21.79mg/g;p H值为5.05时吸附量达到最大值,升温有利于氧化锌对Cu(Ⅱ)吸附,氧化锌对Cu(Ⅱ)的吸附符合Freundlich模型.HA不同添加顺序对Cu(Ⅱ)的吸附量的影响表现为对照后添加HA同时添加HA先添加HA.红外光谱特征表明,HA和Cu(Ⅱ)在氧化锌表面吸附位点形成竞争吸附,并且氧化锌表面的羟基在吸附HA和Cu(Ⅱ)的过程中产生重要作用.     

磁性生物炭对水中CIP和OFL的吸附行为和机制

采用化学共沉淀方法将Fe2+/Fe3+和芦苇生物质材料进行复合,然后于873.15 K限氧热解制备出具有磁分离及高吸附性能的磁性生物炭(MBC).利用SEM、BET、FTIR和VSM等对其理化性质进行表征,并考察了MBC对水中环丙沙星(CIP)和氧氟沙星(OFL)的吸附行为和机制.结果表明,MBC表面含有大量的含氧官能团,比表面积和总孔体积分别为254.6 m2·g-1和0.257 cm3·g-1.MBC对CIP和OFL的吸附有很强的p H和温度依赖性.不同p H下,CIP和OFL各形态离子(阳离子、两性离子和阴离子)对吸附的贡献不同.MBC对CIP和OFL的吸附过程为自发、熵增的吸热过程.CIP和OFL在磁性炭上的吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型.MBC对CIP和OFL的平衡吸附量分别为27.84 mg·g~(-1)和22.00 mg·g~(-1).孔填充作用、π-π电子供体受体作用、氢键作用、疏水作用和静电作用可能是MBC吸附CIP和OFL的重要机制.     

SO2对Ag/Al2O3催化剂上CH3OH还原NO性能的影响

用溶胶-凝胶混合法制备了Ag负载量为5%的Ag/A12O3催化剂.研究了富氧条件下,SO2对CH3OH在催化剂上还原NO性能的影响.结果表明,反应气不含SO2和H2O时,NO还原活性温度较低,有显著量N2O生成,这被归因为反应过程中,部分氧化态Ag被还原为金属Ag.添加SO2或同时添加SO2和H2O使催化剂活性显著增加,N2O形成受到抑制,而且活性峰值温度提高.XPS分析表明SO2作用后的催化剂表面形成了硫酸盐化合物.     

石墨烯/SiO_2气凝胶对苯、甲苯水溶液的吸附

以正硅酸乙酯(TEOS)与氧化石墨烯(GO)为原料,采用溶胶–凝胶法,经表面改性、常压干燥制备不同GO含量的氧化石墨烯/二氧化硅气凝胶(GOS),再由高温还原得到石墨烯/二氧化硅气凝胶(GS).通过堆密度、比表面积等测试,将最佳配比的GS与活性炭(AC)、SiO_2气凝胶作对比,研究其对苯和甲苯溶液的吸附性能,并探讨了GS的吸附机理.结果表明:掺杂3%GO的复合气凝胶性能有显著提升.松散堆密度为160kg/m~3,比表面积、孔径分别为1039m~2/g、16.56nm,对苯、甲苯水溶液的最大饱和吸附量分别达到180mg/g,210mg/g,约为活性炭吸附量的2.5倍.且吸附过程符合Langmuir等温吸附模型.     

明胶固化硫脲微粒对Ag~+的吸附及其热力学研究

以明胶和硫脲为原料,戊二醛为交联剂,采用反相悬浮聚合得到了明胶固化硫脲微粒(TIGM),研究了其对水溶液中Ag+的静态吸附分离及热力学性质。结果表明,TIGM对Ag+吸附平衡数据符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程,且Ag+在微粒吸附过程中表现为优惠吸附。Freundlich吸附等温线和热力学研究表明,在283～323K条件下,Ag+吸附量为0.07～0.10mmol/g时,反应的吸附焓变为28.42～31.73kJ/mol,表明该吸附反应是吸热过程,升高温度有利于反应的进行;吸附自由能变为负值,表明常温下该吸附是自发的过程;吸附熵变为111.14～129.70J/mol·K,表明该吸附是个熵增的过程。     

一株酸性红壤拟小球藻的分离及其镉吸附能力研究

华南红壤稻田同时受到酸化和镉(Cd)污染的胁迫,以藻类为代表的生物材料可同时提升环境pH和吸附Cd,因此,将藻类用于Cd污染酸性土壤修复的研究备受关注.本研究从华南酸性水稻土壤中筛选得到一株具备耐酸耐Cd能力的微藻,通过形态观察和18S rRNA基因序列测序以及系统发育树分析,被鉴定为拟小球藻,最终将其命名为ZJ1(Parachlorella sp. ZJ1).藻株ZJ1的耐酸、耐Cd实验结果表明,其能耐受的最低pH为3.50,能耐受的最高Cd浓度为6.00 mg/L.藻株ZJ1的Cd吸附能力实验结果表明,在pH=6.00以及初始Cd浓度分别为1.50、3.00和5.00 mg/L的条件下,藻株ZJ1对Cd的吸附率分别为67.36%、64.89%和41.03%.吸附动力学拟合结果表明,藻株ZJ1对Cd的吸附特征符合二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,属于化学吸附和单分子层吸附.当pH=4.00、初始Cd浓度为3.00 mg/L时,藻株ZJ1对Cd的去除率能够达到56.81%,并且能将体系p H提升至6.50左右,表明藻株ZJ1具备在酸性环境下吸附Cd并提升体系pH的能力.藻株...