活性炭吸附水中金属离子和有机物吸附模式和机理的研究

活性炭被用于处理水中多种痕量重金属离子和微量有机物。但在一定的条件下活性炭对一些污染物的吸附去除率很低,为了更好的理解和预测活性炭对水中微污染物的吸附行为,本文对活性炭吸附模式和机理方面的研究进行了综述。活性炭比表面积大,微孔结构丰富,其表面含有丰富的含氧官能团（羧基,酚羟基、羰基、内酯基）活性炭对污染物质的吸附受吸附剂的性质、吸附质的性质和溶液性质等因素的影响。对于金属离子Langmuir和Freundlich模式是活性炭吸附重金属离子的经典经验模式,但表面络合模式能更好的描述变化条件下的吸附现象。活性炭吸附金属离子的主要作用是静电作用和离子交换作用。对于有机物稀溶液条件下的吸附多符舍Freundlich模式。给一受电子作用、扩散作用、静电作用是主要的作用机制。pH对金属离子和有机物的吸附有重要的影响,腐植酸对金属离子有吸附竞争作用。     

有机物对重金属在粘土中吸附行为的影响

实验选用填埋场垃圾降解过程中“产酸阶段”和“产甲烷阶段”产生的己酸和腐殖酸及重金属 Cd、Pb、Ni、Zn和 Mn为研究对象 ,研究有机物存在对粘土吸附重金属的影响 .结果表明 :粘土对纯重金属的吸附随着溶液 p H值升高而增强 ;对己酸的吸附随着溶液 p H值升高而增强 ,对腐殖酸的吸附随着溶液 p H值升高而减弱 .当溶液中己酸和重金属共存时 ,由于竞争吸附使得粘土对重金属的吸附能力普遍有较小幅度的下降 ;当溶液中存在腐殖酸和重金属共存时 ,粘土对重金属的吸附能力增强 ,主要是由于酸性条件下富里酸发生解离后与重金属络合 ,其络合物与粘土颗粒有一定的结合能力 ,增强了粘土对重金属的吸附能力 .     

活性炭吸附重金属离子的影响因素分析

在参考众多资料的基础上,从活性炭对重金属离子吸附机理的观点出发,分析活性炭吸附对重金属离子的主要影响因素--活性炭颗粒粒径、孔隙的大小,温度,pH值,以及水中其他粒子的相互作用等,并在该分析的基础上探讨提高活性炭吸附能力的一些措施。     

活性炭对水中重金属离子去除效果的研究

通过静态吸附试验和吸附热力学与吸附机理探讨,表明pH值和活性炭投加量是影响活性炭从水中吸附重金属的主要因素,吸附容量随pH值增大而增大,但却随着吸附剂投加量的增加而减少;吸附规律可用Freundlich模式和Lang muir模式很好的模拟,重金属的吸附能力大小是Fe3 + >Cu2 + >Ni2 +     

丝瓜瓤固定简青霉吸附废水中Pb2+和Cu2+的机理

采用一种新型固定载体——丝瓜瓤,固定简青霉(Penicillum sp.),研究其在溶液中对金属离子Pb2 和Cu2 的吸附效果,并探讨其生物吸附机理,分析其动力学特性.实验结果表明,用丝瓜瓤固定简青霉能高效去除废水中Pb2 和Cu2 .研究发现,溶液pH值对吸附过程有较大影响,最佳吸附pH值在5.5附近;最佳吸附温度为25～35℃;溶液浓度在10～500 mg·L-1范围内,固定化简青霉菌对重金属的吸附随金属离子浓度的增加而增加;吸附过程符合Langmuir等温吸附模型;生物吸附平衡时间约为60min.用0.1mol·L-1HCl解吸,循环吸附-解吸5次后,固定化简青霉吸附金属离子的能力几乎不受影响     

复合吸附材料TLA的制备及其砷氟共除性能的研究

以硫酸钛、硝酸镧和活性炭为原料,制备了新型的TLA复合吸附剂.比较了TLA和活性氧化铝除砷除氟吸附等温线、吸附动力学和pH对除砷除氟效果的影响;通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对吸附剂进行了表征,并对吸附机理进行了探讨.结果表明,TLA对砷氟的吸附容量显著优于活性氧化铝.在pH为7,砷氟单独存在时,TLA对砷和氟的Langmuir吸附容量分别是30.3mg.g-1和27.8mg.g-1;当砷氟共存时,TLA对砷和氟的Langmuir吸附容量分别是25.1mg.g-1和17.0mg.g-1.TLA对砷、氟的吸附符合拟二级动力学方程.溶液pH值显著影响砷、氟去除效果.电荷分布多位络合模型(Charge-distribution multisite complexation model,CDMUSIC)能准确模拟砷、氟的吸附行为.     

磁性竹基炭对Pb2+、Cd2+与Cu2+的吸附机理研究

采用微波辐照技术,以枯竹子为碳源制备了磁性竹基炭(BBMC),并将其用于对重金属离子Pb2+、Cd2+与Cu2+的吸附去除.同时,分析了吸附时间、pH值、离子强度及初始金属离子浓度等条件对吸附的影响,讨论了BBMC对3种金属离子的吸附特性与吸附机理.结果表明,金属离子在BBMC上的吸附符合Langmuir等温模式和准二级动力学吸附方程;吸附的机理可归结为金属阳离子与BBMC上的H+之间的离子交换作用,且吸附能力可能与金属离子半径有关,呈现出Pb2+Cd2+Cu2+的趋势,重金属离子Pb2+、Cd2+与Cu2+的最大平衡吸附量分别为16.2、14.0和9.5 mg·g-1.     

Cu-Mn-MRBC去除水中ENR、STZ及TCH抗生素的性能与机理

为研究多种抗生素污染物共存于水体的作用机理,本文以废菌渣（MR）为原料,经炭化制备MR生物炭（MRBC）,通过铜锰复合改性合成Cu-Mn-MRBC,对材料进行了SEM、BET、XRD、FTIR、Zeta电位和EA表征分析,研究了其对水中3种抗生素ENR、STZ与TCH分别在单一与混合溶液中的吸附性能.结果表明,相比于单一溶液,混合溶液中竞争吸附的出现增加了对含氧官能团的选择性消耗;对TCH的吸附有促进作用,在混合溶液中去除率为96.50%,对STZ的抑制作用大于ENR,在混合溶液中去除率分别为39.38%和46.13%;吸附过程对pH值的依赖性减小;共存阳离子的存在会影响抗生素的竞争吸附能力.准二级动力学和Freundlich等温模型可更好地描述Cu-Mn-MRBC的吸附过程.吸附主要为静电作用、π-π相互作用、氢键作用和表面络合等共同作用的结果.     

水中氯仿的活性炭电增强吸附特性

讨论了活性炭在电场作用下对水中微量的三氯甲烷的吸附 ,测定不同控制电位下活性炭的吸附量 ,并讨论了吸附动力学与吸附等温方程 .实验结果表明 :活性炭的吸附量与活性炭上所加的控制电位相关 .在阳极极化时 ,活性炭的吸附量增大 ;在阴极极化时 ,活性炭吸附量减少 .吸附起始浓度为 10 0 μg L的氯仿溶液 ,同样数量的活性炭在阳极极化下可得到最大吸附量 ,其值为无电场时的 1 6倍 .分析了电场影响活性炭吸附的机理 .     

乐安江沉积物对重金属的吸附模式研究

应用表面络合理论及其研究方法对乐安江沉积物的表面特征及对重金属的吸附特性进行了研究，进行了乐安江沉积物样品的表面电位滴定实验及样品对重金属Ｃｕ、Ｃｄ的吸附实验。应用图法及ＦＩＴＥＱＬ优化程序确定了表面络合模式中的相应参数，并对模式的预测能力进行了检验，研究了３种表面络合模式即恒定容量模式，扩散层模式和三层模式的拟合应用飞速，结果表明，３种表面络合均能较好地描述天然沉积物的吸附过程，但哪种模式从化学     

活性炭对重金属离子铅镉铜的吸附研究

研究了活性炭对水溶液中重金属离子铅镉铜的吸附行为,分析研究了ICP测定重金属铅镉铜的分析方法,并对分析的最佳条件进行了探讨。结果表明,100 mL溶液pH值为4.8,活性炭用量0.2000 g时,活性炭对Pb^2＋、Cd^2＋、Cu^2＋的最大吸附容量分别可达到52.54 mg/g、35.65 mg/g、57.05 mg/g。     

水蒸气法制备污泥质活性炭的实验研究

以污泥和木屑为原料,采用管式炉水蒸气活化法,对流化床热解炉制得的热解炭进行制备活性炭的研究,分析了活化因素对活化效果的影响、亚甲基蓝在活性炭上的吸附平衡和动力学、污泥活性炭浸出液中重金属的含量及其孔结构等性能.实验结果表明:随着活化温度的升高、活化时间的延长和水蒸气流量的增加,活性炭的得率不断降低,亚甲基蓝的吸附值先升高后降低;污泥中添加20%木屑时制得的活性炭的吸附性能是纯污泥质活性炭的一倍多; Langmuir吸附等温线模型、准二级反应模型能够比较准确地描述亚甲基蓝在污泥活性炭上的吸附相平衡及吸附过程,平衡时活性炭对亚甲基蓝单层最大吸附量为71.43mg/g;污泥质活性炭的孔结构以过渡孔为主;浸出液中只有少量的重金属.     

活性污泥工艺对重金属的去除及微生物的抵抗机制

活性污泥工艺通常被用于污水厂的污染物降解和有机物稳定，但同时它还能去除重金属，当重金属的浓度需从10—100mg／L处理到＜1mg／L以下时，其更显得有效和经济。许多重金属可被活性污泥去除，去除率取决于操作条件及其物理，化学和生物的影响因子等。活性污泥细菌产生的胞外多聚糖为聚合物提供了吸附源，并在絮疑沉淀中起重要作用。不同的金属和不同的金属价态在多聚糖上的吸收结合位点不同，导致重金属去除率各不相同。在各种不同规模的活性污泥处理单元中，Fe、Cu、Cr、Pb和Zn有较高的去除率，而Ni、Mn相对较低。金属离子的存在能促使基因产生抗金属毒性的酶，对大多数重金属的抵御属于质粒编码系统，抗重金属的微生物在环境核复中将有诱人的应用前景。     

某城市污水A~2/O处理过程中重金属去除率分析

以A2/O法污水处理厂的城市污水实际处理过程中重金属的变化为研究对象,分析了六种重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg)在处理过程中的去除率。研究结果表明:A2/O法对城市污水中重金属总的去除率是比较高的,都在78%以上,但在处理过程中受其存在状态、污水pH和本身的沉降、吸附、交换性质的影响,各种金属去除率并不完全相同的,总的去除率的大小顺序是:Zn>Hg>Cu>Cr>Cd>Pb。一级处理由于在同一pH、Eh下,不同的重金属以颗粒态和胶体存在的量不同,由高到低的顺序是:Cr>Cu>Zn>Hg>Pb>Cd。不同的金属离子与其配位基团的配位能力、离子交换能力和吸附能力不同,生化处理去除效果不同。从设计处理能力和重金属监测结果来看:一级处理水的主要控制项目多数达不到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002的要求,应加大二级处理和深度处理能力,减轻陆源污染物对海域的污染负荷,提高中水的回用率。     

市政污泥生物碳对重金属的吸附特性

采用市政污泥在300℃缺氧条件下制得污泥生物碳,研究了污泥生物碳添加量、溶液pH及吸附反应时间对溶液中Pb2+、Cu2+、Zn2+吸附效果的影响,并分析了各因素影响机制及污泥生物碳对重金属的吸附机理. 结果表明,污泥生物碳对溶液中重金属的去除率与重金属水合离子半径呈负相关,随着污泥生物碳添加量的增加,溶液中重金属的去除率不断增加,但单位吸附量总体上呈下降趋势. 重金属吸附量随溶液pH的增加而增大,当溶液初始pH为6.00时,污泥生物碳对溶液中Pb2+、Cu2+和Zn2+的吸附量最大,分别达42.941、25.769和12.484mg/g. 伪二级动力学方程可有效描述溶液中重金属离子在生物碳上的吸附过程,重金属在污泥生物碳表面的吸附主要受化学反应控制,Pb2+、Cu2+和Zn2+的平衡吸附量分别为39.747、6.849和10.004mg/g,达到吸附平衡的时间为Pb2+＞Zn2+＞Cu2+.      

硫掺杂氮化硼的制备及其对气相重金属的吸附特性研究

目前对焚烧烟气中重金属的控制以活性炭烟气喷射技术为主,然而该吸附剂高温（>150℃）下性能较差,吸附温度窗口较窄,因此开发耐高温非碳基吸附剂对于焚烧烟气中重金属的控制意义较大.以硼酸及三聚氰胺作为前驱体原料,将硫脲作为硫源掺杂进前驱体,经高温扩散后制备得到一种新型硫掺杂改性氮化硼（S-BN）吸附剂,并进行气相重金属高温吸附试验研究.结果表明:①S-BN吸附剂表面呈棱状结构,内部孔隙结构明显,不同S掺杂摩尔比下的形貌结构有一定差异.S-BN吸附剂内部孔体积范围为0.17~0.39 cm3/g,孔径分布范围为0.85~284.39 nm,平均孔径为2.95~4.19 nm,属于典型的中介孔多孔吸附剂.②当S掺杂摩尔比为0.50且1 300℃下煅烧5 h时,获得的S-BN吸附剂比表面积最大,达524.17 m2/g.S-BN吸附剂对气相重金属的最佳吸附温度为150~200℃.吸附过程中前5 min的吸附速率较快,并且在10 min内基本达到吸附饱和状态.③吸附过程动力学拟合分析发现,低温下S-BN吸附剂对重金属的吸附过程以物理吸附为主导,随着温度的升高,吸附过程逐渐转变为以化学吸附为主导.研究显示,该试验制得的新型S-BN吸附剂拥有较高的比表面积,其对气相重金属的饱和吸附量可以达到54.15~74.13 mg/g,对于气相重金属锌的吸附能力是活性炭的1.9~10.0倍,并且在相对高温（300℃）的吸附条件下仍可以保持较好的吸附能力.      

污泥基活性炭去除水中重金属离子效能与动力学研究

以城市污泥为主要原料制备了污泥基活性炭(SAC),考察了其对重金属离子的吸附去除效能和吸附动力学规律.并选择了2种商品活性炭(煤质炭,MAC和椰壳炭,YAC)作为对比,以初始浓度为50mg/L的Cu(II),Pb(II),Cd(II),Cr(VI)4种重金属离子为去除对象,分别进行了3种活性炭的表面理化性质分析及其对4种重金属离子的吸附试验.结果表明,SAC的比表面积和微孔容积仅为YAC和MAC的1/3~1/2,吸附速率也相对较慢,但其对Cu(II),Pb(II),Cr(VI),Cd(II)的平衡吸附量却远大于2种商品活性炭,分别为9.9,8.9,8.2,5.4mg/g,说明SAC表面的高酸性基团含量对重金属离子的吸附起到了关键作用;Langmuir与Freundlich吸附等温模型均能较好地拟合SAC对Cu(II)和Pb(II)的吸附,SAC对Cr(VI)的吸附过程更符合Langmuir模型,而SAC对于Cd(II)的吸附过程用Langmuir与Freundlich两个模型均不能较好地拟合,说明SAC表面缺少能够与Cd(II)发生反应的结合位点.     

含磷物质与活性炭复配稳定土壤重金属研究

利用含磷物质、活性炭及两者复配组合对污染土壤中的重金属进行稳定化处理,根据稳定效率对稳定剂进行筛选,并分析稳定前后土壤重金属的生物有效性、赋存形态变化。结果表明:经磷矿粉+5%煤基活性炭稳定7 d后,土壤中Pb、Zn、Cu、Cd稳定效率分别达75.85%、61.03%、52.80%、49.92%,土壤重金属的DTPA和PBET生物有效态均降低。BCR形态分级实验表明:该复合稳定剂对土壤重金属的稳定化效应较好,重金属的酸可提取态均有所减少,转化为其他难以分解转移的形态。结果表明,磷矿粉和煤基活性炭可作为资源回收利用,应用于土壤重金属污染修复。     

对硝基苯酚和重金属在高炉水淬渣上的竞争吸附研究

以高炉水淬渣（WBFS）为吸附剂,对水体中的对硝基苯酚（p-NP）和重金属进行单一吸附和竞争吸附的研究,从吸附等温线、吸附动力学和热力学等方面分析其吸附特性和机理.结果表明：相对于p-NP,重金属离子在竞争条件下居优势地位,重金属离子对p-NP的竞争吸附作用依次为Cu²⁺ >Cd²⁺ >Zn²⁺.高炉水淬渣对p-NP的吸附符合Freundlich模型,而重金属离子的吸附与Langmuir吸附模型拟合较好,D-R模型计算的p-NP在各系统中吸附能量分别为-7.53、-7.07、-7.96以及-7.86kJ/mol,表明高炉水淬渣吸附p-NP的过程中以物理吸附为主,而重金属离子则以化学吸附和离子交换为主.动力学曲线显示在二元体系下p-NP的吸附速率下降,吸附达到平衡的时间延长,而竞争组分的存在对Cu²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺达到平衡的时间基本无影响.高炉水淬渣对Cu²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺表现出更高的亲和力和选择性.无论是单一吸附还是竞争吸附,p-NP和Cu²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺均符合伪二级动力学方程.△G值随着温度的升高而逐渐降低,说明高炉水淬渣对p-NP和Cu²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺吸附的自发性与温度成正比,属于吸热熵增的过程.