As（V）在金红石TiO2颗粒表面吸附特性及机理

通过静态动力学和热力学吸附实验，研究了温度、共存离子以及溶质的初始浓度对As（V）在金红石TiO2颗粒表面吸附的影响，探讨了As（V）在金红石TiO2颗粒表面吸附特性及机理。结果表明，在As（V）初始浓度为10mg／L，pH为7的条件下，25℃时的吸附量0．41mg／g高于30℃时的吸附量0．31mg／g，As（V）在金红石TiO，上的吸附为放热过程。CaCl2和MgCl2的添加对As（V）在金红石TiO2表面吸附起到明显的促进作用。T=25℃，Ca2＋或Mg2＋浓度为10mmol／L时，As（V）吸附量分别为0．64和0．56mg／g，Ca2＋比Mg2＋对As（V）吸附促进作用强。As（V）在金红石TiO2的吸附等温线符合Frendlich方程，Lagergren二级动力学方程能较好地描述As（V）在金红石TiO2颗粒表面吸附的动力学过程。     

煤泥对水溶液中Ca~(2+)的吸附性能研究

在静态条件下,研究了Ca2+在煤泥表面的吸附动力学.考察了不同Ca2+初始浓度的吸附实验,并对实验结果进行了动力学方程的拟合,结果表明,煤泥对Ca2+的吸附过程较好地符合准二级动力学方程.研究了初始Ca2+浓度、溶液pH值、振荡速度和煤泥质量对Ca2+吸附量的影响,实验结果表明:(1)煤泥对Ca2+吸附量随着Ca2+溶液浓度的增加而增大,Ca2+浓度大于3.828 mmol/L时,吸附鼍基本保持不变;(2)溶液pH<9时煤泥颗粒对Ca2+的吸附主要是静电吸附,pH>9时Ca2+在煤泥表面主要是沉淀吸附和一羟基吸附;(3)Ca2+在煤泥表面吸附的最佳振荡强度为150 r/min.     

负载TiO2的活性炭纤维改性电极电吸附除氟

采用溶胶-凝胶法制备TiO2凝胶,将TiO2凝胶涂覆在活性炭纤维表面并进行热处理制备改性电极(TiO2/ACF),利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射光谱仪(XRD)、比表面和孔隙度分析仪对负载前后电极的表面特性进行表征,并探讨了其对NaF溶液的电吸附效果。结果表明,电极负载TiO2后表面变得粗糙,比表面积和总孔体积减小,而介孔体积和平均孔径增大。此外,表面的TiO2同时以金红石和锐钛矿的晶型存在。电吸附实验结果显示,加电可以提高吸附容量,而且电压、pH和初始氟离子浓度均对电吸附容量产生影响:电压增大,吸附容量增加,当施加电压为2 V时,电吸附容量为1.03 mg/g,比开路电位时提高40%;pH可以通过影响氟离子在溶液中的存在形态和TiO2/ACF电极表面的羟基基团对电吸附容量产生影响;初始氟离子浓度升高,电极吸附容量增大,但是去除率降低。在处理初始氟离子浓度为4 mg/L的NaF溶液时,在2 V电压、中性pH和12 h的吸附时间下,改性ACF为电极的吸附量为1.32 mg/g。     

无定型纳米TiO2吸附去除饮用水中的低浓度As(Ⅲ)

研究了纳米无定型TiO2颗粒对饮用水中低浓度的三价砷As(Ⅲ)吸附行为。纳米TiO2颗粒吸附剂的BET表面积为205 m2/g,计算的BJH吸附平均孔径为4.02 nm(4 V/A)。对起始As(Ⅲ)浓度为150μg/L的模拟含砷水,经过5h的吸附处理后残余浓度不足4μg/L,As(Ⅲ)去除率达到97%。反应起始阶段吸附速率较快,84%的As(Ⅲ)能够在20min内去除。As(Ⅲ)吸附动力学较好地符合拟二级动力学模式。最佳As(Ⅲ)吸附pH为9.3,低于此值,随酸性增加吸附速率有所降低;而高于此值的强碱性pH对吸附有强烈抑制作用。在平衡浓度较低的情形下(10～220μg/L),Lang-muir,Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)吸附等温式均可较好拟合吸附行为,但中性和弱碱性条件下更符合Fre-undlich吸附等温式;平衡浓度大于220μg/L,吸附容量随平衡浓度增加而迅速增加,最大吸附容量在低浓度下达到4.79 mg/g。     

表面活性剂对Cd2+在沉积物上吸附行为的影响

以Cd2+为重金属代表,阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、阳离子表面活性剂氯化十六烷基吡啶(CPC)、非离子表面活性剂辛基酚聚氧乙烯醚(TX-100)为表面活性剂代表,用实验模拟法研究了3种类型的表面活性剂对Cd2+在沉积物上吸附行为的影响.结果表明,不同种类的表面活性剂对Cd2+在沉积物上的吸附影响不同,SDBS对Cd2+的吸附影响可分为2个阶段,当SDBS初始质量浓度从0 mg/L增加到2 600 mg/L,Cd2+的吸附量从1.52 mg/g增至1.88 mg/g,增加了23.7%,随着SDBS初始浓度继续增加,Cd2+的吸附量开始下降,当SDBS初始质量浓度增至16 000 mg/L,Cd2+的吸附量降低至0.34 mg/g;CPC主要通过在溶液中电离出CP+,CP+与Cd2+竞争沉积物表面的吸附位从而抑制Cd2+的吸附,当CPC初始质量浓度从0 mg/L增加至16 000 mg/L,Cd2+的吸附量从1.50 mg/g降低至0.52 mg/g;TX-100能轻微抑制Cd2+在沉积物上的吸附,当TX-100初始质量浓度从0 mg/L增加到16 000 mg/L时,Cd2+吸附量从1.52 mg/g减少至1.35 mg/g.     

负载TiO_2的活性炭纤维改性电极电吸附除氟

采用溶胶-凝胶法制备TiO2凝胶,将TiO2凝胶涂覆在活性炭纤维表面并进行热处理制备改性电极（TiO2/ACF）,利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射光谱仪（XRD）、比表面和孔隙度分析仪对负载前后电极的表面特性进行表征,并探讨了其对NaF溶液的电吸附效果。结果表明,电极负载TiO2后表面变得粗糙,比表面积和总孔体积减小,而介孔体积和平均孔径增大。此外,表面的TiO2同时以金红石和锐钛矿的晶型存在。电吸附实验结果显示,加电可以提高吸附容量,而且电压、pH和初始氟离子浓度均对电吸附容量产生影响：电压增大,吸附容量增加,当施加电压为2 V时,电吸附容量为1.03 mg/g,比开路电位时提高40%;pH可以通过影响氟离子在溶液中的存在形态和TiO2/ACF电极表面的羟基基团对电吸附容量产生影响;初始氟离子浓度升高,电极吸附容量增大,但是去除率降低。在处理初始氟离子浓度为4 mg/L的NaF溶液时,在2 V电压、中性pH和12 h的吸附时间下,改性ACF为电极的吸附量为1.32 mg/g。     

改性糠醛渣吸附脱硫废水中钙离子

石灰石-石膏法烟气脱硫技术中石灰石利用率低导致钙流失严重,为实现脱硫废水中Ca2+的资源化利用,进行糠醛渣改性和Ca2+的吸附特性研究。实验结果表明,利用H3PO4改性后的糠醛渣对脱硫废水中Ca2+具有较高的吸附率;在振荡的前30 min吸附率上升极快,至90 min时基本达到平衡吸附量;对Ca2+浓度对吸附率影响研究结果表明,平衡吸附量与平衡浓度关系符合Langmuir等温吸附方程;在初始Ca2+浓度为300 mg/L的溶液中加入3 g吸附剂,温度30℃条件下振荡90 min,平衡吸附量为8.41 mg/g。     

壳聚糖包覆介孔微孔分子筛去除水中的氨氮

以壳聚糖包覆介孔-微孔复合分子筛(CS/MCM-41-A)为吸附剂去除水中的氨氮,研究了反应时间、溶液p H、溶液氨氮初始浓度、CS/MCM-41-A投加量、竞争离子对吸附的影响,分析了CS/MCM-41-A的吸附动力学和热力学特征。结果表明,298 K下,当CS/MCM-41-A投加量为5 g/L,溶液氨氮初始浓度50 mg/L,p H为7,吸附时间为40 min时,溶液中氨氮的去除率达到74.35%,CS/MCM-41-A对离子的选择吸附顺序为Mg2+K+Ca2+Na+。CS/MCM-41-A吸附氨氮符合拟二级动力学方程,吸附等温线更好地符合Freundlich方程,CS/MCM-41-A对氨氮的去除有良好的吸附性能。     

二氧化钛颗粒制备及其对水中三价砷的去除

以硫酸氧钛和聚乙烯醇(PVA)为原料,通过冰水浴法制备了二氧化钛(TiO2)颗粒,并研究了其对砷的吸附性能。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对TiO2颗粒进行了表征,结果表明,吸附剂为锐钛矿结构,比表面积246 m2/g。TiO2颗粒对模拟地下水中砷(Ⅲ)的吸附动力学研究表明,吸附过程符合准二级动力学。采用Langmuir和Freundlich方程对吸附平衡数据进行了拟合,结果表明,吸附等温线符合Langmuir模型,最大吸附量为22.3 mg/g。TiO2颗粒对三价砷的吸附在pH为9.1时吸附量最大,吸附受CO23-影响较大。将110 g TiO2颗粒装备成过滤滤壶,对山西地下水(总砷含量190μg/L)进行了除砷实验,经过3 600柱体积后,滤液中砷浓度低于10μg/L,符合国家饮用水标准。     

法库沸石对氨氮的吸附特性和阳离子交互过程

以0.9~2 mm和3.3~4 mm粒径沸石的天然法库沸石作为实验材料,开展了等温吸附实验、动力学实验和阳离子影响实验,探讨了天然沸石对氨氮(NH+4-N)的吸附特性及阳离子交互过程。结果表明,法库沸石对NH+4-N等温吸附线符合Langmuir和Freundlich吸附方程,最大吸附量为10.41 mg/g。吸附动力学过程符合准二级和颗粒内经扩散动力学方程,其吸附NH+4过程为物理吸附和化学吸附过程,并以化学吸附为主。对反应过程中各离子浓度监测发现,沸石中与NH+4发生离子交换的主要是Na+、Ca2+和K+,三者占离子交换总量的99%。共存阳离子在沸石吸附NH+4过程中,Ca2+和Mg2+对吸附过程影响最大,Na+影响最小。     

改性荞麦壳对水溶液中Cu~(2+)离子吸附效果及机理

以柠檬酸对荞麦壳进行化学改性,改性后荞麦壳吸附剂对Cu2+的吸附量增加。研究了不同pH、吸附剂投入量、浓度和时间对吸附效果的影响。在pH值为5.5,Cu2+初始浓度50 mg/L,吸附剂投入量为1 g,吸附时间为120 min的条件下,Cu2+的吸附量达到较大值。通过用改性荞麦壳吸附剂对Cu2+的热力学吸附过程的分析,结果表明,改性荞麦壳吸附剂符合Langmuir吸附等温模式,改性荞麦壳吸附剂对Cu2+的吸附存在化学吸附,改性荞麦壳的最大吸附量可以达2.26 mg/g。研究改性荞麦壳吸附剂吸附Cu2+的动力学特性,吸附动力学行为可用准二级速率方程进行很好的描述,准二级吸附速率常数随温度升高而增大。准一级速率方程和颗粒扩散模型可以较好地描述吸附初始阶段,Cu2+浓度较高,颗粒内扩散;吸附后期,Cu2+浓度较低,受到颗粒外扩散的控制。总之,整个吸附过程可能是多种动力学机理共同作用的结果。     

氮掺杂TiO2对水中Cr(Ⅵ)的吸附

以四氯化钛、尿素为原料,采用简单的溶胶-凝胶法制得了氮掺杂TiO2,其比表面积(BET)为106.48 m2/g.系统研究了该吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附性能.结果表明,对于初始浓度为100 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液,吸附剂用量为5 g/L,在pH=5时,25℃下吸附180 min即能达到满意的吸附效果,其吸附效率可达97％以上.氮掺杂TiO2对Cr(Ⅵ)的吸附平衡符合Langmuir方程,升高温度,平衡吸附量增大；在温度为55℃时,Cr(Ⅵ)的饱和吸附量高达29.906 mg/g.吸附动力学可用拟二级速率方程很好地描述.氮掺杂后TiO2的吸附能力比纯TiO2明显增强.即对于Cr(Ⅵ),氮掺杂TiO2是一种优良吸附剂.此外,从氮掺杂TiO2吸附Cr(Ⅵ)前后的FTIR图可知,氮掺杂TiO2吸附Cr(Ⅵ)的过程中,N-H键参与了吸附过程.由于氮掺杂TiO2制备简单、原料廉价易得、吸附Cr(Ⅵ)效果良好,故可用于工业化生产.     

核桃壳对模拟废水中Cu~(2+)的吸附性能研究

采用核桃壳作为吸附剂,对模拟废水中的Cu2+进行吸附去除,考察了吸附剂粒径、水样初始pH、吸附剂用量、Cu2+初始浓度、吸附时间等因素对Cu2+吸附效果的影响,确定最佳吸附参数,并进行了吸附动力学和吸附等温线分析。结果表明:最佳吸附参数为核桃壳吸附剂粒径1.25~1.60mm、水样初始pH 5.0、吸附剂用量2.5g,Cu2+初始质量浓度20mg/L、吸附时间360min,在此条件下100mL水样在200r/min、25℃条件下吸附的Cu2+去除率达70%以上,吸附量约为0.702mg/g;本实验过程采用伪二级动力学方程的拟合更好,R2均在0.9以上,Cu2+吸附速率与其浓度的二次方成正比;Langmuir方程可以较好地描述核桃壳吸附剂对Cu2+的吸附过程,此吸附过程是单分子层的吸附。     

天然锰砂去除水中的砷

天然锰砂是一种廉价、高效的水处理用材料,但尚未用于水中砷的去除。实验研究了反应时间、砷形态、初始砷浓度、温度、溶液初始pH对吸附过程的影响。结果表明,天然锰砂对As(Ⅲ)的吸附能力大于As(Ⅴ)。25℃时,固液比为10 g/L的条件下,天然锰砂对初始浓度为5.0 mg/L的砷溶液吸附过程经72 h基本达到平衡,平衡时对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的去除率分别达到94.5%和85.9%。吸附过程符合Lagergren准一级反应动力学模型和假二级反应动力学模型。相比之下,假二级动力学模型拟合程度更高。对As(Ⅲ)和As(Ⅴ),45℃时的吸附量均大于25℃时。不同温度下,天然锰砂对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附过程更符合Freundlich等温吸附模型。在溶液初始pH为3～10范围内,锰砂对砷的吸附能力受pH的影响较小。实验结果表明,天然锰砂是一种具有实际应用潜力的除砷材料。     

生物膜细菌藻酸盐对Cu2+的吸附动力学研究

以生物膜中提取的细菌藻酸盐为原料制备藻酸钙为吸附剂,对水溶液中的Cu2+进行了吸附动力学研究.试验结果表明,吸附时间、溶液初始pH和吸附剂投加量对藻酸钙吸附Cu2+影响显著.当溶液初始pH为4.0、Cu2+初始质量浓度为100 mg/L、吸附剂投加量为0.7 g/L时,藻酸钙对Cu2+的平衡吸附量为56.15 mg/g.水溶液中Cu2+在藻酸钙上的吸附动力学过程可用准二级动力学方程来模拟.吸附等温线研究表明,藻酸钙吸附Cu2+的过程可用Langmuir和Freundlich模型来描述.100 mmol/L 乙二胺四乙酸(EDTA)可有效解吸95.6%的Cu2+,实现Cu2+的回收与吸附剂的重复利用.     

麦秆对水中扑草净的吸附性能研究

农业秸秆富含纤维素、木质素等组分,是良好的吸附材料。采用麦秆作为吸附剂,其对浮油及溶解油具有良好吸附效果。选用麦秆为吸附剂,探究其对扑草净的吸附效果。主要考察麦秆粒径、投加量、振荡频率、扑草净初始质量浓度4种因素对吸附的影响,研究麦秆对扑草净的吸附等温线和吸附动力学过程,并采用正交实验对影响吸附的因素进行优化。结果表明:(1)麦秆可有效降低废水中扑草净浓度,在振荡频率150r/min、麦秆粒径250~500μm、投加量0.500 0g、吸附300min时,扑草净初始质量浓度由5.20mg/L降至3.22mg/L,去除率为38.08%。(2)单因素吸附平衡实验表明,随麦秆粒径增加(150~4 000μm),其比表面积减小,平衡吸附量随之减小,麦秆粒径150~250μm时平衡吸附量为0.192 0 mg/g,显著大于1 700~4 000μm时的平衡吸附量(0.059 3mg/g);随麦秆投加量增加(0.100 0~1.000 0g),去除率随之提高,平衡吸附量与之相反,0.100 0g投加量时平衡吸附量为0.222 0mg/g;随着振荡频率加剧,麦秆在水中扩散增强,与扑草净碰撞几率增加,振荡频率250r/min时平衡吸附量为0.191 0mg/g;随扑草净初始质量浓度增加(1.03~6.18mg/L),平衡吸附量随之增加,初始质量浓度为6.18mg/L,平衡吸附量为0.226 0mg/g。(3)分别以Henry型、Langmuir型、Freundlich型吸附等温式进行拟合,资料表明,以Henry型吸附等温式较适宜描述该吸附过程。(4)采用伪一级动力学方程、伪二级动力学方程、Elovich经验方程、颗粒内扩散方程分析吸附动力学过程,以伪二级动力学方程较符合。(5)在振荡频率为150r/min、初始质量浓度为2.00mg/L、麦秆粒径为250~500μm、投加量为0.700 0g时,扑草净最佳去除率为47.80%。     

载钴活性焦对As(V)的吸附性能与去除效果

使用沉淀负载法制备了载钴活性焦,并研究了溶液pH值、反应时间、As(V)初始浓度以及共存阴离子等对载钴活性焦吸附去除水环境中As(V)的影响。结果表明,(1)载钴后活性焦的比表面积和孔容积分别提高了20.87%和43.47%;(2)载钴活性焦对As(V)最佳吸附pH值为4.0,当As(V)的初始浓度为10 mg/L时,As(V)去除率可达97%;(3)吸附过程符合准二级动力学模型(k2=0.66,R2=0.96),吸附等温线为Freundlich型(kF=8.227,1/n=0.396,R2=0.97);(4)稳定性实验验证了载钴活性焦的稳定性,钴不易脱附,最大脱附率仅为0.145%。     

三价铁改性活性炭对水中微量砷的吸附特性

研究了三价铁改性对不同活性炭(颗粒和粉末)对水中砷的吸附特性的影响。结果表明,三价铁改性有效提高了活性炭对不同形态砷的吸附性能。其中,对于2种活性炭,As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的最佳铁离子改性浓度分别为0.1和0.05 mol/L。此时,通过Langmuir等温线方程拟合得到:粉末和颗粒活性炭对As(Ⅲ)的最大吸附量qm分别为2.38 mg/g和9.39 mg/g;而对As(Ⅴ)的qm分别为5.12 mg/g和2.32 mg/g。此外,当溶液的p H从3升高到9的过程中,吸附量先增加后有所下降,当p H为7时,改性前后的活性炭对砷的吸附量达到最高。     

羟基铝及复合改性蒙脱石对As(V)的去除性能

采用无机羟基铝及阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵对天然蒙脱石进行无机及复合改性。在吸附过程中研究了反应时间、投加量和pH等变量对吸附性能的影响,同时进行吸附动力学及吸附等温线研究,吸附规律符合Langmuir等温方程式。采用X射线衍射、X射线荧光、傅里叶红外光谱等表征手段对未改性及改性蒙脱石进行性能表征。研究结果表明,羟基铝及复合改性蒙脱石对As(V)具有良好的吸附性能,在pH为4～10,初始砷浓度为2 mg/L,改性蒙脱石对As(V)的去除率接近99%。吸附机理主要为羟基铝表面络合吸附和静电吸附。     

Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒吸附水体中的Cd2+和Zn2+

一种新型纳米固相萃取吸附剂,由阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)包裹在Fe3O4磁性纳米颗粒表面形成,用于吸附水溶液中的重金属离子。研究了吸附过程的主要影响因素(如SDS浓度、溶液pH等)以及解吸过程的最佳条件,并对其机理进行了初步的探讨。研究结果表明,共沉淀法制备的Fe3O4颗粒粒径分布均匀,平均粒径约为54 nm;SDS浓度为300 mg/L时,Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒吸附Cd2+和Zn2+的能力最强;在一定浓度范围内,Fe3O4/SDS体系对Cd2+和Zn2+的吸附平衡数据符合Langmuir吸附等温方程,饱和吸附量分别为22.42 mg/g和13.95 mg/g。最终结果表明,Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒具有较强磁分离能力和较好的吸附效果。