Fe3+负载凹凸棒土(Fe/ATP)结构表征及其稳定化修复镉(Cd)机制研究

以凹凸棒土(凹土,ATP)为原料,采用浸渍法制备Fe3+负载凹土(Fe/ATP),表征了其结构与形貌,研究了凹土和Fe/ATP对土壤中镉(Cd)的吸附效果,以浸出浓度作为稳定化评价指标,通过吸附前后凹土和Fe/ATP形貌等特征的变化探讨了稳定化修复Cd机制.结果表明,加入质量比20%的凹土和Fe/ATP,Cd的浸出浓度分别降低了45%和91%,说明Fe/ATP对土壤中Cd有显著的稳定化作用.形貌表征分析表明,凹土主要通过结构中的水、—OH基团和晶格缺陷来稳定Cd,而Fe/ATP对土壤中Cd稳定化作用可能主要来自—OH基团以及Fe—O中桥氧的贡献.凹土与氧化铁均为土壤中天然矿物,廉价易得且环境友好,制备方法简单易实现,该复合材料用于Cd污染土壤的稳定化修复具有较好的应用前景.     

凹凸棒石吸附氧化催化剂对甲醛的脱除研究

以酸改性凹凸棒石为载体,采用浸渍法以不同金属氧化物做活性组分进行了脱除甲醛的活性组分筛选,通过正交实验优化制备氧化锰凹凸棒吸附氧化催化剂工艺条件.结果表明,负载9%(质量分数)的锰氧化物,300℃焙烧4h制备的粒度为40～60目的凹凸棒吸附氧化催化剂在初始浓度为9.5552mg·m-3的甲醛空气中,24h时对甲醛的吸附量可达到0.188mg·g-1,甲醛脱除率达到98.35%.傅立叶变换红外光谱(FTIR)及X射线衍射(XRD)测试表明,凹凸棒吸附氧化催化剂对空气中的甲醛在室温下起到了吸附与催化氧化的作用.     

淀粉改性絮凝剂制备及其对污泥絮凝性能研究

利用60Co-γ辐射,以共辐照接枝技术制备出淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物。研究了各种反应条件对丙烯酰胺(Acrylamide,AM)接枝率和单体利用率的影响规律,利用傅里叶红外光谱对接枝产物进行了表征。结果表明,其最佳合成条件为:辐射剂量15 kGy,淀粉与AM质量配比0.5∶1,阻聚剂添加量0.02%AM,单体浓度5%,产品接枝率达244%,单体利用率达171%。接枝产物通过Mannich反应阳离子化后考察其对剩余污泥絮凝性能,试验结果表明:改性絮凝剂(CSPAM)对剩余污泥的絮凝效果优于市售PAM,且CSPAM最佳用量小于PAM。     

改性凹凸棒土对磺胺甲噁唑的吸附研究

凹凸棒土是一种廉价并具有良好应用前景的材料。为进一步提高凹凸棒土对磺胺类抗生素的去除能力,该文采用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)和预处理过的凹凸棒土(ATP)为原材料对其进行改性处理,制得改性凹凸棒土,标记为CTMAB/ATP。以磺胺甲噁唑为研究对象,研究了CTMAB/ATP对水中磺胺甲噁唑的吸附性能和效果,通过间歇吸附实验,考察了吸附时间、初始浓度、pH、温度和腐殖酸等共存时对吸附过程的影响。研究结果表明,CTMAB/ATP对水中磺胺甲噁唑的吸附过程能较好地符合拟二级动力学模型,拟合结果qe为0.174 8 mg/g,与实验测试结果0.175 mg/g基本吻合。Langmuir方程比Freundlich方程更能较好地描述其吸附行为,温度的升高对磺胺甲噁唑的吸附去除率有一定的不利影响;pH对磺胺甲噁唑的吸附去除基本没有影响,腐殖酸的存在使磺胺甲噁唑的吸附效果略有下降。以上结果为处理水中磺胺甲噁唑提供重要的参考数据。     

离子强度对粘土和改性粘土絮凝去除水华铜绿微囊藻的影响

研究了水体的离子强度对粘土和壳聚糖改性粘土絮凝去除铜绿微囊藻的影响 .离子强度的增加有利于粘土对藻类的絮凝去除 .与一般粘土除藻相反 ,壳聚糖改性粘土却在离子强度低的条件下具有更好的除藻效果 ,是适合在湖泊 ,水库和江河等淡水 (低含盐量 )水体中应用的应急除藻技术 .当离子强度从 0.17mol/L降到 0mol/L时 ,海泡石除藻率从 90 %以上降为 70 %以下(投加量700mg/L) ,而壳聚糖改性海泡石的除藻率却从 70%左右升至 95% (投加量仅为 11mg/L) .用粘度法研究了壳聚糖改性海泡石的絮凝机理 ,发现相对低的离子强度更有利于壳聚糖分子链上阳电荷的相互排斥作用 ,有利于壳聚糖分子链的舒展 ,从而可以充分发挥架桥网捕作用 ,利于絮凝除藻 .     

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.     

铝钛改性MCM-41材料对污水中铅镉的吸附研究

研究了改性MCM-41材料对污水中重金属铅、镉离子的吸附行为。在MCM-41材料中加入Al、Ti两种诱因金属离子来合成新的Al-Ti-MCM-41及Ti-Al-MCM-41改性材料,通过氮气吸附-脱附等温线对Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=1∶1)及Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=2∶1)样品进行了表征,并采用改性后的MCM-41材料为吸附剂对含有二价铅、镉离子的溶液进行吸附实验,考察了吸附剂投加量,Pb2+、Cd2+初始质量浓度和吸附温度对吸附的影响。结果表明:改性Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=1∶1)材料的最可几孔径和比孔容分别为16.68 nm和0.046 cm3/g,由BJH计算得到的平均孔径为17.02 nm;Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=2∶1)的最可几孔径和比孔容分别为16.88 nm和0.083 cm3/g,由BJH计算得到的平均孔径为17.08 nm。Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=1∶1)对Cd2+的吸附率为99.8%;Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=2∶1)对Pb2+的吸附率为99.96%;Pb2+和Cd2+的吸附容量随吸附剂投加量的增加而降低,随离子初始浓度的增大而增加;温度越高越有利于吸附。该研究重点考察改性MCM-41材料在重金属铅镉离子污染治理中的性能,从而为解决重金属铅镉的污染,加强环境保护提供理论支撑和技术支持,具有明确的现实意义。     

SDS/凹凸棒土对水中碱性嫩黄的吸附及性能

凹凸棒土是一种吸附性能良好的天然无机矿物材料,表面带负电,因而对于水中带正电的阳离子染料碱性嫩黄有一定吸附效果,去除率为59.3%。用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)对其进行改性后,由于将凹凸棒土的表面电性变得更负,吸附效率将会提高。此外,由扫描电镜看出凹凸棒土为纤维状,且晶束间多呈平行紧密聚集,而经SDS改性后的凹凸棒土,晶束在三维空间呈松散交错的排列,更为分散和疏松多孔。由红外吸收光谱看出SDS的特征峰出现在SDS/凹凸棒土中,说明SDS对凹凸棒土起到了良好的改性作用。激光粒度仪测定结果表明SDS/凹凸棒土的中位径d(0.5)由改性前的4.223μm减小到3.758μm,比表面积因而更大,这些变化均会导致改性后的SDS/凹凸棒土有更强的吸附能力。当投加量为0.45 g/L时,吸附30 min后对废水中碱性嫩黄可达吸附平衡,去除率达到80.2%,吸附容量为296.3 mg/g,是活性炭吸附容量129.6 mg/g的2倍多。吸附后的材料经过加热解析再生,吸附性能接近凹凸棒原土,可以再次利用。     

一种新型复合吸附剂去除印染废水中亚甲基蓝

将丙烯酰胺接枝到淀粉上并负载到炭黑表面制备一种新型复合吸附剂(CLS),用于去除印染废水中亚甲基蓝,研究了引发剂浓度、反应温度、淀粉/炭黑和淀粉/丙烯酰胺的质量比对接枝参数与吸附效率的影响,得到较佳制备条件。同时对比了纯淀粉、炭黑与CLS对亚甲基蓝吸附性能,结果表明CLS吸附性能明显优于纯淀粉和炭黑。吸附动力学研究发现,CLS对亚甲基蓝的吸附行为符合准二级动力学模型,吸附过程为物理扩散吸附与化学吸附并存;CLS对亚甲基蓝的吸附以颗粒内扩散为控制步骤。     

高分子改性黄原胶/羟基磷灰石复合水凝胶的制备及其吸附金属离子性能

以黄原胶为接枝骨架,丙烯酸为单体,羟基磷灰石为无机组分,通过氧化还原聚合反应,制备了高分子改性黄原胶/羟基磷灰石复合水凝胶(XG-g-PAA/HAP).红外光谱和扫描电镜表征发现,在低温条件下(50℃)成功制备了XG-g-PAA/HAP.将XG-g-PAA/HAP用作水体重金属离子吸附剂,结果表明:当pH1时,XG-g-PAA/HAP吸附容量较小,随着pH增大,吸附容量快速增大,当pH4时,吸附容量达到平衡;90%以上的金属离子在30 min内可被清除.当[Cu~(2+)]=300 mg·L~(-1)和[Pb~(2+)]=600 mg·L~(-1)时,XG-g-PAA/HAP吸附容量达到最大值.重复吸附-脱吸附5次后,吸附容量仍可保持初始的80%,所制备的XG-g-PAA/HAP有望成为一种有效的水体重金属离子吸附剂.     

微波辐射香草醛交联壳聚糖对镉(Ⅱ)的吸附性能

采用微波辐射技术合成了香草醛交联壳聚糖(V-CTS)希夫碱,用红外光谱和扫描电镜对产物结构进行了表征,研究了该吸附剂对镉离子的吸附性能。结果表明,香草醛改性壳聚糖粒径约在5~40μm之间,吸附剂对镉离子的的吸附条件是:pH为6.0,100 mg/LCd2+溶液50 mL,吸附剂投加量为0.02 g,吸附震荡时间5 h,温度20℃,吸附量为39.7 mg/g。与水浴法制备的吸附剂以及其他壳聚糖改性产品相比,该吸附剂的吸附量大大提高,且操作方法简单,工艺条件易于控制。     

巯基改性坡缕石的制备、表征及其对Cd的吸附作用

为明确巯基改性坡缕石(MPAL)作为修复材料对Cd的吸附机制以及其在修复Cd污染土壤中的应用潜力,以坡缕石(PAL)为原料,通过高速剪切凝胶法制备MPAL作为钝化剂开展吸附试验与土壤钝化试验,研究MPAL对Cd的吸附效果.通过X射线衍射(XRD)、BET孔结构分析、傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)以及X射线光电子能谱(XPS)对吸附前后的样品进行表征,探讨其吸附机制.结果表明：PAL和MPAL均能有效吸附水溶液中的Cd²⁺,MPAL吸附效果优于PAL.拟二级动力学模型更适合描述Cd²⁺在PAL和MPAL上吸附量的动态变化过程,MPAL约90 min达到吸附平衡,相比于PAL能更加迅速达到吸附平衡. Freundlich等温吸附模型能够更好地描述吸附数据特征,在试验条件下,MPAL的饱和吸附容量为44.41mg/g,明显高于PAL的饱和吸附容量(33.65 mg/g). MPAL在投加量为0.1%～0.3%时可使土壤DTPA提取态Cd含量降低53.45%～78.43%. XRD衍射峰分析、FTIR官能团振动模式分析以及XPS...     

氨基硫脲改性山竹壳对Cd2+. Pb2+的吸附

采用氨基硫脲改性山竹壳,制备新型的改性山竹壳吸附剂,研究其对Cd2+、Pb2+的吸附性能。结果表明,吸附Cd2+、Pb2+的适宜条件为:pH 6.0,吸附时间120 min。改性后山竹吸附剂对Cd2+、Pb2+的吸附容量能有了很大程度的提高,Cd2+、Pb2+最大吸附量分别达到39.37、57.14mg/g。吸附过程可以很好地用准二级动力学方程描述,吸附等温线用Langmuir方程的拟合效果优于Freundlich方程。     

氧化锰改性活性炭的优化制备及其对Cd(Ⅱ)的吸附研究

采用浸渍焙烧法制备了活性炭负载氧化锰的除镉(Cd(Ⅱ))吸附剂,通过L_9(3~4)正交试验确定最优制备条件如下:浸渍时间7 h,KMnO_4质量分数2.7%,焙烧温度470℃,焙烧时间2.5 h。通过BET、SEM、FTIR、XRD对改性活性炭(MOAC)进行表征,研究了pH值、吸附时间、初始浓度、吸附温度等对Cd(Ⅱ)吸附效果的影响。结果表明:MOAC表面烃基含氧官能团增多,氧化锰以MnO_2的形式负载到其表面;当MOAC的投加量为0.5 g/L,Cd(Ⅱ)的初始浓度为50 mg/L,溶液pH值为6.0,温度为298 K,吸附时间为12 h时,MOAC对Cd(Ⅱ)的吸附量高达84.15 mg/g,吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附方程,热力学参数表明该吸附过程为放热、自发的过程。     

碳酸钙改性硅藻土处理电解锌漂洗废水实验研究

铅锌矿在我国储存量大,电解法生产锌过程中可产生含Zn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)、As5+和Cu~(2+)等重金属离子的漂洗废水。以硅藻土精土为基体,用碳酸钙作为改性剂制备改性硅藻土,对电解锌漂洗废水进行吸附实验研究。结果表明:在反应时间为150 min,碳酸钙改性硅藻土用量为3 g/L,pH为5.46,温度为25℃条件下,对废水进行吸附实验,吸附后废水中的Cu~(2+)和As5+离子浓度低于仪器检测线(0.01 mg/L和0.09 mg/L),Pb~(2+)浓度为0.16 mg/L,吸附后废水中Cu~(2+)、As5+和Pb~(2+)离子浓度均满足GB 25466—2010《铅锌工业污染物排放标准》的排放要求。同时,采用SEM、FTIR、XRD等对碳酸钙改性硅藻土进行表征,进一步探讨了碳酸钙改性硅藻土对重金属的吸附机理。     

改性甘蔗渣对Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附行为研究

为提高废弃甘蔗渣对重金属离子Cd2+和Pb2+的吸附能力,文章采用简单的方法制备了乙二胺四乙酸二酐(EDTAD)修饰的甘蔗渣。经FTIR分析,有大量的羰基修饰在了甘蔗渣的表面,为其吸附重金属离子提供了更多的活性位点。实验结果表明:经过修饰后的甘蔗渣对Cd2+和Pb2+的吸附量分别为46.46 mg/g、119.36 mg/g,是未修饰的3.69和12.31倍,且均能在20 min内达到最大吸附量并保持平衡,其吸附符合Langmuir等温吸附模型,且吸附过程遵循二级动力学模型。在pH 4~7范围内,修饰SCB对Cd2+和Pb2+具有较高的吸附能力。除此之外,在Cd2+、Pb2+、Cu2+和Zn2+共存的情况下,修饰SCB对Pb2+仍能保持较高的吸附量。修饰后的甘蔗渣对Cd2+和Pb2+的吸附能力有了显著提高,且具有一定的抗干扰能力,有望应用于实际工业废水处理。     

纳米二氧化锰的制备及其对Cd~(2+)的吸附研究

采用微乳液还原法,用甲苯还原KMnO4制备了纳米MnO2。采用傅立叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等方法对所制纳米MnO2进行了表征。研究表明:所得纳米MnO2为球型颗粒,其粒径范围为50～70 nm,比表面积大,表面存在大量活性-OH基团,高温煅烧使纳米MnO2从无定型向α晶型转变。以水体中Cd2+为目标污染物,通过吸附实验,研究表明溶液pH、煅烧温度、初始浓度对吸附效果有显著影响。pH=6时,300℃煅烧的MnO2吸附Cd2+效果较好,去除率达99.36%。,符合Langmuir模型。     

CS/PVA微球的制备及其对重金属离子吸附研究

利用聚乙烯醇和戊二醛通过化学交联对壳聚糖进行改性,制备了壳聚糖/聚乙烯醇(CS/PVA)微球,采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和扫描电镜对CS/PVA微球进行了表征,考察了pH值、吸附时间和重金属离子(Cu²⁺、Fe³⁺、Pb²⁺、Cd²⁺)溶液初始浓度对CS/PVA微粒吸附性能的影响,并进行了吸附动力学研究。结果表明:CS/PVA微球吸附溶液中重金属离子的最佳pH值为7;准二级动力学模型较好地拟合了4种重金属离子的吸附试验数据,表明其吸附过程以化学反应为主,其中金属螯合作用占主导作用;利用Langmuir等温线模型拟合得到的CS/PVA微球对溶液中Cu²⁺和Cd²⁺的最大吸附容量分别为52.33 mg/g和57.81 mg/g,CS/PVA微球对溶液中Fe³⁺、Pb²⁺的吸附更符合Freundlich等温吸附模型,其对Pb²⁺的吸附率最大。     

荷梗生物炭理化性质及其对水中Cd的吸附机制

为探究HBC（荷梗生物炭）的基本理化性质及其对水中Cd2+的吸附机制,以荷梗为原料,在300~700℃热解温度下制得HBC,通过灰分分析、元素分析、SEM（扫描电镜）分析及FTIR（傅里叶红外光谱）分析初步探明HBC的基本理化性质并确定其最优热解温度,同时利用经典的吸附动力学模型和等温吸附模型对HBC吸附水中Cd2+的内在机制进行分析.结果表明:HBC的最优热解温度为400℃,灰分物质显著影响了HBC的pH,进而对其吸附性能产生影响.SEM分析结果显示,HBC具有发达的多孔结构,其中400℃下制备的HBC（记为HBC-400）多孔结构最优.元素分析结果显示,HBC中φ（C）逐渐升高而H/C[φ（H）/φ（C））]、O/C[φ（O）/φ（C）]下降,表明随热解温度升高HBC逐渐失水且炭化程度逐渐增强.FTIR分析表明,HBC表面存在大量羟基、羧基和羰基等含氧官能团,随热解温度升高,HBC芳构化程度增强而表面官能团丰度降低.试验条件下,HBC对Cd2+的平衡吸附量已达39.239 mg/g,吸附平衡时间为600 min.通过对吸附动力学及等温吸附模型拟合结果分析可知,水中Cd2+在HBC上的吸附是发生在多相异构表面的多分子层混合吸附.综合考虑HBC的理化性质及模型拟合结果可以推测Cd2+在HBC上的吸附可分为3个过程:① Cd2+在浓度梯度力作用下由溶液迅速扩散到HBC表面.② Cd2+与HBC表面官能团发生络合、离子交换反应,与金属氧化物、碳酸盐等发生共沉淀反应.③ Cd2+扩散到HBC的多孔结构中,与苯环上普遍存在的π电子结构发生阳离子-π作用.研究显示,HBC具有碱性、发达的多孔结构、丰富的表面官能团和高稳定性等优良性质,HBC对水中Cd2+的吸附是在其多孔介质表面进行的化学主导吸附过程,因此,可为生物炭类环境功能材料的研制提供选材依据.      

Evaluation of adsorption capacities of humic acids extracted from Algerian soil on polyaniline for application to remove pollutants such as Cd(Ⅱ), Zn(Ⅱ) and Ni(Ⅱ) and characterization with cavity microelectrode

The adsorption capacities of new humic acids isolated from Yakouren forest (YHA) and Sahara (Tamenrasset: THA) soils (Algeria) and commercial humic acid (PFHA) on polyaniline emeraldine base (PEB) were studied at pH 6.6. Also the adsorption of heavy metals such as Cd2+, Zn2+ and Ni2+ on humic acid-polyaniline systems (HA-PEB) was investigated at the same conditions. HA-PEB compounds were characterized by scanning electron microscopy (SEM), infrared spectrometry and cavity microelectrode. In addition, batch adsorption and cavity microelectrode were used in the adsorption study of Cd2+, Zn2+ and Ni2+ on HA-PEB. To develop biocaptors of polluting metals using a cavity microelectrode modified by HA-PEB systems, the adsorption kinetic and adsorption capacity were investigated. The SEM analysis showed that the presence of humic acid affected the PEB surface and caused the formation of a granular morphology. The maximum adsorption capacities (qmax) of PFHA, THA and YHA determined by adsorption isotherms were 91.31, 132.1 and 151.0 mg/g, respectively. Batch adsorption results showed that qmax of Cd2+, Zn2+ and Ni2+ on HA-PEB followed the order: THA-PEB > YHA-PEB > PFHA-PEB. The voltammograms obtained with HA-PEB modified cavity microelectrode showed the appearance of new redox couples reflecting the adsorption of HA on PEB. Metal-humic acid-polyaniline voltammograms were characterized by appearance of oxidation-reduction couples or reduction wave corresponding to metal. Finally, the result may be exploited to develop a biocaptor based on the cavity microelectrode amended by THA-PEB and YHA-PEB.