新生成Ti(OH)4沉淀物对水中Mn2+的吸附机理研究

采用氧化Ti³⁺方法得到水合Ti(OH)₄絮体沉淀物，研究了以新生成Ti(OH)₄絮体作为吸附剂吸附去除水中Mn²⁺的效率，分析了吸附热力学、动力学及吸附前后Ti(OH)₄絮体的ζ电位变化，研究了pH值和几种常见离子对该吸附的影响。结果表明：Ti(OH)₄絮体对Mn²⁺的吸附可以较好地符合拟二级动力学模型；热力学结果显示，吉布斯自由能变化值ΔG^Θ为负值，吸附反应可自发进行；吸附可以较好地用Langmuir等温式描述，pH值为7.0和8.5时，计算的Q_max分别为58.8 mg/g、92.6 mg/g,但pH值为8.5时不能排除Mn²⁺通过形成沉淀而去除的途径。在试验的条件下，吸附反应进行较快，吸附很快达到准平衡，而且平衡吸附容量与最大吸附容量在数值上较为接近，吸附性质属于单分子层化学吸附。吸附容量还与Ti(OH)₄絮体表面的ζ电位值有一定的相关性，...     

生物锰氧化物对4种重金属的吸附特性研究

通过培养锰氧化细菌Sphingopyxis sp.4-15,制备生物锰氧化物,研究了生物锰氧化物的结构性质及其在不同影响因素下对4种重金属Cu、Zn、Cr和As的吸附特性。结果表明该生物锰氧化物中含有MnO₂、Mn₃O₄和MnO等晶体锰氧化物,包裹在菌体细胞表面呈现出规则的花球状。其锰主要以高价态的Mn⁴⁺和Mn³⁺形式存在,平均孔径为35.56 nm,比表面积为41.49 m²/g。锰氧化物对重金属的吸附过程受pH值影响,最适pH值为4~6;离子强度对吸附过程干扰较小;升高温度有利于其对Cu和Zn的吸附,而对As的吸附产生抑制;锰氧化物对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、As(Ⅲ)的吸附在反应360 min时可达到平衡,对Cr(Ⅲ)的吸附在反应5 min内达到平衡;在4种重金属最大初始浓度下,生物锰氧化物对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、As(Ⅲ)的吸附量依次为:70.184、15.140、9.141、0.089 mg/g,具有较大的重金属吸附容量。     

腐殖酸吸附水中铀的特性与机理

通过序批式试验研究了腐殖酸(Humic Acid,HA)对铀的吸附行为及时间、吸附剂用量、铀的初始质量浓度、pH值、温度和共存离子等试验条件对吸附的影响,分析了其热力学和动力学过程,用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)手段分析了相关吸附机理.结果表明,吸附过程在60 min后达到动态平衡,吸附率最高达99％以上.当pH值在5左右时,HA投加量越大,吸附效率越高.体系中HCO3-、H2PO4-;的存在对HA吸附U(Ⅵ)有促进作用,而柠檬酸根离子、EDTA2-及Cr6+、Mn2+使HA对U(Ⅵ)的吸附率降低,影响程度与其离子浓度正相关.准二级吸附动力学方程可以较好地描述HA吸附U(Ⅵ)的动力学规律,R2=0.9951.当温度为25℃时,U(Ⅵ)质量浓度与吸附量之间的关系符合Langmuir经验公式,饱和吸附容量为170.94 mg/g.HA吸附U(Ⅵ)前后的IR光谱分析表明,HA主要含有—OH、—COOH、—NH2、—C—N、苯环等结构,推断与U(Ⅵ)相互作用的主要基团为—OH、—C=O、—C—N—、—NH2.     

纳米γ-Fe2O3对汞离子的吸附行为研究

为了研究用于含汞离子废水处理的新型高效材料,研究了纳米γ-Fe₂O₃对汞离子的吸附行为。探讨pH值(3、8和12)、温度(288 K、298 K、308 K、318 K)和离子强度(Ca²⁺,0.001 mol/L、0.01 mol/L、0.1 mol/L)对该吸附的影响。使用吸附动力学方程(拉格朗日准一级、准二级)和等温吸附方程(Langmuir和Freundlich)分别对吸附数据进行拟合,并讨论吸附机理。结果表明:pH值为3、8、12时,纳米γ-Fe₂O₃对汞离子的吸附动力学方程符合准二级动力学模型(R2=0.997~0.999);288 K、298 K、308 K、318 K时,纳米γ-Fe₂O₃对汞离子的吸附过程更符合Langmuir吸附模型(R²=0.970~0.995),并且随温度升高,吸附量增加;在不同pH值下,纳米γ-Fe₂O₃对汞离子的吸附等温式可使用Langmuir模式(R²=0.983~0.996)进行表征,随p H值降低,吸附量减少,中性环境有利于吸附;在不同Ca²⁺浓度下,可用Langmuir等温吸附式拟合(R²=0.990~0.996)。通过Langmuir等温吸附式推算出最大吸附量随Ca²⁺浓度增加而减少。     

零价铁去除堆浸采铀工艺废水中U(Ⅵ)的研究

研究了零价铁(Zero-valent iron,ZVI)粉和废铁屑分别去除堆浸采铀工艺废水中以铀酰离子形式(UO2+2)存在的U(Ⅵ),分析了p H值、震荡时间、反应温度、ZVI投加量、共存离子等因素对U(Ⅵ)去除效果的影响。结果表明:在p H=6,震荡时间为80 min,ZVI投加量为1.5 g,铀去除量为0.18 mg/g,ZVI对U(Ⅵ)的去除率可达到98.6%,零价铁粉比废铁屑去除效率略高,共存离子Mg2+,Mn2+,Cl-,NO-3对ZVI去除U(Ⅵ)影响不超过3%,CO2-3和Cu2+影响显著。ZVI去除溶液中U(Ⅵ)以还原沉淀和吸附作用为主,吸附-还原反应遵循一级化学反应动力学方程,探讨出零价铁去除堆浸采铀工艺废水中U(Ⅵ)的机理。     

高锰酸钾改性生物炭对U(Ⅵ)的吸附特性

选用农林剩余物加工制得生物炭,用强氧化剂(KMnO_4、H_2O_2、HNO_3)对生物炭进行化学改性,选择最佳改性方法。通过吸附试验得出用0.01 mol/L KMnO_4改性的生物炭除铀效果最佳。采用KMnO_4改性的生物炭对废水中的铀进行吸附,考察吸附剂投加量、溶液pH值、吸附时间、溶液初始质量浓度等因素对U(Ⅵ)去除效果的影响。结果表明,当吸附剂投加量为0.3 g/L、U(Ⅵ)质量浓度为10mg/L、溶液pH=6、温度为25℃、吸附时间为120 min时,改性生物炭对U(Ⅵ)的去除效果最佳,吸附量达到32.57 mg/g,比未改性前提高了67.9%。对改性前后的生物炭进行了SEM、XRD、FTIR表征及表面含氧官能团测定、吸附动力学分析。结果表明,改性生物炭对U(Ⅵ)的吸附过程符合准二级动力学方程及Langmuir等温吸附模型(决定系数R20.99)。这表明对溶液中铀的去除可能是化学沉淀作用的结果,改性后含氧官能团增加,对溶液中铀的去除也可能存在官能团络合作用与表面吸附,使吸附剂化学吸附能力增强,除铀能力提高。     

Fe的掺杂对MnO2纳米管结构和甲苯降解性能的影响

采用水热法合成了MnO₂纳米管，同时在MnO₂的水热合成过程中，掺杂不同含量的Fe,制备了0.6%Fe-MnO₂、1%Fe-MnO₂和5%Fe-MnO₂的催化剂材料，使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附、拉曼光谱等技术对四种催化材料的形貌和结构进行了表征，并以甲苯为目标污染物对其催化活性进行了研究。结果表明，Fe的掺杂没有影响MnO₂纳米管的形貌和晶型，四种催化剂的形貌均为纳米管状结构，晶型均为α-MnO₂,而比表面积、孔容和最可几孔径显著下降。四种催化剂催化氧化甲苯时，1%Fe-MnO₂纳米管表现出最好的甲苯低温催化性能，这可能与掺杂1%Fe改变了Mn-O化学环境，使Mn—O的键能发生了改变，引起了晶格缺陷有关。     

奇球菌(Deinococcus radiodurans)吸附U(Ⅵ)的试验研究

为了探讨奇球菌对铀的吸附特性,研究了pH值、吸附时间、菌体浓度、铀起始浓度和预处理奇球菌对铀吸附的影响,并考察了菌体上铀的解吸作用.结果表明,在pH值为4.0时,吸附量最大;30 min吸附基本达到平衡;吸附量与菌体浓度负相关,与铀起始浓度正相关,吸附量最大可达126.27 mg/g.经乙醇预处理的菌体,其吸附量有所上升.解吸试验表明,0.5 mol/L Na2CO3对铀的解吸率可达93.15%.与Langmuir吸附模型相比,奇球菌对U(Ⅵ)的吸附更符合Freundlich吸附等温式.     

铁电极耦合过硫酸盐处理偏二甲肼废水

随着中国航天工业的不断崛起,航天燃料偏二甲肼所伴生而来的环境影响也更为凸出。为降低推进剂所带来的环境危害,尝试用Fe电极耦合Na₂S₂O₈工艺来提高偏二甲肼废水的去除效率。首先,通过单因素试验研究了对偏二甲肼去除效率影响较大的Na₂S₂O₈与偏二甲肼物质的量之比、溶液初始酸碱度、电流强度及初始偏二甲肼浓度,获得了优化的工艺条件：Na₂S₂O₈与偏二甲肼物质的量之比为1.5、初始pH=7、无外加电流,此时15 min内偏二甲肼的降解率达到98.9%。随后,在最佳工艺条件下使用甲醇和对苯醌进行了自由基捕获试验,结果表明：Fe电极耦合过硫酸盐降解偏二甲肼体系中的主导活性自由基为OH和SO₄^·-。铁电极耦合过硫酸盐工艺为航天发射中心推进剂废水的现场处置提供了有益探索。     

纳米α - Fe2O3微球对U(Ⅵ)的吸附特性研究

将海藻酸钠与纳米α-Fe2O3制成微球,用于吸附U(Ⅵ)。探讨了纳米α-Fe2O3含量、交联时间、pH值、投加量、浓度、温度等对吸附的影响。结果表明,pH值对U(Ⅵ)的吸附过程影响显著,适宜pH值为3。U(Ⅵ)在微球上的吸附量随着吸附时间的增加而增大,初始阶段(1.5 h)反应进行得很快,9 h时达到吸附平衡。当U(Ⅵ)初始质量浓度为10mg/L时,其饱和吸附量为2.64mg/g。准二级动力方程很好地拟合了吸附动力学数据,且R2>0.99。吸附率与温度呈正相关,Lang-muir与Freundlich吸附等温方程均能较好地拟合固定化微球对U(Ⅵ)的吸附过程(R2>0.99),但Freundlich等温线效果更好。吸附反应中ΔG<0,ΔH>0且小于40 kJ/mol,ΔS>0,这表明吸附过程能自发进行,为吸热反应。     

Fe(Ⅲ)表面印迹硅胶聚合物的制备及其吸附性能研究

选用硅胶为基质材料、乙烯基膦酸为功能单体、Fe³⁺为模板离子、乙二醇双甲基丙烯酸酯为交联剂，通过表面印迹技术制备了一种新型膦酸功能化的Fe(Ⅲ)印迹硅胶聚合物。对印迹吸附材料的吸附条件、吸附选择性和重复利用率进行了研究。通过FT-IR、SEM、EDX、TG和N₂吸附/脱附分析对印迹材料进行了表征，分析了印迹吸附剂对Fe³⁺的吸附机理。结果表明：印迹吸附剂在8 min可达吸附平衡，最大吸附量达16.12 mg/g,吸附行为符合准二级动力学方程和Langmuir吸附等温式，印迹吸附剂展现出较高的选择性识别能力，与Cr³⁺、Mn²⁺和Zn²⁺相比，对Fe³⁺的选择性系数k分别为8.9、10.75和12.37。经过6次吸附-解吸试验，印迹材料吸附Fe³⁺的能力仅下降了5.9%,证明其具有很好的可重复使用性能。     

不溶性腐殖酸对U(Ⅵ)的吸附动力学和吸附热力学

以不溶性腐殖酸(Insolubilized Humic Acid,IHA)为吸附剂,去除废水中的U(Ⅵ).通过静态吸附试验,考察了pH值、时间、U(Ⅵ)初始质量浓度和温度等对吸附的影响,分析了吸附过程的动力学、热力学及等温吸附规律,并用红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)分析了吸附机理.结果表明:35℃下1.4 g/L的IHA在pH值为5时对10 mg/LU(Ⅵ)的去除率可达99.37％;IHA对U(Ⅵ)的吸附是自发的、放热的反应,符合Freundlich等温吸附方程,决定系数达0.99以上;吸附动力学过程符合准二级吸附速率方程,决定系数为1;IHA吸附U(Ⅵ)后表面形态发生了变化,与U(Ⅵ)相互作用的基团主要是羧基和酚羟基,综合看来,IHA吸附U(Ⅵ)的机理表现为离子交换.     

碳源强化硫自养反硝化对污水处理厂二级出水深度脱氮的研究

为适应我国对于污水中含氮污染物指标的排放要求，在上流式高效填料床反硝化反应器中，以C₆H₁₂O₆和Na₂S₂O₃构建碳源强化下硫自养反硝化系统，探究其对污水处理厂二级出水深度脱氮的效果。结果表明，在进水NO^-₃-N质量浓度为10.95 mg/L、温度为(25±1)℃条件下，C、N、S质量浓度比为1.3/1/1.9时，NO^-₃-N去除率在94%以上，TN的平均去除率为92.6%,最佳HRT为2 h,出水pH值始终保持在7.5左右。此外通过对出水SO₄^2-的检测，得出硫自养反硝化对整个系统去除NO^-₃-N的贡献率随着Na₂S₂O₃投加量的增加而增加；对反应器的沿程处理效果分析发现，NO^-_3<...     

U(Ⅵ)在天然黏土介质中的分配系数及其影响因素研究

采用静态吸附法测定了铀(U)在黏土中的分配系数,并考察了固液比、pH值、U(Ⅵ)质量浓度和吸附时间等因素对分配系数的影响,分析了其吸附过程中的热力学和动力学,通过红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)探讨了相关吸附机理。结果表明,吸附在120 min时基本达到平衡,在pH=6时吸附效果最好,铀在黏土中的分配系数达到4.9×104mL/g,且黏土对铀的吸附过程符合Freundlich、Langmuir等温模型,准二级吸附动力学方程能很好地描述黏土对铀的吸附规律(R20.993)。铀的吸附分配系数随固液比增大先增大后减小。     

香菇废弃物包埋方法优化及对锌的吸附热力学动力学研究

为寻找1种高效且价格低廉含Zn²⁺废水的生物吸附剂,资源化利用香菇废弃物,以聚乙烯醇（PVA）、海藻酸钠（SA）包埋香菇残粉制成PVA-SA香菇小球。进行了以PVA、SA、香菇残粉、一次交联时间、磷酸盐浓度、二次交联时间为影响因素的6因素3水平正交实验来确定包埋香菇的最优方案,得到PVA-SA包埋香菇最佳配方是8%PVA+2%SA+3%香菇残粉,在质量分数为2%CaCl₂饱和硼酸中一次交联12 h后,在质量浓度为3 g/L磷酸盐溶液中交联8 h。最佳香菇小球对Zn²⁺平衡吸附时间为1 h,伪二级动力学模型能很好地拟合包埋香菇对Zn²⁺的吸附动力学过程,相关系数R²为0.999 5,速率参数k₂为0.395 2 g/（mg·min）。Langmuir和Freundlich模型都能较好地描述Zn²⁺的等温吸附过程,Langmuir吸附等温模型推算出在20、30、40℃时香菇小球对Zn²⁺的最大吸附量为5.82、7.5...     

桑枝基活性炭对重金属离子Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附

采用以废弃桑枝制备的活性炭吸附水中Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)。考察了吸附时间、pH值、活性炭用量和Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)初始浓度对吸附效果的影响,对等温吸附规律和吸附动力学作了数学模拟。结果表明,活性炭对Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附性能良好,等温吸附规律符合Langmuir模型,吸附过程可用准二级动力学模型描述。在温度25℃、活性炭用量0.01 g/100 mL、Pb(Ⅱ)溶液pH值为6且初始质量浓度20 mg/L、Cr(Ⅵ)溶液pH值为2且初始质量浓度10 mg/L、以200 r/min的速率恒温振荡120 min的条件下,Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的平衡吸附量分别可达136.3 mg/g和74.32 mg/g。     

转运蛋白在细菌吸附铜(Ⅱ)中的作用机理研究

为研究转运蛋白在细菌响应铜(Ⅱ)胁迫中发挥的作用，从Transporter Classification Database(TCDB)数据库中检索得到嗜根寡养单胞菌(Stenotrophomonas rhizophila)JC1基因组中4个参与Cu(Ⅱ)吸附、转运和外排的转运蛋白，并对其结构和功能进行分析。此外，研究菌株JC1对不同质量浓度的Cu²⁺的吸附能力和耐受能力，并利用扫描电镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)分别分析Cu²⁺胁迫后，菌株JC1的形态学、元素组成和官能团的变化。结果显示，菌株JC1可耐受Cu²⁺的质量浓度为160 mg/L,但对120 mg/L Cu²⁺有最大吸附率，为72.3%。经Cu²⁺胁迫后，菌株JC1光滑的杆状结构消失，表面褶皱、呈短杆状，且其元素组成中出现了3个Cu²⁺吸收峰。FT-IR分析结果表明，—OH、—C—O和—C—C等官能团在菌株JC1胞外吸附Cu²⁺     

一种新型壳聚糖交联树脂的制备及对Cr(Ⅵ)吸附性能研究

采用改进的滴加成球法合成壳聚糖树脂,用环氧氯丙烷对树脂进行交联,制备新型壳聚糖交联树脂.研究了交联树脂对Cr(Ⅵ)的吸附效果,探讨了溶液pH值、吸附时间、温度、Cr(Ⅵ)初始质量浓度等因素对吸附性能的影响及吸附热力学和动力学.结果表明,各因素中pH值对壳聚糖交联树脂吸附Cr(Ⅵ)影响较大.对初始质量浓度为120 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液,壳聚糖交联树脂投加量为1 g/L,pH=3,温度为25℃,吸附2h时可达到最大吸附容量(72 mg/g).用Langmuir 等温模型和Pseudo second-order动力学模型对树脂的吸附过程进行线性拟合,R2分别为0.999 9和0.999 7,模型计算的饱和吸附容量qmax(73.53 mg/g)和平衡吸附量qe(29.23mg/g)与试验结果(72.10 mg/g和27.73 mg/g)基本吻合.Fick扩散模型表明,树脂对Cr(Ⅵ)的吸附可分为3个阶段,说明Cr(Ⅵ)的去除是物理吸附和化学吸附共同作用的结果.     

不同条件下活性啤酒酵母对Cr(Ⅵ)吸附的研究

研究吸附时间、pH值、温度、Cr(Ⅵ)初始浓度等因素对活性啤酒酵母吸附Cr(Ⅵ)的影响及最佳条件.采用制备的啤酒酵母菌体吸附剂在摇床(145 r/min)中对Cr(Ⅵ)进行吸附试验,当吸附时间分别为5 min、10 min、20 min、30 min、60 min、120 min、180 min、240 min和300 min时,Cr(Ⅵ)去除率随吸附时间的增加而增加并趋于稳定;当吸附4 h时,去除率达到最大值94.33%,而当吸附1 h时,去除率可达到最大去除率的94.67%.当溶液pH值分别为0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9和10时,33 ℃下去除率随着溶液pH值的增加先增大后减小;当pH＝2时吸附效果最好,去除率达到99.31%.吸附温度为25 ℃、33 ℃和40 ℃时,去除率随着温度的升高而增加,但温度过高会使啤酒酵母失活且能耗较大,而常温吸附即可达到较高的去除率(78.19%).当Cr(Ⅵ)初始质量浓度分别为15 mg/L、20 mg/L、25 mg/L、30 mg/L、35 mg/L和40 mg/L时,去除率总体上随着Cr(Ⅵ)质量浓度的增加而减小.本研究可为含Cr(Ⅵ)废水的生物吸附处理提供指导.     

化学改性硅藻土基吸附甲醛材料的制备及结构研究

为探索制备绿色、低碳的甲醛吸附材料，通过碱溶(1 mol/L的Na₂SiO₃和2 mol/L的NaOH)-水热反应改性硅藻土，制备出可吸附甲醛的硅藻土基材料，其对甲醛去除率达82.6%，且符合伪-二级吸附模型。红外光谱(FT-IR)结果表明硅藻土中的≡Si—O—Si≡结构发生了“解聚-重组”过程，并与硅藻土中的铝反应形成具有Al—O—Si结构物质；X-射线衍射(XRD)结果表明硅藻土中的硅铝化合物可原位合成少量ZSM-5沸石分子筛及大量的无定形物质；²⁹Si核磁共振(²⁹Si NMR MAS)结果进一步证实Al和Si的结合方式主要为2个Al取代三维≡Si—O骨架结构Q₀⁴，并形成具有Q₂⁴的结构单元；扫描电镜(SEM)结果表明碱溶-水热处理可促使具有规则孔洞结构的硅藻土形成更多无定型、结构更复杂的孔网结构，进而提高其对甲醛的吸附性能。