UiO-66-(COOH)2对水溶液中In(Ⅲ)的吸附性能

以水作溶剂,采用简单的回流法合成了一种稳定的金属有机骨架材料UiO-66-(COOH)2,并首次将其用于In(Ⅲ)离子的吸附分离。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)、N2吸附-脱附和X射线衍射(XRD)等手段对材料进行了表征。通过静态吸附试验,探讨了pH值、接触时间和溶液初始质量浓度等因素对材料吸附In(Ⅲ)离子性能的影响。结果表明,在pH值为3.0、温度为303 K的条件下,UiO-66-(COOH)2对In(Ⅲ)的最大饱和吸附容量可达84.29 mg/g,优于大多数文献的报道值;整个吸附过程在90 min左右完成,且符合Langmuir等温吸附方程,而吸附动力学可以用准二级动力学模型进行描述。其可能的吸附机理是UiO-66-(COOH)2中的羧基与In(Ⅲ)离子的配位作用。此外,该材料能够实现重复使用,且在Na(Ⅰ)、K(Ⅰ)、Mg(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)等竞争性金属离子的存在下,对In(Ⅲ)仍具备较好的吸附选择性。研究结果为含铟废水的处理提供了一种有效的新途径,也进一步拓展了MOFs材料的实际应用。     

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。     

基于集合方法铅镉在磁性蒙脱石上竞争吸附点位的计算

采用水热合成法制备磁性蒙脱石,并分别在单独及竞争体系下,通过批试验研究其对铅镉的吸附特性,并采用集合的方法定量计算铅镉在磁性蒙脱石上的公共吸附点位和独立吸附点位。结果表明,磁性蒙脱石对Pb (Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附过程为混乱度增加、可自发进行的吸热反应。与单独体系相比,在竞争体系下,Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在磁性蒙脱石上的吸附量下降,吸附速率减慢,表明Pb (Ⅱ)和Cd(Ⅱ)对磁性蒙脱石表面的吸附点位存在明显的竞争。与Cd(Ⅱ)相比,竞争作用对Pb(Ⅱ)的影响较大。由铅镉所占据的磁性蒙脱石公共吸附点位的比值Qj(Pb)/Qj(Cd) 1,表明铅对磁性蒙脱土表面吸附点位的竞争力要大于镉。另外,升高温度,Qj(Pb)/Qj(Cd)有下降的趋势,表明提高温度有利于提高Cd的竞争力。Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在公共吸附点位和独立吸附点位之间的分布会影响它们对公共吸附点位的竞争。     

壳聚糖负载MnO2对As(Ⅲ)的吸附性能研究

利用壳聚糖负载MnO2制备一种复合吸附剂.研究了溶液pH值、吸附时间、温度对As(Ⅲ)吸附行为的影响,并探讨了吸附动力学.结果表明,在pH值为5～8,吸附时间为60 min,温度为60℃,复合吸附剂对As(Ⅲ)的吸附率达98％以上,吸附能力明显优于壳聚糖.对试验数据运用相关数学模型拟合表明,复合吸附剂对As(Ⅲ)的吸附符合Langmuir和Freundlich吸附等温式,最大吸附量qmax为19.798mg/g,特性常数n为4.3341,决定系数R2分别为0.9975、0.9804.吸附过程动力学适合二级动力学方程.     

钛/钙氢氧化物的制备及其对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附研究

采用共沉淀法制备了钛/钙氢氧化物新型吸附剂,并对其吸附除As的性能进行了初步研究.考察了不同制备方法、Ti/Ca比例、pH值、Ca2+、磷酸根离子对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)去除率的影响,研究了所制备吸附剂对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附热力学特性,并对其吸附机理进行了探讨.结果表明:所制备吸附剂对As(Ⅲ)具有优异的选择性;吸附去除率试验中,吸附剂投加量0.2 g/L、As质量浓度1 mg/L、20℃、吸附3h条件下,TC-45/5吸附剂对As(Ⅲ)的去除率达到97.3％,对As(Ⅴ)的去除率为78.2％;酸性条件和Ca2+可显著提高As(Ⅴ)去除率,但对As(Ⅲ)吸附去除的影响不大;磷酸根离子由于竞争吸附而导致As去除率下降,且对去除As(Ⅴ)的抑制作用更强烈;30℃时,As(Ⅲ)与As(Ⅴ)的Langmuir饱和吸附量分别为30.21 mg/g和16.61mg/g.研究表明,钛/钙氢氧化物对As(Ⅲ)去除效果良好.     

蔬菜废弃物基生物炭对铅的吸附特性

以蔬菜废弃物(芹菜)为原料,采用限氧裂解法制备了500℃下的蔬菜废弃物基生物炭,利用SEM扫描电镜、EDS能谱分析、CHN元素分析、FTIR红外光谱、比表面积及孔径分析等方法表征生物炭的物理化学性质,探究生物炭对水溶液中Pb(Ⅱ)的吸附特性及其影响因素。结果表明,500℃下制备的废弃芹菜生物炭孔隙较少,具有较小的比表面积和丰富的官能团。废弃芹菜生物炭对Pb(Ⅱ)具有良好的吸附效果,在初始pH值为5、投加量为0.8 g/L、初始质量浓度为400 mg/L时,其最大吸附量为240.5 mg/g,且投加量、初始质量浓度和体系pH值的影响强烈。废弃芹菜生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附在5 min内达到平衡,吸附过程更符合准二级动力学模型(R~20.99),表明其吸附速率主要受化学作用控制。同时吸附速率还受初始质量浓度的影响,初始质量浓度越低,吸附过程越先达到平衡。在试验范围内,等温吸附Langmuir模型和Freundlich模型都适合描述废弃芹菜生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附过程。     

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.     

碳化温度对稻壳生物炭的影响及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以稻壳为原料,在不同的温度(300,500和700℃)下采用限氧碳化法制备了生物炭,并利用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)表征了生物炭的结构和性质,同时考察了pH值对生物炭吸附的影响,初步探讨了吸附机理。结果表明,制备的生物炭官能团种类和总量相近,均含有烷基、芳香基及一些含氧官能团,随着碳化温度的升高芳香族化合物增加,芳香化程度增强。试验条件下稻壳生物炭(RH700)对Cr(Ⅵ)的饱和吸附量达到16.68 mg/g,降低pH值有利于对Cr(Ⅵ)的吸附。稻壳生物炭等温吸附曲线更符合Langmuir模型,对吸附过程中焓(△H)、熵(△S)和吉布斯自由能(△G)的计算表明,稻壳生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附是自发的吸热反应,其吸附行为更符合伪二级动力学模型,拟合的qe值与实测值相差小于0.38 mg/g。颗粒内扩散表明膜扩散和颗粒内扩散共同控制着吸附过程。     

磁性生物炭的制备、表征及对磷的吸附特性

处理成本高、分离难度大是当前湖库等相对封闭水体磷治理工程中的主要问题。为此,以廉价农林废弃物花生壳为主要前驱物与Fe_3O_4纳米颗粒复合制备一种低成本、可磁分离的磁性生物炭吸附剂,研究了热解温度(400℃、500℃、600℃)、溶液pH值、阴离子(Cl~-和SO_4~(2-))共存等因素对复合材料吸附性能的影响。结果表明,复合后的磁性生物炭最大吸附量相比复合前提升了3~5倍。动力学数据拟合结果表明,拟二级动力学方程能较好地拟合吸附过程。磁性生物炭的零电荷点(均7.5)与前驱物的热解终温在试验范围内呈现明显的正相关,表明引入Fe_3O_4后可明显增加磁性生物炭表面电荷,进而有效提升吸附性能。此外,阴离子共存试验表明,磁性生物炭对磷具有较好的选择性。     

离子交换耦合膜分离技术回用电镀废水中Cr(Ⅵ)技术研究

为实现电镀废水中6价铬离子(Cr(Ⅵ))回用,将纳滤技术与离子交换技术耦合,建立了1 m3/h中试试验装置.含Cr(Ⅵ)废水经离子交换纤维吸附处理,出水Cr(Ⅵ)质量浓度≤0.08 mg/L,可达标排放;将离子交换纤维吸附饱和后再生,获得5 000 mg/L以上Cr(Ⅵ)浓缩液,同时含有Cl-.采用纳滤膜处理该浓缩液,将Cr(Ⅵ)与C1-分离.对比研究了运行压力和离子质量浓度对分离效果的影响,由此筛选较适宜膜产品.结果表明:进水Cr(Ⅵ)质量浓度为3 680 mg/L,Cl-质量浓度为16 049 mg/L,运行压力为0.7 MPa,Cr(Ⅵ)截留率为80％,Cl-完全透过;溶液pH=8和pH=11时纳滤膜对Cr(Ⅵ)、Cl-分离效果无显著差异;经过60d试验纳滤膜的脱盐性能无衰减.将离子交换与纳滤技术耦合,连续运行,能获得Cr(Ⅵ)质量浓度为3 200 mg/L、Cl-质量浓度为20 mg/L的浓缩液.研究表明,集成工艺整体可行,具有潜在应用价值.     

磁性纳米吸附剂Fe3O4@SiO2-NH2对阴离子染料的吸附研究

为了研究用于印染废水处理的新型高效材料,以3-胺丙基三甲氧基硅烷为偶联剂制备了氨基修饰表面的磁性纳米粒子吸附剂(记为Fe3O4@SiO2-NH2).研究了吸附时间、pH值、染料初始质量浓度和吸附剂用量等因素对其吸附酸性橙Ⅱ(AO Ⅱ)和活性艳红X-3B(X-3B)的吸附效率的影响,测定和分析了吸附过程的热力学和动力学.结果表明,Fe3O4@SiO2-NH2对AO Ⅱ和X-3B的吸附符合Langmuir吸附等温线和准二级动力学模型.Fe3O4@SiO2-NH2对AO Ⅱ和X-3B的吸附是单分子层吸附为主的化学过程,其吸附容量分别为132 mg/g和233 mg/g.初步研究了通过外加磁场和调节pH值来实现吸附剂和染料的再生和循环使用.     

氨基功能化微硅粉的制备及其对镉污染土壤的钝化效果研究

以工业废弃物微硅粉为基体材料，通过硅烷偶联反应将氨基固载到微硅粉表面，制备一种高效重金属吸附材料——氨基功能化微硅粉(SFK),并将其应用于镉污染土壤的钝化治理。吸附试验结果显示，SFK对重金属Cd(Ⅱ)的吸附符合Langmuir吸附等温线模型，最大吸附量为43.83 mg/g。扫描电子显微镜-能谱、傅里叶变换红外光谱及X射线光电子能谱表征结果分析可知，吸附主要通过氨基与Cd(Ⅱ)发生配位反应而固定在SFK表面。土壤培养试验和小白菜盆栽试验结果显示：当SFK施用质量分数为3%时，土壤有效态Cd质量比显著降低，未种植小白菜土壤和种植小白菜土壤中Cd质量比的降幅分别为47.10%和78.17%;小白菜生物量显著增加，小白菜地上和地下部分Cd质量比分别降低了81.63%和63.56%。本文主要体现了“以废治废”的思路，制备的SFK材料可应用于镉污染农田土壤的治理。     

凹凸棒土基磁性复合材料对水溶液中Cu(Ⅱ)和氯酚的吸附特性

针对粉末状凹凸棒土在实际应用中难以固液分离的问题,采用铁酸钴对有机改性后的凹凸棒土(OAT)进行磁性负载,制备凹凸棒土基铁酸钴磁性复合材料(MOAT),探究它对水溶液中Cu(Ⅱ)和氯酚的双组分吸附性能。结果表明,与凹凸棒土原土相比,MOAT对氯酚的吸附量明显提高,且在外加磁场的条件下能够快速实现固液分离。单组分溶液体系中,MOAT的吸附速率很快,对Cu(Ⅱ)和氯酚的吸附分别在150 min和40 min即可达到吸附平衡。在pH值=5的双组分溶液体系中,Cu(Ⅱ)的存在对MOAT吸附氯酚的性能有很大影响,而氯酚对Cu(Ⅱ)的吸附量则影响很小,MOAT优先吸附Cu(Ⅱ)。无机盐离子的存在会促进MOAT对两种物质的吸附性能,增加吸附量。     

生物吸附-浮选法去除水中Pb2+的研究

以苦味诺卡氏菌作为Pb2+吸附剂,研究了采用生物吸附-浮选法去除废水中Pb2+的效果及其作用机理.先通过吸附条件试验确定了试验条件:当水中Pb2+浓度为200 mg/L时,培养5 d的苦味诺卡氏菌用量为1 g/L,试验温度为25 ℃,搅拌吸附时间为10 min,试验pH值范围为2～7.在此基础上,考察了吸附-浮选试验中不同溶液pH值与捕收剂(DA、DB、SLS与NaOL)对Pb2+去除效果的影响.结果表明,随着pH值的升高,捕收剂中DA与DB均能保持较好的捕收效果,且其所在试验组的Pb2+吸附率均较高,因此对Pb2+的去除效果较为理想.以DA为例,当其浓度为3.3×10-4 mol/L,浮选时间为10 min,pH=7.2时,其所在废水组的Pb2+去除率可达80%,表明采用该方法去除废水中的Pb2+是可行的.采用SEM及X射线光散射能谱(EDS)分析了苦味诺卡氏菌对Pb2+的生物吸附-浮选机理.结果表明,生物吸附-浮选过程可能与细胞壁上羧基阴离子(-COO-)和Pb2+的静电作用以及氨基(-NH2)、乙酰氨基(-NHCOCH3)中N和Pb2+的络合作用有关,同时也与离子交换过程的协同作用有关.     

生物吸附-浮选法去除水中Pb2+的研究

以苦味诺卡氏菌作为Pb2 吸附剂,研究了采用生物吸附-浮选法去除废水中Pb2 的效果及其作用机理.先通过吸附条件试验确定了试验条件:当水中Pb2 浓度为200 mg/L时,培养5 d的苦味诺卡氏菌用量为1 g/L,试验温度为25 ℃,搅拌吸附时间为10 min,试验pH值范围为2～7.在此基础上,考察了吸附-浮选试验中不同溶液pH值与捕收剂(DA、DB、SLS与NaOL)对Pb2 去除效果的影响.结果表明,随着pH值的升高,捕收剂中DA与DB均能保持较好的捕收效果,且其所在试验组的Pb2 吸附率均较高,因此对Pb2 的去除效果较为理想.以DA为例,当其浓度为3.3×10-4 mol/L,浮选时间为10 min,pH=7.2时,其所在废水组的Pb2 去除率可达80%,表明采用该方法去除废水中的Pb2 是可行的.采用SEM及X射线光散射能谱(EDS)分析了苦味诺卡氏菌对Pb2 的生物吸附-浮选机理.结果表明,生物吸附-浮选过程可能与细胞壁上羧基阴离子(-COO-)和Pb2 的静电作用以及氨基(-NH2)、乙酰氨基(-NHCOCH3)中N和Pb2 的络合作用有关,同时也与离子交换过程的协同作用有关.     

活性污泥吸附铀的性能及机理研究

通过静态吸附试验考察了溶液pH值、温度、铀的初始质量浓度及活性污泥投加量等因素对活性污泥吸附处理含铀废水的影响,研究了其吸附过程的热力学、动力学及吸附平衡模式,探讨了活性污泥吸附铀的反应机理.结果表明,活性污泥吸附低浓度铀的最佳条件为: pH值3～4,活性污泥投加量8 g/L,温度10～60 ℃.活性污泥吸附铀的动力学过程可分为3个阶段: 初始阶段(t≤30 min)、过渡阶段(30 min相似文献   

催化活性炭纤维脱硫除汞性能试验研究

采用活化后的活性炭纤维(ACFs)作为吸附剂以脱除SO2和Hg.为增加其吸附效果,对ACFs进行氨水溶液活化处理,试验采用不同浓度氨水溶液(8%和13%),利用XPS和软件计算处理得到ACFs表面元素分析和基本官能团的变化,通过动态脱除SO2和Hg吸附试验,证明氨水溶液活化ACFs是一种增加SO2和Hg吸附的有效措施.试验表明,氨水浓度并非越浓越好,而是存在一个最佳值.     

沉淀酵母菌对Pb(Ⅱ)的吸附机理研究

应用红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等研究了沉淀酵母菌对Pb(Ⅱ)的吸附机理.从扫描电镜图片可以看出,吸附Pb(Ⅱ)后沉淀酵母菌细胞发生变形,细胞之间相互粘连;能量分析谱证实Pb(Ⅱ)与细胞表面的K进行了交换吸附;比较吸附Pb(Ⅱ)前后沉淀酵母菌的红外光谱可以发现,糖醛酸COOH基团C-O伸缩振动蓝移了13.59cm-1,C=O伸缩振动红移了5.42 cm-1,N-H伸缩振动峰红移了4 cm-1,C-O伸缩振动蓝移了2.86 cm-1,说明了COOH、C=O、C-O、N-H为沉淀酵母菌吸附Pb(Ⅱ)的主要活性基团.X射线光电子能谱进一步证实了吸附后Pb(Ⅱ)主要同N、O、P等元素形成配合物.沉淀酵母菌对Pb(Ⅱ)的吸附是离子交换和表面络合共同作用的结果.     

硅藻土负载无定形磷酸氢锡吸附Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)研究

以天然硅藻土为载体,制备了硅藻土负载无定形磷酸氢锡复合材料。利用该材料去除废水中的Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ),研究了p H值、吸附时间、初始质量浓度对吸附性能的影响,探讨了材料的等温吸附规律,同时考察了材料在模拟海水中的吸附效果及再生能力。结果表明,硅藻土负载无定形磷酸氢锡对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附量随p H值和吸附时间增大而逐渐增大并趋于平衡。等温吸附数据用Freundlich方程拟合效果最好,25℃时的饱和吸附量分别为27.54 mg/g、19.94 mg/g和16.33 mg/g。复合材料对3种离子的吸附机理均以化学吸附为主,在吸附Pb(Ⅱ)的过程中孔内扩散为速控步骤。高盐度对材料吸附Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)有一定的不利影响,但幅度不大,可以用于去除养殖海水中的Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)。吸附了重金属离子的复合材料可以用稀HCl再生,具有重复利用的潜能。     

水热合成类水滑石/生物炭对镉的吸附和稳定化性能

为提高类水滑石(LDH)对镉(Cd)的吸附能力并考察类水滑石/生物炭复合材料(LDH/BC)在土壤中对镉的稳定化性能,以经KOH活化的稻壳生物炭(BC)为载体,采用水热法和共沉淀法制备LDH/BC,以研究不同复合方式及BC复合量对LDH吸附能力的影响.对经优化制备的LDH/BC在不同Cd2+质量浓度、pH值和反应时间下的吸附特性进行考察,以阐明吸附机理并初步在土壤中验证钝化效果.结果表明:通过水热法制备的LDH(h)/BC0.25对Cd2+吸附性能出色,其中BC添加量为0.25 g.当Cd2+初始质量浓度为160 mg/L 时,LDH(h)/BC0.25对 Cd2+吸附量最大(150.15 mg/g)且吸附反应有较宽的pH值范围.LDH(h)/BC0.25在1 h内可迅速吸附Cd2+,在3 h后吸附达到饱和.动力学过程与拟二级动力学方程拟合程度较高,表明吸附过程主要为化学吸附.同时,XPS结果表明,Cd2+可能以CdCO3、Cd(OH)2、CdClOH的形式存在或Cd2+可能通过与含氧官能团的络合作用吸附在LDH(h)/BC0.25表面.此外,对镉污染土壤施加质量分数为6％的LDH(h)/BC0.25并处理14 d后,土壤中酸溶态镉向残渣态转化,镉形态更加稳定.