MCM-41介孔分子筛的合成及其对铜离子的吸附性能

以微硅粉为硅源，CTAB和PEG-6000为模板剂，合成MCM-41介孔分子筛。采用XRD、N2吸附-脱附曲线、FT—IR以及TEM表征了其结构、比表面积、孔径分布及晶体形貌，并且以该样品为吸附剂，对含Cu2＋的溶液进行了静态吸附实验。结果表明，以微硅粉为硅源成功合成了具有典型六方排列孔道结构的MCM-41，其比表面积为869．5m。／g，孔容为0．97cm3／g，平均孔径为3．3nm；溶液pH为5—6时，MCM-41对Cu2＋的去除效果最好；MCM-41对Cu3＋的最大吸附吸附容量36．3mg／g；MCM-41对Cu2＋的吸附性能符合Langmuir吸附方程的特征。动力学研究表明，该过程符合准二级动力学模型。     

污泥基活性炭吸附Cu2+的应用研究

以城市污水处理厂剩余污泥为原料，以ZnCl₂为活化剂制取污泥基活性炭。以此污泥基活性炭为吸附剂，对含Cu²⁺的废水进行了吸附实验研究。考察了溶液pH值、Cu²⁺的起始浓度对Cu²⁺离子吸附量的影响；利用等温吸附实验作出吸附等温线，并考察了污泥基活性炭吸附剂吸附Cu²⁺的动力学方程。实验结果表明，污泥基活性炭对Cu²⁺具有良好的吸附性能。吸附的最佳pH值为5；吸附符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程，吸附为优惠吸附，吸附量随着吸附质溶液浓度的增加而增大；吸附平衡时间为4 h，吸附动力学符合二级动力学方程。     

不同硅铝比的ZSM-5型沸石分子筛吸附水中Cu2+离子的研究

考察了3种不同硅铝比的ZSM-5沸石分子筛（25H、38H和50H，25、38和50为硅铝比）对水中Cu²⁺的吸附过程及其影响因素。结果表明，3种材料均能有效吸附去除水中Cu²⁺离子，动力学符合假二阶动力学模型，吸附等温线符合Langmuir吸附等温式。3种材料吸附速率及吸附容量顺序为：25H＞50H＞38H，其中，25H最大吸附容量达到12.83 mg/g。投加量由0.8 g/L增加至2.0 g/L，材料对Cu²⁺吸附去除率由87.0%增加至97.5%。考察水中常见阳离子对吸附的干扰作用，结果表明，干扰离子的影响顺序为：Pb²⁺> K⁺> Na⁺ > Mg²⁺；随着干扰离子浓度的增大，材料对Cu²⁺的去除率显著下降。硅铝比及晶粒形貌均对沸石分子筛吸附Cu2+有较大影响，小的孔径不利于Cu²⁺的吸附，低硅铝比有利于Cu²⁺在分子筛上的吸附。     

纳米TiO2花式分层微球的合成及其对Pb(Ⅱ)的吸附性能

利用仿生合成的方法,以甘氨酸为模板剂、钛酸正四丁酯作钛源,水热合成一种新型纳米TiO₂花式微球,并对其进行了表征。通过考察pH值、温度和Pb(Ⅱ)溶液的初始浓度对吸附效果的影响,研究了TiO₂花式微球对水溶液中Pb(Ⅱ)的吸附性能及其吸附动力学特性。结果表明,纳米TiO₂花式微球直径约2 μm,平均孔径约56 nm,比表面积约是270.3 m²/g;当pH值为4.0时TiO₂花式微球对溶液中Pb(Ⅱ)吸附率达到最高,210 min时基本达到吸附平衡,20、30和40℃的最大吸附量分别为75.64、76.34 和77.52 mg/g。吸附过程遵循准二级速率方程,与Langmuir等温式拟合更好。     

沸石负载淀粉对Pb2+、Cu2+和Ni2+的吸附性能

将淀粉负载到沸石表面得到新型重金属离子复合吸附剂ZLS。分别从沸石与淀粉质量比、吸附温度、吸附时间、pH与重金属初始浓度不同方面考察了复合吸附剂ZLS吸附 Pb²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺的影响。实验结果表明:当沸石与淀粉质量比为10:1,pH为6,吸附温度在30℃时,复合型吸附剂ZLS对Pb²⁺、Cu²⁺和Ni²⁺ 3种重金属离子的吸附效果最好;吸附动力学研究发现,ZLS对Pb²⁺、Cu²⁺和Ni²⁺的吸附行为均符合准二级动力学以及颗粒内部扩散模型;等温吸附数据符合Freundlich模型,吸附状态属于多层吸附。     

煤泥对水溶液中Ca2+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，吸附量基本保持不变；（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。     

金属改性碳脱除PH3和H2S动力学及反应机理研究

为综合利用黄磷尾气中的CO，通过计算平均活化能和测定XPS、TG/DTA和氮吸附特性的方法，研究了Cu²⁺和某金属离子Mn⁺改性碳脱除PH₃和H₂S的动力学和反应机理问题。结果表明：H₂S在金属改性碳上反应时平均活化能为134.4 J/mol为-0.76级反应，PH₃在金属改性碳上反应时平均活化能为1 247.6 J/mol为-0.8级反应；减小改性碳粒径增加流量可以显著提高其脱除PH₃和H₂S的速率；XPS、TG/DTA和孔径分布分析证明，改性碳净化H₂S和PH₃是一个催化吸附过程，H₂S和PH₃首先与氧在改性碳表面进行催化氧化反应，然后生成S和P₂O₅沉积吸附在改性碳表面。     

厌氧颗粒污泥吸附去除废水中Hg2+的研究

在实验室条件下，以静态、序批的方法研究了厌氧颗粒污泥对废水中Hg²⁺的吸附特性及环境条件对其吸附能力的影响，并通过红外光谱和能谱对比手段，初步探讨了厌氧颗粒污泥吸附Hg²⁺的机理。结果表明，厌氧颗粒污泥对Hg²⁺的吸附过程符合准二级吸附动力学模型，其吸附等温线与Freundlich型拟合得较好(R²=0.9933)；pH是影响吸附的重要因素，在pH值为3～8的范围内，吸附量较大，最大为64.64 mg/g，当pH值大于8或小于3时，吸附量逐渐下降；温度对吸附也有一定的影响，但影响程度不明显。红外光谱和能谱分析表明，厌氧颗粒污泥表面功能基团对Hg²⁺的络合作用是吸附的主要机理，这些基团包括—CH、—CH₂ 、—CH₃、P—H、CO、C—N、PO、SO及C—H，同时在吸附过程中还存在一定的离子交换吸附。     

重金属杂质对磷酸铵镁结晶法处理制药废水的影响

磷酸铵镁沉淀法处理废水时常受众多因素影响，其中重金属类杂质对该过程影响较大。实验研究了Mn²⁺、Cu²⁺杂质存在条件下，用该法去除制药废水中PO₄^3-、NH₄⁺污染物，同时，用XRD、XRF、SEM等手段研究了所得鸟粪石晶体特征。结果表明，pH为9.5时，Mn²⁺、Cu²⁺杂质存在条件下，PO₄^3-去除率分别为88%和85%，投加晶种有利于回收特定晶形鸟粪石，Cu²⁺对磷酸铵镁结晶过程的影响较Mn²⁺存在时显著。     

掺杂纳米Bi2WO6的水热合成及其光催化性能研究

采用水热法合成了掺杂纳米Bi₂WO₆，以罗丹明B为目标降解物，研究了样品在可见光下的光催化性能。采用XRD测试了合成样品的晶体结构，采用BET法测试了合成样品的比表面积，实验结果表明适当浓度的Pb²⁺、Sr³⁺和Zr⁴⁺离子对纳米Bi2WO6的掺杂均能提高其催化性能，其中掺杂Pb²⁺、Zr⁴⁺更有效，且Pb²⁺在1%掺杂时效果最好，Zr⁴⁺在0.5%掺杂时效果最好。而且，光催化剂在光催化过程中性能稳定，不产生光腐蚀，并具有一定的吸附性能。     

改性玉米秸秆吸附Cu2+的动力学和热力学

本研究用ZnCl2作为活化剂,使用功率640 W的微波照射4 min的方法制备改性玉米秸秆。考察投加量、pH、吸附时间对吸附性能的影响,并对等温吸附特征、吸附动力学和热力学进行了系统研究。结果表明:投加量为0.2 g,pH为6,改性玉米秸秆对Cu2+具有很好的吸附效果,吸附在8 h后达到平衡。该吸附过程符合Langmuir及Freundlich等温吸附模型和准二级动力学方程,其反应的吉布斯自由能△G<0,为自发反应过程。     

Adsorption of basic dyes onto MCM-41

The adsorption of two basic dyes, Basic Green 5 (BG5) and Basic Violet 10 (BV10), onto MCM-41 was studied to examine the possible effect of interactions between large adsorbates and MCM-41 on the pore structure stability of MCM-41 and the potential of MCM-41 for the removal of basic dyes from wastewater. The revolutions of surface characteristics and pore structure of MCM-41 induced by dyes adsorption were characterized based on the analyses of the nitrogen isotherms, the XRD patterns, and the FTIR spectra. It was experimentally concluded that when the effect of interactions between large dyes (such as BV10) and MCM-41 on the pore structure stability of MCM-41 was insignificant, MCM-41 might be a good adsorbent for the removal of basic dyes from wastewater. The adsorption of BV10 on MCM-41 with respect to contact time, pH, and temperature was then measured to provide more information about the adsorption characteristics of MCM-41. Both Langmuir and Freundlich adsorption models were applied to describe the equilibrium isotherms and the pseudo-second-order kinetic model was used to describe the kinetic data, from which some adsorption thermodynamic parameters were also evaluated.     

Carbon dioxide adsorption on amine-impregnated mesoporous materials prepared from spent quartz sand

Mesoporous MCM-41 was synthesized using cetyltrimethyl ammonium bromide (CTAB) as a cationic surfactant and spent quartz sand as the silica source. Modification of the mesoporous structure to create an absorbent was then completed using 3-aminopropyltrimethoxysilane. Amine-Quartz-MCM (The A-Q-MCM) adsorbents were then characterized by N₂ adsorption/desorption, elemental analysis (EA), X-ray fluorescence (XRF), scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), as well as the carbon dioxide (CO₂) adsorption/desorption performance. In this study, spent quartz sand was utilized to synthesize Quartz-MCM (Q-MCM) and the amine functionalized material, A-Q-MCM, which exhibited a higher uptake of CO₂ at room temperature compared with the nongrafted material. The results showed that Q-MCM is similar to MCM-41 synthesized using commercial methods. The surface area, pore volume, and pore diameter were found to be as high as 1028 m²/g, 0.907 cm³/g, and 3.04 nm, respectively. Under the condition of CO₂ concentration of 5000 ppm, retention time of 50 cc/min, and the dosage of 1 g/cm³, the mean adsorption capacity of CO₂ onto A-Q-MCM was about 89 mg/g, and the nitrogen content of A-Q-MCM was 2.74%. The adsorption equilibrium was modeled well using a Freundlich isotherm.

Implications:In this study, spent quartz sand was utilized to synthesize Q-MCM. The amine functionalized material exhibited a higher uptake of CO₂ at room temperature compared with the nongrafted material. The results showed that Q-MCM is similar to MCM-41 synthesized using commercial methods. The adsorption equilibrium was modeled well using a Freundlich isotherm.     

硅烷化改性沸石对重金属离子的吸附性能

制得一种用于重金属废水处理的新型硅烷化改性沸石吸附剂,成本低、效果显著且稳定。通过对改性沸石表征,分析了改性对沸石结构的影响。结果表明,改性一定程度降低了原沸石的晶体特征,但基本上保持了其结构组成;硅烷化改性成功地在沸石上接枝了氨基。对硅烷化沸石的特性研究,得出硅烷化沸石对Ni2+、Cu2+、Zn2+和Pb2+吸附最佳投加量为1、1、1.6和0.6 g/L,且此时对4种离子的去除率也较好;吸附动力学研究得出,其吸附过程可用二级动力学方程较好地拟合;吸附达到平衡时,4种金属离子的平衡吸附量分别为11.23、17.41、15.45和59.42 mg/g;硅烷化沸石对金属离子的吸附行为更符合Langmuir模型,为化学吸附;在酸性条件下(pH=2～6),硅烷化沸石仍保持一定的吸附能力,具有一定的耐酸性。     

荔枝皮对重金属Ni~(2+)的吸附性能

采用批量实验研究了荔枝皮对水中重金属Ni2+吸附的影响因素(如接触时间、pH和吸附剂量)、吸附等温线、吸附动力学和吸附热力学等,并讨论了其吸附机理。结果表明,未改性荔枝皮和改性荔枝皮对Ni2+的吸附平衡时间均为30min;最适pH为6.0~7.0;最佳吸附剂量均为20 g/L。吸附过程均能用Langmuir和Freundlich等温线模型来很好地描述,且均符合假二次动力学模型。改性荔枝皮和未改性荔枝皮对Ni2+的最大比吸附量分别为11.88和5.19 mg/g。此外,热力学研究结果表明,未改性荔枝皮和改性荔枝皮吸附Ni2+均属于非自发的放热过程。     

Adsorption of mesitylene via mesoporous adsorbents

Mesitylene (or 1,3,5-trimethylbenzene) is a volatile organic compound emitted from various industrial processes, e.g., spray coating. Its emissions have become a critical issue because mesitylene is toxic and cannot be removed using traditional adsorbents, e.g., zeolite (H-ZSM-5; the diameter of mesitylene molecules is greater than the pore size of H-ZSM-5). Hence, an adsorbent with a large pore size, MCM-41, is used in this study to investigate its adsorption capacity for mesitylene and compare with that of H-ZSM-5. Experimental results reveal that MCM-41 without Al₂O₃ exhibits a good adsorption capacity (184 mg/g) for the gas stream containing 100 ppm of mesitylene at a relative humidity of 10%. The adsorption kinetics is well described by the Freundlich isotherm. Furthermore, experimental results reveal that MCM-41 is effective for the adsorption of low concentrations (10 ppm) of mesitylene. In addition, adsorption–desorption tests revealed that the sample MCM-41-AS is stable to sustain the adsorption capacity after 10 adsorption–desorption cycles. After 10 adsorption–desorption cycles, MCM-41-AS retains 92.4% of its initial adsorption capacity (170 vs. 184 mg/g). Finally, MCM-41 and H-ZSM-5 in series are effective for the simultaneous removal of mesitylene and toluene in the gas stream.

Implications: This study aims to improve the performance of adsorbent for mesitylene, which is typically applied in the spray-coating industry. The zeolite MCM-41-AS is selected as a candidate for the investigation. Experimental results reveal that MCM-41-AS exhibits a good adsorption capacity for mesitylene and that it can be integrated with H-ZSM-5-25 for the simultaneous adsorption of mesitylene and toluene.     

4种脂肪多胺修饰硅胶对铅离子的吸附

为了合成高效铅离子吸附剂,了解其对铅离子的吸附规律。采用(3-氯丙基)三甲氧基硅烷(CPTS)架桥法,以硅胶(SG)为载体,乙二胺(EDA)、二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)和四乙烯五胺(TEPA)为表面修饰剂,合成了4种胺化硅胶,测定了它们的红外光谱、热重等性质以及对Cu2+、Zn2+和Pb2+的吸附能力。结果表明,4种胺化硅胶对Pb2+的吸附量均大于Cu2+和Zn2+的吸附量,其中DETA修饰硅胶对Pb2+的吸附量较高。4种胺化硅胶对Pb2+的吸附过程较好地符合拟二级动力学模型以及Langmuir和Scatchart等温吸附热力学模型,其对Pb2+吸附的速率常数、饱和吸附量以及吸附位点数由大到小的顺序一致,均为SG-DETASG-TEPASG-EDASG-TETA。4种胺化硅胶对Pb2+的吸附速率和吸附量呈现"奇数胺"增强效应,亲和常数则依次减小。阐明了脂肪多胺修饰硅胶对Pb2+的吸附规律,并进一步讨论了Scatchart和Langmuir热力学模型的统一性。     

三乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂制备的高吸水树脂对重金属的吸附

以前期工作中合成的树脂PAANa-TE为吸附剂进行重金属吸附测试,考察吸附剂用量、丙烯酸中和度、吸附时间、溶液pH、初始浓度和吸附温度对树脂吸附重金属离子Cu2+、Pb2+、Cr3+和Co2+性能的影响,用原子吸收分光光度计测定了树脂吸附Cu2+、Pb2+、Cr3+和Co2+后的残留浓度,树脂对4种金属离子的吸附容量分别为21.59、2.39、5.66和4.98 mmol/g,吸附容量大小为Cu2+Cr3+Co2+Pb2+,吸附速率顺序为Cr3+Pb2+Cu2+Co2+。结果表明,该树脂对高浓度重金属离子有较快速,高效率的吸附,吸附过程在100 min左右吸附容量达到最大,并用不同浓度的酸对吸附重金属离子的树脂进行脱附处理,脱附量很小,据此可考虑进一步对金属离子进行回收处理。且脱附率较低,因此,可对工业化和城市化进程所产生的各种化学形态的重金属水体污染物造成的生态环境和质量问题起到重要的改善作用。     

Co3O4/介孔分子筛催化剂对苯催化完全氧化的研究

分别以介孔分子筛MCM-41、MCM-48、SBA-15为载体，采用等体积浸渍法制备了氧化钴/介孔分子筛催化剂，利用N₂吸附、X射线衍射、程序升温还原等技术对催化剂进行了表征，考察了Co₃O₄的负载量及载体的孔结构对催化剂完全催化氧化苯的性能的影响。结果表明，Co₃O₄的负载量为20%时，催化剂的催化活性最好；载体的孔径和催化剂的可还原性能是影响催化活性的主要因素，催化剂活性顺序为Co₃O₄ /SBA-15> Co₃O₄ /MCM41> Co₃O₄ /MCM-48。