页岩陶粒对水体中磷的吸附作用及动力学

研究了页岩陶粒对水溶液中磷的等温吸附特征,考察了溶液磷初始浓度、吸附剂粒径和温度对吸附作用的影响,利用一级和准二级动力学模型对页岩陶粒吸附除磷动力学过程进行了分析.结果表明,页岩陶粒对磷的等温吸附特征符合Langmuir方程,最大磷吸附量为131.58 mg/kg.溶液磷初始浓度越大,温度越高,页岩陶粒对磷的吸附量越大.随着吸附剂粒径的减小,一级动力学速率常数增大,吸附平衡时间缩短.尽管一级和准二级动力学模型都能反映不同条件下页岩陶粒的吸附除磷动力学过程,但相比较而言,准二级动力学对该过程的描述更为准确,由该模型估算出页岩陶粒对磷的平衡吸附量qe,其误差基本小于13.00%.     

4种人工湿地填料对磷的吸附特性分析

采用等温吸附、吸附动力学、填料饱和吸附后磷素释放实验,研究了紫色土、河沙、页岩、石灰岩对磷的吸附特征,结果表明Langmuir和Freundlich等温吸附方程均能很好地拟合各填料对磷的吸附特征,各填料对磷的最大吸附量大小顺序依次为石灰岩(666.67 mg/kg)河沙(500.00 mg/kg)页岩(434.78 mg/kg)紫色土(416.67 mg/kg);从反应速率来看,吸附过程都可分为快、中、慢3个阶段;相对一级动力学方程、双常数方程而言,Elovich方程对4种填料的吸附动力学特征拟合最好,决定系数R~2在0.831～0.966之间;从磷的解吸率来看,各填料释磷大小顺序依次为河沙(4.257%)页岩(3.803%)石灰岩(3.638%)紫色土(2.134%)。综合考察得出,石灰岩更适合作为人工湿地污水除磷的填料。     

4种人工湿地基质对马拉硫磷的吸附特性

通过基质对马拉硫磷的等温吸附和吸附动力学实验,研究天然土壤、煤渣、沸石、砾石对马拉硫磷的吸附特性,为人工湿地处理含马拉硫磷废水提供理论依据.结果表明:马拉硫磷浓度为2.25 ～ 90 mg/L条件下,Langmuir和Freundlich方程均能较好地拟合4种基质对马拉硫磷的等温吸附过程,并且Freundlich方程的拟合效果要好于Langmuir方程.马拉硫磷的理论饱和吸附量大小依次为天然土壤(9.9304 mg/g)＞煤渣(1.6173 mg/g)＞沸石(0.6039 mg/g)＞砾石(0.3965 mg/g).4种基质对马拉硫磷的缓冲能力大小依次为天然土壤＞煤渣＞沸石＞砾石,即当进水马拉硫磷浓度波动较大时,作为湿地基质天然土壤使人工湿地系统维持稳定出水水质的能力最强.马拉硫磷浓度为4.5 mg/L条件下,吸附动力学模型Elovich方程能较好地拟合4种基质对马拉硫磷的吸附动力学特征,说明4种基质对马拉硫磷的吸附是表面吸附和内部扩散吸附共同作用的结果.因此,天然土壤和煤渣适宜作为处理含马拉硫磷废水的人工湿地基质.     

3种湿地填料对水体中氮磷的吸附特性研究

针对污染水体中氮磷超标问题,以海绵铁、沸石、砾石为填料,采用等温吸附、吸附动力学模型的方法开展3种湿地填料对氮磷吸附特性研究.结果表明:(1)填料对氮和磷的吸附均能用Langmuir和Freundlich方程描述.理论上对磷的吸附量依次为海绵铁＞沸石＞砾石；对氮依次为沸石＞海绵铁＞砾石.(2)双常数、一级动力学和Elovich方程动力学模型能够较好地描述填料对氮磷的等温吸附动力学特征,其中Elovich方程对3种填料的磷的吸附动力学特征描述更准确；一级动力学方程对沸石的氮的吸附动力学特征描述最精准.(3)填料对氮磷的吸附过程呈现先快后慢的整体趋势.从对氮磷的吸附量、吸附速率看,海绵铁和沸石能够作为人工湿地的填料对污水进行处理,并且经济方面较便宜,取用方便.     

鄱阳湖湿地土壤对磷的吸附性能的研究

为探讨湿地土壤处理含磷污染物的机制,以鄱阳湖湿地土壤作为吸附剂,测定其基本理化性质,研究了其对磷的吸附特性。研究结果表明:Langmuir方程和Freundlich方程均可以较好地描述土样对磷的等温吸附过程,相关系数均在0.9以上;相比而言,Langmuir方程的拟合效果更好,通过Langmuir方程得出土样对磷的最大吸附量为588.235 3 mg/kg,吸附平衡常数为0.459 6L/mg;不同pH下,土样对磷的吸附量与有机质含量呈正相关关系;土样对磷的吸附为吸热反应。     

稻壳活性炭制备及其对磷的吸附

利用农业废弃物稻壳经炭化、活化、酸洗、水洗和干燥等工艺制备出一种富含微孔和中孔结构的稻壳活性炭,其BET比表面积达886.3 m2/g。通过正交实验优化了稻壳活性炭对磷吸附条件,并在该条件下进行了吸附等温和吸附动力学实验研究。结果表明,稻壳活性炭对磷的吸附等温曲线能较好符合Langmuir模型(R2=0.9284)和Freundlich模型(R2=0.9208),由Langmuir线性拟合方程可得稻壳活性炭对磷饱和吸附量达6.93 mg/g;稻壳活性炭对磷的吸附过程可用准二级动力学方程描述(R2=0.9968),吸附速度较快,颗粒内扩散为该过程控速阶段。稻壳活性炭作为一种易得、廉价、高效的填料,在农村分散型污水生态处理技术中,具有良好的应用前景。     

玉米秸秆活性炭的制备及其吸附动力学研究

以玉米秸秆为原材料,采用ZnCl2活化法制备玉米秸秆活性炭,吸附次甲基蓝染料废水,进行动力学分析。本实验用Langmuir和Freundlich模型对吸附等温线进行拟合,结果表明,玉米秸秆活性炭对次甲基蓝的吸附与Langmuir方程拟合良好,R2=0.9857。采用Lagergren准一级速率模型、Lagergren准二级速率模型、Bangham动力学方程和Elovich动力学方程分别对秸秆活性炭吸附次甲基蓝溶液进行吸附动力学拟合,通过分析得出吸附过程与Lagergren准二级速率模型拟合最好,R2=0.9979。秸秆活性炭对次甲基蓝的最大吸附量达到909.09 mg/g,具有很高的吸附能力。     

巢湖湖岸砂石的磷吸附特性研究

以巢湖湖岸上富含铁、铝、锰等元素的砂石为实验材料,研究其对水体中磷的吸附效果。实验表明:在砂石对磷的吸附过程中,同时存在着物理吸附和化学吸附,且以化学吸附作用为主,符合准二级动力学模型;砂石对磷的作用与溶液初始磷浓度有关,磷释放与吸附的临界浓度点约为0.04 mg/L;砂石对磷的吸附符合Langmuir等温吸附方程,最大吸附量约为1 428.57 mg/kg,对磷的吸附效果比普通沙石要好,且经济易得。     

改性La2O3/聚丙烯纤维对饮用水中磷的吸附及控菌效果

为了研究吸附剂在饮用水中除磷控菌效果,在聚丙烯(PP)纤维上负载氧化镧(La_2O_3)纳米颗粒,并用聚乙烯亚胺(PEI)对吸附剂表面进行亲水改性,制备出PEI/La_2O_3/PP纤维吸附材料,使用X射线衍射分析(XRD)对其进行了表征。实验结果表明:偏酸性条件有利于磷的吸附,溶液中共存离子对吸附效果的影响不大;当温度为45℃时,PEI/La_2O_3/PP对磷的饱和吸附容量达到76.67 mg·g-1,吸附过程能够较好地拟合Langmuir模型;吸附动力学过程能够较好地拟合准二级反应动力学方程。该吸附材料对饮用水中的微量磷具有良好的吸附去除效果,磷深度去除后能达到明显的抑菌效果。     

高效除磷型底泥陶粒对水体中磷的去除特性

以清淤底泥为主要原料,制得高效除磷型底泥陶粒,研究了其重金属浸出安全性,pH和投加量对磷吸附特性的影响,以及等温吸附线、吸附动力学。结果表明,在pH为2~10下,Zn、Cu、Pb、Cr的浸出质量浓度分别为0.042~0.083、0.005~0.026、0.038~0.058、0.032~0.077mg/L,远低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)规定的标准限值。弱酸和弱碱有利于底泥陶粒除磷,最适pH为6,最佳投加量为3g。伪二级动力学方程能较好地拟合底泥陶粒对磷的吸附,等温吸附线更符合Langmuir等温吸附方程,升温有利于吸附的进行。     

粉煤灰砖块对磷酸盐的吸附特性

以建筑废料粉煤灰砖块为吸附剂材料,通过静态吸附实验研究其对磷酸盐的吸附特征,以及磷酸盐初始浓度、吸附剂投加量、pH等因素对吸附反应的影响。Langmuir、Freundlich和Temkin等温模型的分析发现,Langmuir等温式方程最适合描述吸附过程,对磷酸盐的理论饱和吸附容量为44.62 mg/g。利用伪一级动力学模型、伪二级动力学模型和颗粒内扩散模型考察了吸附过程特征,其中伪二级动力学模型为最适于描述粉煤灰砖块对磷酸盐的吸附过程的动力学模型。通过颗粒内扩散模型、Bangham方程及Boyd模型对吸附动力学机理进行的探讨表明,颗粒内扩散速率不是粉煤灰砖块吸附磷酸盐反应的惟一速率控制步,膜扩散速率和颗粒内扩散速率共同影响着吸附反应速率。磷酸盐浓度较低时主要是膜扩散限制吸附反应速率,而磷酸盐浓度较高时则颗粒内扩散成为速率控制步。研究证明,粉煤灰砖块粉末作为湿地基质具有对磷酸盐很强的吸附能力,在减少了固体废弃物的数量的同时又可以实现水污染控制的目的。     

磷酸根和硫离子在纳米铁表面的竞争吸附

通过纳米铁对磷酸根和硫离子的单吸附和竞争吸附的研究，从吸附动力学和吸附等温线两个方面分析并验证了其吸附特性和模式。分析表明，相对于磷酸根，纳米铁对硫离子的吸附能力更强，在竞争条件下居优势地位。采用准一级和准二级吸附动力学方程对实验数据进行模拟分析，结果表明，纳米铁对磷酸根和硫离子的吸附符合二级动力学方程。吸附等温线分析采用Freundlich和Langmuir吸附等温线方程模拟分析，分析结果表明，纳米铁颗粒对磷酸根的吸附符合Freundlich吸附模式，而对硫离子的吸附符合Langmuir吸附模式。     

自制填料与常用湿地填料除磷能力的比较

用石英砂、石灰、水泥和铝粉等材料制作人工湿地填料,并对自制填料、粉煤灰块和钢渣等6种填料的等温吸附特性进行研究,发现自制填料在较低与较高浓度P溶液中吸附率都最高,在P浓度为(10～50 mg/L)时,平均吸附率达96.8%,其次是粉煤灰和钢渣,分别为87.6%和85.4%;填料对P的理论饱和吸附量分别为:自制填料(2 413.6 mg/kg)>粉煤灰块(1 605.8 mg/kg)>钢渣(1 277.5 mg/kg)>碎砖(451.6 mg/kg)>碎石(182.5 mg/kg)>砾石(18.4 mg/kg);填料中金属矿物成分含量高、比表面积大,是除P效果好的原因。     

非固定化和固定化啤酒酵母对Cd^2＋和Cu^2＋的吸附特性研究

对比了不同吸附剂对重金属的吸附效果，同时研究了啤酒酵母的固定化方法、菌体用量对吸附效果的影响、非同定化和固定化啤酒酵母吸附热力学特性。研究结果表明，非固定化死啤酒酵母对Cd^2＋的单位菌体吸附量是常用吸附剂活性炭的3倍；由1：3的海藻酸钠与碱处理啤酒酵母（w／w）制得的固定化颗粒吸附效果最好；菌体用量的增加会降低单位菌体对重金属的吸附量；啤酒酵母对重金属的吸附位点有限，Cd^2＋的实际最大吸附量为13．95mg／g，Cu^2＋为7．67μg／g。非固定化和固定化啤酒酵母对Cu^2＋和Cd^2＋的等温吸附过程均可用Linear方程、Langmuir方程和Freundlich方程来进行拟合，但非同定化啤酒酵母以Langmuir方程最优，其拟合计算的最大吸附量qmzxCd和qmxxCu分别为13．96mg／g和8．01mg／g；固定化啤酒酵母以Freundlich方程最优，实际最大吸附量Cd为75．41mg／g，Cu为66．58mg／g。     

改性油页岩灰渣对水中镉离子的吸附性能

采用酸碱化改性方法对油页岩灰渣进行改性,确定最佳酸碱化方案,并研究了环境因素对改性油页岩灰渣吸附镉离子的影响。实验研究结果表明,油页岩灰渣经50%的HNO3和20%的NaOH处理时,对镉离子的吸附能力最强。在吸附温度为30℃,初始溶液pH为6～7条件下,0.6 g的改性油页岩灰渣对50 mg/L Cd2+溶液50 mL,吸附150 min时,其吸附率达到86%以上。在实验条件下,改性油页岩灰渣对Cd2+的吸附符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程,相关系数分别为0.9626和0.9944,其对Cd2+的理论饱和吸附量达到7.91 mg/g。改性油页岩灰渣对Cd2+的吸附主要归因于离子交换和表面吸附作用。     

天然和CPB改性沸石对Hg^2＋的吸附特征

通过静态实验研究溴代十六烷基吡啶（CPB）改性沸石和天然沸石对废水中Hg^2＋的吸附特性，探讨了吸附动力学、吸附平衡和吸附热力学机制。研究表明：Langmuir方程能较好地描述2种沸石对Hg^2＋的吸附，CPB改性沸石对Hg^2＋的吸附率得到显著提高。实验条件下，改性沸石对Hg^2＋的吸附率从67．5％提高到98．9％，吸附容量从0．521mg／g提高到3．07mg／g。利用准一级动力学方程、假二级动力学方程、颗粒内扩散模型和Elovich方程分别对动力学过程进行拟合，发现2种沸石对Hg^2＋的吸附均满足假二级动力学方程，且离子的颗粒内扩散对整个吸附过程有影响。动力学拟合、D-R方程拟合和热力学研究综合表明：2种沸石对Hg^2＋的吸附既存在化学吸附又存在物理吸附，吸附吉布斯自由能变（△G^0）、焓变（△H^0）、熵变（△S^0）均小于0，反应为自发的放热反应，低温有利于吸附的进行。     

Kinetics and isotherm modeling of azoxystrobin and imidacloprid retention in biomixtures

The paper reports the kinetics and adsorption isotherm modeling for imidacloprid (IMIDA) and azoxystrobin (AZOXY) in rice straw (RS)/corn cob (CC) and peat (P)/compost (C) based biomixtures. The pseudo-first-order (PFO), pseudo-second-order (PSO), Elovich and intraparticle diffusion models were used to describe the kinetics. The adsorption data were subjected to the Langmuir and the Freundlich isotherms. Results (r²_Adj values) suggested that the modified Elovich model was the best suited to explain the kinetics of IMIDA sorption while different models explained AZOXY sorption kinetics in different biomixtures (PFO in RS?+?C and RS?+?P; PSO in CC?+?P and Elovich in CC?+?C). Biomixtures varied in their capacity to adsorb both pesticides and the adsorption coefficient (K_d) values were 116.8–369.24 (AZOXY) and 24.2–293.4 (IMIDA). The Freundlich isotherm better explained the sorption of both pesticides. Comparison analysis of linear and nonlinear method for estimating the Freundlich adsorption constants was made. In general, r²_Adj values were higher for the nonlinear fit (AZOXY?=?0.938–0.982; IMIDA?=?0.91–0.970) than the linear fit (AZOXY?=?0.886–0.993; IMIDA?=?0.870–0.974) suggesting that the nonlinear Freundlich equation better explained the sorption. The rice straw-based biomixtures performed better in adsorbing both the pesticides and can be used in bio-purification systems.