磁性复合有机海泡石吸附双酚A特性及动力学

通过对天然海泡石进行磁改性与有机改性,制得新型水质净化功能材料——磁性复合有机海泡石(MCOS),采用振动样品磁强计对其进行了表征,考察了其在不同pH、投加量、初始浓度、时间和温度下对水中双酚A(BPA)的吸附效果,并研究了其对BPA的吸附动力学。结果表明:MCOS具有超顺磁性,饱和磁化率为14.1 emu·g~(-1);MCOS对BPA的最佳吸附pH为10.0;当BPA的初始浓度为30 mg·L~(-1)时,MCOS的适宜投加量为1.0 g·L~(-1);MCOS对BPA的平衡吸附时间为90 min;随着反应温度的升高,MCOS对BPA的吸附量减小。准二级反应动力学模型可以很好地描述MCOS对BPA的吸附动力学行为。颗粒内扩散模型表明,在BPA的吸附初始阶段发生了颗粒内扩散。吸附活化能为11.7 k J·mol~(-1),表明吸附过程可能由化学吸附控制。     

粉煤灰对Cr(Ⅵ)的吸附特性

通过间歇实验研究了粉煤灰对重金属Cr(Ⅵ)的吸附特性。探讨了固液比、pH、反应时间、温度、离子强度和初始浓度等因素的影响。实验结果表明,固液比、pH、温度与离子强度都对去除率有较大影响。当温度为20℃、pH=1、Cr(Ⅵ)的初始浓度为10 mg/L,固液比为100 g/L时,去除率达到50.13%。动力学实验结果表明,粉煤灰对Cr(Ⅵ)的吸附为快速反应,在180 min内可达到平衡,伪二级动力学模型可较好地拟合实验结果。等温吸附实验结果表明,Freundlich模型与Langmuir模型均可较好地拟合等温吸附实验结果。低温有助于粉煤灰对Cr(Ⅵ)的吸附。     

矿化垃圾对渗滤液的吸附试验及其动力学研究

应用矿化垃圾吸附处理实际渗滤液中的COD和氨氮,分别研究了粒径、投加量、pH对吸附效果的影响,并在最佳吸附条件下对吸附过程进行动力学分析。结果表明,反应360min时,COD吸附达到平衡,去除率达到69.01%,单位吸附量为87.91mg/g;反应510min时,氨氮吸附达到平衡,去除率达到71.45%,单位吸附量为16.86mg/g,这表明用矿化垃圾作为吸附剂吸附垃圾渗滤液中的COD和氨氮是可行的;用COD和氨氮动力学数据拟合吸附过程,均符合伪二级动力学方程。     

骨炭对Pb(Ⅱ)的吸附特性

通过间歇实验研究了骨炭对重金属Pb(Ⅱ)的吸附特性。探讨了固液比、pH、离子强度、反应时间、温度及初始浓度等因素的影响。实验结果表明,pH与固液比显著影响去除率,温度与离子强度的影响较小。当温度为20℃,pH=2.5,Pb(Ⅱ)的初始浓度为200 mg/L,固液比为1 g/L时,最大去除率近100%。动力学实验结果表明,骨炭对Pb(Ⅱ)的吸附为快速反应,在30 min内可达到平衡,准二级动力学模型可较好地拟合实验结果。等温吸附实验结果表明,Freundlich模型与Langmuir模型均可较好地拟合等温吸附实验结果。骨炭对Pb(Ⅱ)的吸附机制主要为表面络合反应与分解置换-沉淀反应。     

金霉素在活性污泥上的吸附行为

通过批次实验考察了活性污泥对金霉素（chlortetracycline，CTC）的吸附特性，研究了包括吸附平衡时间、污泥浓度（MLSS）、温度以及pH值对吸附的影响。结果表明，CTC在活性污泥上的吸附是一个快速的过程，5 min可达到平衡吸附量的90%以上，6 h达到吸附平衡；CTC的总去除率随着MLSS浓度的增加而增大，而污泥单位吸附量却随之减少，当CTC初始浓度为500 μg/L，MLSS浓度从1 000 mg/L增至8 000 mg/L时，吸附平衡时CTC的总去除率从30.97%上升至60.42%，而污泥单位吸附量则从151 326.70 μg/kg下降至37 530.98 μg/kg；在10、20、30℃条件下，吸附较好地符合Freundlich等温吸附模型和线性分配吸附模型，K_d值依次为190.93、162.32和121.08 L/kg；热力学数据表明，CTC在污泥上的吸附为放热过程，低温有利于吸附的进行；当pH值介于3~11之间时，CTC在污泥上的吸附量随着pH值的增加而减少。     

核桃壳生物炭小球对雌激素污染物的吸附机制

为探究生物炭小球对雌激素污染物的吸附机制,以农业废弃物核桃壳为原材料,在400℃下热解碳化制备生物炭,与黏土、碳酸氢钠、硅酸钠混合制备生物炭小球。采用ESEM观察、比表面积测定、红外光谱对其表面结构和组成进行表征,并将其用于对雌酮(E1)、雌二醇(E2)和雌三醇(E3)的吸附去除研究。分别考察了吸附时间、溶液pH、生物炭小球投加量以及雌激素初始浓度对吸附效果的影响,并通过颗粒内扩散、等温吸附、吸附动力学探讨其吸附机制。结果表明:生物炭小球对雌激素的吸附平衡时间为15 min;投加量为1 g、pH为5、初始浓度为2 500μg·L-1时平衡吸附量最大;颗粒内扩散模型研究结果表明吸附机制包括分配作用和表面吸附;准二级动力学可较好地描述生物炭小球对雌激素的吸附过程;生物炭小球对雌激素的吸附过程符合Freundlich等温吸附模型。所制备的生物炭小球对雌激素污染物具有较好的去除效果,在环境治理方面具有一定的应用前景。     

UV/TiO2光催化降解水体中的邻苯二甲酸二甲酯

酞酸酯是环境中普遍存在的有机污染物(内分泌干扰物)之一。利用UV/TiO2光催化降解水体中的邻苯二甲酸二甲酯(DMP),讨论了溶液pH、TiO2投加量及DMP初始浓度等因素对DMP降解的影响。结果表明,DMP为10mg/L左右时,TiO2投加量为0.2～0.5g/L、pH=7是比较理想的降解条件;DMP初始浓度越高,其降解率则越低。研究了Langmuir-Hinshelwood模式下DMP在TiO2表面的吸附与催化活性的关系,发现DMP主要通过吸附在催化剂的表面而非在溶液本体中发生降解。线性回归计算所得光照条件下的吸附常数远大于无光照条件下的吸附常数,可能是由于UV和TiO2体系之间产生协同效应,提高了UV/TiO2体系对DMP的降解效果。另外,初步分析了可能的降解反应机制。     

TiO_2@碳纳米管吸附去除盐酸四环素

采用静电组装法制备了Ti O2@碳纳米管复合吸附剂,用以除去水中的盐酸四环素。通过FE-SEM、EDS和XRD进行表征,考察了pH、初始浓度和吸附剂用量对吸附过程的影响,研究了吸附动力学、等温模型和热力学,并对吸附剂的再生进行了评价。结果表明,复合吸附剂对盐酸四环素的最大饱和吸附量为52.33 mg/g;最佳吸附pH值为6,强酸不利于吸附;当初始浓度在15~60 mg/L范围内时,吸附量随着初始浓度的增大而增加;当吸附剂投加量为0.50 g/L时,吸附效率最高。吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温模型。热力学参数ΔG0、ΔH0,表明该吸附过程是自发、吸热过程。H2O2-Ti O2光催化协同效应可有效完成吸附剂的再生。     

麦秆对水中扑草净的吸附性能研究

农业秸秆富含纤维素、木质素等组分,是良好的吸附材料。采用麦秆作为吸附剂,其对浮油及溶解油具有良好吸附效果。选用麦秆为吸附剂,探究其对扑草净的吸附效果。主要考察麦秆粒径、投加量、振荡频率、扑草净初始质量浓度4种因素对吸附的影响,研究麦秆对扑草净的吸附等温线和吸附动力学过程,并采用正交实验对影响吸附的因素进行优化。结果表明:(1)麦秆可有效降低废水中扑草净浓度,在振荡频率150r/min、麦秆粒径250~500μm、投加量0.500 0g、吸附300min时,扑草净初始质量浓度由5.20mg/L降至3.22mg/L,去除率为38.08%。(2)单因素吸附平衡实验表明,随麦秆粒径增加(150~4 000μm),其比表面积减小,平衡吸附量随之减小,麦秆粒径150~250μm时平衡吸附量为0.192 0 mg/g,显著大于1 700~4 000μm时的平衡吸附量(0.059 3mg/g);随麦秆投加量增加(0.100 0~1.000 0g),去除率随之提高,平衡吸附量与之相反,0.100 0g投加量时平衡吸附量为0.222 0mg/g;随着振荡频率加剧,麦秆在水中扩散增强,与扑草净碰撞几率增加,振荡频率250r/min时平衡吸附量为0.191 0mg/g;随扑草净初始质量浓度增加(1.03~6.18mg/L),平衡吸附量随之增加,初始质量浓度为6.18mg/L,平衡吸附量为0.226 0mg/g。(3)分别以Henry型、Langmuir型、Freundlich型吸附等温式进行拟合,资料表明,以Henry型吸附等温式较适宜描述该吸附过程。(4)采用伪一级动力学方程、伪二级动力学方程、Elovich经验方程、颗粒内扩散方程分析吸附动力学过程,以伪二级动力学方程较符合。(5)在振荡频率为150r/min、初始质量浓度为2.00mg/L、麦秆粒径为250~500μm、投加量为0.700 0g时,扑草净最佳去除率为47.80%。     

磁性纳米吸附剂Fe3O4·ZrO(OH)2的合成及对水中氟和砷的吸附性能

用共沉淀法将ZrOCl2·8H2O包裹在磁性纳米Fe3O4表面,合成了一种针对高浓度含砷含氟废水的高效新型磁性纳米吸附剂Fe3O4·ZrO(OH)2.研究考察了吸附剂对氟和砷的吸附容量、反应平衡时间以及pH对吸附效果的影响.实验表明,磁性纳米Fe3O4·ZrO(OH)2吸附剂对水中F-和As(Ⅲ/Ⅴ)等温吸附模型符合Langmuir和Freundlich模型.对溶液中总氟和总砷的吸附容量分别可达70.42 mg/g和133.33 mg/g.通过拟二级动力学方程可得知吸附过程在20 min左右即可达到平衡.随着pH的不断增加,吸附剂对氟的吸附容量逐渐降低,而对砷的吸附量则是先增加后减少.     

水浮莲干体吸附去除水中的锑(Ⅲ)

以水浮莲干体为生物吸附剂,考察不同吸附时间、初始pH、水浮莲干体量、摇床转速和反应温度等因素对废水中锑(Ⅲ)的吸附影响;同时通过FTIR、动力学模型以及等温吸附模型等对吸附机理进行研究。结果表明:Sb3+初始浓度为50 mg/L、溶液初始pH为6.8、水浮莲干体用量为1.0 g/25 mL、于(25±1)℃的恒温振荡摇床中以100 r/min振荡吸附反应120 min后,吸附率可达76.8%。水浮莲干体对Sb3+的吸附是一个快速的过程,前10 min的吸附率为52.7%,60 min达到吸附平衡;初始pH对Sb3+的吸附有显著的影响,适宜pH为6.8;在一定范围内,干体量的增加、摇床转速的增大以及温度的升高都会导致吸附率升高。结合FTIR谱图分析得出吸附为化学、物理吸附;准二级动力学模型比准一级动力学模型能更好地描述水浮莲干体对Sb3+的吸附过程;Langmuir和Freundlich吸附等温模型均适合对吸附过程进行拟合,但Lang-muir模型能更好地反映吸附特性,298 K时最大吸附量为1.394 mg/g。水浮莲干体对Sb3+有良好的吸附效果,可用于处理含锑废水,达到以废治废的目的。     

泥炭对甲苯的吸附-解吸行为研究

用热处理方法对泥炭进行活化改性,探讨了对甲苯的吸附性能及影响因素,并研究了甲苯在泥炭上的吸附/解吸行为。结果表明,粒径在0.6～1 mm之间的泥炭在160℃热处理5 h,在pH为7的条件下对甲苯有良好的吸附效果,对甲苯的吸附量为0.32 mg/g。泥炭对甲苯的吸附在20 min内基本达到平衡,可用二级吸附速率方程进行拟合。甲苯在泥炭上的吸附和解吸均呈现明显的非线性,用Langmuir模型能较好地描述,泥炭对甲苯的饱和吸附量为0.939 mg/g。甲苯在泥炭上的平均解吸率为6.393%,并且出现了滞后现象,表明苯系物与泥炭有较强的结合能力。研究结果为应用泥炭作为PRB装填介质进行原位修复甲苯污染的地下水提供了理论依据。     

膨胀石墨对U(Ⅵ)的吸附特性

高温加热可膨胀石墨制得膨胀石墨,用于去除溶液中的U(Ⅵ)。通过静态吸附实验,研究了初始p H、吸附剂投加量、U(Ⅵ)初始浓度、温度以及吸附时间对膨胀石墨吸附U(Ⅵ)效果的影响。实验结果表明,膨胀石墨吸附U(Ⅵ)的最佳p H为6.5,在温度为30℃,投加量为2.0 g/L,U(Ⅵ)初始质量浓度为10 mg/L时,对U(Ⅵ)的去除率达到98.08%,反应在4 h达到平衡。Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型较好地拟合了吸附过程,30℃时饱和吸附量为27.03 mg/g;热力学分析表明,膨胀石墨对U(Ⅵ)的吸附是自发的放热反应。比表面积测试、扫描电镜、X射线能谱与傅里叶红外光谱分析结果表明,膨胀石墨对U(Ⅵ)的吸附以物理吸附为主,表面官能团起辅助作用。解吸实验证明,膨胀石墨是可重复利用的吸附剂。     

多孔性Mn3O4的制备及其对水中镉的吸附

采用硫酸锰水解-氧化两步法制备了多孔性四氧化三锰,以X射线衍射、扫描电镜和氮吸附比表面仪对其进行了表征,研究了该多孔性Mn3O4在不同的溶液pH值、吸附时间、投加量和温度下对水中Cd(Ⅱ)的吸附行为,并测定了吸附过程的动力学和热力学参数。实验结果表明,该法合成的四氧化三锰属四方体心结构,一次晶粒尺寸为45.8 nm,颗粒间存在大量的孔洞,BET法比表面积为40.27 m2/g。在293 K,pH 5.5,吸附12 h时达到平衡,饱和吸附量为12.8 mg/g。该吸附过程符合准二级反应动力学模型,其反应的吸附活化能为2.743 kJ/mol,吸附等温线较好地符合Langmuir等温方程,吸附焓变和熵变均为正值,自由能变为负值,说明该吸附过程为自发的吸热过程。     

模拟酸雨对氧化锰吸附砷(Ⅲ)的解吸行为研究

以合成的氧化锰为吸附剂研究了酸雨pH值、酸雨离子强度、解吸时间和解吸次数等因素对模拟酸雨解吸砷(Ⅲ)的影响。实验结果表明:氧化锰对砷(Ⅲ)吸附容量较大,等温平衡吸附量为:48.38 mg/g。模拟酸雨的pH值与离子强度对砷(Ⅲ)的解吸影响不大;解吸反应在90 min后基本达到平衡,平衡解吸量为2.69×10-2mg/g;随解吸次数的增加解吸量变化不大。氧化锰对砷(Ⅲ)的吸附主要是专性的配位吸附,吸附砷(Ⅲ)后难以被模拟酸雨解吸。     

废弃啤酒酵母吸附水中酸性湖蓝A的实验研究

以废弃啤酒酵母作为吸附剂,研究了不同条件下吸附水中酸性湖蓝A(ATBA)的特性,并对吸附机理进行了探讨。结果表明:溶液pH值对ATBA的吸附有显著影响,最佳pH值为2.0;废弃啤酒酵母吸附ATBA是一个快速的过程,40 min即到达平衡,随着初始浓度的增加,吸附量越大,吸附达到平衡所需的时间越长,动力学数据较好地符合拟二级动力学方程;ATBA在废弃啤酒酵母上的平衡吸附较好地符合Langmuir模型,最大吸附量随着温度的升高而增加,在40℃时达最大8.468×10-4mol/g(585.14 mg/g);吸附过程是一个自发、吸热的过程;废弃啤酒酵母上氨基、酰胺基、羧基和磷酸基在吸附ATBA的过程中起主要作用。     

纳米有机膨润土对苯酚的吸附性能研究

通过对天然膨润土改性,制备纳米有机膨润土并用于吸附苯酚,探讨了吸附时间、溶液pH、纳米有机膨润土投加量等因素对苯酚吸附的影响。结果表明,吸附在5 min内快速达到平衡,溶液pH可以影响苯酚在溶液中的状态,是影响苯酚吸附性能的重要因素。纳米有机膨润土吸附苯酚的过程可用伪二级反应动力学方程来描述,伪二级吸附速率常数为1.3 g/(mg.min)。吸附等温线符合Langmuir等温方程,在25℃时,Langmuir理论最大吸附容量可达到536.32 mg/g,吸附热力学参数表明吸附过程是自发的、放热的物理吸附过程。     

Zr(Ⅳ)改性壳聚糖小球对F~-的吸附性能研究

制备了Zr(Ⅳ)改性壳聚糖小球(ZrCh),并采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)进行分析,同时考察pH、共存阴离子对ZrCh吸附F~-的影响。结果表明:(1)通过对ZrCh的FTIR和XRD分析,证明了Zr(Ⅳ)参与了吸附F~-过程。(2)中、碱性条件下有利于ZrCh对F~-的吸附。ZrCh对F~-的吸附速率较快,在60min内达到吸附平衡。20℃时,F~-平衡质量浓度为1mg/L的平衡吸附量达到6.5mg/g,而实际最大吸附量达到15mg/g以上。(3)ZrCh对F~-的吸附用拟二级动力学方程、Langmuir方程能很好地描述。ZrCh对F~-的吸附过程是物理吸附过程,其吸附主要是由壳聚糖骨架上的Zr(Ⅳ)对F~-的静电引力和OH-与F~-的离子交换完成。     

淀粉-g-丙烯酸/凹凸棒土复合物制备及其吸附废水中NH_4~＋-N性能

采用反相乳液聚合法以凹凸棒土为原料,合成了新型NH4＋-N吸附剂淀粉-g-丙烯酸/凹凸棒土,并进行了氨氮吸附对比实验。结果表明：凹凸棒土氨氮单位吸附量为4.243 mg/g;淀粉-g-丙烯酸/凹凸棒土氨氮单位吸附量为5.301 mg/g,吸附能力比未改性的凹凸棒土提高了25%。淀粉-g-丙烯酸/凹凸棒土的氨氮吸附过程比凹凸棒土更符合Freundlich等温吸附模型。随着pH、温度的升高,凹凸棒土和淀粉-g-丙烯酸/凹凸棒土对NH4＋-N吸附量逐渐增大。     

氨基化凹土对水中焦性没食子酸的吸附

采用氨基硅烷偶联剂(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)改性凹凸棒石黏土(以下简称"凹土")为吸附剂,通过静态吸附研究其对模拟废水中焦性没食子酸的吸附性能。结果表明,γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性凹土能有效提高凹土的吸附性能,改性凹土吸附50 mL,浓度为100 mg/L焦性没食子酸较理想的条件为吸附剂用量0.4 g、吸附温度20℃、吸附时间40min、体系pH 5.2。通过静态吸附实验数据计算分析得知,拟二级动力学模型比拟一级动力学模型能更好地描述改性凹土对焦性没食子酸的吸附动力学行为,改性凹土对焦性没食子酸的吸附更符合Langmuir等温式,其饱和吸附量为19.861 mg/g。