椰壳活性炭对水中N-DBP前体物的吸附

以椰壳活性炭为吸附剂进行了模拟水样中的N-DBP前体物——天冬氨酸的吸附去除实验,考察了吸附时间和溶液pH对吸附效果的影响,分析了吸附等温线、吸附动力学特征以及吸附热力学相关参数。实验结果表明,在不同的投加量下,椰壳活性炭对DON的吸附均在180 min时达到平衡;升高或降低水样的pH会使吸附量显著下降;椰壳活性炭对天冬氨酸的吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir方程(R20.99);膜扩散及内扩散阶段为吸附的控制阶段;在303 K的温度下,椰壳活性炭对天冬氨酸的最大吸附量为8.33 mg/g。对热力学结果的分析表明,该吸附反应是放热反应,在常温常压下不能自发反应。     

甲基红在壳聚糖上吸附富集的研究

研究了pH、初始浓度、时间及温度对甲基红在壳聚糖上吸附富集的影响。结果表明，pH是影响甲基红吸附富集的重要因素，最佳pH3．4。其动力学行为更好地符合Lagergren准二级反应动力学模型，随着温度增加，平衡吸附量减少。吸附过程的表观活化能（Ea）为7．518kJ／mol。壳聚糖对甲基红的吸附过程较好地符合Freundlich吸附等温方程。计算得到吸附过程的热力学参数△G0、△H0。和△S0分别为-24．88kJ／mol（303K）、-22．15kJ／mol和8．783J／（mol·K），表明壳聚糖对甲基红的吸附是一个自发的放热过程。红外光谱分析得到，壳聚糖吸附甲基红的过程中，壳聚糖分子中存在的大量羟基和氨基发挥了主要作用。     

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。     

活性炭对水中微量酰胺咪嗪吸附规律

选择3种商品活性炭(煤质炭MAC、杏壳炭XAC、椰壳炭YAC),从其对水中微量药物酰胺咪嗪(carbamaz-epine,CBZ)的吸附平衡、吸附等温式、吸附动力学和热力学等方面详细考察了不同种类活性炭对CBZ的吸附去除规律。实验结果表明,3种活性炭与CBZ接触反应10 h后均达到吸附平衡,对CBZ的平衡吸附量在8.3 mg/g左右;比较了Lang-muir和Freundlich两种吸附等温式,发现Langmuir方程更适合描述3种活性炭对CBZ的吸附过程;计算表明3种活性炭的吸附过程均符合拟二级动力学方程,Weber-Morris方程的模拟结果则说明膜扩散和内扩散共同限制了3种活性炭对CBZ的吸附速率;3种活性炭的Ea值分别为29.87 kJ/mol(MAC)、36.02 kJ/mol(XAC)和38.86 kJ/mol(YAC),表明3种活性炭吸附CBZ时同时发生了物理吸附和化学吸附作用,且以化学吸附为主;20～40℃时3种活性炭的△G均为负值,说明3种活性炭对CBZ的吸附反应可以自发进行;MAC、XAC、YAC的△H值分别为-3.10、-3.05和-3.02 kJ/mol,负值表明吸附过程放热,上述△H值较小则说明温度对CBZ的吸附影响不大;3种活性炭吸附CBZ过程的△S值为0.94 J/(mol.K)(MAC)、2.24 J/(mol.K)(XAC)和2.97 J/(mol.K)(YAC),说明吸附过程熵值增加,在外界条件不改变的情况下该吸附过程不可逆,同时可以看出在3种活性炭中,CBZ分子更倾向于吸附在YAC上。     

脱灰煤基活性炭吸附处理含镉废水

考察了硝酸脱灰煤样自制活性炭对Cd（Ⅱ）的吸附去除特征。结果表明，随煤样粒径的减小，活性炭的吸附能力增强，吸附过程符合分形动力学特征；随着镉浓度的升高，活性炭对镉的吸附量增加，活性炭吸附镉符合Langmuir等温方程，镉离子在活性炭上的吸附属单分子层吸附；煤基活性炭适宜的吸附除镉条件为粒径0．054mm、Cd（Ⅱ）初始浓度35mg／L、活性炭用量0．05g、吸附时间1h，此时的吸附容量达40mg／g。     

镧改性活性炭纤维高效吸附去除对苯醌

水处理中稀土元素一般用于砷、磷等无机污染物的吸附去除,将稀土元素镧负载在活性炭纤维上,首次用于吸附去除水中的有机污染物对苯醌。研究发现,经0.01 mol/L的La(OH)3和超声处理的活性炭纤维吸附去除对苯醌的效率最高。改性活性炭纤维对对苯醌的吸附去除受p H的影响较大,在酸性和中性条件下的吸附效果较好。对吸附动力学数据进行线性和非线性模拟,结果表明,准二级动力学模型更适合描述吸附动力学过程。热力学研究表明,对苯醌在改性活性炭纤维(ACF-2)表面以单分子层吸附为主,经Langmuir吸附等温方程模拟,298 K时对苯醌在ACF-2上的最大吸附量为149.4 mg/g。同时,降低反应温度利于吸附去除对苯醌,表明该吸附过程为自发放热的反应过程。     

活性炭对含铅废水吸附特性研究

采用静态法用活性炭吸附处理含铅废水,考察了活性炭对含铅废水的吸附特性。结果表明:活性炭对铅离子吸附平衡时间为100 m in;吸附等温方程为:Ce/qe=0.4298+0.0594Ce(25℃),该方程符合Langmu ir型吸附模式,不同温度下吸附平衡参数0RL1,表示该吸附为有利吸附。实验数据应用数学模型拟合,二级相关系数R2=0.9998,显示吸附过程动力学与二级动力学模型相关性较好;计算不同温度下各热力学参数:△Hθ大于零、△Gθ小于零,证实该吸附过程是一个自发吸热过程。△Sθ大于零,表明铅离子在固液界面有序性减小、混乱度增大。△Hθ值很小,说明该过程为物理吸附。     

Mg/Al/Fe水滑石的焙烧产物对F~-的吸附

采用共沉淀法合成Mg-Al-Fe类水滑石,并通过不同焙烧温度制得焙烧类水滑石。采用XRD,FT-IR,SEM等方法进行了吸附材料表征。研究了焙烧温度,吸附剂投加量,吸附时间,吸附初始p H值,吸附动力学,吸附等温线、吸附热力学等因素对Mg-Al-Fe类水滑石及其焙烧产物吸附F-的效果。研究表明,500℃焙烧类水滑石吸附效果最好,0.2 g吸附剂是最佳投加量值,在p H变化范围为3~8内吸附量基本无变化。研究结果表明,焙烧水滑石吸附符合准二级动力学曲线,反应活化能为E_a=14.63 k J/mol。反应基本符合Langmuir吸附等温模型。△G~0为负值表明该反应是一自发进行过程。高温有利于吸附反应进行。     

改性玉米秸秆吸附Cu^2＋的动力学和热力学

本研究用ZnCl2作为活化剂，使用功率640W的微波照射4min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0．2g，pH为6，改性玉米秸秆对Cu^2＋具有很好的吸附效果，吸附在8h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。     

稻壳基活性炭的制备及其对亚甲基蓝吸附的研究

以稻壳为原料，采用K2CO3活化法和H3P04活化法制备了比表面积为1312m^2／g和682m^2／g的活性炭，通过扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射仪（XRD）对样品进行了表征，并将孔隙发达的活性炭样品用于对亚甲基蓝的吸附，结果表明，K2CO3活化法制备的活性炭样品具有更多的微孔结构；随着亚甲基蓝溶液初始浓度的增加、活性炭吸附时间的延长，亚甲基蓝的去除率呈现逐渐降低和逐渐增大的变化规律，当pH值为6时，活性炭对亚甲基蓝的吸附效果最佳；稻壳基活性炭对亚甲基蓝的吸附等温线符合Langmuir模型，Qm最高可达476．2mg／g；热力学参数△G^0△H^0和△S^0均为负值，表明稻壳基活性炭对亚甲基蓝的吸附是一个自发的放热反应。     

磷酸微波活化多孔生物质炭对亚甲基蓝的吸附特性

以甘蔗渣为原料，采用微波辅助H3PO4活化法制备富含含氧酸官能团的中孔生物质炭。通过扫描电子显微镜SEM、傅立叶变换红外光谱FT-IR等技术对生物质炭物理化学性质进行表征，并通过静态实验法，探讨炭样对亚甲基蓝的吸附行为及热力学性质。结果表明，H3PO4活化制备蔗渣生物质炭的适宜条件为浸渍比1：1，烘干时间10h，活化功率900W，活化时间22min，在此条件下制得的生物质炭得率为39．2％，碘值为817mg／g，亚甲基蓝值为229mg／g，为国家一级品标准的1．7倍。红外光谱分析表明，炭样表面以羟基、羰基、羧基等酸性官能团为主。静态吸附实验表明，Freundlich方程与Redlich—Peterson方程能较好地描述等温吸附行为，表现为优惠吸附。热力学研究表明，吸附吉布斯自由能（△G0）〈0，说明吸附反应是自发过程，而吸附标准焓变（△H0）〉70KJ／mol，表明亚甲基蓝在制备炭样上的吸附是吸热反应，升温有利于吸附，且化学反应在吸附过程中发挥了重要作用。     

活性炭/聚丙烯腈纤维对溶液中的甲基橙染料吸附动力学研究

采用自制添加活性炭的聚丙烯腈纤维为吸附剂,吸附染料甲基橙溶液,考察了活性炭含量、温度及溶液pH值等因素对纤维吸附染料甲基橙吸附量和吸附速率的影响.结果表明,活性炭/聚丙烯腈纤维吸附甲基橙染料符合表观二级动力学方程.吸附过程的限速步骤为甲基橙染料向活性炭/聚丙烯腈纤维中活性炭颗粒内部微孔扩散,自制的活性炭/聚丙烯腈纤维对甲基橙染料具有较大的吸附容量和较快的吸附速率,可作为甲基橙等染料废水治理的理想材料.     

ZnCl2法污泥含炭吸附剂对模拟烟气中气态汞的吸附

采用改进的ZnCl2学活化法制备污泥含炭吸附剂，利用EDS以及氮吸附等多种测试手段对所制得的污泥含炭吸附剂进行表征，并利用其处理模拟烟气汞污染物，实验结果表明，污泥含炭吸附剂对Hg^0吸附包括物理吸附作用和化学吸附作用，以物理吸附作用为主；随着Hg^0入口浓度的提高，污泥含炭吸附剂的Hg^0饱和吸附容量增大；随着吸附反应温度的升高污泥含炭吸附对Hg^0的吸附作用减弱；在吸附反应温度125℃，Hg^0入口浓度60．4μg／m3污泥含炭吸附剂和选定的活性炭对Hg^0吸附容量分别为81．2gg／g和53．8μg／g，污泥含炭吸附剂对Hg^0吸附作用好于选定的活性炭。     

吸附-电化学氧化耦合处理对氯苯酚废水及动力学

以毡状活性炭纤维为阳极,不锈钢为阴极,吸附-电化学氧化耦合降解对氯苯酚废水进行了研究。考察了吸附或耦合电化学氧化过程、电流密度、支持电解质硫酸钠浓度和活性炭纤维重复使用对废水COD去除率的影响,结果表明,采用吸附-电化学氧化耦合方法,当电流密度7.6 mA/cm2支持电解质（硫酸钠）浓度为1 g/L,处理时间为180 min,4-CP废水COD去除率可达97.09%。毡状活性炭纤维对4-CP的静态吸附过程符合Langmiu吸附等温方程。建立了吸附-电化学氧化COD去除动力学模型,动力学模型参数表明,对于COD的去除,电化学氧化作用比吸附作用大。     

阳离子交换膜对Cu2+离子交换的动力学及热力学研究

对阳离子交换膜离子交换Cu2+的动力学及热力学现象进行了研究,结果表明:温度25℃,溶液pH=6时,干膜对Cu2+饱和交换容量为0.506 mmol/g;随Cu2+初始浓度的升高,离子交换速率常数随之增加;随温度升高,离子交换速率常数随之增加;随转速升高,离子交换速率常数随之增加;离子交换过程与一级反应速率方程拟合结果良好;△G0<0,表明离子交换反应能自发进行;△H0m>0,表明的交换反应为吸热反应;△S0>0,表明交换反应是熵变增加的反应。     

二次活化活性炭纤维吸附回收二氯甲烷

为了提高活性炭纤维对二氯甲烷气体的吸附回收性能,我们通过二次活化的方法制备出一系列的活化后样品,并表征其基本性质。二次活化样品对二氯甲烷的静态吸附实验表明,800℃活化60 min所得样品的吸附容量最高;之后又采用自制的溶剂回收吸附装置对其进行动态吸附实验,结果显示,在100%含水率条件下,其动态吸附量比原ACF提高了40%。这表明了二次活化能够大幅提升ACF对二氯甲烷的吸附性能。为了探究吸附性能提升的原因,又通过氮吸附的方法对二次活化样品和原样品进行孔径分析,结果显示,800℃活化60 min所得样品的BET比表面积提升了47.1%,对吸附二氯甲烷起主要作用的微孔孔容提高了77.6%。     

褐煤活性炭吸附处理焦化废水

研究褐煤活性炭吸附处理焦化废水的性能，为褐煤活性炭用于废水处理提供理论依据和技术指导。以河南某气化厂的焦化废水为吸附原水，进行褐煤活性炭对酚吸附性能的静态和动态实验。静态实验表明，褐煤活性炭对酚的吸附性能符合弗兰德里希（Freundlich）吸附方程式。在室温条件下，对于150 mL焦化废水，当活性炭的用量为10 g，吸附反应时间为1 h，酚的去除率可达92%以上。动态实验研究表明，当进水酚浓度为3 800 mg/L，吸附1.5 h，活性炭的吸附容量可达21.38 mg/g。水处理的实验研究表明，利用褐煤制备的活性炭，对焦化废水具有良好的处理效果。     

高比表面积活性炭的制备及对Cr(Ⅵ)吸附的研究

以椰树壳为原料,运用水蒸汽和二氧化碳复合物理活化法在4 h内制备了2 162.84 m2/g的高比表面积活性炭,其孔径分布范围为1.1~2.5 nm。应用此吸附剂考察了溶液pH、吸附剂用量、接触时间和初始浓度对Cr(VI)离子吸附效果的影响,并讨论了固定吸附床中不同溶液流量对Cr(VI)去除效果的影响。结果表明:在温度为298 K、溶液pH为1.96、吸附剂用量为0.10 g、铬离子初始浓度为100 mg/L与接触时间为70 min的条件下,活性炭对铬离子具有较高的吸附容量,去除率高达99.32%;铬离子在吸附床中的穿透曲线具有陡峭的传质锋面,但随着铬离子溶液流量的增大脱除果率降低。     

Removal of cyanotoxins from surface water resources using reusable molecularly imprinted polymer adsorbents

Introduction

Microcystins (MCs; cyclic heptapeptides) are produced by freshwater cyanobacteria and cause public health concern in potable water supplies. There are more than 60 types of MCs identified to date, of which MC-LR is the most common found worldwide. For MC-LR, the WHO has established a threshold value of 1???g?L^?1 for drinking water. The present MCs removal methods such as coagulation, flocculation, adsorption, and filtration showed low efficiency for removing dissolved MC fraction from surface waters to the stipulated limit prescribed by WHO based on MC health impacts. The search for cost-effective and efficient removal method is still warranted for remediation of dissolved MC-LR-contaminated water resources.

Materials and methods

Molecularly imprinted polymer (MIP) adsorbent has been prepared using non-covalent imprinting approach. Using MC-LR as a template, itaconic acid as a functional monomer, and ethylene glycol dimethacrylate as a cross-linking monomer, a MIP has been synthesized. Computer simulations were used to design effective binding sites for MC-LR binding in aqueous solutions. Batch binding adsorption assay was followed to determine binding capacity of MIP under the influence of environmental parameters such as total dissolved solids and pH.

Results and discussion

The adsorptive removal of MC-LR from lake water has been investigated using MIPs. The MIP showed excellent adsorption potential toward MC-LR in aqueous solutions with a binding capacity of 3.64???g?mg^?1 which is about 60% and 70% more than the commercially used powdered activated carbon (PAC) and resin XAD, respectively. Environmental parameters such as total organic carbon (represented as chemical oxygen demand (COD)) and total dissolved solids (TDS) showed no significant interference up to 300?mg?L^?1 for MC-LR removal from lake water samples. It was found that the binding sites on PAC and XAD have more affinity toward COD and TDS than the MC-LR. Further, the adsorption capacity of the MIP was evaluated rigorously by its repeated contact with fresh lake water, and it was found that the adsorption capacity of the MIP did not change even after seven adsorption/desorption cycles. The contaminated water of MC-LR (1.0???g?L^?1) of 3,640?L could be treated by 1?g of MIP with an estimated cost of US $1.5.

Conclusions

The adsorption capacity of the MIP is 40% more than commercially used PAC and resins and also the polymer showed reusable potential which is one of the important criteria in selection of cyanotoxins remediation methods.