磁性壳聚糖/膨润土复合吸附剂吸附Cu~(2+)

以膨润土、壳聚糖、Fe_3O_4为原料,制备了在外加磁场作用下能实现快速固液分离的磁性壳聚糖/膨润土复合吸附剂。利用SEM、XRD、VSM、FTIR等分析手段对复合吸附剂的形貌及微观结构进行了表征。通过静态吸附实验研究了复合吸附剂对Cu~(2+)的吸附性能,探讨了溶液初始p H值、吸附剂投加量、吸附时间和吸附温度等对Cu~(2+)吸附效果的影响。结果表明,壳聚糖和Fe_3O_4均已负载到膨润土上。复合吸附剂吸附Cu~(2+)的效果随溶液p H值和吸附剂投加量的增加而增加,并最终趋于稳定;当吸附剂投加量为7.2 g/L、p H值为6、Cu~(2+)初始浓度为30 mg/L时,Cu~(2+)的去除率可达98.5%。吸附动力学和吸附等温线数据分别较好地符合准二级动力学模型和Langmiur吸附等温模型。热力学参数表明,吸附是自发、吸热的过程。     

磁性羟基氧化铝的制备及对水体中Cu~(2+)的吸附性能研究

采用水热法制备磁性羟基氧化铝(γ-AlOOH@SiO_2/Fe_3O_4),使用透射电子显微镜、X射线衍射、比表面积分析对其进行形貌表征,并研究了其对水体中Cu~(2+)的吸附性能。结果表明:γ-AlOOH@SiO_2/Fe_3O_4对水体中Cu~(2+)的吸附性能受pH、Cu~(2+)初始浓度、接触时间和温度的影响;γ-AlOOH@SiO_2/Fe_3O_4对Cu~(2+)的吸附符合Freundlich等温线方程,最大吸附量可达284.77mg/g;热力学分析表明,γ-AlOOH@SiO_2/Fe_3O_4对水体中Cu~(2+)的吸附过程是自发和吸热过程;动力学分析说明,该吸附过程遵循准二级动力学反应模型,该吸附过程为化学吸附,内扩散是整个吸附过程的限速步骤;Cu~(2+)吸附率随循环使用次数的增加稍有下降,吸附的Cu~(2+)可通过乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)脱附。     

磁性金属有机骨架Fe3O4@ZIF-8的制备及对偶氮染料刚果红的高效吸附

采用常温搅拌法,在聚苯乙烯磺酸钠(PSS)处理过的Fe_3O_4表面诱导生长ZIF-8壳层,成功合成了磁性核壳金属有机骨架Fe_3O_4@ZIF-8,并对其吸附去除偶氮染料刚果红的性能进行了探究,考察了刚果红初始浓度和接触时间、Fe_3O_4@ZIF-8投加量以及pH对刚果红去除的影响。SEM、TEM、XRD、FT-IR及VSM表征结果证明,ZIF-8纳米颗粒已成功负载于Fe_3O_4表面,形成了典型的核壳结构,并且具有优异的磁学性能。吸附实验结果表明,反应最佳pH为6,吸附剂投加量为500 mg·L~(-1);当反应时间达到180 min时,吸附达到平衡。吸附反应的吸附动力学和吸附等温线分析表明,刚果红染料在Fe_3O_4@ZIF-8上的吸附动力学符合二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir模型。Fe_3O_4@ZIF-8吸附剂对刚果红具有高效的选择吸附性能并且在循环吸附中展现出良好的循环吸附性能。因此,磁性核壳金属有机骨架Fe_3O_4@ZIF-8作为吸附剂在去除刚果红染料方面有着广阔的应用前景。     

UV/Fenton法处理EDTA-Cu-Ni络合废水

为了探索络合态重金属废水的处理方法,采用UV/Fenton氧化技术处理EDTA-Cu-Ni模拟废水,主要研究了Fe~(2+)投加量、H_2O_2投加量、初始pH和UV光照时间等因素对COD、Cu~(2+)和Ni~(2+)去除效果的影响及机理。结果表明,随着Fe~(2+)和H_2O_2投加量以及初始pH的升高,COD、Ni~(2+)的去除率先升后降,Cu~(2+)的去除率则在升高后趋于稳定;随着UV光照时间的增加,COD、Cu~(2+)、Ni~(2+)去除效率均呈上升趋势并逐渐达到平衡。结合成本和效率考虑,得出最佳处理条件为:Fe~(2+)投加量为10 mmol·L-1,H_2O_2投药量为600 mmol·L~(-1),反应初始pH为3.0,UV光照时间为120 min。在UV/Fenton体系中,UV光照能增强Fenton反应的去除效率,异丙醇对反应的抑制说明羟基自由基在处理过程中是重要的活性物种。     

磁性壳聚糖改性硅藻土吸附去除水中的铅离子

采用壳聚糖与Fe_3O_4对硅藻土进行混合改性,制备出一种吸附效果好、且能从液相中磁分离的新型复合吸附剂。通过SEM、XRD、VSM和FTIR等手段对其进行表征,并探究溶液pH、吸附剂投加量以及吸附温度等条件对水溶液中Pb~(2+)吸附效果的影响。结果表明:壳聚糖和Fe_3O_4都能够负载到硅藻土上面。当溶液pH为5、吸附剂投加量为10 g·L~(-1)、初始浓度为10 mg·L~(-1)时,Pb~(2+)去除率可以达到96.4%。吸附过程较好地符合假二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型,热力学数据说明该吸附是吸热、自发的过程。     

超顺磁性纳米Fe_3O_4的制备及其类Fenton反应性能

以二甘醇/乙二醇醇热法制备了超顺磁性纳米Fe_3O_4,采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)以及磁滞回线等手段对制备的纳米Fe_3O_4进行表征,并通过纳米Fe_3O_4/H_2O_2类Fenton反应降解罗丹明B废水考察了纳米Fe_3O_4/H_2O_2的性能及其稳定性。研究表明,制备的纳米Fe_3O_4不仅分散性好、规整球状结构,磁性强且粒径比较均匀,平均粒径约为80 nm;从单因素实验(纳米Fe_3O_4投加量、H_2O_2/Fe_3O_4的摩尔比、pH以及反应时间)与正交实验获得了最佳反应条件:纳米Fe_3O_4投加量为2 g·L~(-1),pH=4,H_2O_2/Fe_3O_4摩尔比为4∶1,反应时间为3 h,此时罗丹明B与TOC去除率分别为100%和35%。重复4次使用纳米Fe_3O_4,通过表征发现纳米Fe_3O_4颗粒的晶体结构不变但是发生了团聚,纳米Fe_3O_4的催化性能有所下降。     

氢氧化钠改性沸石对水中Cu~(2+)的吸附特性研究

利用氢氧化钠对天然沸石进行改性,将天然沸石和改性沸石用于吸附去除水中的Cu~(2+),分析了p H、温度、Cu~(2+)初始浓度、吸附时间对Cu~(2+)吸附性能的影响,并对吸附过程的吸附等温模型及吸附动力学进行研究。结果表明,改性沸石对Cu~(2+)的吸附性能明显优于天然沸石,当沸石投加量为10 g/L,Cu~(2+)为200 mg/L,p H为6.67,温度为50℃时,天然沸石和改性沸石对Cu~(2+)的吸附量分别为2.02、2.69 mg/g。Langmuir和Freundlich吸附等温模型均能较好地描述两种沸石对Cu~(2+)的吸附过程。天然沸石对Cu~(2+)的吸附行为更符合准一级动力学方程,而准二级动力学方程对改性沸石的吸附行为拟合度更好。两种沸石对Cu~(2+)的吸附均为非均相吸附,且内扩散过程不是唯一的速控步骤。     

新型高分子絮凝剂黄原酸化壳聚糖的制备及除铜性能

以壳聚糖(CTS)为原料,先用苯甲醛保护其C_2位上的氨基生成Schiff碱壳聚糖,再将二硫代羧基通过黄原酸化反应接枝到CTS C_6位羟基上,制备出一种新型高分子絮凝剂——黄原酸化CTS(XCTS)。采用单因素实验法考察了XCTS制备的影响因素及其制备条件,并探讨了水样中Cu~(2+)初始浓度、pH对XCTS除铜性能的影响。结果表明,当XCTS制备条件为CS_2用量2.0mL、NaOH浓度5.0%(质量分数)、预反应温度30℃、预反应时间30min、主反应温度60℃、主反应时间240min时,制得的XCTS除铜性能最好,Cu~(2+)的最高去除率可达97.7%。XCTS最佳投药量随着水样中Cu~(2+)初始质量浓度的增加而增加;Cu~(2+)的去除率随着水样pH(pH不为7.0时)升高而先增大后减小,水样pH为6.0时,Cu~(2+)去除效果最佳。     

破络-Fenton法处理化学镀镍废水并回收水中的磷酸盐

以电镀厂化学镀镍的混合清洗水为处理对象,采用CaO破络吸附联合Fenton氧化的多级物化技术去除废液中的镍离子和磷酸盐,研究CaO投加量和反应时间对镍离子去除效率的影响以及Fenton试剂投加量、反应初始pH对废液中磷处理效果的影响。结果表明,通过两段式反应,当CaO投加量为2 g·L~(-1)、反应时间1 h;反应初始pH为4、H_2O_2投加量9.18 mg·L~(-1)、m(H_2O_2)/m(Fe~(2+))为5∶1、反应时间180 min时,镍离子和总磷(TP)含量由原来的64.6和90.2 mg·L~(-1)分别降低至0.43和0.46 mgl·L~(-1),均达到国家《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)。处理后沉淀物经测试符合Fe_2(PO_4)_3晶体及其形貌特征,达到了资源回收的目的。     

磁性纳米Fe_3O_4活化过硫酸盐降解水中磺胺甲恶唑

采用共沉淀法制备了具有较高催化活性的磁性纳米Fe_3O_4,并对其催化活化过硫酸盐(PS)降解磺胺甲恶唑(SMX)的性能进行了探究,考察了PS浓度、Fe_3O_4投加量、初始pH、共存阴离子(Cl~-、CO_3~(2-)、NO_3~-)以及腐殖酸(HA)对SMX降解效果的影响。SEM、EDS、FT-IR、XRD和BET表征结果表明,实验制备了较高纯度的Fe_3O_4纳米颗粒;重复性实验结果表明,Fe_3O_4具有良好的稳定性;催化降解SMX的实验结果表明,提高PS的浓度、增加Fe_3O_4的投加量均可提高SMX的降解率,且SMX的降解反应符合拟一级动力学。当PS浓度为0.5 mmol·L~(-1)、Fe_3O_4投加量为1.2 g·L~(-1)、初始pH=7.0时,Fe_3O_4活化PS降解SMX的效果最佳,在反应180 min后,SMX降解率达到93.3%。XPS光谱分析结果表明,反应过程中Fe~(2+)主要参与了活化PS降解SMX的过程。乙醇(EtOH)和叔丁醇(TBA)自由基淬灭实验结果证明,在Fe_3O_4/PS体系中同时存在SO_4~-·和·OH,SO_4~-·对SMX的降解发挥了主导作用。以上结果为含磺胺甲恶唑废水的处理提供了催化剂选择,也可为过硫酸盐高级氧化体系中阴离子和腐殖酸对反应的影响效果提供参考。     

微波强化Cu/Fe_3O_4/活性炭-过硫酸钠催化氧化邻苯二甲酸二丁酯的研究

为探索微波、过渡金属对过硫酸盐的活化效应,采用微波强化活性炭负载铁铜(Cu/Fe_3O_4/AC)催化过硫酸钠(SPS)处理邻苯二甲酸二丁酯(DBP)废水,研究了影响DBP降解效果的主要因素,并比较了不同工艺对DBP的降解效果。结果表明,微波强化Cu/Fe_3O_4/AC-SPS体系降解DBP的主要影响因素有反应温度、反应时间、SPS投加量以及初始pH。最佳反应条件下(温度为70℃、反应时间为25min、SPS∶DBP(摩尔比)为50∶1、初始pH为7.0),投加0.1g Cu/Fe_3O_4/AC,DBP去除率达到96.96%,微波、Cu/Fe_3O_4/AC和SPS发生协同效应。     

半胱氨酸改性Fe3O4纳米材料对Pb (Ⅱ) 的吸附研究

为了解决水体中Pb(Ⅱ)污染问题,利用SiO_2和半胱氨酸(Cys)对Fe_3O_4纳米粒子进行表面修饰,并用于水中Pb(Ⅱ)的去除研究。实验结果表明,Fe_3O_4@SiO_2@Cys的吸附效果明显优于另外两种未修饰Cys的磁性纳米材料(Fe_3O_4和Fe_3O_4@SiO_2)。当Fe_3O_4@SiO_2@Cys投加量为1.0g/L,pH=6.0,Pb(Ⅱ)初始质量浓度为100mg/L,吸附时间为30min时,水中Pb(Ⅱ)去除率可达到95%以上。在Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)共存条件下,Fe_3O_4@SiO_2@Cys对Pb(Ⅱ)的吸附效果明显优于其他3种金属离子。经5次循环使用后,Fe_3O_4@SiO_2@Cys对Pb(Ⅱ)的去除率仍保持在80%左右。     

Fe_3O_4/石墨烯-H_2O_2预处理对污泥脱水性能的影响及其作用机理

采用共沉淀法制备四氧化三铁/石墨烯(Fe_3O_4/GE)材料,并对其进行表征,将其与H_2O_2组成非均相类Fenton体系用来预处理污泥,发现此类Fenton体系能显著降低污泥比阻(SRF),并深入分析其作用机理。研究了pH、反应时间、反应温度以及Fe_3O_4/GE-H_2O_2投加量对污泥胞外聚合物(EPS)破解的影响。结果表明,适宜反应条件为:pH 4.0,反应时间为90 min,反应温度为50℃,Fe_3O_4/GE投加量为1 g·L~(-1),H_2O_2与Fe_3O_4/GE投加量之比控制在8~12之间。在该条件下,污泥上清液中的SCOD、多聚糖和蛋白质浓度分别由56.47、11.48和8.21 mg·L~(-1)增加到498.31、406.72和286.29 mg·L~(-1)。Fe_3O_4/GE-H_2O_2非均相类Fenton体系在有效破解EPS的同时,对于污泥的脱水性能也有明显的改善作用,促进了污泥的后续处理。     

壳聚糖改性对磁性Fe_3O_4吸附去除Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的影响研究

利用壳聚糖改性磁性Fe_3O_4以提高其对重金属Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附性能,考察了改性前后磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附等温线及吸附动力学过程。结果表明,经壳聚糖改性后,壳聚糖-磁性Fe_3O_4比表面积大幅增加,由原来的76.12m2/g增加到142.67m2/g;壳聚糖-磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附性能优于磁性Fe_3O_4;当pH为2.0~7.0时,提高pH有助于促进两种磁性材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附量;两种磁性材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学模型,吸附过程属于吸热过程;重复吸附—脱附循环再生5次后,壳聚糖-磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的去除率仍在80%以上,磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的去除率在75%以上,两种磁性材料再生性能较好。     

改性硅藻土/纳米零价铁复合材料去除水中Cu~(2+)的研究

应用改性硅藻土(CDt)/纳米零价铁(NZVI)复合材料对水溶液中的重金属Cu~(2+)进行去除研究。结果表明,CDt/NZVI能高效去除水中Cu~(2+),在CDt/NZVI投加量为0.075g、pH=5、Cu~(2+)初始质量浓度为20mg/L、溶液体积为100mL时,Cu~(2+)去除效果最好,去除率达到98.52%。CDt/NZVI对Cu~(2+)的去除机理包括吸附和还原,吸附过程符合Langmuir方程,最大吸附量为74.29mg/g;还原产物主要为Cu_2O和Cu~0。CDt/NZVI具有良好的循环利用性,循环3次后Cu~(2+)去除率仍能保持在65%以上。     

硅锰复合物的水热合成及对水中Cu~(2+)的吸附

为了提高吸附剂在低p H条件下去除水中重金属离子的效率,通过水热法合成了一种硅锰复合材料。利用N2-吸附脱附、透射电子显微镜(TEM)以及X射线衍射(XRD)技术对制备的材料进行了表征;并将其用于吸附水中的Cu~(2+),研究了Si O2掺杂量、溶液p H值、初始Cu~(2+)浓度以及吸附时间对吸附效果的影响。结果表明:与纯δ-Mn O2相比,当Si O2含量为7.5%~15%,硅锰复合物对Cu~(2+)的吸附量受溶液p H影响较小,在溶液p H=2~4范围内有更高的Cu~(2+)吸附量;等温吸附曲线符合Langmuir等温吸附模型,计算饱和吸附量为84.68~71.12 mg,与实验值十分接近。     

NiFe_2O_4/ZnAl-LDH吸附去除水中Cr(Ⅵ)

采用共沉淀法合成磁性复合材料NiFe_2O_4/ZnAl-LDH,通过静态吸附试验考察复合材料去除水中Cr(VI)的性能,系统地研究了溶液初始p H值、吸附剂投加量、吸附时间和温度等因素对Cr(VI)去除效果的影响。结果表明,当溶液初始p H值为2、初始Cr(VI)浓度为50 mg·L-1、吸附剂投加量为4 g·L-1时,吸附过程在240 min内达到平衡,此时Cr(VI)的去除率为89.5%。动力学和吸附等温式的研究表明:NiFe_2O_4/ZnAl-LDH吸附Cr(VI)的过程符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型。热力学参数表明该吸附过程为自发、放热的反应过程,低温有利于吸附剂对Cr(VI)的吸附。吸附剂经4次再生后对Cr(VI)仍有83.1%的去除率,且其在外加磁场的作用下能快速与水溶液分离,因此NiFe_2O_4/ZnAl-LDH可作为去除水中Cr(VI)的良好吸附剂。     

Fenton氧化法深度处理纤维素乙醇废水

采用Fenton氧化法深度处理经生化降解后的纤维素乙醇废水,考察了初始pH值、Fe~(2+)与H_2O_2的投加比例(物质的量之比)、H_2O_2投加量与COD的比例(质量之比)以及反应时间对COD和浊度去除的影响,并通过正交实验确定了反应的最佳条件。研究表明:初始pH值、Fe~(2+)/H_2O_2、H_2O_2/COD以及反应时间对深度处理效果有不同程度的影响;在初始pH值为3.0、Fe~(2+)/H_2O_2为2∶3、H_2O_2/COD为2.8、反应时间为3 h的最佳反应条件下,出水COD为45~56 mg·L~(-1),浊度为2~3 NTU,达到了纤维素乙醇废水的排放标准。     

纳米四氧化三铁作为助凝剂去除水中藻类

在实验室内对使用纳米四氧化三铁(Fe_3O_4)和纳米γ-三氧化二铁(γ-Fe_2O_3)作为聚合氯化铝(PACl)的助凝剂去除水体中铜绿微囊藻的效果进行了研究。结果表明,以纳米Fe_3O_4或纳米γ-Fe_2O_3为助凝剂,能够降低PACl的投加量,提高沉降速率,进而缩短沉降时间,且对铜绿微囊藻的去除效果明显优于单独使用PACl。在藻浓度为106个/m L的条件下,为了达到相同的除藻效果,单独使用PACl的投量要比同时投加纳米Fe_3O_4或纳米γ-Fe_2O_3时多出1倍左右;在不加磁场条件下,要达到同样的处理效果,用纳米Fe_3O_4或纳米γ-Fe_2O_3做助凝剂比单独投加PACl节约一半以上的时间;而在加磁场的条件下,用纳米Fe_3O_4或纳米γ-Fe_2O_3做助凝剂甚至只需要10 min就能达到比单独投加PACl沉降60 min更高的处理效率。该方法对不同浓度级的铜绿微囊藻都有较好的去除效果,具有一定的实际应用价值。     

Fe_3O_4-TiO_2·nH_2O·Al吸附剂去除水中氟离子

以实验室制备的Fe_3O_4-TiO_2·n H_2O·Al吸附剂处理模拟和实际含氟废水,探讨了吸附剂用量、体系p H、吸附温度和吸附时间等因素对F-吸附效果的影响。结果表明:在初始F-浓度16.1 mg/L,起始p H 8.0,吸附剂投加量5 g/L,室温(约25℃)下吸附15 min时,模拟和实际废水的出水F-均可达到10 mg/L的《电镀污染物排放标准》和《污水综合排放标准》,且吸附剂的容量都在1.6 mg/g左右,显示Fe_3O_4-TiO_2·n H_2O·Al具有一定的实际应用价值。含氟水溶液初始p H对Fe_3O_4-TiO_2·n H_2O·Al吸附F-性能影响较大。在p H介于3.0~5.0时,吸附容量较大,过高或过低都会导致吸附容量降低。Fe_3O_4-TiO_2·n H_2O·Al吸附F-的过程为放热反应,升温不利于F-的吸附。该吸附剂吸附F-的过程为化学吸附,符合准二级动力学模型,等温线拟合接近Freundlich吸附等温线。