碳酸根型镁铝水滑石对铬酸根和磷酸根离子的吸附性能

为研究水滑石类材料对水体中铬酸根和磷酸根离子的同时吸附去除性能,采用共沉淀法合成碳酸根型镁铝水滑石(Mg-Al-CO3LDHs),利用傅立叶转换红外光谱、X射线晶体衍射、表面积、X光吸收近边结构等手段对合成材料进行表征,并研究Mg-Al-CO3LDHs在不同初始浓度、p H、吸附时间、阴离子干扰条件下同时去除铬酸根和磷酸根离子的性能。结果表明,Mg-Al-CO3LDHs对铬酸根和磷酸根离子最大吸附量分别为0.042 mmol/g和0.146 mmol/g。吸附动力学实验数据的拟合结果以Elovich为最佳。竞争实验表明,溶液中含有少量磷酸根离子即可抑制铬酸根离子的吸附,但铬酸根离子对磷酸根离子的吸附影响不大。X光吸收近边结构结果表明,铬与构造中心的铝产生键结而吸附。     

Mg-Al-Cl-LDH对磷的吸附性能及其机理

通过成核/晶化隔离法制备了氯离子型镁铝层状双金属氢氧化物(Mg-Al-Cl-LDH),并用于磷酸盐的吸附;借助扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)进行了表征,并探究其吸附磷酸盐的机理.结果表明:当pH为4～7时,Mg-Al-Cl-LDH对磷的吸附效果较好,而在碱性条件下吸附量会下降;磷质量浓度为50mg·L-1,当pH为5时,Mg-Al-Cl-LDH投加量为2g·L-1时,磷去除率可达到100％;共存离子CO32-会对吸附产生一定影响,当CO32-质量浓度为50mg·L-1时,磷去除率由87％降低到63％.Mg-Al-Cl-LDH对磷的吸附过程在前15 min迅速,90min时达到平衡,符合准二级动力学和Sips吸附等温模型,说明主要吸附过程以化学吸附为主,理论最大吸附量为62.46mg·g-1o表征结果表明,Mg-Al-Cl-LDH为典型的六边形层片结构,吸附后依旧保持该结构.Mg-Al-Cl-LDH对磷的吸附机理主要为静电吸引、层间阴离子交换、配体交换过程.     

蔗渣炭/镁铝双金属氧化物的制备及其吸附As(Ⅴ)的研究

采用共沉淀和焙烧法制备蔗渣炭/镁铝双金属氧化物(LDO),研究了pH、吸附时间、初始As(Ⅴ)浓度等因素对其吸附As(Ⅴ)的性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对蔗渣炭/镁铝双金属氢氧化物(LDH)、吸附As(Ⅴ)前后的蔗渣炭/镁铝LDO进行表征,探讨其吸附As(Ⅴ)的机理。结果表明,蔗渣炭/镁铝LDH具有水滑石层状结构;在pH为3.0~10.0时,蔗渣炭/镁铝LDO对As(Ⅴ)的平衡吸附量较高。准二级动力学模型可用于描述其对As(Ⅴ)的吸附动力学过程,吸附等温线符合Langmuir方程,45℃时,其对As(Ⅴ)的饱和吸附量为26.120mg/g。蔗渣炭/镁铝LDO受共存阴离子影响表现为HPO_4~(2-)CO_3~(2-)SO_4~(2-)Cl~-NO_3~-;材料再生循环利用4次后,对20.0mg/L的As(Ⅴ)的去除率为89.63%。XRD和FTIR分析表明,吸附后AsO_4~(3-)嵌入水滑石层间。     

Mg/Fe水滑石吸附水中磷的动力学及热力学研究

以MgCl2和FeCl3为原料通过共沉淀法制备了Mg/Fe水滑石,并对其进行焙烧得到了焙烧态Mg/Fe水滑石。采用X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)对所得产物进行了结构表征。利用焙烧前后的水滑石作吸附剂吸附处理含磷废水,比较了两者对磷的吸附能力,并在不同温度和pH条件下进行了吸附动力学实验。结果表明,焙烧前后的水滑石对磷都具有很好的吸附能力,但300℃焙烧后水滑石的吸附能力提高了约5%。动力学实验表明,水滑石对磷的吸附可很好地用准二级动力学方程进行描述,其线性相关系数达0.999以上。在15~35℃下进行了等温吸附实验,结果发现水滑石对磷的吸附更符合Langmuir方程。经热力学研究发现,标准吸附焓变(ΔH0)0J/mol、标准吸附自由能(ΔG0)0J/mol和标准吸附熵变(ΔS0)0J/(mol·K),说明水滑石对磷的吸附反应是自发的吸热反应,且是一个熵增加的过程。     

纳米镍/镁铝水滑石/活性炭复合材料的制备及染料污水的降解

在超声辅助的条件下,通过共沉淀法制备了纳米镍/镁铝水滑石/活性炭复合材料(nano-Ni/Mg Al-LDHs/AC),并将其用于染料的催化降解。复合材料的制备分为2个步骤,首先在真空条件下,通过共沉淀法在活性炭载体上制备镁铝水滑石(Mg Al-LDHs);再通过抗坏血酸的还原作用将纳米镍沉积到Mg Al-LDHs/AC表面。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线能谱分析(EDS)、X-射线衍射仪(XRD)和傅里叶红外光谱(FT-IR)等测试方法表征了所制备样品。Mg Al-LDHs分布在活性炭表面,呈现花状平板结构,粒径大小为(80±30)nm,纳米镍修饰在Mg Al-LDHs/AC表面,平均粒径40 nm。所制备的复合材料对甲基橙、孔雀绿和亚甲基蓝的降解率均达到98%以上。     

羟基铝及复合改性蒙脱石对As(Ⅴ)的去除性能

采用无机羟基铝及阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵对天然蒙脱石进行无机及复合改性.在吸附过程中研究了反应时间、投加量和pH等变量对吸附性能的影响,同时进行吸附动力学及吸附等温线研究,吸附规律符合Langmuir等温方程式.采用X射线衍射、X射线荧光、傅里叶红外光谱等表征手段对未改性及改性蒙脱石进行性能表征.研究结果表明,羟基铝及复合改性蒙脱石对As(Ⅴ)具有良好的吸附性能,在pH为4～10,初始砷浓度为2 mg/L,改性蒙脱石对As(Ⅴ)的去除率接近99％.吸附机理主要为羟基铝表面络合吸附和静电吸附.     

羟基铝及复合改性蒙脱石对As(V)的去除性能

采用无机羟基铝及阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵对天然蒙脱石进行无机及复合改性。在吸附过程中研究了反应时间、投加量和pH等变量对吸附性能的影响,同时进行吸附动力学及吸附等温线研究,吸附规律符合Langmuir等温方程式。采用X射线衍射、X射线荧光、傅里叶红外光谱等表征手段对未改性及改性蒙脱石进行性能表征。研究结果表明,羟基铝及复合改性蒙脱石对As(V)具有良好的吸附性能,在pH为4～10,初始砷浓度为2 mg/L,改性蒙脱石对As(V)的去除率接近99%。吸附机理主要为羟基铝表面络合吸附和静电吸附。     

锆改性铝氧化物对水中磷的吸附特性

采用共沉淀法制备锆改性铝氧化物。在研究其对水中磷吸附特性的基础上,结合SEM-EDS、XRD、FTIR和XPS等表征手段,分析吸附剂的结构组成以及反应前后的表面基团变化,探讨吸附除磷的机理。结果表明:Power动力学模型和Langmuir等温线模型可以很好地描述锆改性铝氧化物对磷的吸附特征;在投加量为0.3 g·L~(-1)、溶液pH为7时,磷的饱和吸附量为76.63 mg·g~(-1);pH=4~6时,吸附剂除磷效果较好,在偏碱性环境下,磷吸附量明显降低;Cl~-和SiO_3~(2-)对磷的吸附有较强的抑制作用,且干扰效果随着阴离子浓度的升高而加强。通过材料表征结果可知,吸附剂呈无定型结构,表面含有丰富的羟基。该吸附剂的除磷机制主要为表面络合和离子交换作用。     

焙烧态锂铝水滑石对水中氟离子吸附性能研究

采用尿素水热法合成了不同摩尔比的锂铝水滑石(Li/Al LDHs),经480℃煅烧后制备出焙烧态锂铝水滑石(Li/AlLDOs)。研究了Li/Al LDOs对水中氟离子的吸附性能,分别考察了吸附时间、吸附温度和pH等因素对吸附效果的影响,并对吸附机制进行了探讨。结果表明,Li/Al LDOs吸附水中氟离子的行为符合准二级动力学方程,吸附等温数据符合Freundlich吸附等温方程,pH对吸附效果影响较大。X射线衍射分析表明,水滑石样品经历了物相转变及重构过程,Li/Al LDOs可有效去除水体中的氟离子。     

类水滑石复合金属氧化物的制备及催化分解N 2O的性能研究

采用共沉淀法制备了一系列类水滑石金属氧化物作为催化剂,并采用X射线荧光光谱(XRF)、BET分析、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对其进行了表征分析。结果表明,所制备的催化剂经过530℃焙烧仍基本保持了类水滑石的结构特征。催化剂表面CO_2吸附态大概可以划分为3种,即300℃以下的低温吸附态、300～550℃的中温吸附态及550℃以上的高温吸附态。催化剂催化分解N_2O性能的变化规律基本与其表面碱性变化相符。含La、Mg、Al的类水滑石复合金属氧化物催化剂具有较好的催化分解N_2O的稳定性。     

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。     

羟基铋离子改性蒙脱土的制备及其对碘离子的吸附

水体的碘污染问题正日益引起人们的广泛关注。以Swy-2型钠基蒙脱土为载体,利用其层间离子交换特性,简单快速制备了羟基铋离子改性蒙脱土,并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对材料吸附碘前后的物化特性进行了表征,研究了材料对水体中碘离子的去除效果,探讨了相关吸附机理。结果表明:合成材料对碘离子的吸附动力学符合假二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir模型,其最大吸附量为107.5 mg·g~(-1),换算成氧化铋对碘的吸附量高达595.2 mg·g~(-1);因此,以Swy-2型钠基蒙脱土为载体,进行羟基铋离子改性,可以大大地提高铋利用效果。对吸附碘后材料的XPS和XRD进一步分析推测,羟基铋离子改性蒙脱土对碘离子的去除,可能是经由化学吸附,生成Bi_4I_2O_5所造成的。     

壳聚糖载纳米羟基氧化铁对水中磷的吸附

低浓度的磷在污水处理中较难去除,排放至水体会造成水体富营养化。采用溶胶-凝胶法,以壳聚糖和FeCl_3·6H_2O为原料,通过原位水解-浸渍法制备出壳聚糖载纳米羟基氧化铁(CNFeOOH),对其进行了场发射透射电镜(HRTEM)、比表面积和孔径、X射线衍射仪(XRD)分析的表征。结果表明,CNFeOOH中含有类似正方针铁矿(β-FeOOH)的晶体结构,呈纳米棒状分布,长约10 nm,宽约2~3 nm,比表面积为76.240 m~2·g~(-1)。磷吸附实验结果表明:Freundlich吸附等温式能更好地描述CNFeOOH对磷的吸附特征,其实际最大吸附量为24.50 mg·g~(-1)(pH=6,T=(20±1)?C);动力学吸附平衡时间约为24 h,其吸附过程符合准二级动力学模式和颗粒内扩散模式,证明吸附过程中同时发生了物理吸附和化学吸附;溶液的p H对CNFeOOH吸附磷的影响较为明显,随pH升高,吸附量降低;离子强度(0.01~0.5 mol·L~(-1))则影响不大;共存阴离子(SO_4~(2-)、NO_3~-、HCO_3~-)对磷的吸附影响较小。因此,推断CNFeOOH对磷的吸附机理是以静电引力和配位作用为主的特性吸附。     

煅烧的水滑石同时去除水体中砷和氟

为探讨水滑石类材料对水体中氟、砷离子的同时去除效果,采用共沉淀法合成(Mg∶Al=2∶1)纳米类水滑石(LDHs),用傅立叶转换红外光谱、电子扫描透射电镜、X射线晶体衍射等手段对合成的材料进行了表征,并研究纳米材料在不同初始浓度、pH、吸附时间、阴离子干扰条件下其同时除砷氟性能。结果表明,煅烧后的水滑石(LDOs)对砷最大吸附量为51.02 mg/g,对氟最大吸附量为36.63 mg/g。吸附动力学实验表明,煅烧水滑石对砷的吸附在前6 h内基本完成,对氟的吸附在前10 h内基本完成。砷氟共存溶液保持pH=4~10及pH=6~8时,水滑石分别对砷、氟保持良好的吸附效率。对比不同阴离子对水滑石共除砷氟效率的影响,水滑石除砷速率受到阴离子影响力大小为:HPO2-4CO2-3NO-3Cl-SO2-4;水滑石除氟速率受到阴离子影响力大小为:CO2-3HPO2-4SO2-4Cl-NO-3。材料再生循环利用4次后,对砷和氟的吸附效率均能达到90%以上。实验结果表明,所合成的水滑石是一种优秀的能共除砷氟的吸附剂。     

Fe3O4纳米磁性微粒对全氟辛烷磺酸盐的吸附

采用共沉淀法合成Fe3O4纳米磁性颗粒,用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)以及振动样品磁强计(VSM)对Fe3O4纳米磁性颗粒的粒径、形貌和磁性进行表征并研究Fe3O4纳米磁性微粒对全氟辛磺酸盐的吸附。结果表明:在PFOS初始浓度4 mg/L,pH为3,反应时间24 h,Fe3O4纳米磁性微粒投加量1.25 g/L,对全氟辛磺酸盐去除率达到90%。Fe3O4纳米磁性微粒对PFOS的吸附符合Freundlich吸附方程。     

磁性水滑石快速吸附水体中Cu(Ⅱ)离子

为了探究磁性水滑石对水体中Cu(Ⅱ)离子的去除效果,利用四氧化三铁对水滑石进行磁化,用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和傅里叶红外光谱仪表征磁性水滑石。然后,探究磁性水滑石在不同吸附温度、时间、pH、投加量等条件下去除模拟废水中Cu(Ⅱ)的性能。结果表明,磁性水滑石对Cu(Ⅱ)最大吸附量为32.36 mg/g,吸附动力学结果表明,磁性水滑石对Cu(Ⅱ)的吸附在前90 min基本完成。溶液保持pH 5.6~6.5时,磁性水滑石对Cu(Ⅱ)有良好的吸附效率。磁性水滑石可以再生循环利用3~4次。实验证明,磁性水滑石是一种良好的Cu(Ⅱ)吸附剂。     

硫化锰纳米颗粒高效去除重金属镉

中国镉污染问题日益严峻,开发高效的镉吸附剂,是解决环境镉污染问题的重要技术手段。采用共沉淀方法合成了硫化锰纳米颗粒,研究了其对重金属镉的吸附行为,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HR-TEM)、比表面积(BET)等技术手段探究了硫化锰纳米颗粒的形貌、化学组分以及镉的去除机制。结果表明,MnS纳米颗粒呈球状,平均粒径100 nm,比表面积30.56 m~2·g~(-1)。MnS纳米颗粒对Cd~(2+)的吸附动力学数据较好地符合伪二级动力学模型;吸附等温线数据较好地符合Langmuir模型,说明MnS对Cd2+的吸附是以化学吸附为主的单分子层吸附。使用Langmuir拟合的MnS饱和最大镉吸附量为349.6 mg·g~(-1),在众多镉吸附材料中处于前列。对于模拟工厂重金属废水的处理,MnS纳米颗粒可以在5 h内使镉的浓度由60 mg·L~(-1)降至国家规定排放线以下(0.1 mg·L~(-1)),且吸附过程中水体pH稳定,对水体干扰小。在多种重金属离子共存的情况下,仍可以达到接近100%的Cd~(2+)去除率。硫化锰相对稳定,在空气中放置30 d仍有80%的镉去除率。较高的离子交换量形成CdS沉淀是MnS高效去除镉的主要原因。     

含铝活性炭污泥对磷的吸附特性研究

考察了粒径、pH、温度、磷初始浓度等因素对含铝活性炭污泥吸附磷的影响,确定了其吸附过程的热力学和动力学参数。结果表明,含铝活性炭污泥吸附磷的最佳条件为污泥粒径取1.000~2.000mm,温度取25℃,无需调节pH,磷初始质量浓度小于50mg/L。Langmuir方程或Freundlich方程均可以描述含铝活性炭污泥吸附磷的吸附等温线。热力学参数标准吉布斯自由能变(ΔGθ)0J/mol、标准吸附焓变(ΔHθ)0J/mol、标准吸附熵变(ΔSθ)0J/(mol·K)表明,含铝活性炭污泥吸附磷为自发的、吸热的、熵增的过程。吸附动力学研究表明,拟二级动力学模型能够模拟含铝活性炭污泥对磷的吸附过程。     

DSB+CPB复合改性膨润土对磷酸盐的吸附

为研究两性-阳离子表面活性剂复合改性膨润土的吸附除磷性能及其机理,采用不同比例两性表面活性剂——十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱(DSB)和阳离子表面活性剂溴代十六烷基吡啶(CPB)对膨润土进行了有机复合改性,制得DSB+CPB复合改性膨润土,利用X射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外分析(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、接触角(CA)以及热重分析(TGA)等手段对膨润土土样进行了表征,并用吸附等温模型和动力学方程拟合其吸附过程,探讨了改性比例、pH和温度等因素对吸附的影响。结果表明:DSB改性能提高膨润土对磷酸盐的吸附能力,当加入CPB复合改性后,可进一步促进DSB改性膨润土对磷酸盐的吸附能力,且吸附能力均随改性比例的增大而增强;对于0.5 DSB和1.0 DSB的改性膨润土,其与CPB最佳复合比例均为DSB+1.5CPB,最大吸附量分别为原土的7.81倍和8.19倍;改性膨润土对磷酸盐的吸附均符合Langmuir等温模型和伪二级吸附动力学方程,其吸附能力随pH的升高而降低,且吸附为物理和化学吸附同时存在的自发吸热熵增过程。上述研究结果可为两性-阳离子表面活性剂复合改性膨润土吸附除磷提供参考。     

赤泥晶种法磷酸铵镁结晶工艺模拟废水磷的回收

以赤泥为晶种,研究不同工艺条件对磷酸铵镁(MAP)结晶法回收模拟废水中磷的影响。结果表明,在投加赤泥(60～80目)8 g/L,搅拌速度为180 r/min,搅拌时间30 min,沉淀时间30 min,N∶Mg∶P=1∶1∶1的条件下磷酸根离子的回收率随初始磷酸盐浓度的增加而增大,在初始磷酸盐浓度小于90 mg/L时增幅较大,初始磷酸盐浓度大于90 mg/L后增幅减小;pH值对磷酸根离子的回收率影响显著,结合铵根离子、镁离子的回收率变化,pH值为9.5时最优;磷酸根离子的回收率随着Mg∶P摩尔比和N∶P摩尔比增大而呈上升趋势,当Mg∶P摩尔比为1.4∶1、N∶P摩尔比为4∶1时,磷酸盐的回收率可达97.9%。运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对最优工艺条件下的结晶产物进行了表征,表明磷主要以磷酸铵镁形态回收。