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。     

生物膜细菌藻酸盐对Cu2+的吸附动力学研究

以生物膜中提取的细菌藻酸盐为原料制备藻酸钙为吸附剂,对水溶液中的Cu2+进行了吸附动力学研究.试验结果表明,吸附时间、溶液初始pH和吸附剂投加量对藻酸钙吸附Cu2+影响显著.当溶液初始pH为4.0、Cu2+初始质量浓度为100 mg/L、吸附剂投加量为0.7 g/L时,藻酸钙对Cu2+的平衡吸附量为56.15 mg/g.水溶液中Cu2+在藻酸钙上的吸附动力学过程可用准二级动力学方程来模拟.吸附等温线研究表明,藻酸钙吸附Cu2+的过程可用Langmuir和Freundlich模型来描述.100 mmol/L 乙二胺四乙酸(EDTA)可有效解吸95.6%的Cu2+,实现Cu2+的回收与吸附剂的重复利用.     

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。     

氧化石墨烯改性淀粉复合吸附剂的制备及对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附性能

采用改进Hummers法制备了氧化石墨烯,再与淀粉进行反应制得了氧化石墨烯改性淀粉复合吸附剂(GO-Starch)。利用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜等技术手段对GO-Starch的结构和官能团进行表征,研究GO-Starch对水中Cu~(2+)、Pb~(2+)吸附性能,探讨吸附时间、温度、吸附剂用量、初始浓度、pH等因素对吸附率的影响。结果表明:(1)在30℃、pH为5、Cu~(2+)初始质量浓度为40mg/L的条件下,GO-Starch对Cu~(2+)的吸附在90min达到吸附平衡。在30℃、pH为4、Pb~(2+)初始质量浓度为20mg/L的条件下,GO-Starch对Pb~(2+)的吸附在120min达到吸附平衡。(2)GO-Starch对Cu~(2+)的吸附符合Langmuir等温吸附模型,对Pb~(2+)的吸附符合Freundlich等温吸附模型;对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附动力学特性均符合准二级动力学模型。     

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。     

油菜秸秆髓芯对水中铜离子吸附作用及其机理

使用单因素实验,分别考察不同溶液p H、油菜秸秆髓芯加入量、溶液初始Cu~(2+)浓度和吸附时间4个因素对油菜秸秆髓芯吸附水中Cu~(2+)影响作用。采用BBD实验设计分析和优化其吸附条件,并得到最佳吸附条件组合。使用吸附等温方程和动力学方程对其吸附Cu~(2+)过程进行评价,运用红外光谱技术对吸附Cu~(2+)前后油菜秸秆髓芯进行分析,初步推断油菜秸秆髓芯吸附水中Cu~(2+)的机理。最佳吸附条件参数组合:在温度为25℃条件下、初始Cu~(2+)浓度为31 mg/L、溶液p H为5.0和油菜秸秆髓芯加入量为1.17 g/L条件组合下吸附120 min,在此组合条件下油菜秸秆髓芯对水中Cu~(2+)最大去除率达到96.86%。吸附等温方程表明,其吸附Cu~(2+)行为更符合Langmuir方程;动力学方程显示,其吸附Cu~(2+)行为符合二次动力学方程。红外光谱显示,油菜秸秆髓芯中的—C=O、酰胺II基团参与Cu~(2+)的络合吸附。油菜秸秆髓芯对水中Cu~(2+)呈现出良好的吸附性能,为油菜秸秆髓芯作为Cu~(2+)吸附剂提供了应用基础与理论依据。     

白云石矿物对水溶液中Cu~(2+)、Pb~(2+)吸附的动力学和热力学

采用静态实验方法研究了白云石对水溶液中Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附特性,通过批实验考察了反应时间、溶液初始浓度、p H值、离子强度、温度以及固液比等因素对吸附的影响,探讨了白云石对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附动力学、热力学规律及其反应机制。实验结果显示:白云石对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附在24 h达到平衡,对Pb~(2+)的吸附量大于Cu~(2+),伪二级和双常数动力学方程分别能较好地拟合白云石对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附;在一定条件下,白云石对Cu~(2+)、Pb~(2+)的去除率与溶液初始浓度呈反比,与固液比呈正比;吸附等温方程符合Langmuir模型,为单分子层吸附;溶液p H值对吸附行为影响显著,在溶液p H=6~7时,吸附效果最好,离子强度对吸附影响甚微;白云石对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附属于吸热反应,反应自发进行,高温促进白云石的吸附行为。     

改性核桃果皮基活性炭对Cu~(2+)的吸附

以核桃外果皮制备活性炭及改性活性炭,对制得的活性炭进行表征,研究了5种活性炭对重金属Cu~(2+)的吸附性能。研究表明,以氯化锌为活化剂制得的活性炭,其碘吸附值及表面酸性基团含量均高于磷酸活化制备的活性炭,改性后的活性炭吸附性能明显增强,碘吸附值最高达到678.53 mg·g~(-1),对Cu~(2+)的最高去除率达到91.43%。吸附量和Cu~(2+)去除率随时间、温度和p H的升高而增大,5种活性炭投加量增加,导致吸附量减小,但Cu~(2+)去除率增大,吸附平衡时间为3 h。5种活性炭对Cu~(2+)的吸附均符合准二级动力学模型。磷酸和氯化锌活化的活性炭吸附等温线符合Tempkin模型,而3种改性活性炭的吸附等温线则较好地符合Langmuir模型。     

一步法低温合成二维CNx纳米材料及其对水中重金属离子的吸附性能

利用尿素和乙二胺四乙酸钠盐通过一步法低温固相裂解合成了二维纳米碳氮材料(2-D CN_x),实现了对水中重金属离子的吸附去除。系统地研究了2-D CN_x对水中重金属离子Cd~(2+)、Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附性能,其吸附动力学过程均符合准二级动力学模型,吸附等温线更符合Langmuir模型。结果表明:Cd~(2+)、Cu~(2+)和Pb~(2+)的初始浓度均为40 mg·L~(-1),在25℃下,达到平衡时吸附量分别达到了79.4、 58.5、 72.8 mg·g~(-1); 2-D CN_x在比较广泛的pH范围(3.0～9.0)内对重金属离子都具有比较好的吸附效果;吸附剂在吸附柱过滤穿透实验中表现出很好的吸附效果和可重复利用性,且具有良好的机械稳定性。进一步的机理分析探明,吸附主要基于材料表面的羟基和重金属离子交换及氨基与重金属离子的络合协同作用。     

赤泥质陶粒吸附模拟酸性废水中铜离子的行为

矿山酸性废水中重金属污染较普遍,利用赤泥陶粒对模拟酸性废水中的Cu~(2+)进行净化处理。实验结果表明,当p H值为3、温度为30℃、Cu~(2+)初始浓度为150 mg/L、陶粒添加量为20 g/L、吸附时间为4 h时,Cu~(2+)的去除率达到95.06%。陶粒对Cu~(2+)的吸附符合准二级动力学模型,相关系数为0.998 3,饱和吸附量为7.412 9 mg/g;等温吸附模型中更符合Langmuir等温吸附模型,相关系数为0.993 3。处理废水后的陶粒用硫酸-硝酸浸提,浸出液中重金属离子浓度均低于国家浸出毒性标准,表明陶粒是一种很好的酸性废水处理剂。吸附饱和的陶粒用1 mol/L的Na OH溶液再生效果好。实验结果表明,陶粒对Cu~(2+)的吸附过程是物理吸附和化学吸附的共同作用。     

3种大型海藻对含铅废水的生物吸附研究

运用批吸附技术研究了海带、裙带菜和条斑紫菜对水溶液中Pb2+的吸附特性。结果表明:pH是影响生物吸附的重要因素,海带和裙带菜吸附Pb2+的适宜pH在3~5之间,紫菜吸附Pb2+的最佳pH为4;在20~40℃范围内,3种海藻对Pb2+的生物吸附非常快,40 min达到吸附平衡,动力学数据符合准二级动力学模型;Langmuir和Freundlich模型成功地拟合了平衡数据。热力学分析表明吸附能够自发进行。红外光谱分析表明,羧基是海带和裙带菜吸附Pb2+的主要官能团。实验结果表明,用这3种海藻吸附剂对水溶液中Pb2+具有较好的吸附性能,海带和裙带菜的吸附容量相近,优于紫菜。     

腐殖酸树脂处理含Pb2+、CU2+、Ni2+废水的研究

利用泥炭为原料制备腐殖酸树脂.在动态条件下,研究了腐殖酸树脂对重金属离子Pb2+、Cu2+和Ni2+的吸附效果及吸附条件.同时探讨了腐殖酸树脂对重金属离子Pb2+、Cu2+和Ni2+的吸附与解吸再生机理,吸附机理研究表明,腐殖酸树脂对重金属离子Pb2+、Cu2+和Ni2+的主要吸附形式为离子交换吸附和络合吸附.结果表明,在废水pH值为5.0～7.0,Pb2+、Cu2+和Ni2+浓度分别为50 mg/L,经腐殖酸树脂处理,Pb2+、Cu2+和Ni2+去除率可达98%以上,且处理后废水近中性.含Pb2+、Cu2+和Ni2+电镀废水经腐殖酸树脂处理后,废水中Pb2+、Cu2+和Ni2+含量显著低于国家排放标准.     

满江红干体对锌离子的生物吸附

以满江红干体为生物吸附剂，研究了不同条件下对废水中Zn²⁺的净化作用。结果表明，满江红干体对Zn²⁺的吸附是一个快速的过程，前5 min的吸附量达到最大吸附量的62.9%，30 min达到吸附平衡；初始pH值对Zn²⁺的吸附有显著的影响，最适pH值为6；随着干体量的增加，吸附率逐渐提高而吸附量则降低；随着Zn²⁺初始浓度的增加，吸附率逐渐降低而吸附量则提高。满江红干体对Zn²⁺的吸附符合Langmuir吸附等温线方程，最大吸附容量达57.5 mg/g。5次吸附解吸循环实验数据表明，重复次数和再生处理对满江红干体的吸附能力没有产生显著影响。因此，满江红干体在处理含Zn²⁺废水中的重复使用是可行的。     

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。     

Biosorption of lead(II) in aqueous solution by spent mushroom Tricholoma lobayense

The biosorption of lead(II) ions in both simulated and real wastewater by spent mushroom Tricholoma lobayense, was studied in this work. The results show a biomass with a high potential for removing lead ions from wastewater. The optimum pH for the adsorption is 4, and the adsorption process is fast. The best sorbent mass of the biomaterial is 5 g/L with an initial lead(II) concentration of 1 mmol/L. The process follows the Langmuir isotherm model, and the biosorption capacity of lead ions reaches to 210 mg/g, which is higher than many biosorbents previously studied. The mechanism of biosorption may be mainly attributed to ion exchange. The FT-IR study identifies the functional groups responsible for this process. A scanning electron microscope showed a significant change of the sorbent surface after the biosorption process. The energy dispersive elemental analysis also confirmed the adsorption of lead(II) ions.     

酵母菌对不同液相体系中锌离子的吸附行为

主要对面包酵母菌在Zn2+和Zn2+-Pb2+两种离子体系中Zn2+的吸附行为进行了探讨。选择灭活面包酵母菌为吸附剂,对pH、菌体加入量等吸附影响因素进行了探讨并进行了吸附动力学过程和等温吸附效果的研究。结果表明,不同离子体系中相同初始浓度情况下,动力学研究显示实验所用面包酵母菌对溶液中Zn2+而言是一种快速高效的生物吸附剂,且在整个吸附过程中存在:qt(Pb2+)qt(Zn2+-Pb2+)qt(Zn2+)。实验条件下,以单离子体系中的Zn2+、Pb2+和双离子体系中的总离子为研究对象时,都能很好符合Langmuir等温吸附模型,计算获得面包酵母菌对不同离子体系的最大吸附量大小顺序为:qmax(Zn2+-Pb2+)qmax(Zn2+)qmax(Pb2+);然而通过对动力学吸附过程、实际平衡吸附量qeqex、吸附能力参数KL和EDS测试结果的综合分析,认为面包酵母菌对各体系中离子的吸附能力大小顺序为:Pb2(单+)(Zn2+-Pb2+)Zn(2单+)。同时认为Pb2+的存在对面包酵母菌吸附Zn2+的行为过程具有强烈抑制作用。     

叉鞭金藻对微量锌、镉的吸附效应研究

研究了叉鞭金藻对微量Zn^2 ,Cd^2 的生物吸附及其机理。结果表明,叉鞭金藻对Zn^2 ,Cd^2 的生物吸附主要经历了快速的吸附和缓慢的吸附两个步骤。pH为6～7时,叉鞭金藻对Zn^2 ,Cd^2 有较好的吸附作用,且死体藻细胞比活体藻细胞能富集更多的Zn^2 ,Cd^2 。吸附符合Freundlich等温吸附模型。     

水体中常见无机阳离子对TiO_2薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)的影响

选择了6种水体中常见的阳离子(Na+、Mg2+、Ca2+、Al3+、Cu2+、Ni2+),分别考查了其对TiO2薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)的影响;从光吸收、无机离子本身的性质对光生电子的捕获及传递等讨论了上述离子影响TiO2薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)的反应速率的原因。结果表明:由于其不能捕获光生电子,Na+、Mg2+、Ca2+本身对TiO2薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)的反应速率影响不大;Al3+吸引电子能力较强,成为光生电子和Cr(Ⅵ)之间的桥梁,促进了Cr(Ⅵ)的还原;浓度为1 mmmol/L时,Cu2+显著地促进了Cr(Ⅵ)的光催化还原,其主要原因是Cu2+捕获光生电子的能力很强,起到了催化剂的作用,而浓度大于10 mmol/L时,Cu2+形成单质Cu以及对紫外光的吸收都使促进作用降低;Ni2+未充满的d轨道具有获得并传递光生电子的能力,也促进了Cr(Ⅵ)的还原;在浓度同为1mmol/L时,对Cr(Ⅵ)光催化还原的促进作用依次为:Cu2+Al3+Ni2+Na+、Ca2+、Mg2+。     

蛭石在非缓冲与缓冲体系中的Zn~(2+)、Cd~(2+)吸附行为研究

探讨了蛭石分别在非缓冲体系与缓冲体系中的Zn2+、Cd2+吸附行为,比较了2个体系中Zn2+、Cd2+的平衡吸附量(qe),qe与平衡液相离子浓度(ce)、qe与ce和吸附剂浓度(W0)之比(ce/W0)的对应关系。结果表明,在非缓冲体系与缓冲体系中,在3个W0水平上,Zn2+、Cd2+都具有其独立的qe—ce等温吸附曲线,而qe与ce/W0具有良好的相关性,在3个W0水平上的qe—ce/W0等温吸附曲线基本拟合在一起,即在qe—ce/W0等温吸附曲线中均基本消除了吸附剂浓度效应;加入缓冲溶液的传统方法并不能消除W0对离子吸附效果的影响;缓冲体系中,大量的其他阳离子参与Zn2+、Cd2+的竞争吸附,从而使得Zn2+、Cd2+的qe相对降低;缓冲体系的qe—ce、qe—ce/W0等温吸附曲线与非缓冲体系相比,线性形式更为明显,缓冲体系的qe—ce/W0等温吸附曲线中,qe与ce/W0的对应关系没有非缓冲体系中的好。     

Biosorption of Cr3+, Cd2+ and Cu2+ ions by blue-green algae Spirulina sp.: kinetics, equilibrium and the mechanism of the process

The process of biosorption of heavy metal ions (Cr3+, Cd2+, Cu2+) by blue-green algae Spirulina sp. is discussed in this paper. Spirulina sp. was found to be a very efficient biosorbent. The aim of the present study was to investigate quantitatively the potential binding sites present at the surface of Spirulina sp., using both potentiometric titrations and adsorption isotherms. The kinetic experiments showed that the process equilibrium was reached quickly, in less than 5-10 min. It was found that the equilibrium dependence between biosorption capacity and bulk metal ion concentration could be described with Langmuir equation. This suggests that the mechanism of biosorption is rather chemisorption than physical adsorption and was further confirmed by the low surface area associated with physical adsorption and by the presence of cations that appeared in the solution after biosorption. The maximum contribution of physical adsorption in the overall biosorption process was evaluated as 3.7%. It was proposed that functional groups on the cell surface contributed to the binding of metal ions by a biosorbent via equilibrium reaction. Three functional groups capable of cation exchange were identified on the cell surface. The biomass was described as weakly acidic ion exchanger. Since deprotonation of each functional group depends on pH, the process of biosorption is strongly pH-dependent. This was confirmed in the biosorption experiments carried out at different pH. The contribution of functional groups in the biosorption process was confirmed by chemical modification of the groups. Chemically blocked groups did not show neither biosorption nor ion-exchange capabilities. It has been shown that growth conditions can affect the metal adsorption properties of microalgae. The paper also discusses desorption characteristics of the biosorbent. The criteria for desorption were high elution efficiency and preservation of biosorptive properties. Desorbent that possessed these characteristics was nitric acid.