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。     

铁改性竹炭去除水中的As(Ⅲ)和As(Ⅴ)

利用竹炭负载铁氧化物制备了复合吸附剂,并用粉末X射线衍射对负载的铁进行了表征。通过静态吸附实验,对比研究了改性竹炭对水溶液中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)阴离子的吸附特性。结果表明,载铁竹炭对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的最佳吸附pH分别为8和2。改性竹炭对砷阴离子的吸附过程可符合准二级动力。Freundlich等温方程式能很好地描述As(Ⅲ)和As(Ⅴ)在改性竹炭上的吸附。在相同初始浓度和吸附剂投加量下,改性竹炭对As(Ⅴ)的吸附量大于As(Ⅲ)。     

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。     

改性锰矿的除砷性能研究

利用共沉淀—煅烧法对天然锰矿进行改性,研究了铁锰摩尔比(Fe/Mn)、pH、温度、共存离子对改性锰矿除砷效果的影响。采用X射线荧光光谱(XRF)、傅立叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)对其进行表征,探究改性锰矿除砷机理。结果表明:(1)Fe/Mn为12∶1时对As(Ⅲ)有最大去除率(88.63%),4∶1时对As(Ⅴ)有最大去除率(84.25%)。(2)弱酸性、中性及弱碱性的溶液反应环境有助于改性锰矿对砷的吸附。(3)Ca~(2+)促进砷吸附,HCO_3~-抑制砷吸附。(4)改性锰矿对砷的吸附过程符合Langmuir吸附等温方程和二级动力学方程。(5)可利用Na_2CO_3溶液对改性锰矿进行再生解吸,再生5次后的改性锰矿对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的去除率分别为81.27%、75.99%。     

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。     

除氟活性铝氧化物(AlO_xH_y-F_n)的吸附除砷性能

以活性铝氧化物AlOxHy处理某高氟地下水的中试实验获得的吸附剂废料AlOxHy-Fn为对象,考察其对三价砷(As(Ⅲ))和五价砷(As(Ⅴ))吸附去除性能,并对吸附机理进行了探讨。研究显示,AlOxHy-Fn为多孔无定型且具有不规则表面的絮状结构,比表面积为218.88 m2/g,零电荷点pHZPC在pH为8左右;AlOxHy-Fn可快速吸附As(Ⅲ)和As(Ⅴ),且反应24 h后的平衡吸附量分别为0.60和3.41 mg/g,朗格缪尔模型可以很好地描述As(Ⅲ)和As(Ⅴ)在AlOxHy-Fn表面的吸附,且As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的最大吸附容量分别为13.63和63.27 mg/g;AlOxHy-Fn在pH=4~10范围内对As(Ⅴ)去除率在90%以上,As(Ⅲ)在中性和弱碱性pH范围内吸附效果较好,但去除率仍在32%以下。AlOxHy-Fn表面性质、砷形态分布特征等对As(Ⅲ)与As(Ⅴ)的吸附有重要影响,电负性As(Ⅴ)较电中性As(Ⅲ)更容易吸附在AlOxHy-Fn表面。AlOxHy-Fn吸附除砷过程中,在pH为6时氟溶出量最低(0.40 mg/g),过高或过低pH均会导致氟溶出量增大;氟溶出量与As(Ⅴ)吸附量之间有明显正相关关系(R2=0.97),但与As(Ⅲ)吸附量无相关关系;铝溶出量在pH为4~10范围内均很低。将AlOxHy-Fn回用作为除砷吸附剂去除工业含砷废水的砷具有良好的技术经济可行性,且将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)是提高去除效果的重要手段。     

钠基膨润土插层改性的微结构与吸附机理

以钠基膨润土为原料,采用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)、十二烷基硫酸钠(SDS)、聚合羟基铁离子作为插层改性剂,制备出多种有机、无机、复合插层改性膨润土。运用X射线荧光光谱、扫描电镜、X射线衍射及红外光谱分析等手段研究了各插层改性膨润土的微结构变化及对苯酚和4-氯苯酚的吸附行为。结果表明:不同改性剂的插层改性效果不同,CTMAB效果最好;2种复合插层改性膨润土的层间结构有着明显的差异,CTMAB-Fe复合插层土中聚合羟基铁离子分布于有机相之外,SDS-Fe复合插层土中聚合羟基铁离子镶嵌于SDS单分子层中;各插层改性土之间吸附量的大小关系与层间距的大小关系基本一致;CTMAB插层改性膨润土对苯酚和4-氯苯酚的吸附均符合Langmuir等温方程,吸附过程均为优惠吸附。     

羟基金属柱撑膨润土吸附氟的性能研究

将膨润土进行改性制得4种羟基金属柱撑膨润土,用XRD考察了层间结构,并将它们应用于含氟废水的吸附处理中,研究了各种吸附剂的吸附速率、介质的pH、吸附剂用量、饱和吸附曲线和吸附剂的重复使用性.结果表明,改性得到的羟基金属柱撑膨润土的层间距都明显变大,在实验条件下对氟离子的吸附性能为羟基铁铝复合柱撑膨润土>羟基铁柱撑膨润土>羟基铝柱撑膨润土.该类吸附剂对氟离子还具有较好的重复使用性.     

除氟活性铝氧化物（AlOxHy-Fn）的吸附除砷性能

以活性铝氧化物AlOxHy处理某高氟地下水的中试实验获得的吸附剂废料AlOxHy-Fn为对象，考察其对三价砷（As（Ⅲ））和五价砷（As（Ⅴ））吸附去除性能，并对吸附机理进行了探讨。研究显示，AlOxHy-Fn为多孔无定型且具有不规则表面的絮状结构，比表面积为218．88m2／g，零电荷点pHZPC在pH为8左右；AlOxHy-Fn可快速吸附As（Ⅲ）和As（Ⅴ），且反应24h后的平衡吸附量分别为0．60和3．41mg／g，朗格缪尔模型可以很好地描述As（Ⅲ）和As（Ⅴ）在AlOxHy-Fn表面的吸附，且As（Ⅲ）和As（Ⅴ）的最大吸附容量分别为13．63和63．27mg／g；AlOxHy-Fn在pH=4～10范围内对As（Ⅴ）去除率在90％以上，As（Ⅲ）在中性和弱碱性pH范围内吸附效果较好，但去除率仍在32％以下。AlOxHy-Fn表面性质、砷形态分布特征等对As（Ⅲ）与As（Ⅴ）的吸附有重要影响，电负性As（Ⅴ）较电中性As（Ⅲ）更容易吸附在AlOxHy-Fn表面。AlOxHy-Fn吸附除砷过程中，在pH为6时氟溶出量最低（0．40mg／g），过高或过低pH均会导致氟溶出量增大；氟溶出量与As（Ⅴ）吸附量之间有明显正相关关系（R2=0．97），但与As（Ⅲ）吸附量无相关关系；铝溶出量在pH为4～10范围内均很低。将AlOxHy-Fn回用作为除砷吸附剂去除工业含砷废水的砷具有良好的技术经济可行性，且将As（Ⅲ）氧化为As（Ⅴ）是提高去除效果的重要手段。     

Mg-Fe-Al复合氧化物的制备及其对刚果红吸附性能的研究

通过共沉淀法制备了Mg-Fe-Al复合氧化物,并将其应用于水中刚果红的吸附研究。考察了Mg∶Fe∶Al(摩尔比)、pH、煅烧温度等因素对刚果红吸附性能的影响,并进行了吸附热力学和动力学研究。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和X射线衍射仪对Mg-Fe-Al复合氧化物进行表征。结果表明,Mg-Fe-Al复合氧化物的最佳制备条件为Mg∶Fe∶Al=2∶1∶1、pH=10、煅烧温度为500℃,并经结构表征确认,对刚果红的最大吸附量达到768.9mg/g。吸附过程符合Langmuir等温吸附方程和准二级速率方程。     

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。     

十六烷基三甲基溴化铵改性沸石对腐殖酸的吸附性能研究

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为改性剂,制备了CTAB改性沸石,并用于对腐殖酸的吸附性能研究。考察了pH、吸附时间及腐殖酸初始浓度对CTAB改性沸石吸附腐殖酸的影响,采用吸附等温方程和反应动力学方程进行拟合分析,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、傅立叶转换红外光谱分析仪(FTIR)对沸石改性前后进行结构表征。结果表明,在温度为25℃、转速为200r/min的条件下,选择pH为7.0、腐殖酸初始质量浓度为10mg/L、吸附时间为180min,此时CTAB改性沸石对腐殖酸的平衡吸附容量为0.16mg/g。相比Freundlich吸附等温方程(R2=0.967),CTAB改性沸石对腐殖酸的吸附更符合Langmuir吸附等温方程(R2=0.998),吸附机制为单分子层吸附。准一级反应动力学方程和准二级反应动力学方程均可以描述CTAB改性沸石对腐殖酸的吸附(R2=0.978)。吸附实验后的CTAB改性沸石上出现了甲基、亚甲基、羟基与羰基伸缩振动吸收峰,说明沸石已负载了CTAB,且腐殖酸已被CTAB改性沸石吸附。     

氨基复合铁氧化物对As(Ⅴ)的吸附性能与机理

用氯化十六烷基三甲铵(Cetyltrimethylammonium chloride,CTAC)修饰铁氧化物Fe_2O_3,得到氨基复合的铁氧化物纳米材料(Fe_2O_3@CTAC)并研究了其对As(Ⅴ)的吸附去除性能及机理。CTAC修饰不会改变Fe_2O_3的物理化学结构,而形成的Fe_2O_3@CTAC不仅可以通过铁氧化物表面络合作用吸附As(Ⅴ),复合材料表面的氨基也可以通过静电作用吸附As(Ⅴ)。因而复合材料对As(Ⅴ)的吸附去除效果显著提升,饱和吸附容量可以达到23.13 mg·g~(-1)。Fe_2O_3@CTAC吸附As(Ⅴ)可以在2 min内达到平衡,符合拟二级动力学模型和two-site Langmuir模型。在pH为3~9的范围内,Fe_2O_3@CTAC均能有效吸附去除As(Ⅴ),去除率均能达到90%以上。天然有机质和硫酸根、碳酸氢根、硅酸根对As(Ⅴ)在Fe_2O_3@CTAC上的吸附没有明显的抑制作用。磷酸根由于与As(Ⅴ)存在竞争吸附作用而抑制As(Ⅴ)的吸附,然而在通常水体磷酸根浓度条件下,Fe_2O_3@CTAC对As(Ⅴ)的去除率依然达到90%以上。此外,Fe_2O_3@CTAC可以再生并重复利用,经过5次循环利用后As(Ⅴ)的去除率能够保持在85%以上。     

阳离子表面活性剂改性四氧化三铁-沸石复合材料对水中刚果红的去除作用

制备了四氧化三铁-沸石复合材料(磁性沸石)和阳离子表面活性剂改性磁性沸石(有机改性磁性沸石),采用X射线衍射分析对有机改性磁性沸石进行了表征,通过批量实验考察了有机改性磁性沸石对水中刚果红的吸附性能,并对相关的吸附机制进行了讨论。实验表明,有机改性磁性沸石对水中的刚果红具备良好的吸附能力,且有机改性磁性沸石对刚果红的吸附能力远远高于磁性沸石。有机改性磁性沸石对水中刚果红的吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附平衡数据可以采用Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)等温吸附模型加以描述。根据Langmuir等温吸附模型计算得到的有机改性磁性沸石对刚果红的最大吸附容量为146 mg/g(pH 7和30℃)。有机改性磁性沸石对水中刚果红的吸附属于自发和放热的过程。有机改性磁性沸石吸附水中刚果红的作用机制包括静电吸引、有机相分配、氢键和表面配位。X射线衍射分析结果表明,有机改性磁性沸石含四氧化三铁,吸附刚果红后的有机改性磁性沸石可以很容易地通过外加磁场的作用快速地从水中分离出来。上述结果表明,有机改性磁性沸石适合作为一种吸附剂去除废水中的刚果红。     

磁性介孔锰铁复合氧化物对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

以复合金属草酸盐为前驱体制备了纳米晶构筑的介孔锰铁氧化物材料,采用透射电镜、X射线衍射仪和固体比表面测定仪等对产物进行了表征.并研究了其对水体Cr(Ⅵ)的吸附性能,考察了pH及离子强度对吸附容量的影响、吸附动力学、吸附等温线以及碱液对Cr(Ⅵ)的洗脱率。结果表明,获得的锰铁氧化物为纳米晶构筑的介孔材料,比表面达277.4 m2/g,对Cr(Ⅵ)在酸性条件下有较强的吸附性能。在初始Cr(Ⅵ)质量浓度为100 mg/L,pH值在2时,10 min内能使溶液中的Cr(Ⅵ)去除率达96.8%,最大Cr(Ⅵ)吸附容量Qm为40 mg/g。     

铁锰改性铜绿微囊藻对锑的吸附性能

利用生物质吸附去除水中重金属离子具有制备简单、成本低廉、环境影响小等优点,通过高锰酸钾-硫酸亚铁处理过程对铜绿微囊藻改性,制备了能够高效吸附水中锑(Sb)的铁锰改性藻粉复合材料。扫描电镜和X射线光电子能谱分析表明,改性藻粉中存在大量铁锰氧化物颗粒,铁锰的主要存在形式为Fe_2O_3和MnO_2。改性后的复合藻粉对Sb(Ⅲ)的吸附量从3.06 mg·g~(-1)增加到35.30 mg·g~(-1),对Sb(Ⅴ)的吸附量从3.07 mg·g~(-1)增加到4.37 mg·g~(-1),并且改性后的复合藻粉到达吸附平衡的时间更短。Langmuir模型可以很好地描述Sb在复合藻粉上的吸附行为,Elovich模型对藻粉吸附Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附过程拟合较好(R~2=0.957,0.943),而复合藻粉更适用准二级动力学模型(R2=0.953,0.961)。Sb(Ⅲ)主要通过氧化和吸附作用被去除,而Sb(Ⅴ)在复合藻粉表面形成表面络合物后被吸附。共存阴离子(SO_4~(2-)、CO_3~(2-)、PO_4~(3-))的存在对复合藻粉吸附Sb(Ⅲ)几乎没有影响,但是共存阴离子浓度越高,对Sb(Ⅴ)的吸附抑制越明显。     

山阴地区浅层沉积物中砷的分布特征及吸附行为

本文通过室内实验的方法,对山阴高砷地下水地区不同浅层沉积物中砷的分布特征及吸附行为进行了研究。结果表明：研究区内饮用水浓度高,病情重。浅层承压含水层中的砷含量平均值为290 mg/kg,在17.4～22.7 m段的平均值达643 mg/kg,22.7～25.8 m段的平均值为115 mg/kg,25.8 m以下的平均值为212 mg/kg。As（Ⅲ）、As（Ⅴ）在4种沉积物表面上的动力学吸附过程均符合Lagergren模型,相关系数达0.9以上。沉积物对As（Ⅴ）的吸附速率较As（Ⅲ）快,但As（Ⅲ）在沉积物中的吸附比As（Ⅴ）稳定。4种含水层介质对As（Ⅲ）、As（Ⅴ）的吸附速率依次为粘土〉亚粘土〉粉砂〉中砂。吸附动力学吸附过程符合二级速率方程。Freundlich方程和Langmuir方程对As（Ⅲ）、As（Ⅴ）的吸附过程拟合性最佳,相关系数均在0.95以上。沉积物对As（Ⅲ）吸附的最佳pH在7～8范围内,As（Ⅴ）吸附的最佳pH在5～6左右。此外,沉积物对砷的吸附性能主要受沉积物颗粒大小、矿物成分等因素综合作用的影响,而非各组分吸附砷的简单加和。     

Fe_3O_4@改性悬铃木果毛复合中空纤维的制备及其吸附性能

选用对空气和人居环境具有污染的悬铃木果毛为基质,通过将四氧化三铁磁性纳米粒子在多巴胺改性悬铃木果毛表面的固载,制备得到具有中空结构的Fe_3O_4@改性悬铃木果毛复合吸附材料。用X射线衍射仪(XRD)、能谱(EDS)、电子扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和震动样品磁强计(VSM)等手段对样品进行了表征和分析,考察了Fe_3O_4@改性悬铃木果毛复合中空纤维对亚甲基蓝的吸附性能。结果表明:通过多巴胺对悬铃木果毛的化学改性,有效促进了反尖晶石型结构的四氧化三铁纳米粒子在其表面的固载,Fe_3O_4@改性悬铃木果毛复合中空纤维直径约为25.8μm,其饱和磁化强度为12.51 emu/g,Fe_3O_4@改性悬铃木果毛对亚甲基蓝的吸附在140 min达到平衡,吸附容量可达12.6 mg/g,吸附动力学符合准二级动力学。     

改性膨润土对水中磷和藻类的同步去除

为快速去除富营养化水体中的磷和藻类，制备了絮凝剂-镧复合改性膨润土(聚合氯化铝铁-镧复合改性膨润土(PAFC-La)、聚合硫酸铝-镧复合改性膨润土(PAS-La)、聚合硫酸铁-镧复合改性膨润土(PFS-La)、聚合氯化铝-镧复合改性膨润土(PAC-La)),对材料进行表征，通过吸附动力学和等温吸附模型比较4种复合改性膨润土的除磷性能，并探究投药量和pH对复合改性膨润土除磷除藻的影响。结果表明，4种材料吸附磷的过程均能由准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型描述。其中，PAC-La的磷吸附容量最大(44.677 mg/g);投药量为300 mg/L时，总磷(TP)去除率最高的是PAC-La(94.1%),叶绿素a(Chla)去除率最高的是PFS-La(78.2%);在pH为5～10时，PAC-La除磷除藻效果受pH影响最小。实验结果表明，采用絮凝剂-镧复合改性膨润土能够同步去除富营养化水体中的磷和藻类，尤其是采用PAC-La性能最优。     

锰矿尾渣改性壳聚糖对Pb~(2+)的吸附

将工业废弃物锰矿尾渣与壳聚糖混合制得一种高效吸附剂,并应用扫描电镜、X射线衍射对其结构进行了表征.采用正交表设计试验,分别考察了 pH值、吸附时间、温度、复合吸附剂的投加量等4个影响因素对Pb2+吸附的影响,最伟吸附条件为:pH值为7,吸附时间为40 min,温度为20℃,复合吸附剂的投加量为0.10 g.处理后的水符合国家污水综合排放标准(GB8978-1996)中的一级标准.复合吸附剂时Pb2+的吸附符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程.