不同热解条件下合成生物炭对铜离子的吸附动力学研究

为了揭示生物质炭对铜离子的吸附动力学特性,研究了以不同条件下合成的生物质炭作为吸附剂吸附铜离子的动力学过程.用生活中常见的玉米芯和龙爪槐为原材料,以限氧升温炭化法制备生物炭.表征了其结构和表面特征,又通过一系列批实验,研究不同热解温度(300、400、500、600和700℃)和不同热解时间(1、2、4、6、8 h)的玉米芯与龙爪槐生物炭对Cu~(2+)的吸附动力学特征与机理.结果表明,生物炭对Cu~(2+)的吸附动力学数据随时间的变化能很好的用准二级动力学方程进行拟合,可见生物炭对Cu~(2+)的吸附是复杂的,不是单一的单层吸附.同时用颗粒内扩散模型、班厄姆方程和Boyd外扩散模型进行分析,结果表明颗粒内扩散不是两种生物炭吸附铜离子的唯一速率控制步骤,液膜扩散和颗粒内扩散均在吸附过程中起到重要影响,且液膜扩散是主要的限速因素.     

对乙酰氨基酚修饰的后交联树脂对双酚A的吸附性能

用二氯乙烷为溶剂,用FeCl3为催化剂,使氯球和对乙酰氨基酚发生Friedel-Crafts反应制得了对乙酰氨基酚修饰的后交联树脂,对其结构进行了表征,研究乙酰氨基和酚羟基二类氢键作用位点修饰的后交联树脂对双酚A的吸附性能.结果表明,红外光谱显示对乙酰氨基酚已被成功地修饰在后交联树脂上.对乙酰氨基酚修饰的后交联树脂与氯球相比,BET比表面积、孔容明显增大,孔径明显变小.对乙酰氨基酚修饰的后交联树脂对双酚A的吸附量明显高于75%活性炭的聚砜微球对双酚A的吸附量.对乙酰氨基酚修饰的后交联树脂对双酚A的吸附为放热、自发的过程;树脂可以用100%酒精解吸,解吸率为99.92%;吸附动力学数据符合一级吸附速率方程,颗粒内扩散是吸附速率的主要控制步骤,吸附速率同时还受液膜扩散的影响.     

改性泥炭-树脂颗粒对水溶液中酸性橙Ⅱ的吸附

通过批量实验研究了改性泥炭-树脂颗粒对水溶液中酸性橙Ⅱ的吸附特性.Langmuir和Freundlich吸附等温方程被用于分析吸附等温数据,准一级动力学模型、准二级动力学模型和颗粒扩散模型被用于吸附动力学实验数据分析.结果表明,改性泥炭-树脂颗粒对水溶液中酸性橙Ⅱ的吸附过程符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程,最大吸附量达到71.43 mg·g^-1;颗粒扩散模型能够很好地描述改性泥炭-树脂颗粒对水溶液中酸性橙Ⅱ的吸附动力学过程,水溶液中染料的初始浓度、颗粒直径、颗粒量及搅拌速度对吸附速率均产生一定的影响.改性泥炭-树脂颗粒对水溶液中酸性橙Ⅱ的吸附作用主要发生在颗粒的外表面.     

离子交换树脂对高浓度氨氮废水的吸附研究

采用D707、D708两种不同类型的离子交换树脂对高浓度氨氮废水进行吸附处理研究,分析了不同的吸附条件及等温吸附模型对吸附效果的影响.静态吸附实验表明:NH+4的吸附率随树脂投加量的增大而增加,在非碱性条件下树脂对NH+4的吸附率随p H的升高而增加;恒速振荡时间达到90 min以上时两种树脂可吸附平衡,当p H为7时,D707、D708树脂对NH+4的吸附容量分别达到196.1、217.4 mg·g-1;D707、D708树脂对NH+4的吸附属吸热过程,随温度的升高树脂对NH+4的吸附率逐渐增大,在298 K温度下D707、D708树脂吸附NH+4的表观吸附活化能Ea分别为54.67和34.46 k J·mol-1,吸附过程为液膜扩散主控制;树脂对NH+4吸附符合Langmuir吸附等温式;使用2 mol·L-1H2SO4对树脂进行解吸,脱附率达到98%以上,重复实验3次吸附率基本不变.     

离子交换树脂吸附铵性能研究

利用001×7型离子交换树脂,对污水厂沉砂池出水和配水分别进行静态吸附试验,比较其在原水和配水中的NH+4吸附性能差异。试验结果表明:树脂在原水中的吸附能力要远低于在配水中,主要表现为吸附容量的降低和吸附速率的减小;在原水和配水中,树脂的吸附量都随投加量的增大而逐渐减小;动力学过程分析表明,树脂在此试验条件下的吸附交换过程符合Lagergren准一级动力学方程,而颗粒内扩散是该过程的主要控速步骤;水中的杂质离子和悬浮物都是影响树脂吸附能力的重要因素,其中阴离子种类对吸附过程的影响不大,阳离子影响力的顺序为Ca2+>Mg2+>K+>Na+;悬浮物的存在会减弱树脂的吸附能力,同时导致其对NH+4的反应敏感度降低。     

离子交换树脂静态吸附二甲胺的研究

通过静态吸附实验,研究了二甲胺在ZGSPC106型细颗粒树脂上的吸附行为,从热力学和动力学角度对吸附过程进行了分析,并用红外光谱的方法探讨了树脂吸附二甲胺的机理.结果表明,Langmuir等温方程能够很好的拟合吸附平衡数据,热力学参数表明该吸附可自发进行,且为熵增加的吸热过程,293K温度下树脂的静态饱和吸附容量为138.89mg/g(干树脂);吸附动力学符合准二级动力学模型,颗粒扩散是树脂吸附二甲胺速率的主要控制步骤.     

NDA-100大孔树脂对水溶液中水杨酸的吸附行为研究

通过静态吸附试验，研究了NDA－100大孔树脂对水溶液中水杨酸的吸附动力学及热力学特性，结果表明吸附符合一级动力吸附方程，颗粒内扩散过程是影响吸附速率的主要控制步骤，吸附符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程，吸附为放热的物理吸附过程。     

钛酸盐纳米管对水中氨氮的吸附特性

以P25和Na OH为原料,采用水热法制备钛酸盐纳米管(TNTs),利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)对材料的组成和形貌进行表征,通过其对水中氨氮的静态吸附实验,考察TNTs对水中氨氮的吸附特性及规律.结果表明碱浓度为10mol·L-1时,可以获得管长约120 nm,管径约为8 nm的钛酸盐纳米管,其对氨氮的平衡吸附量达到10. 67 mg·g-1. p H值介于3～8时,TNTs能有效地吸附水中的氨氮.吸附过程在1 h基本达到平衡,符合准二级动力学方程.颗粒内扩散方程拟合结果发现,TNTs对氨氮的吸附过程由表面吸附和颗粒内扩散共同控制. Temkin方程能较好地描述TNTs对氨氮的吸附行为.热力学实验表明钛酸盐纳米管对氨氮的吸附是自发进行的吸热过程.共存阴阳离子对氨氮的吸附具有抑制作用,分别表现为SO_4~(2-) Cl~- H_2PO_4~-、K~+ Na~+ Ca~(2+).再生的钛酸盐纳米管对氨氮循环吸附5次仍有88. 64%的吸附效果.红外光谱(FT-IR)研究表明钛酸盐纳米管对氨氮的吸附机制是TNTs层间的Na~+与溶液中的NH_4~+之间发生离子交换.钛酸盐纳米管的优良循环使用性能和大吸附容量使得其能有效地去除水中氨氮.     

苯酚的褐煤吸附过程及影响因素分析

以污染物苯酚为研究对象,褐煤作为吸附剂,通过批量实验研究了褐煤对废水中苯酚的吸附特性,考察了褐煤粒径、褐煤投加量、反应温度、反应p H、反应时间对吸附作用的影响,并对吸附过程进行了分析。采用Lagergren动力学方程和拟二级吸附动力学方程分析苯酚吸附过程,结果表明,褐煤对苯酚的吸附动力学曲线更符合拟二级吸附动力学方程,反应初始速率随着苯酚初始浓度的升高而增大,但随着煤粉粒径的增大而减小。颗粒内扩散模型对苯酚的吸附动力学曲线分析结果表明:苯酚在褐煤上的吸附首先经历了速率较快的膜扩散控制阶段,进而经历了吸附较缓慢的颗粒内扩散控制阶段,最后到达吸附平衡,褐煤对苯酚的吸附过程主要受到颗粒内扩散控制。     

碳化改性硅藻土对四环素的吸附

为提高天然硅藻土对水体中有机污染物的吸附去除性能,以葡萄糖为碳源,通过一步低温热解法对天然硅藻土进行碳化改性。利用扫描电镜(SEM/EDX)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、Zeta电位等技术表征了碳化改性的硅藻土(CD₃₀₀)的结构特点和化学性质,并以四环素(TC)为目标污染物,对CD₃₀₀吸附TC的吸附动力学、吸附等温线和热力学进行研究分析。结果表明:在300℃下CD₃₀₀对TC的吸附效果最佳,较天然硅藻土的吸附性能提高了110.6%。表征结果证实了碳化产物成功负载至天然硅藻土表面且改性不会明显影响天然硅藻土的形貌结构。Elovich动力学模型表明,CD₃₀₀吸附TC以化学吸附为主。颗粒内扩散模型显示,CD₃₀₀对TC的吸附由液膜扩散和内扩散2个阶段控制,而内扩散阶段为主要的速率控制步骤。吸附等温线分析显示,Freundlich模型拟合效果更好(R2>0.966),表明吸附为多分子层吸附过程。热力学参数ΔG0<0、ΔH0>0和ΔS0>0,说明吸附过程为自发、吸热且混乱度增加。溶液初始pH值和离子影响强度实验证明,TC分子与CD₃₀₀间可能存在较强的外层结合,而静电作用在吸附过程中占据了主导作用。此外,碳化改性的硅藻土拥有良好的再生性能,表明其可作为一种高效吸附剂用于有机污染物的吸附去除。     

Adsorption of Methylene Blue on magnesium silicate： Kinetics, equilibria and comparison with other adsorbents

Batch adsorption from aqueous solutions in a slightly basic medium of Methylene Blue, up to 2500 mg/L, onto synthetic magnesium silicate (Florisil) of three particle size ranges (mean diameters of 112, 200 and 425 μm) was compared to the corresponding adsorption onto activated carbon and Amberlite XAD-2. The best fit of the kinetic results was achieved by a pseudo second-order equation. The equilibrium data were found to be well represented by the Langmuir isotherm equation. Amberlite XAD-2, an unspecific adsorbent capable of adsorbing exclusively through a surface effect, exhibited a poor dye uptake, confirming that the adsorption mechanism on Florisil was due to electrostatic attraction and ion exchange. Moreover, the comparison between Florisil and the other adsorbents was performed on the basis of the evaluation of the surface area and pore volume occupied by the adsorbed dye.     

Adsorption mechanism of phenolic compounds from aqueous solution on hypercrosslinked polymeric adsorbent

The adsorption of two phenols, namely, phenol and salicylic acid(SA) onto a water-compatible hypercrosslinked polymeric resin (NJ-8) were studied in terms of pseudo-second-order and first order mechanisms for chemical sorption as well as an intraparticle diffusion mechanism process. Kinetic analysis showed that the intraparticle diffusion process was the essential rate-controlling step. The activation energies of sorption have also been evaluated with the pseudo-second-order and intraparticle diffusion constants, respectively. Adsorption equilibrium data were well fitted by the Langmuir, Freundlich and Redlich-Peterson isotherms. Adsorption was exothermic and basically of a type of transition between physical and chemical character. The sorption capacity was higher for SA due to its more hydrophobic. Phenol has a higher adsorption enthalpy since it could form stronger hydrogen bonding on NJ-8.     

Adsorption of catechol from aqueous solution by aminated hypercrosslinked polymers

Adsorption of catechol from aqueous solution with the hypercrosslinked polymeric adsorbent NDA-100 and its derivatives AH-1,AH-2 and AH-3 aminated by dimethylamine, the commercial resin Amberlite XAD-4 and weakly basic anion exchanger resin D301 was compared. It was found that the aminated hypercrosslinked resins had the highest adsorption capacities among the tested polymers. The empirical Freundlich equation was successfully employed to describe the adsorption process. Specific surface area and micropore structure of the adsorbent, in company with tertiary amino groups on matrix affected the adsorption performance towards catechol. In addition, thermodynamic study was carried out to interpret the adsorption mechanism. Kinetic study testified that the tertiary amino groups on the polymer matrix could decrease the adsorption rate and increase the adsorption apparent activation energy.     

杯[4]芳烃修饰Amberlite XAD-4树脂去除水中双氯芬酸

通过偶氮化反应将合成的去叔丁基杯[4]芳烃连接到Amberlite XAD-4树脂上,并且采用FTIR、SEM和TG/DTA法表征了杯[4]芳烃修饰Amberlite XAD-4树脂的结构.结果表明,水溶液中杯[4]芳烃修饰Amberlite XAD-4树脂对双氯芬酸的去除率远大于单独Amberlite XAD-4树脂和杯[4]芳烃.双氯芬酸的浓度为20mg/L时,随着杯[4]芳烃修饰AmberliteXAD-4树脂投加量的增加,双氯芬酸的去除率增加很快.当吸附剂量增加到80mg/L时,双氯芬酸的去除率为92.8%,并且达到吸附平衡,吸附的双氯芬酸量为34.02mg/g. Langmuir和Freundlich等温线与实验数据均有很好的拟合度.对热力学参数的计算表明,△H与△G负值显示出反应的放热和自发过程.     

黄河兰州段沉积物对水体中萘的吸附行为及影响

为研究典型有机污染物在黄河兰州段沉积物的吸附规律及影响,以黄河兰州段的沉积物为供试样品,选择萘（naphthalene）为代表性有机污染物,采用批量试验法研究了污染物萘在黄河沉积物上的吸附动力学、吸附热力学、初始质量浓度、pH、离子强度、粒径等影响因素以及解吸动力学.结果表明:黄河沉积物对萘的吸附动力学更符合准二级动力学模型,且吸附过程主要分为快吸附（0~4 h）和慢吸附（4~8 h）两个阶段,在8 h左右达到平衡;Freundlich模型能较好地拟合热力学吸附特征.在25~45℃的温度范围内,E（吸附平均自由能）为0.288~0.316 kJ/mol（< 8 kJ/mol）,吸附过程中,ΔGθ（吉布斯自由能）小于0,ΔSθ（熵变）与ΔHθ（焓变）均大于0,说明萘在黄河沉积物上的吸附是一个自发的混乱度增大的吸热过程,且以物理吸附为主.影响因素分析结果显示,随着沉积物粒径的增大,萘在其上的吸附量逐渐减小;增大吸附体系中的离子强度时,萘在沉积物上的吸附过程受到抑制;当萘初始浓度增大时,吸附量增加;酸性条件抑制吸附过程,碱性环境促进吸附过程;黄河沉积物对萘的解吸量远小于吸附量,存在解吸滞后现象.研究显示,萘在黄河沉积物中的吸附速率受内部扩散、表面吸附和液膜扩散的共同影响,并且吸附过程同时受到沉积物粒径和溶液的pH和离子强度的影响.      

Adsorption of phenolic compounds from aqueous solutions by aminated hypercrosslinked polymers

Two novel polymers （NJ-1 and N J-2） were synthesized by chemically modified a hypercrosslinked polymer NJ-0 with dimethylamine and trimethylamine, respectively. The comparison of the adsorption properties of the three polymers toward phenol, resorcin and phloroglucin was made. The study focused on the static equilibrium adsorption behaviors and the adsorption thermodynamics. Freundlich equation was found to fit the adsorption results well. The effect of amino groups introduced onto the surface of the resin and the structure of phenolic compounds on the adsorption were also studied. The hydrogen-bonding interaction and electrostatic interaction could happen between the amino groups and the adsorbates. The adsorption impetus increased as quantity of hydroxyl groups increased, but the adsorption capacity decreased due to the drop of the matching degree of the aperture of resins and the diameter of adsorbate molecules.     

芳香族化合物在XAD-4上吸附机理的研究

通过批量吸附实验考查了7种芳香族化合物在XAD-4上的吸附热力学行为.结果表明,在实验条件下,Freundlich方程能很好地拟合这7种化合物在XAD-4上的等温吸附数据,且都为优惠吸附,吸附能力均随着温度的升高而降低.结合7种化合物的分子结构描述符和Freundlich方程的吸附平衡常数,建立了QSPR模型,较高的可决系数R2(0.991)、去一法交互检验可决系数R2CV(0.985)和外部预测集交互检验系数Q2ext(0.994)表明,该模型具有较高的稳定性能和预测能力.模型结果表明,水杨酸等7种芳香族化合物在XAD-4上的Freundlich吸附平衡常数与溶质疏水性能呈正比关系,与温度、溶质分子极性和溶质分子的氢键酸度常数呈反比关系.     

废催化剂再生后对甲基橙的吸附动力学研究

废催化剂为生产醋酸乙烯过程中产生的废弃物,经过热处理直接得到ZnO／活性炭。以ZnO／活性炭为吸附剂,进行了吸附水溶液中甲基橙（MO）实验,在优化条件下,实验浓度范围内甲基橙溶液的吸附去除率均高于97％,表明ZnO／活性炭适于吸附甲基橙。采用准二级动力学模型和粒子内扩散模型研究ZnO／活性炭对水溶液中甲基橙的吸附动力学,并计算得到动力学参数和相关系数。结果表明,两种模型较好地描述了实验数据,其吸附过程的速率控制步骤为膜扩散控制,并随溶液初始浓度的增加准二级速率常数降低,面内扩散速率常数增加。     

我国西北黄土对阿特拉津的吸附行为及影响因素

为了探讨ATZ(阿特拉津)在黄土中的吸附/解吸行为及主要影响因素,以我国西北黄土为供试土样,采用批量试验法研究了黄土对ATZ的吸附动力学和热力学行为特征. 结果表明:黄土对ATZ的吸附动力学过程更符合准二级动力学模型,吸附热力学过程更符合线性分配的Henry吸附模型(R2>0.90),吸附过程中ΔGθ(吉布斯自由能)及ΔHθ(焓变)均小于0、ΔSθ(熵变)大于0,25～45 ℃温度范围内E(吸附平均自由能)为0.86～1.30 kJ/mol,表明黄土对ATZ的吸附过程以物理吸附为主,属于自发放热过程且导致吸附体系混乱度增加. 黄土对ATZ的吸附影响因素分析结果显示,随着系统温度的升高,ATZ在黄土中的饱和吸附量下降;pH在2～10范围内变化时,ATZ在黄土中的饱和吸附量随pH的增加呈明显降低趋势;初始ρ(ATZ)从2.5 mg/L增至10.0 mg/L时,黄土对ATZ的饱和吸附量也相应地从0.082 5 mg/g增至0.621 0 mg/g. 结果显示,ATZ在黄土中的吸附速率受内部扩散、表面吸附和液膜扩散的共同影响,并且吸附过程主要受到土壤有机质疏水性分配作用的影响.