氧化石墨烯吸附Te(Ⅳ)性能与机理的模拟实验研究

~(210)Po是加速器驱动次临界系统(ADS)次临界堆铅铋冷却剂和散裂靶产生的重要放射性核素.本文以同主族元素Te(Ⅳ)代替Po(Ⅳ),首先对氧化石墨烯(GO)吸附Po(Ⅳ)的性能进行了模拟实验研究.结果显示:GO对Te(Ⅳ)的吸附率随时间增加可分为快速增加阶段、缓慢上升阶段和吸附2.5 h后的饱和阶段;GO对Te(Ⅳ)的吸附率随溶液pH值增加呈先上升后下降的趋势,当pH值为4.7时,吸附率最大;随着吸附体系GO量逐渐增加,GO对Te(Ⅳ)的吸附率先线性上升后恒定,吸附量则呈现先不变后下降的趋势.进一步的吸附机理分析结果表明:GO对Te(Ⅳ)的吸附以弱化学作用为主,且随吸附过程进行,吸附限速步骤由内扩散转变为膜扩散,吸附表面由非均质转变为均质;羧基、环氧基和C=C键是GO吸附Te(Ⅳ)的主要结合位点,且结合中Te(Ⅳ)化合价不变.     

氨基酸修饰的高交联吸附树脂对Cu(Ⅱ)和磺胺嘧啶的吸附机制研究

采用络氨酸修饰氯球树脂（PS-DVB）并进行后交联反应制备了氨基酸修饰的高交联吸附树脂（PSTY）.研究了PSTY树脂对Cu（Ⅱ）和磺胺嘧啶（SDZ）的协同吸附性能及交互影响机制.单组分体系中,树脂对Cu（Ⅱ）的吸附随pH值的增加而增加,对SDZ的吸附随着pH值的增加先增后减;共存体系中,SDZ的共存微弱促进了树脂对Cu（Ⅱ）吸附,Cu（Ⅱ）的共存抑制了树脂对SDZ的吸附,且pH大于6后抑制更为明显.PSTY对Cu（Ⅱ）和SDZ的吸附等温线可采用Langmuir和Freundlich方程进行拟合,共存低浓度的SDZ使Cu（Ⅱ）的饱和吸附量略有增加,而高浓度的SDZ使其下降.Cu（Ⅱ）的增强去除主要是阴离子SDZ^-与树脂的质子化基团的静电作用减弱了对Cu（Ⅱ）的静电斥力,Cu（Ⅱ）与SDZ分别与PSTY中的极性基团发生配位作用和氢键作用进行竞争吸附,但Cu（Ⅱ）的配位结合力更强,虽然吸附到树脂上的Cu（Ⅱ）还可以通过桥连作用吸附SDZ,但作用较弱,因此,共存的Cu（Ⅱ）抑制了PSTY树脂对SDZ的吸附,Cu（Ⅱ）浓度越大抑制程度越高.     

PVA-膨润土包埋固定化荒漠丝状蓝藻复合体的制备及其对Cu(Ⅱ)的吸附特性

利用聚乙烯醇、膨润土包埋固定一种广泛分布的荒漠丝状蓝藻——具鞘微鞘藻,通过正交试验考察了聚乙烯醇（PVA）、膨润土、蓝藻藻粉和交联时间等用于复合材料制备的最佳参数配比,并研究了这种复合材料对Cu²⁺的吸附特性.结果表明,PVA-膨润土-蓝藻复合固定化小球（MIBB）最佳制备条件为PVA 8%、膨润土2%、蓝藻3 g·L^-1、交联时间12 h,此条件下吸附率高达99.12%.单因素吸附实验表明,MIBB吸附Cu²⁺的最佳条件为投加量4%、pH 5.5、温度30℃,MIBB对Cu²⁺的吸附率随着Cu²⁺初始浓度的增加而降低,吸附量则随Cu²⁺初始浓度的增加而升高;整个吸附过程可分为快速吸附（前8 h）和慢速积累与吸附平衡（8~24 h）两个阶段.相比于蓝藻小球（CB）、膨润土小球（BB）和空白对照小球（CKB）,MIBB对Cu²⁺具有更好的吸附性能.吸附等温模型拟合发现,MIBB对Cu²⁺的吸附符合Langmuir、Freundlich和Temkin等温方程,Langmuir方程拟合最好,说明吸附过程是典型的单分子层吸附,最大拟合吸附量为125.313 mg·g^-1.吸附动力学模型拟合表明,MIBB对Cu²⁺的吸附过程可用Lagergren准二级动力学方程描述,而颗粒内扩散动力学曲线表明吸附过程经过弯曲、线性和平衡3个阶段.表征分析表明,MIBB吸附反应改变了固定化小球的超微结构,并发生了基团的化学位移和结合能变化.吸附-解吸附表明,MIBB重复利用率高、可有效回收利用.     

四种植物材料对废水中铅离子的吸附特征

为解决重金属废水处理问题,寻找高效低成本的生物吸附剂,本文选用了野菊杆（Dendranthema indicum, DI）、艾杆（Artemisia argyi, AA）、薄荷杆（Mentha haplocalyx, MH）和柠檬皮（Citrus limon, CL）四种植物材料对水中铅离子进行吸附研究。并利用SEM、BET和FTIR对材料进行表征,探讨了吸附剂投加量、溶液初始pH和共存阳离子对吸附量的影响。结果表明,四种材料对模拟废水中铅的吸附量随投加量的增加呈对数下降（P<0.05）;随初始pH的升高,四种材料呈现先增加后逐渐趋于稳定的趋势。准一级动力学能更好地描述野菊杆对Pb²⁺的动力学吸附过程,准二级动力学能更好描述艾杆、薄荷杆和柠檬皮对Pb²⁺的动力学吸附过程。野菊杆和艾杆对铅的吸附是以化学吸附为主的单层吸附,符合Langmuir模型;薄荷杆和柠檬皮对铅的吸附过程主要为不规则的多分子层吸附,更符合Freundlich模型。共存阳离子Mg²⁺、Cu²⁺、Al³⁺与Pb²⁺产生竞争吸附,显著降低材料对Pb²⁺的吸附量（P<0.05）。四种植物材料吸附性能大小顺序为薄荷杆 > 艾杆 > 柠檬皮 > 野菊杆。因此,四种植物材料是吸附废水中铅离子的潜在材料。     

水体模拟颗粒物对四环素的吸附特性及基本规律

为了更深入了解水环境中颗粒物对抗生素的吸附规律,选用典型抗生素——四环素（TC）和悬浮态的高岭土模拟天然水体中颗粒物对四环素的吸附过程,探究颗粒物对TC的吸附规律及不同颗粒物投加量、pH、温度和阳离子对颗粒物吸附TC的影响.结果表明颗粒物对TC在混合4 h之前快速吸附,之后单位吸附量随时间较小波动,在12 h后基本达到吸附平衡.在溶液中颗粒物对TC的单位吸附量随着颗粒物投加量的增大而减小;颗粒物对TC抗生素的吸附更符合Langmuir等温吸附规律;颗粒物对TC的吸附在pH=4.5附近达到最大值,强酸（pH<4）或强碱（pH>9）环境均抑制颗粒物对TC的吸附;低价态的阳离子如Na⁺、Ca²⁺（浓度在0.0001~0.1 mol·L^-1范围）等对颗粒物吸附TC均产生抑制作用,且随着离子浓度的增加,抑制作用增强,但三价阳离子的作用却非常特别,如低浓度的Al³⁺（0.0001 mol·L^-1）会促进吸附作用,随着Al³⁺浓度增加,促进作用减弱,直到Al³⁺达到较高浓度（0.01 mol·L^-1）,又会抑制颗粒物对TC的吸附.综合本实验获得的颗粒物吸附TC的基本特征和规律,可以初步推断：在实际水环境中由于颗粒物对TC的快速吸附和低浓度Al³⁺的促进作用,TC在水环境和饮用水处理工艺中更易随颗粒物的运动发生同步迁移,颗粒物的归宿主要决定了TC的归宿,如进入天然水体沉积物中或饮用水处理工艺的污泥中,这也进一步揭示了天然水体中沉积物往往易被检出较高含量TC的根本原因.     

溴酸根在颗粒活性炭上的还原

小试研究了溶液中溴酸根在颗粒活性炭上还原与溴离子生成的过程,考察pH、离子强度、温度和初始浓度对该过程的影响.结果表明,活性炭对溴酸根的去除性能与表面碱性官能团有一定相关性.其它阴离子对吸附/还原过程有阻碍作用,实验中影响顺序为ＮＯ^-₃>SO^２－₄ > Cl^-.溴酸根的吸附与溴离子的生成可分别用拟二级速率方程和粒子内扩散模型进行模拟,绝大部分相关系数在0.97以上.低pH和低离子强度有利于溴酸根的吸附与还原.15～42℃范围内吸附与还原速率随温度提高先降低后升高.实验中活性炭对溴酸根的最大吸附容量可达到769.23 μmol/g（98.4 mg/g）,但反应较慢且易受干扰.推测活性炭表面微孔部分对溴酸根的吸附也受到溴离子释放的阻碍.     

CuFeO2改性生物炭对四环素的吸附特性

利用共沉淀和水热法于生物炭（BC250、BC350、BC450、BC550和BC650）负载CuFeO₂,得到的复合材料对水中四环素（TC）具有较好的去除效果.CuFeO₂与BC450质量比为2 ：1的CuFeO₂改性生物炭（CuFeO₂/BC450=2 ：1）对TC的吸附性能最强.TC于CuFeO₂/BC450=2 ：1的吸附符合颗粒内扩散模型,表明吸附是界面和孔隙扩散控制的过程.在中性pH、298 K下,CuFeO₂/BC450=2 ：1对TC的Langmuir最大吸附量为82.8 mg ·g^-1,远大于BC450的13.7 mg ·g^-1和CuFeO₂的14.8 mg ·g^-1.热力学结果表明,CuFeO₂/BC450=2 ：1对TC的吸附是自发和吸热过程.随pH增加,CuFeO₂/BC450=2 ：1对TC的吸附去除呈先增加后降低的趋势,中性条件时效果最佳.CuFeO₂/BC450=2 ：1对TC的强吸附得益于CuFeO₂负载对材料孔隙结构的改善、比表面积的增大和表面官能团、电荷属性的改变.研究结果为净化抗生素污染提供了一种高效的磁性吸附剂.     

纳米磁性磷酸二氢钙对Cd的吸附、回收与再生

以Ca（H₂PO₄）₂、铁盐与亚铁盐为原料,采用共沉淀法制备成纳米磁性材料Ca（H₂PO₄）₂@Fe₃O₄（NMCDP）,研究其对Cd²⁺的吸附、回收与再生效果.透射电镜（TEM）、红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）显示,NMCDP粒径约60 nm,稳定性良好,饱和磁化强度为30.9 emu·g^-1.吸附动力学表明,NMCDP对Cd²⁺的吸附1 h之内即可达到平衡,符合准二级动力学模型.吸附热力学表明,NMCDP对Cd²⁺的吸附符合Langmuir与Freundlich等温吸附模型,最大吸附量为142.50 mg·g^-1.在pH值由2增加到3时,吸附量随溶液初始pH值的升高而增加,当pH值大于3后,逐渐保持稳定;溶液中共存离子Na⁺、Mg²⁺、Cu²⁺对材料吸附Cd²⁺均有一定的影响,影响程度Cu²⁺ > Mg²⁺ > Na⁺.采用0.01 mol·L^-1 HCl与EDTA-Na₂均可解吸出部分吸附的Cd²⁺,以EDTA-Na₂解吸率较高,达到68%,从而实现NMCDP的再生.     

荞麦皮生物炭对奥硝唑的吸附研究

以农林废弃物荞麦皮为原料制备生物炭（BBC）,采用XRD、Raman、N₂吸附/脱附、FTIR和XPS方法对BBC进行表征,研究其对奥硝唑（Ornidazole,ONZ）的吸附性能及机理.结果表明,热解温度在400~800 ℃, BBC的得炭率为24.5%~34%;温度升高,BBC的芳香性和稳定性增加（H/C由0.047降低至0.013）,比表面积和孔容升高,对ONZ的吸附率增加.采用不同动力学和吸附等温线模型对不同热解温度BBC吸附ONZ的过程进行模拟,吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线模型,表明BBC对ONZ的吸附为单层吸附.其中热解温度为800 ℃时的BBC（BBC-800）对ONZ的吸附效果最好,最大吸附量达到27.12 mg?g^-1.初始pH为3.02~11.03,对BBC-800吸附ONZ的影响不大;共存离子（Na⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、HCO₃^-和SO₄^2-）对吸附过程有一定促进作用; 腐殖酸（HA）抑制吸附效果, 5.0 g?L^-1时ONZ的吸附率由97.15%下降至56.86%. FTIR、N₂吸附/脱附和XPS分析结果表明, BBC-800对ONZ的吸附机制主要包括孔隙扩散,生物炭表面与ONZ分子间的氢键、π-π和p-π共轭作用. BBC-800能够有效去除实际水体（污水厂二沉池出水、湖水）中ONZ的残留. 吸附-解吸3次循环实验表明,BBC-800仍具有较好的吸附性能, 对ONZ的吸附容量为14.10 mg?g^-1. 研究结果对荞麦皮的资源化及奥硝唑类药物的有效去除具有重要参考价值.     

铁锰复合氧化物同时吸附锑镉性能研究

以五价锑（Sb（V））和镉（Cd²⁺）为对象,考察了二者单独存在和共存体系下铁锰复合氧化物（FMBO）对其吸附性能,探讨了Sb（V）（或Cd²⁺）的吸附对Cd²⁺（或Sb（V））吸附的影响.研究发现,单独存在体系下Sb（V）和Cd²⁺的吸附常数K_F分别为0.48和1.13 L·mg^-1,而共存体系下则分别提高至1.88和1.51 L·mg^-1;Elovich动力学模型可较好地描述共存条件下Cd²⁺与Sb（V）在FMBO表面的吸附,表明该体系的吸附为多层吸附且为非均相扩散过程;吸附48 h后Sb（V）和Cd²⁺的最大吸附量分别达到0.32和1.43 mmol·g^-1;Sb（V）在偏酸性而Cd²⁺在偏碱性pH范围具有较好的吸附效果.Sb（V）（或Cd²⁺）通过改变FMBO表面ζ电位和反应平衡pH等机制影响Cd²⁺（或Sb（V））的吸附.此外,XPS和吸附后水相铁锰浓度结果显示,Cd²⁺可能与FMBO体相中Mn²⁺进行晶格置换并促进Mn²⁺的溶出,进而促进了Sb（V）的吸附.     

钢铁废水污泥吸附除磷特性

为处理含磷废水同时实现钢铁污泥资源化利用,将钢铁污泥用于吸附除磷,从磷吸附影响因素、动力学模型、吸附等温线等方面研究了钢铁污泥对水中磷酸盐的吸附特性,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等表征手段对吸附机理进行了探究.结果显示,钢铁污泥对水中磷具有优良的吸附性能,在pH = 2.00,温度为40℃时,磷的理论饱和吸附量可达8.917mg/g.实验数据符合Langmuir方程,为单分子层吸附.60min即可达吸附平衡,吸附过程符合拟二阶动力学方程,主要为化学吸附.SEM和XRD分析结果表明,吸附后污泥表面可能存在FePO₄、Ca_xFe_y(PO₄)_2x/3+y等物质,推测磷的去除可能是PO₄^3-与Fe³⁺或Ca²⁺等的化学沉淀作用,以及Fe³⁺的水解产物与PO₄^3-发生化学吸附并进行络合反应形成络合物的共同沉淀作用.研究结果表明钢铁污泥在吸附除磷方面具有潜在应用价值.     

铀在凹凸棒石上的吸附特性与机制研究

采用静态实验方法研究了凹凸棒石对水溶液中铀的吸附特性,考察了溶液pH值、初始浓度、吸附时间对吸附的影响,用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)表征凹凸棒石的形貌和结构,用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)表征凹凸棒石吸附铀前后结构的变化,探讨了凹凸棒石对铀的吸附动力学及吸附机制.结果表明,pH值对凹凸棒石吸附铀的影响显著,且在pH=5时吸附量最大.吸附量随着时间增大而增大,在2 h内可以达到平衡,吸附等温线方程符合Langmuir等温吸附模型,吸附过程为准二级动力学模型.由FTIR分析可得,凹凸棒石吸附铀后,在高频区3 700～3 000 cm-1内吸光度减弱,可能是由于铀与凹凸棒石的R—OH发生配位作用形成了R—OUO2+或(R—O)2UO2等络合物;在中频区1 700～800 cm-1内吸光度减弱,可能是铀离子和镁离子产生离子交换作用.铀在凹凸棒石上的吸附机制主要表现为离子交换和配位作用.     

生物炭结构性质对氨氮的吸附特性影响

氨抑制现象在富含有机氮底物的沼气工程中普遍存在,采用生物炭吸附法可固定发酵液中氨氮.为探究生物炭理化结构与氨氮吸附特性之间的相关关系,在不同热解温度(350、450和550℃)下制备以玉米秸秆、稻壳为原料的生物炭,通过元素分析、FTIR和BET等分析生物炭结构及其理化性质,并结合批式吸附实验,研究不同理化性质生物炭对氨氮的吸附特性影响.结果表明随着热解温度的升高,生物炭中碳及灰分含量增多; 450℃制备的玉米秸秆生物炭(CS450)与550℃制备的稻壳生物炭(RH550)对氨氮的吸附分别遵循准二级和准一级动力学模型.Freundlich吸附模型能更好地描述CS450和RH550生物炭对氨氮的等温吸附过程;玉米秸秆炭吸附量与其表面官能团间具有显著相关性;而与稻壳炭的吸附量相关性最显著的为生物炭的比表面积,其次是表面官能团,最后是灰分.其中,RH550吸附性能最好,最大吸附量为12. 16 mg·g~(-1).     

2甲4氯在土壤中吸附常数的测定

介绍２甲４氯除草剂在３种不同有机质含量的土壤中吸附常数的测定,利用批量平衡法建立了Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ吸附等温线,获得了２甲４氯在土壤中有机碳吸附常数为１０８．２甲４氯在土壤中是单分子层吸附,其吸附行为属于物理吸附。     

硝酸处理的碳纳米管吸附水溶液中汞离子的研究

碳纳米管是一种具有独特结构和优异性能的纳米材料。该文研究了硝酸处理的碳纳米管作为吸附剂吸附水溶液中的汞离子的吸附特性,考察了溶液pH值、吸附时间、溶液浓度以及吸附剂的量等因素对吸附行为的影响。实验结果表明:在pH值为2～5的范围内,碳纳米管对汞离子的吸附量随着pH值的增大而增大,并在pH为5时(对汞离子的吸附量)达到了最大值,在pH大于5时,pH值对吸附效果影响不大。碳纳米管吸附汞离子的量随着吸附时间的增加而增大,且在60min内达到了吸附平衡,当Hg2+浓度为20mg/L时吸附量为16.63mg/g。通过对Langmuir和Freundlich方程对吸附等温线的拟合比较,Langmuir方程更适合描述吸附特性。随着吸附剂量增加,吸附效率上升。研究结果表明,硝酸处理的碳纳米管是一种有效的水溶液中汞离子的吸附剂。     

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.      

铁氧化物陶瓷颗粒除氟效果及吸附特性研究

为了寻找一种新型的吸附材料处理含氟废水,研究采用了七水硫酸亚铁和三氧化二铁两种不同的铁氧化物陶瓷颗粒对含氟废水进行处理,实验对陶瓷颗粒的结构进行了电镜扫描(SEM)和比表面积(BET)的表征,探讨了陶瓷颗粒在吸附中的物理特征;在批实验中,探讨了陶瓷颗粒在吸附过程中不同pH、吸附剂量条件下的吸附表现,并对吸附等温线、动力...     

功能化多孔材料对CO_2的吸附分离研究进展

功能化多孔材料拥有优越的CO_2吸附和存储性能,在燃煤电厂、玻璃炉窑、水泥厂、钢铁厂等高耗能工矿企业采用CO_2吸附技术,对CO_2减排、减缓温室效应具有重要意义。随着研究的不断深入,新型CO_2吸附材料呈现出廉价、易获取、高吸附率等趋势,当前研究重点集中在介孔硅、金属有机框架、沸石、活性炭、聚合物等的表面功能化。总结了上述典型吸附剂功能化的最新成果,重点介绍多孔吸附材料的功能化方法、吸附机理与吸附动力学的研究进展,并提出多孔材料对CO_2的吸附分离的研究空间和发展趋势。     

壳聚糖的改性及其去除废水中染料物质的性能研究

采用戊二醛交联FeCl_3制备改性壳聚糖吸附处理染料废水,以20 mg·L~(-1)的亚甲基蓝溶液作为处理对象,探究氯化铁改性壳聚糖(FeCl_3-CTS)投加量、废水p H值、反应时间对其处理亚甲基蓝废水性能的影响,并对吸附动力学、吸附等温线过程进行拟合.结果表明,FeCl_3-CTS对亚甲基蓝废水的处理效果远高于未改性壳聚糖(N-CTS),尤其是在投加量为0.1 g·L~(-1)、p H=6的条件下,经FeCl_3-CTS处理50 min后,亚甲基蓝废水的脱色率高达99.4%,FeCl_3-CTS对亚甲基蓝的吸附容量高达198.8 mg·g~(-1),与N-CTS的54.8%和109.6 mg·g~(-1)相比,均有显著的提高.吸附动力学、吸附等温线拟合结果显示,FeCl_3-CTS对亚甲基蓝废水的吸附过程符合准二级反应动力学方程(R2=0.9992)和Langmuir等温线方程(R~2=0.9995).     

粉煤灰对混合染料的吸附性能研究

以燃煤废弃物粉煤灰作为吸附剂,对活性红23和分散蓝56混合染料溶液进行吸附性能研究.实验结果表明:粉煤灰优先吸附离子型的活性染料,混合溶液中对活性红23的吸附能够在30 min达到平衡,而对分散蓝56的吸附则需要150 min才能够达到平衡,吸附动力学符合准二级吸附模型.在弱酸性环境中粉煤灰对分散染料的脱色高于碱性环境...