废偕胺肟型螯合树脂再生工艺及吸附性能研究

为了解决废弃螯合吸附树脂堆积对环境造成污染,在参考了原树脂合成路线的基础上,设计出了资源化处理该树脂的方法。在二乙胺溶剂中,以废偕胺肟型螯合树脂为原料,加入羟胺试剂,使废树脂发生偕胺肟化反应改性为偕胺肟基聚丙烯腈-二乙烯基苯,实现了废树脂的再生。探讨了废螯合树脂改性工艺及吸附性能,在实验中单因素考察了反应温度、反应时间、二乙胺浓度、盐酸羟胺浓度以及NaOH浓度等因素对偕胺肟化反应效率的影响,同时对树脂及二乙胺溶液进行循环使用。结果表明,二乙胺浓度为70%,盐酸羟胺浓度为1.2mol/L,NaOH浓度为2mol/L,反应温度为50℃,反应时间为2h时达到最佳再生综合效能。以Cu(Ⅱ)离子进行吸附效率测试,有效地恢复该种树脂的吸附能力的90%。树脂循环使用四次之后,吸附效率仍能达到60%。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对螯合树脂表征表明,腈基转化成了偕胺肟基团。在废树脂再生的反应过程中,二乙胺溶剂表现为激活剂的作用。     

新型环糊精聚合物对Zn2+的吸附研究

以β-环糊精(β-CD)和聚酰胺-胺(PAMAM)为原料,合成了新型环糊精聚合物(PAMAM-CD),并用元素分析、扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FT-IR)对其进行了表征.提出了PAMAM-CD与Zn2+最可能的5种配位方式,研究了PAMAM-CD对Zn2+的吸附动力学及等温吸附特性.结果表明:吸附平衡时间为300min,最佳pH值为5~6.5,吸附量达0.78mmol/g.吸附过程符合伪二级动力学模型,速率控制步骤为粒内扩散控制,吸附等温线符合Freundlich模型.在288,298,303,308K时,ΔG分别为-2.139,-2.417,-2.188和-2.218 kJ/mol,表明PAMAM-CD对Zn2+的吸附是一个自发过程.     

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.     

磁性微藻复合物的制备及其对铀的吸附性能研究

通过水热法对冷冻干燥得到的雨生红球藻粉(PRCP)进行改性,合成了磁性γ-Fe₂O₃/PRCP,并采用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X-射线光电子能谱(XPS)、X射线能谱分析(EDS)、BET等方法对材料的形貌和结构进行了表征,通过静态吸附实验分别探究了不同pH值、初始铀浓度、温度、时间等对铀酰离子吸附性能的影响.结果表明,在初始pH=6时,材料对铀的吸附效果最好.从吸附动力学看,吸附过程更符合准二级动力学模型.通过对材料进行热力学模型拟合发现,在25℃、pH=6时材料吸附过程更符合Langmuir方程,且随着溶液中初始铀酰离子浓度的升高,材料表现出了更好的吸附效果.     

甲醛修饰酿酒酵母对铀的吸附研究

采用批次实验方法探究了甲醛修饰酿酒酵母对铀的生物吸附过程.结果显示,甲醛修饰能显著提高酵母对铀的吸附能力,其吸附量是同等实验条件下活酵母的6倍,动力学研究表明,达到吸附平衡仅需90 min,并且能较好地符合准二级动力学吸附模型.实验的最佳吸附pH为5.8.Langmuir和Freundlich模型均能用于拟合实验数据且实验结果与Langmuir模型更加吻合.扫描电镜和傅里叶变换红外光谱分析结果表明,甲醛修饰改变了细胞的表面形貌和蛋白结构,使氨基发生了甲基化,羟基形成配位共价键,在酵母吸附铀后,细胞表面不均匀地附着了一层鳞片状的铀沉淀.铀沉淀与络合物的形式多种多样,且与羧酸盐主要络合物为双齿配体结构,甲醛修饰酿酒酵母与铀酰离子相互作用存在着络合,沉淀以及静电吸附等多种机理.     

凹凸棒石的表面修饰及对水中Cr（Ⅵ）吸附动力学和热力学的研究

以壳聚糖为生物质碳源,采用一步水热碳化法对凹凸棒石表面进行有机修饰,并采用扫描电镜(SEM)、拉曼(Raman)光谱、元素分析(EA)、X光电子能谱(XPS)、Zeta电势分析、热重分析(TGA)等对改性凹凸棒石进行表征分析.同时,通过静态吸附实验,研究了改性凹凸棒石对Cr(Ⅵ)吸附去除的性能,考察了温度对吸附性能的影响,探讨了吸附动力学和热力学规律.结果表明,改性凹凸棒石表面富含含氧基团和氨基等活性基团;对总铬的吸附行为符合准二级动力学方程;表观吸附活化能为13.4 k J·mol~(-1),表明既有静电吸附,也有配位吸附,且以静电吸附为主;对总铬的吸附等温线符合Langmuir方程.在温度为298、308、318和328 K时,最大吸附量分别为203.3、232.6、267.4和322.6 mg·g~(-1),说明改性凹凸棒石是一种新型环保高性能的除铬材料.在研究的温度范围内,ΔH~0为19.8 k J·mol~(-1),ΔG~0为-19.5~-23.7 k J·mol~(-1),ΔS~0为72.1~131.8 J·mol~(-1)·K~(-1),表明该吸附是一吸热的、自发的、熵增过程.     

介孔铁锰双金属氧化物对Pb2+的吸附及其机理研究

采用高温热解金属草酸盐的方法制备了介孔铁锰双金属氧化物(MFMBO),通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(HRTEM)和比表面测定仪等表征,证实合成的材料为类蠕虫状的介孔结构,比表面积为218.68 m~2·g~(-1).MFMBO对Pb~(2+)的吸附动力学符合准二级动力学方程,吸附等温曲线符合Langmuir模型,热力学参数表明对Pb~(2+)的吸附过程是非自发和吸热的.实验条件下最大吸附量为250mg·g~(-1),吸附性能优于大多无机吸附剂.傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等分析结果表明MFMBO对Pb~(2+)的吸附机理主要为Pb~(2+)对MFMBO表面羟基中H~+的替换,从而形成内层表面络合物.     

丁二酸改性茶油树木屑吸附铀的研究

为了探究丁二酸改性对茶油树木屑吸附铀的促进作用,将茶油树木屑经过粉碎、筛分、碱化和酸化等前处理后,再利用丁二酸对茶油树木屑作改性处理.红外分析表明改性后木屑内部的化学基团中增加了羧基、酯基;扫描电镜可知,改性后的茶油树木屑由致密平直的条状结构变为疏松褶皱的叶片状结构,说明改性作用增加木屑内部的空隙.通过静态吸附实验,考察了吸附反应时间、木屑用量、p H值、温度、以及溶液初始浓度等因素对茶油树木屑改性前后吸附铀的影响;结果表明,茶油树木屑经丁二酸改性后对铀吸附效果明显提高,在12.5 mg·L-1的铀溶液中约提高了20%.改性和未改性的茶油树木屑对铀的吸附都在180 min内达到平衡,并且都符合准二级动力学模型.改性和未改性茶油树木屑对铀的吸附等温线都符合Langmuir和Freundlich模型.且由Langmuir等温方程计算可知,在35℃、p H=4.0条件下,改性后的茶油树木屑对铀的最大吸附容量(Qm)由21.413 3 mg·g-1提高到31.545 7 mg·g-1.     

反硝化菌对烟气汞吸附特性研究

采用反硝化菌对烟气中Hg~0、Hg~(2+)的吸附特性进行研究,反硝化菌对Hg~0和Hg~(2+)吸附性能良好,在pH为8、初始Hg~0(Hg~(2+))浓度为95.7μg·m-3(0.4μg·L-1)和吸附剂用量为0.35 g·L-1时,Hg~0和Hg~(2+)的吸附效率分别达到43.01%和98.12%.反硝化菌吸附Hg~0的过程遵循拟一级动力学,符合Langmuir等温吸附模型,最大吸附容量为126.1μg·g-1.反硝化菌吸附Hg~(2+)遵循拟二级动力学模型,符合Langmuir等温吸附模型,最大吸附容量为36.23μg·g-1.采用傅里叶红外光谱(FTIR)和热场发射环境扫描电镜-能谱电子背散射衍射系统(EDS)表征吸附前后的反硝化菌,结果表明吸附过程中细菌表面的糖环、磷酸及脂肪化合物基团发挥了吸附汞作用.     

改性锯末对铀的吸附机理研究

基于锯末的吸附类型对锯末进行改性,通过静态吸附试验,研究改性锯末对模拟废水中铀的吸附影响因素以及吸附过程中的动力学和热力学行为,并分析改性锯末对铀的吸附机理。结果表明:氯化锌改性的锯末对铀的吸附效果最好;在溶液pH=4.5时,改性锯末对铀的去除率最高;改性锯末对铀的吸附平衡时间约为30min;改性锯末对铀的吸附遵循Langmuir吸附等温线,符合准二级动力学方程;改性锯末对铀的吸附热力学参数△H=-25.792kJ/mol、△G=-16.327~-15.851kJ/mol、△S=-31.760J/(mol·K)均小于零,说明吸附反应是一个放热自发的过程。SEM和FTIR分析表明:改性锯末对铀的吸附主要是表面络合吸附,吸附后改性锯末的表面变得相对平整;参与吸附活动的官能团主要为改性锯末表面的酰胺基、羟基、酮基和芳烃C—H键等基团。     

改性污泥基生物炭的制备及其对Cd2+的吸附特性研究

为了提高废水中Cd~(2+)的去除效率并获得高效、低成本吸附剂,以市政污泥为原料,在300℃和500℃条件下限氧热解制备生物炭(BC300和BC500)并用NaOH进行改性(NC300和NC500)。通过元素分析、扫描电镜和傅里叶红外光谱等方法对污泥基生物炭进行表征,运用吸附动力学和吸附等温线系统研究了改性前后污泥基生物炭对Cd~(2+)的吸附特性。结果表明:与未改性的污泥基生物炭相比,改性污泥基生物炭的极性降低,疏水性增强;碱改性炭表面具有更多的-CH_2-,C=O和C-O等官能团,有利于水体中Cd~(2+)的吸附; 4种污泥基生物炭对Cd~(2+)的吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型,NC300和NC500对于Cd~(2+)的最大平衡吸附量较改性前分别提高了2倍和1.1倍。     

腐殖酸改性针铁矿对铀U（Ⅵ）的吸附性能及机理研究

通过人工合成的方法制得腐殖酸改性针铁矿(HA-α-FeOOH),考察了吸附时间、吸附剂用量、U(Ⅵ)初始浓度和pH值等因素对吸附U(Ⅵ)过程的影响.同时,利用傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和X射线能谱(EDS)分析了其对U(Ⅵ)的吸附机理.试验结果表明,在25℃、pH为4的条件下,腐殖酸改性针铁矿作用4 h对5 mg·L-1的含铀废水的去除率几乎达到100%.Freundlich等温吸附模型、准二级动力学模型对吸附过程的拟合效果较好,主要吸附模式为多层吸附;改性针铁矿对U(Ⅵ)的吸附是自发的吸热反应.SEM-EDS和FIIR分析结果表明,改性针铁矿吸附U(Ⅵ)的机理主要表现为内层络合作用及离子交换,与U(Ⅵ)作用的基团主要是羟基、酚羟基和羧基.     

聚吡咯改性生物炭对氟的吸附特性研究

以聚吡咯(PPy)改性芦苇-底泥生物炭(LB)制备了一种特异性吸附阴离子的吸附剂材料(LB/PPy)并实现水体中氟离子的高效去除.通过扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、孔径分析仪(BET)和傅里叶红外光谱(FTIR)对LB/PPy材料进行结构表征,并通过批量吸附实验探究LB/PPy对氟离子的吸附动力学和关键影响因素,最终揭示了该材料对氟离子的特异性吸附机理.PPy增加了LB材料的比表面积及表面官能团丰度,赋予其较高的吸附容量及特异性吸附阴离子性能.LB/PPy对氟离子的吸附动力学过程均符合准二级动力学模型,吸附过程同时存在物理吸附和化学吸附作用,但主要以化学键合为主;40℃时,达到最大吸附容量,为45.34mg/g,温度增加,吸附容量提升.该材料去除氟离子的最适p H值范围为8～10,具有高效的吸附效果,在多离子混合存在下仍能够保证对氟离子良好的特异性吸附能力,具有极高的应用价值.     

功能化介孔材料SBA-16对水中碱性橙染料的去除

通过共浓缩法用正硅酸四乙酯(TEOS)、3-巯丙基三乙氧基硅烷(TMMPS)作为硅源,聚醚F127和十六烷基三甲基溴化铵(CTMABr)作为模板剂合成SBA-16,随后将其磺酸基功能化.合成的材料用粉末X射线衍射、氮气吸附脱附和扫描电镜表征.结果表明,n(TEOS)∶n(TMMPS)为3～8时,合成的材料为介孔材料,当n(TEOS)∶n(TMMPS)为7时,该功能化的介孔材料对碱性橙染料的吸附能力最佳;通过不同的pH值下的实验表明,在pH为4～5时,该功能化的介孔材料的吸附能力最好.     

胞外聚合物对活性污泥吸附去除全氟辛烷磺酸（PFOS）的影响

采用活性污泥和去除胞外聚合物(EPS)污泥作为吸附剂,探讨污泥吸附PFOS的机制和EPS在吸附过程中的作用.结果表明,活性污泥和去除EPS污泥吸附PFOS均符合准二级动力学方程,平衡吸附量(q_e)分别为0.46 mg·g~(-1)和0.38 mg·g~(-1),化学吸附占主要作用.吸附等温线可以用Freundlich、Langmuir及Temkin方程拟合.Ca~(2+)和Cu~(2+)通过离子架桥作用促进PFOS在污泥上的吸附.活性污泥吸附去除PFOS的效果明显优于去除EPS后的污泥.傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电发射光谱(XPS)分析吸附前后的污泥官能团变化,发现去除了EPS的污泥中羟基、羧基和氨基活性基团减少,而这些基团是PFOS吸附过程中参与反应的主要成分.由此可见污泥EPS中蛋白质含有的羧基和氨基活性基团为PFOS提供了吸附反应位点,EPS在吸附过程中起到至关重要的作用.     

新型Ag(Ⅰ)选择性吸附材料的制备及吸附性能研究

将壳聚糖(CTS)、氧化石墨烯(GO)、3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)交联制得巯基改性壳聚糖-氧化石墨复合材料(SFCG).采用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、元素分析仪对改性前后和吸附前后的材料进行表征.研究吸附剂投加量、温度、时间、初始浓度对吸附效果的影响.实验结果表明,SFCG与CTS相比结构发生很大变化,呈现薄层状结构,表面有褶皱.SFCG能够在短时间内选择性高效吸附Ag(Ⅰ),最大吸附量为578.41 mg·g~(-1).通过吸附等温线、吸附动力学、吸附热力学的研究发现,其吸附等温线符合Langumir吸附模型,为单层吸附;吸附过程符合准二级动力学模型,以化学吸附为主,同时吸附过程是自发的、放热的.另外,银是一种贵金属,因此,SFCG将在废水处理和回收贵金属等方面均表现出良好的应用前景.     

酵母菌对低浓度铀的吸附机理及动力学研究

探究了以活性和高温灭活酵母为生物吸附剂对低浓度放射性核素铀的吸附能力、相关的动力学特性及机理.结果显示,活性酵母菌和灭活酵母菌对铀的最佳吸附p H分别为5.5和4.5,达到吸附动态平衡所需时间分别为240 min和30 min,活性酵母菌对铀的最佳吸附温度为26℃,而灭活酵母菌对铀的吸附能力受温度影响不明显.不同温度下,活性与灭活酵母对铀的吸附动力学均能较好地符合准二级动力学模型,可决系数均在0.99以上,表明活性与灭活酵母菌对铀的吸附过程中,都存在着电子共用或电子转移过程.扫描电镜结果显示,吸附铀后的活性酵母菌菌体表面出现凹陷,少量块状铀沉淀附着在表面,而经过高温高压处理的灭活酵母菌菌体表面积明显增大,大量的纳米颗粒状铀沉淀附着在表面.红外光谱分析表明,在活性酵母菌对铀离子吸附的过程中,羟基、醛羰基、N—H、C—N等为主要的吸附位点,而羟基、酮羰基、P=O、—HPO_4~(2-)等为灭活酵母菌对铀离子吸附的主要位点.     

污泥基生物炭负载纳米零价铁除U(Ⅵ)性能及机理

为了考察污泥基生物炭负载纳米零价铁（n ZVI/SB）对铀(U(Ⅵ))的去除性能与机理,该文研究了环境条件对nZVI/SB除铀的影响,发现在初始pH为5、投加量0.2 g/L、温度313 K、吸附时间4 h条件下,n ZVI/SB对U(Ⅵ)的吸附量最大（231.80 mg/g）。nZVI/SB对U(Ⅵ)的吸附过程与行为符合准二级动力学与Langmuir吸附等温线模型。通过扫描电镜、能谱分析、X衍射分析仪和X射线光电子能谱等手段对nZVI/SB去除U(Ⅵ)的机理进行分析,发现铀去除方式包括吸附和还原共同作用。经过5次循环实验后,nZVI/SB对U(Ⅵ)去除率保持在90%以上,表明nZVI/SB复合材料用于含U(Ⅵ)废水处理具有良好的重复使用性能。     

生物质基纳米HZO杂化材料的研制及其除磷特性

采用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化胺(CTA)对生物质秸秆进行胺基化改性获得St-N',通过正交试验确定其最佳合成条件为Na OH质量分数30%、CTA体积100 m L、反应温度80℃、反应时间3h.通过原位沉积法将纳米水合氧化锆(HZO)固载于St-N'内部,制备得到生物质基纳米HZO杂化材料St-N'-Zr.SEM、TEM、XRD与BET等技术表明纳米HZO已成功负载于StN'内部,以无定形为主,分布均匀,粒径为50~100 nm.批次吸附实验结果表明,St-N'-Zr吸附磷酸根符合Langmuir吸附等温模型,最大吸附量为33.90 mg·g-1;最佳吸附pH为1.8~6.0,可用于酸性水体除磷;强竞争离子体系中,磷去除率始终高于初始吸附量的70%,性能明显优于商用阴离子交换树脂D-201,吸附选择性良好.经10次吸附-解吸循环,再生性能良好,表明在水体磷污染深度治理领域具有一定应用潜力.     

硅藻类粗多糖生物剂的制备及其对Cd2+的吸附性能

为了考察粗多糖对Cd2+的吸附性能,采用不同方法（稀酸法、稀碱法及超声-冻融-加热法）由海洋硅藻提取粗多糖,并进一步揭示硅藻粗多糖对Cd2+的吸附潜力.通过对比不同方法下粗多糖的组分质量分数（总糖、蛋白质和硫酸基）及其对Cd2+的吸附量,筛选出优质的粗多糖吸附材料,利用FTIR（傅里叶变换红外光谱）和SEM（扫描电镜）浅析粗多糖对Cd2+的吸附机制,采用吸附动力学和吸附等温模型详细探讨其对Cd2+的吸附特性.结果表明:①超声-冻融-加热法比稀酸法、稀碱法所提取的粗多糖的总糖质量分数高,分别为31.39%（480 nm）、26.74%（490 nm）;蛋白质杂质质量分数为7.09%,硫酸基质量分数为2.86%.②硅藻类细胞壁具有微孔结构,主要是由硅藻壳、多糖、蛋白质和脂肪组成,提取出的粗多糖表面均含有氨基、酰胺基、羰基、羟基等官能团,为其吸附重金属离子提供可能性.③超声-冻融-加热法在3倍体积乙醇沉淀时提取的粗多糖对Cd2+吸附量最大,为353.12 mg/g;该粗多糖对Cd2+的吸附更符合伪二级动力学模型,表明吸附过程有化学吸附参与;相比于Freundlich等温吸附模型,吸附数据更符合Langmuir等温吸附模型,表明该粗多糖对Cd2+的吸附主要为单层吸附.研究显示,利用超声-冻融-加热法提取出的硅藻粗多糖对Cd2+的吸附量为353.12 mg/g,是一种很有应用潜力的生物吸附材料.