Cr(Ⅵ)对两种黏土矿物在单一及复合溶液中Cu(Ⅱ)吸附的影响

采用批量吸附实验研究了高岭石和蒙脱石两种黏土矿物对Cu(Ⅱ)的吸附,利用各种吸附模型分析了两种黏土矿物对单一Cu(Ⅱ)溶液及Cu(Ⅱ)-Cr(Ⅵ)复合溶液中Cu(Ⅱ)的吸附机制,同时探讨了pH对两种黏土矿物Cu(Ⅱ)吸附的影响,旨在搞清土壤中重金属的环境化学行为并为土壤中重金属复合污染的修复提供依据.结果表明,高岭石和蒙脱石对单一及复合溶液中Cu(Ⅱ)的吸附是一个先快后慢的过程,120 min基本达到吸附平衡;二级动力学方程为描述两种黏土矿物Cu(Ⅱ)吸附的最佳动力学模型(R2>0.983),其次是内表面扩散模型和一级动力学模型.内表面扩散模型和Boyd模型拟合结果均说明发生在矿物边缘和表面的膜扩散作用是影响吸附的限速步骤.高岭石对Cu(Ⅱ)的吸附符合Freundlich方程(R2>0.971),说明高岭石表面有多种能量不一致的吸附位点,即为不均匀表面;而蒙脱石对Cu(Ⅱ)的吸附符合Langmuir方程(R2>0.983),说明其为单层分子吸附,即化学吸附.两种黏土矿物对Cu(Ⅱ)的吸附均随pH的升高呈先升高后下降的趋势,在pH=5.0时达到最大吸附量;且以Q蒙脱石>Q高岭石,Q单一Cu>Q Cu-Cr复合.Cr(Ⅵ)存在会降低Cu(Ⅱ)的吸附,以pH=6.0时Cr(Ⅵ)对Cu(Ⅱ)的吸附影响最小.     

羟基Fe、Al柱撑蒙脱石对庆大霉素的吸附行为

以蒙脱石(Mont)为原料,在不同OH/Fe物质的量比(x)和Fe/Al物质的量比(y)柱撑条件下制备出系列羟基铁(xOH/Fe-Mont)、羟基铝(OH/Al-Mont)和羟基铁铝(yFe/Al-Mont)柱撑蒙脱石,采用XRD和FT-IR对柱撑蒙脱石进行表征,并研究了柱撑改性对蒙脱石对庆大霉素(Gen)吸附行为的影响.结果表明:柱撑蒙脱石对Gen吸附量显著提高,且Mont(42.83mg/g) << OH/Al-Mont(63.50mg/g) < 1.5OH/Fe-Mont(70.50mg/g) << 0.025Fe/Al-Mont(87.20mg/g),吸附Gen最佳pH值为9.等温吸附适于采用Freundlich方程拟合,吸附动力学符合伪二级动力学方程,吸附3h可超过平衡吸附量的80%.XRD分析表明,羟基铁和羟基铝主导柱撑(y≤0.5)蒙脱石层间距扩增是吸附量增加的主要原因,而yFe/Al-Mont中y≥1.0时,层间距并不是吸附量变化的的主导机制;FT-IR分析表明阳离子交换是Gen和铝离子进入蒙脱石的主导机制.     

海水环境因子对聚乙烯微塑料吸附锌离子行为的影响研究

聚乙烯（PE）微塑料是一种新型海洋污染物,易与海水中的锌离子（Zn2+）吸附产生复合生态毒性,危害海洋生态系统。不同海水环境因子对PE微塑料吸附Zn2+行为的影响不同,本文探究了Zn2+浓度、微塑料的投加量、盐度和pH等对3种不同目数的PE微塑料吸附Zn2+行为的影响,并对其吸附动力学和热力学进行了讨论。结果表明,3种不同目数的PE微塑料对Zn2+的最佳吸附时间均为4 h;吸附能力为30目<100目<500目,最大平衡吸附量分别为1.428 mg/g、1.454 mg/g和1.498 mg/g;盐度（0～10）对吸附量的抑制率为7%;吸附量随pH的增加而增加,3种目数PE微塑料的最佳投加量均为0.1 g。Freundlich模型为最佳等温吸附方程,3种目数PE微塑料的拟合相关系数R2均大于0.982（p < 0.01）,说明存在多层化学吸附。准二级动力学方程为最佳吸附动力学方程,3种目数PE微塑料拟合相关系数 R2均大于0.991（p < 0.01）,表明该吸附过程主要为化学吸附。吸附热力学 ?G < 0, ?H > 0,说明PE微塑料对Zn 2+的吸附为自发吸热过程。     

针铁矿-高岭石复合体的表面性质和吸附氟的特性

采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外(FT-IR)光谱、质子电位滴定、比表面及微孔分析等方法对针铁矿、高岭石及其复合体的基本性质进行了表征;研究了供试样品对氟的吸附容量及吸附模型.结果表明,在悬浮液体系中,针铁矿可包被在高岭石表面形成二元复合体.复合体的孔径主要分布在0.42 nm和0.61 nm左右,BET表面积为34.08 m2/g,表面分形度D=2.726,质子电荷零点(pHPZNPC)位于5.50～6.50间.初始pH=6.00时,针铁矿对氟的吸附容量(qmax)为4.506 mg/g,高岭石的吸附容量为0.608 mg/g,复合体的吸附容量为3.520 mg/g.用Langmuir和Freundlich方程拟合了针铁矿、高岭石及复合体对氟的等温吸附数据,其中Langmuir方程拟合的相关系数(R2)分别为0.964、0.991和0.799,Freundlich方程拟合的相关系数分别为0.925、0.886和0.995.3种矿物吸附氟的主要机制有阴离子配体交换、表面配位和静电作用;此外,"F-键桥"对复合体吸附氟也有重要贡献.与2种单体的平均值比较,针铁矿-高岭石复合体的孔体积和孔径分布无明显变化,比表面积和表面分形度增加,表面羟基含量和质子电荷量减少,吸附氟的能力增强.针铁矿和高岭石单体对氟的吸附属于单层吸附模式,适合用Langmuir方程拟合;多层吸附模型Freundlich方程可很好地描述复合体对氟的吸附.     

蒙脱石对Co2+吸附机理和性能研究

随着锂电池的广泛使用,废弃锂电池中所含的钴元素以离子形式开始进入地下水中。文章以吸附水中钴离子为研究内容。系统研究了吸附时间、溶液浓度、温度以及pH值对其吸附性能的影响。结果表明:蒙脱石对钴离子的平衡吸附时间约为1 h;在303 K下蒙脱石对钴离子的最大吸附量约为30.77 mg/g,且吸附方程可以用Langmuir模型进行良好的拟合;吸附行为符合拟二级动力学方程;最佳pH环境为弱酸性。     

花生壳和玉米芯生物炭对亚甲基蓝的吸附性能

选择花生壳和玉米芯为原材料分别在700℃和450℃条件下制备生物炭,考察了亚甲基蓝初始浓度、生物炭投加量、温度和pH对生物炭吸附亚甲基蓝的影响,并对吸附动力学和等温吸附特征进行了探讨。结果表明,生物炭投加量的增加使其对亚甲基蓝的吸附量下降,而去除率升高;提高亚甲基蓝初始浓度、反应体系温度和pH均会使生物炭对亚甲基蓝的吸附量增高; 4种生物炭对亚甲基蓝的吸附动力学过程均能被准二级动力学方程很好地拟合(R~2=0.992～0.999),吸附过程以化学吸附为主要控制步骤; 4种生物炭对亚甲基蓝的吸附更适合用Langmuir方程描述(R~2=0.992～0.995),PSB700、PSB450、CCB700和CCB450对亚甲基蓝的理论最大吸附量Q_(max)分别为10.247mg/g、6.449mg/g、7.919mg/g和2.860mg/g,吸附能力由大到小为PSB700 CCB700 PSB450 CCB450。     

草酸促进双酚A在黏土矿物悬浮液中光降解研究

选择两种常见的天然黏土矿物高岭石和蒙脱石,研究了有机污染物双酚A(BPA)在其表面的吸附及草酸对黏土矿物悬浮液中BPA光降解的影响.结果表明,BPA在两种黏土矿物表面的吸附量较小,吸附符合Langmuir等温式.在250W金属卤化物灯(λ≥360nm)照射下,草酸可显著促进BPA在高岭石和蒙脱石悬浮液中的光降解,降解动力学符合Langmuir-Hinshelwood方程. 降解速率受pH值的影响较大,pH=4.0时速度最快,光降解速率同时受草酸浓度的影响.最后,通过分析矿物中铁的化学环境及反应过程中铁浓度变化,分析了草酸促进BPA在黏土矿物悬浮液中光降解的可能机制.     

Mg/CTS/FA复合材料对弱酸性深蓝5R的有效吸附

以粉煤灰(fly ash,FA)为原材料,通过负载壳聚糖(CTS)及镁离子制备新型吸附材料-Mg/CTS/FA,探察了pH、吸附剂的添加量、转速、接触时间及温度等吸附条件,探讨了吸附动力学和热力学。结果表明:当吸附剂的量为4 g/L,pH值为4,振荡时间1 h时,Mg/CTS/FA对弱酸性深蓝5R(Weak acid dark blue 5R,WADB 5R)的去除率达到91.77%,相应吸附量为504.73 mg/g(25℃)。Mg/CTS/FA对WADB 5R在不同温度下的吸附动力学能用拟二级吸附速率方程描述。该吸附能用Langmuir等温模型描述,同时也较好地符合D-R方程,由D-R方程所得E值、由Arrhenius方程得E_a值、动力学及热力学研究均表明该吸附是由化学和物理吸附及氢键共同控制。焓变ΔH值和ΔG值的结果表明该吸附是一个自发的放热过程。     

软锰矿改性污泥活性炭对Cu~(2+)吸附特性的研究

文章对比研究了污泥活性炭(AC)和1%软锰矿改性的污泥活性炭(ACP)对溶液中Cu2+的吸附特性,考察了时间、pH值和吸附剂投加量等因素对吸附反应的影响。结果表明:室温下,180 min后Cu2+吸附达到平衡,pH=4.8时吸附效果最优;伪二阶动力学方程和Langmuir吸附等温方程能很好地拟合两种污泥活性炭的吸附反应。通过计算,室温下,改性前后的污泥活性炭Langmuir模型的饱和吸附量Qm分别是78.13 mg/g和94.34 mg/g。在初始浓度200 mg/L,pH=5,吸附剂投加量为2g/L时,1%软锰矿改性的污泥活性炭对Cu2+的最大吸附量为90.15 mg/g,比未改性时提高了23.33%。     

3种吸附剂对污水磷污染去除性能与机制比较

为探索高效利用膨润土、红壤和炉渣去除农业污水磷污染的可行性,对比分析了3种吸附剂对人工合成含磷污水的吸附去除特性,结合SEM、XDS和BET等测试结果以及等温吸附、吸附动力学及Ca2+释放量探讨了3种材料对磷的吸附机制。结果表明,炉渣对磷的吸附能力高于膨润土和红壤,吸附过程均适合Langmuir等温吸附方程(R20.96),对磷的理论饱和吸附量为炉渣(16.87mg·g-1)红壤(1.21mg·g-1)膨润土(0.92mg·g-1)。炉渣对磷的吸附动力学特征符合Elovich方程(R2=0.966),而膨润土和红壤对磷的吸附特征则更适合准二级动力学方程(R2为0.982和0.959)。炉渣的Ca2+释放量(10.46mg·g-1)显著大于膨润土(0.31mg·g-1)和红壤(0.03mg·g-1)(P0.05)。红壤对磷的吸附量随着pH的升高而降低;膨润土在初始pH为7.0时,吸附量最低;但初始pH值对炉渣去除磷的影响不大。相比红壤和炉渣,膨润土解吸较快,易于进行重复利用。综上所述,吸附材料的磷吸附能力主要与其结构、化学组成、Ca2+释放能力及溶液初始pH值等有关,炉渣较膨润土和红壤对磷酸盐有着更强的去除能力,适合处理农村污水磷污染。     

CrⅥ adsorption on four typical soil colloids: equilibrium and kinetics

It is observed that the adsorption of chromium are greater on kaolinite minerals, red soil (R) and laterite (L) colloids than that on montmorillonite, indicotic black (IB) and yellow brown (YB) soil colloids. The adsorption process of CrⅥ on these media can be further described by Langmuir or Freundlich equation quite well. The adsorption reaction of CrⅥ is fast, and the adsorption equilibrium can be reached within the first two hours in moderate temperature. The adsorption quantity of CrⅥ to kaolinite mineral increased with the increasing pH in the range of 2.0 to 7.0, then decreased at higher pH. But it showed some consistence among the four soil colloids. The lower the pH, the stronger the adsorption. The possible mechanisms are further discussed here. Meanwhile the influence of temperature on CrⅥ adsorption on different soil colloid and clay minerals are also investigated.     

CrⅥ adsorption on four typical soil colloids: equilibrium and kinetics

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＣｈｒｏｍｉｕｍ ,ｗｈｉｃｈｉｓｔｏｘｉｃｔｏｍａｎａｎｄｏｔｈｅｒｌｉｖｉｎｇｏｒｇａｎｉｓｍｓ,ｐｒｅｓｅｎｔｓｐｏｔｅｎｔｉａｌｌｙｓｅｒｉｏｕｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｂｌｅｍｓｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔｔｈｅｗｏｒｌｄ .ＣｈｒｏｍｉｕｍｍａｉｎｌｙｅｘｉｓｔｓｉｎｔｗｏｆｏｒｍｓａｓＣｒⅢ ａｎｄＣｒⅥ .ＣｒⅢｉｓｏｆｌｅｓｓｐｏｉｓｏｎｏｕｓｎｅｓｓ,ｂｕｔＣｒⅥ ｅｘｈｉｂｉｔｓａｓｔｒｏｎｇｔｏｘｉｃｉｔｙ .ＷｈｅｎＣｒⅥｉｓｄｉｓｃｈａｒｇｅｄｉｎｔｏｗａ…     

CTMAB-蒙脱石-细菌复合体对水中Pb~(2+)的吸附

研究了CTMAB-蒙脱石-恶臭假单胞菌复合体吸附Pb2+的物理化学特性,考察了时间Pb2+浓度、pH、温度对吸附的影响,结合FTIR探讨了其作用机理。结果表明,CTMAB-蒙脱石、细菌及其复合体对Pb2+的吸附是一个先快后慢的过程,90min时可基本达到平衡。Pb2+在细菌表面的吸附动力学以Elovich方程为最佳模型,其次为一级动力学方程。改性矿物-细菌复合体和CTMAB-蒙脱石对Pb2+的吸附均以一级动力学方程为最佳模型。Langmuir方程能很好地描述三种表面对Pb2+的吸附热力学。随着体系pH值和温度的升高,CTMAB-蒙脱石、细菌及其复合体对Pb2+的吸附率均逐渐升高。与CTMAB-蒙脱石相比较,EDTA对复合体表面Pb2+的解吸率较大,而去离子水和NH4Cl对Pb2+的解吸率较小。复合体与Pb2+之间可能存在络合、静电力和离子交换等作用力。     

Di-(2-ethylhexy)-phthalate在细菌及细菌-矿物复合体表面的吸附解吸行为

以土壤中分离出的邻苯二甲酸二异辛酯(DEHP)高耐性细菌(伯克霍尔德菌,Burkholderia sp.)及3种常见矿物为实验材料,研究Burkholderia sp.及其矿物复合体对DEHP的吸附解吸行为,包括吸附动力学、吸附等温曲线、pH的影响、FTIR分析等.结果显示,Burkholderia sp.能在较短时间内完成对DEHP的吸附;DEHP在细菌表面的吸附符合Langmuir等温吸附方程(R20.97);Burkholderia sp.吸附DEHP的最适pH为7.0~8.0.蒙脱石、针铁矿、高岭土及细菌对DEHP的吸附能力大小依次为:蒙脱石针铁矿伯克霍尔德菌高岭土;同时,蒙脱石-细菌复合体系对DEHP结合能力最强,而高岭土和针铁矿-细菌复合体系对DEHP的结合强度较小.FTIR分析结果表明细菌表面的蛋白质及脂质部分在DEHP吸附过程中的作用较大,而疏水性作用等是DEHP与细菌及复合体相互结合的主要作用力.这些结果都与DEHP在环境中的迁移转化行为密切相关,对评估该类化合物的环境生态风险以及控制环境污染都具有重要的指导意义.     

两种天然矿物改性材料对模拟废水中Cd2+的吸附特性

为了提升天然非金属矿物对Cd2+的吸附性能,采用MT（蒙脱石）和HP（海泡石）为前驱材料,依次通过酸纯化和SDS（十二烷基磺酸钠）改性后合成了有机非金属矿物材料,利用扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线荧光光谱分析（XRF）等手段对2种改性材料〔SDS-MT（十二烷基磺酸钠改性蒙脱石）和SDS-HP（十二烷基磺酸钠改性海泡石）〕吸附Cd2+的机制进行探究,并对吸附过程分别进行了动力学拟合和等温吸附方程拟合.结果表明:①SDS-MT和SDS-HP吸附模拟废水中Cd2+的效果分别比未改性的MT和HP平均提升约40%和19.5%. ②改性过程没有改变2种前驱材料的基本结构,但引起其元素质量分数、阳离子交换量和比表面积的改变. ③SDS-MT、SDS-HP对模拟废水中Cd2+的吸附量受溶液的pH影响较大,最大吸附量分别达16.54、9.24 mg/g,2种改性材料对模拟废水中Cd2+的吸附过程能较好地满足准二级动力学方程,并且其平衡传质时间较短. ④SDS-MT对模拟废水Cd2+的吸附模型较满足于Freundlich吸附等温模型,推测SDS-MT是一种有限吸附位点的吸附剂,吸附过程为单分子层吸附,而SDS-HP则较好的满足Langmuir吸附等温模型.研究显示,对2种天然非金属矿物材料的有机改性能够有效提升材料对Cd2+的吸附容量,发挥材料的实际运用价值.      

低浓度范围内聚丙烯酰胺在黏土矿物上的吸附特征

用酰胺基团溴化后碘化镉-淀粉显色分光光度法测定了在0～50mg/L低浓度范围内聚丙烯酰胺(PAM)在高岭土和蒙脱土上的吸附等温线,并考察了电解质浓度和类型对吸附的影响.结果表明,PAM在黏土矿物上有很强的吸附亲合力,吸附等温线为Langmuir型.电解质能大大增强PAM在黏土矿物上的吸附,其中二价离子比一价阳离子更有效.电解质浓度较低时,PAM分子主要以链序态吸附,电解质浓度较高时以链环态、链端态吸附的数量逐渐增多.PAM的吸附只限制在层状黏土矿物的外表面上.在Na⁺介质中,PAM在两种黏土矿物上的吸附量差别不大;而在Ca²⁺介质中,蒙脱土悬浮颗粒产生分裂,为PAM的吸附提供新的外表面积,PAM的吸附量大大高于在高岭土上的吸附量,前者约是后者的2～3倍.     

蒙脱土、高岭土和针铁矿对DNA吸附与解吸特征

采用平衡法研究了蒙脱土、高岭土和针铁矿在不同pH值和不同电解质溶液下的DNA吸附解吸特征.结果表明,在4种电解质体系中,尤其在溶液pH值>5.0时,3种矿物在吸附过DNA后,pH有不同程度上升,但CaCl2电解质体系中含针铁矿溶液的pH开始下降.针铁矿对DNA的吸附率大约为75%～91%,高岭土对DNA的吸附率从pH为3.5时的90%开始下降,至pH 6.0～7.0时的下降至大约18%～50%.在一价电解质体系,当溶液pH值为2.2～5.0时蒙脱土对DNA的吸附率大约为90%开始下降至25%～40%,但在二价电解质体系蒙脱土对DNA的吸附率大约为92%.Freundlich等温吸附方程能更好的拟合针铁矿、蒙脱土和高岭土对DNA的吸附.蒙脱土对DNA相对吸附容量在pH 3.5时大于针铁矿,而pH 5.0时小于针铁矿.以NaOAc为解吸剂,针铁矿、蒙脱土和高岭土上吸附DNA在不同pH时解吸率分别为0.1%～0.4%、63.7%～90.2%和29.7%～87.5%.以NaH2PO4为解吸剂时,这些矿物吸附DNA的解吸率分别为69.6%～78.7%、0.8%～7.0%和0.4%～2.2%.这表明针铁矿吸附DNA时键合作用较大,蒙脱土和高岭土静电引力较大,这是DNA在不同电荷类型矿物表面的吸附差异.     

酸沉降下红壤对K+吸附特征及反应动力学

研究酸沉降下K+在红壤表面的化学吸附行为,结果表明,K+的等温吸附可用Langmuir方程较好地描述;在K+的平衡吸附过程中,土壤表面有H+的释放;加入pH3.5酸溶液后,存在H+的消耗过程,其机理与SO42-的专性吸附释放OH-以中和溶液中H+有关.利用设计的动力学装置能很好地研究K+的吸附动力学,比较K+吸附的动力学模型,以一级动力学方程和Elovich方程为最佳模型;运用数据平滑工具求算吸附速率与吸附量的关系,进一步求得一级动力学方程的表观平衡吸附量和表观吸附速率常数.联合一级动力学方程的微分式和Elovich方程也可求得反应速率与时间的关系.     

粘土矿物吸附镉污染物的基本特征

以我国各地典型粘土矿物制备标准样品,对镉进行吸附实验,得到蒙脱石、伊利石、高岭石三种矿物的吸附等温线,在广泛浓度范围内符合Langmuir型方程式。研究了温度、接触时间、PH值、粒径、矿种等对吸附的影响效应。提出了镉的溶解-吸附-沉淀区域图,吸附急剧增强和开始发生碳酸镉沉淀的PH值是一致的。发现对不同粒径和不同矿种都存在“饱和吸附值加和现象”。 对湘江中游及上游天然底质样品以化学分离法逐级除去碳酸盐、有机物、金属水合氧化物等组分,以各级样品进行镉的吸附实验。根据吸附等温线和饱和吸附值可以判断不同组分在吸附中的贡献,发现这与各组分相对含量直接有关。 应用本文提出的工作方法。有可能建立天然水体中吸附过程的定量化学模式。