蔗渣吸附剂的制备及其对氨氮的吸附研究

从炭化蔗渣的炭化温度和用量,吸附动力学、吸附温度,溶液的酸度、组成,吸附等温线及氨氮的存在形式等方面探讨了实验制备的炭化蔗渣吸附去除溶液中氨氮的影响因素。结果表明,直接炭化法蔗渣吸附剂制备的最佳炭化温度为400℃;在初始氨氮浓度一定的条件下,随着吸附剂投加量的增大,炭化蔗渣对氨氮的吸附量减少;炭化蔗渣吸附氨氮的动力学曲线符合准二级动力学模型,吸附常数K2=3.59g(/mg/min);当pH=9.20时炭化蔗渣对氨氮的最大吸附量为10g/kg;在实验的pH范围内,pH=10时炭化蔗渣对氨氮的吸附去除最好;直接炭化法蔗渣吸附剂对氨氮吸附去除的最佳温度是40℃;pH为3.98～9.20时吸附等温线可用Langmuir与Freundlich吸附等温方程进行拟合。     

微波辅助氢氧化钠改性竹炭对水溶液中铜离子的吸附

以竹炭为原料,NaOH为改性药剂,采用微波辅助加热的方法对竹炭进行改性,并利用SEM、EDAX、BET、FTIR、pHzpc和Boehm滴定等方法对改性前后的竹炭进行表征.考察了溶液pH、吸附时间、温度和离子强度等对改性竹炭吸附Cu2+的影响.结果表明微波辅助NaOH改性提高了竹炭的比表面积,增加了其表面含氧官能团和总碱基的数量;改性竹炭吸附Cu2+的最佳pH值约为5,吸附过程符合拟二级动力学模型,Langmuir吸附等温方程比Freundlich方程更适合描述Cu2+在改性竹炭上的吸附行为,吸附为放热的物理吸附过程.     

竹炭对微污染水中有机污染物的吸附

测定了竹炭对微污染水源水中CODMn,UV254,UV410的去除效果,研究了竹炭粒径、竹炭用量、吸附时间、溶液pH值对竹炭吸附特性的影响,并由正交试验确定出竹炭去除水中CODMn,UV254,UV410的最佳吸附条件。研究表明,粒径越小,竹炭的吸附效果越好;竹炭用量为100mg、吸附时间为1h时,竹炭对各指标去除率最高;弱酸条件对竹炭对各指标的吸附最有利,当pH值=4时竹炭对各指标的去除率最大;正交试验确定出动态吸附最佳操作条件为：竹炭粒径为100～200目,质量为100mg,振荡吸附1h,原水pH值为4。     

微塑料对沸石吸附水体氨氮的影响及其机制

以自然环境广泛存在的聚苯乙烯微塑料和丝光沸石为吸附剂,通过序批式吸附实验对比研究了微塑料和沸石两种单一体系,以及沸石和微塑料共存的复合体系下吸附剂分别对氨氮吸附过程的影响及其机制.结果表明,在3种体系下吸附剂对氨氮的吸附过程均符合准二级动力学模型以及Freundlich等温吸附模型.单一和复合体系下沸石对氨氮的吸附是吸热熵增过程,而微塑料吸附氨氮是放热和熵减的过程;沸石（74.85%）和复合体系吸附剂（82.68%）对氨氮的去除率在pH=6时均达最大值,而微塑料吸附氨氮随pH的提高而逐渐增大;腐殖酸对沸石吸附氨氮具有明显的抑制作用,去除率从60.29%降低至17.35%,而对微塑料的吸附作用影响较小.傅里叶红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）分析结果表明,沸石主要通过氢键和静电引力吸附氨氮,而微塑料通过影响沸石表面O—H和Si/Al—O基团改变了其对氨氮的吸附性能.     

净水污泥与粉末活性炭复合制备吸附剂去除氨氮研究

将净水污泥与粉末活性炭复合制备吸附剂,用于去除水中的氨氮。研究了净水污泥与粉末活性炭的最佳复合比例及煅烧温度,并采用EDX、SEM、XRD、FTIR、BET对吸附剂进行表征。考察了吸附时间、溶液初始pH、吸附剂投加量、氨氮初始浓度对氨氮吸附效果的影响。结果表明:复合吸附剂的吸附性能优于原泥,当吸附时间为5 h,pH为9时氨氮去除效果最佳。对实验结果进行吸附等温线及吸附动力学模型拟合,发现复合吸附剂对氨氮的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型及二级动力学方程。     

无机矿质颗粒悬浮物对富营养化水体氨氮的吸附特性

利用蒙脱土、高岭土和太湖沉积物矿质组分3种材料,模拟研究了水体悬浮矿质颗粒物对富营养化水体中氨氮的吸附特性.实验表明,30min内3种材料对氨氮的吸附基本可达到平衡;等温平衡吸附均符合Henry吸附模式,在无机矿质颗粒悬浮物浓度1000mg/L,初始氨氮浓度1.0mg/L,pH=7.00实验条件下,吸附分配系数分别依次为548.30,287.36,191.27L/kg.相同实验条件下,随着pH、盐度和温度的增大或升高,矿质颗粒对氨氮的平衡吸附量均有不同程度的减小趋势,pH的影响较显著.随着悬浮颗粒物浓度在1000mg/L以下范围增大,固相氨氮平衡吸附量显著减小.     

沸石对氨氮吸附的研究

采用沸石去除水中氨氮的方法,从沸石用量、pH、吸附时间对氨氮吸附的影响以及沸石的吸附动力学进行研究。实验结果表明pH对沸石吸附有较大的影响,吸附最佳pH在6左右,随着沸石添加量的增加,氨氮的去除率增加,但是每克沸石的吸附量减少,利用率降低。沸石对氨氮的吸附具有快速吸附的特点,随着时间的增加,沸石对氨氮的去除变化缓慢。研究结果表明沸石对氨氮有较好的去除效果。     

矿化垃圾粒径分布及其对渗滤液的吸附特征

在不同的环境条件下,以南昌市填埋场垃圾渗滤液为研究对象,研究了矿化垃圾对渗滤液中COD和氨氮吸附效果与其粒径、用量、渗滤液pH和振荡时间的关系,并对吸附等温线模型进行拟合。实验表明:矿化垃圾对COD的去除率最高可达76.49%,最大吸附量为97.44 mg/g,吸附COD的最佳条件为矿化垃圾粒径2 mm、用量50 g/L、pH值11、振荡时间510 min;矿化垃圾对氨氮的去除率最高可达75.43%,最大吸附量为17.80 mg/g,最佳条件为矿化垃圾粒径2 mm、用量50 g/L、pH值11、振荡时间600 min。通过对等温吸附线的拟合得出:矿化垃圾对COD的吸附更符合Freundlich方程,属于多层吸附;对氨氮的吸附则更符合Langmuir方程,属于单层吸附。     

爬山虎茎粉对水体中氨氮的吸附特性

为从植物材料中筛选适宜的氨氮吸附材料,通过批实验研究了爬山虎茎在不同初始pH值、振荡时间、初始浓度和温度下对水溶液中氨氮的吸附情况,进而分析了吸附等温线、动力学和热力学特性.结果表明,爬山虎茎已经达到或超过矿物吸附氨氮的水平.氨氮吸附最适pH值为5~9.吸附过程基本在第18h达到平衡,控速步骤主要是膜扩散和粒内扩散.等温吸附符合Langmuir模型,最大吸附量在15,25,35°C下分别为3.18,4.69,5.19mg/g.热力学参数ΔG°、ΔH°和ΔS°表明,爬山虎茎对氨氮的吸附属于自发的吸热反应,且属于物理吸附.因此,爬山虎茎可以作为开发氨氮吸附剂的原材料.     

赤泥吸附垃圾渗滤液中COD和氨氮的实验研究

在不同的环境条件下,以北京昌平小汤山的阿苏卫垃圾卫生填埋场渗滤液为研究对象,以COD、氨氮为评价指标,进行了赤泥吸附垃圾渗滤液中有害物质的实验,研究了赤泥的COD、氨氮吸附效果与其用量、渗滤液pH、温度、振荡时间的关系.实验表明:赤泥对氨氮有一定的吸附能力,其最大吸附量约为32mg/g,吸附氨氮的最佳条件为赤泥用量30 g/L、pH值8、温度4℃、振荡时间60min;赤泥对COD也有一定的吸附能力,其最大吸附量约为87mg/g,吸附COD的最佳条件为赤泥用量30g/L、pH值8、温度4℃、振荡时间80min.根据实验结果,对赤泥吸附COD、氨氮的机理进行了探讨.     

污泥腐殖酸对Cd2+的吸附特性

为了促进污水处理厂剩余污泥的资源化利用,探索S-HA（sludge-based humic acid, 污泥腐殖酸）对溶液中重金属Cd2+的吸附特性.采用国际腐殖酸协会（IHSS）推荐的方法提取S-HA,通过元素分析、FT-IR（傅里叶红外光谱分析）和SEM-EDS（外观形态分析）等方法,考察溶液pH和共存阳离子对吸附过程的影响,并对吸附过程分别进行了吸附动力学模型、等温吸附模型和吸附热力学模型拟合,同时通过对比S-HA吸附前后的红外光谱和扫描电镜-能谱图片,探索S-HA对Cd2+的吸附机制.结果表明:①S-HA表面呈松散的簇团状,含有大量的羧基、醇羟基和酚羟基等含氧官能团,芳香度较高,含有较多的脂肪链结构;S-HA在吸附水中Cd2+的过程中,Cd2+与S-HA表面上的酚羟基、羧基等官能团发生了络合作用.②S-HA对Cd2+的吸附量随溶液pH升高而增加,溶液中Na+、NH₄+和Ca2+等共存阳离子的存在不利于S-HA对Cd2+的吸附,其中Ca2+的存在对S-HA吸附Cd2+影响最大.③S-HA对Cd2+的吸附由快吸附、慢吸附和吸附平衡3个阶段组成,吸附平衡时间为12 h;吸附过程符合准二级动力学模型,其整体吸附速度由液膜扩散和颗粒内扩散共同控制;吸附等温线符合Freundlich等温吸附模型,25℃下的最大吸附量为19.29 mg/g,Cd2+在S-HA上的吸附是自发吸热反应.研究显示:污水处理厂剩余污泥提取的S-HA对Cd2+具有较好的吸附效果;S-HA对Cd2+的吸附过程同时存在着物理吸附和化学吸附;高pH对S-HA吸附Cd2+有促进作用,而高离子强度对S-HA吸附Cd2+有抑制作用.      

活性碳纤维处理含酚废水的研究

采用活性碳纤维处理苯酚模拟废水，通过静态和动态吸附研究，测定了吸附等温线动态穿透曲线，并研究了溶液的pH值、吸附平衡时间对处理效果的影响。结果表明，活性碳纤维对苯酚的吸 附容量为275.1mg/g，吸附速率快，当溶液pH＞8时，吸附效率下降，吸附时间存在最佳值。吸附饱和的活性碳纤维用10％的氢氧化钠溶液再生，重复使用3次，吸附效率无明显变化。     

水体底泥及岸边土壤有机无机复合体对磷吸附特征对比

以长春市新立城水库底泥及岸边土壤为研究对象,利用平衡吸附法研究底泥、土壤及二者有机无机复合体(砂粒、粉粒和粘粒)对磷的吸附热力学和动力学特征,并探讨底泥和土壤各级复合体对磷的吸附贡献,以期探明底泥和土壤对磷的富集规律.结果表明,底泥和土壤对磷的吸附热力学均符合Langmuir方程和Freundlich方程,且底泥对磷的理论最大吸附量约是土壤的3倍.底泥及土壤粘粒复合体对磷的吸附热力学符合Langmuir方程和Freundlich方程,粉粒及砂粒复合体对磷的吸附符合Henry方程.粘粒复合体对磷的吸附量均大于粉粒复合体,而粉粒复合体均大于砂粒复合体.底泥及土壤粘粒复合体对磷的吸附贡献约为60%,粉粒复合体对磷的吸附贡献稍大于砂粒复合体的吸附贡献.底泥、土壤及二者有机无机复合体对磷的吸附动力学符合一级动力学方程、Elovich方程和双常数方程,且均在24 h以内达到吸附平衡.研究结果表明,底泥与岸边土壤对磷的吸附具有相似的规律,且底泥及其复合体对磷的吸附能力均大于土壤,说明若磷素由于地表径流等因素由土壤进入到水体中,底泥对磷会有较强的吸附净化作用,即某种意义上底泥为河流磷素有效的"汇".     

稻壳生物炭吸附无机汞和甲基汞的特征研究

为了探究稻壳生物炭吸附溶液无机汞(Hg²⁺)和甲基汞(MeHg⁺)的特征,研究了不同稻壳生物炭用量和溶液pH对汞吸附的影响,及其吸附动力学和热力学特征。结果表明:当溶液中无机汞浓度为50 mg/L且pH为7.0时,施用50 mg生物炭后,生物炭对无机汞的吸附在18 h后达到平衡且最大吸附量为23.52 mg/g;当溶液中甲基汞浓度为30 ng/L且pH为4.0时,施用20 mg生物炭后,生物炭对甲基汞的吸附量在3 h后达到吸附平衡且最大吸附量为58.54 ng/g。生物炭对无机汞和甲基汞的吸附研究过程均符合准一级、准二级模型,其中准二级模型的拟合效果更好,说明该吸附作用过程更倾向于化学吸附。Freundlich和Langmuir等温吸附模型都能很好的拟合稻壳生物炭对无机汞的等温吸附,而稻壳生物炭对甲基汞的吸附符合Langmuir等温吸附模型。稻壳生物炭对总汞和甲基汞的吸附机制主要为离子交换、静电吸附、沉淀以及络合作用。研究结果可为稻壳生物炭修复汞污染环境提供理论依据。     

碳基吸附剂对典型有机防晒剂二苯甲酮-3的吸附性能及热力学研究

针对环境水体中药物及个人护理用品(PPCPs)的污染问题,选择在环境水体中存在的有机紫外防晒剂二苯甲酮-3(BP-3)作为典型污染物,以颗粒活性炭(GAC)、粉末活性炭(PAC)和碳纳米管(CNT)作为吸附剂,考察吸附剂对BP-3的吸附性能、吸附特性和吸附热力学.结果表明:吸附性碳材料对BP-3具有良好的吸附性能,3种碳材料的最大吸附容量排列为:PACGACCNT,其中,PAC的单层最大吸附容量为450.36mg·g-1.Freundlich、Redlich-Peterson和Temkin吸附等温线方程能够较好地拟合吸附数据,Langmuir吸附等温线方程对PAC的吸附拟合效果较好,而对粒径较大的吸附剂(GAC、CNT)的拟合效果不理想.PAC、GAC的吸附过程可以采用一级动力学或者二级动力学模型拟合,而CNT适合采用一级动力学模型来描述.吸附热力学分析表明,PAC、GAC和CNT对BP-3的吸附过程都是自发进行的,其中,PAC和GAC的吸附过程是吸热的,升高温度有利于吸附反应的进行;而CNT的吸附过程是放热的.     

水化普通硅酸盐水泥吸附水中氟化物的动力学与热力学解析

以水化普通硅酸盐水泥颗粒为除氟吸附剂,对其吸附水中氟化物的动力学和热力学过程进行了解析.结果表明:水化普通硅酸盐水泥对氟化物的吸附平衡时间为192 h,20℃时其吸附容量为14.63 mg/g,4℃时为13.14 mg/g.吸附速率特性与准二级动力学模型拟合性较好且吸附速率由颗粒内部扩散速率控制,吸附行为均满足Langmuir吸附等温式.吸附焓变为16.56 kJ/mol,表明该吸附过程是以化学吸附为主的吸热反应;吸附熵变为正值,说明该吸附过程是熵推动为主的过程;吉布斯自由能在4和20℃时均为负值,说明该吸附反应是一个自发过程.脱附研究与XRD分析结果也证实,该吸附反应以化学吸附过程为主.      

硝化包埋菌颗粒氨吸附性能及动力学特性

采用水性聚氨酯(WPU)和聚乙烯醇-海藻酸钠(PVA-SA)制作硝化污泥包埋菌颗粒,同时对比无污泥空白包埋菌颗粒,研究不同初始氨氮浓度、p H、温度、盐度等对包埋菌颗粒NH_4~+-N吸附性能的影响;通过吸附等温线、吸附热力学以及吸附动力学对包埋菌颗粒NH_4~+-N吸附过程进行解析.结果表明,硝化包埋菌颗粒的吸附容量大于空白包埋菌颗粒,WPU包埋菌颗粒的吸附容量高于PVA-SA;初始氨氮浓度升高,包埋菌颗粒的平衡吸附容量增大,同时随着时间的增长,吸附容量呈现先升高后降低最终逐渐达到平衡的过程;中性条件(p H=7)下包埋菌颗粒NH_4~+-N吸附性能最好,温度和盐度的升高抑制NH_4~+-N的吸附;热力学研究表明该吸附过程是一个放热的过程.吸附等温线显示包埋菌的NH_4~+-N吸附过程同时符合Langmuir等温式和Freundlich等温式,在高能量水平上显示为多层吸附,在低能量水平下显示为单层吸附;包埋菌的NH_4~+-N吸附过程符合Lagergren准二级动力学模型,表明NH_4~+-N与包埋菌颗粒表面存在化学基团的相互作用.     

几种吸附材料对磷吸附性能的对比研究

针对白洋淀府河水体磷污染问题,研究了天然沸石、硅藻土、粉煤灰、赤泥、铁铝泥五种材料对磷的吸附性能,并利用盐酸改性铁铝泥、铁盐改性粉煤灰和赤泥,对比研究了改性后材料对磷的吸附能力,探讨了水体pH值和其他离子对其吸附性能的影响。结果表明:沸石、硅藻土、粉煤灰、赤泥对磷的吸附符合一级动力学模型,而铁铝泥和改性后材料吸附磷符合准二级动力学模型;改性前后各材料吸附磷等温线均符合Langmuir方程。各材料吸附磷能力为:改性赤泥>改性粉煤灰>改性铁铝泥>铁铝泥>赤泥和粉煤灰>沸石>硅藻土,改性材料吸附磷能力明显提高。溶液pH值显著影响改性材料吸附磷效果,pH为7时吸附量最大;硫酸根和碳酸氢根离子抑制磷的吸附,氯离子和硝酸根离子没有明显影响。     

2种孔径沸石分子筛对水中土霉素的去除研究

选择2种不同孔径的亲水性沸石分子筛5A和13X作为吸附材料,对水中的土霉素(OTC)进行吸附和脱附实验,重点考察pH、温度对吸附的影响,进行吸附动力学和热力学的计算,分析亲水性沸石分子筛的吸附机制.结果表明,2种分子筛对OTC均有较大的吸附量,吸附过程可用单层吸附模型拟合,在温度为298K、pH=7.0条件下5A和13X的饱和吸附量分别为667mg/g和1429mg/g;同一温度下13X的吸附量明显大于5A;二级动力学方程能较好地描述2种分子筛对OTC的吸附动力学,在解吸时,5A和13X分别得到91%和95%的OTC脱附率;溶液pH值对吸附影响较大,中性条件下分子筛对OTC的吸附量达到最大;热力学计算显示2种分子筛对OTC的吸附均属于自发的吸热反应,综合表观为化学氢键力占主导作用.     

稻草生物炭对土壤中Cd2+和Pb2+的吸附特性

为了探究稻草生物炭对土壤中重金属Cd2+和Pb2+的吸附机制,采用水稻秸秆在500℃下热解制备稻草生物炭,设置不同吸附时间、Na+和Ca2+离子强度、pH等影响因素,拟合稻草生物炭对重金属的吸附动力学、吸附等温线;在此基础上,采用黄沙模拟土柱试验得出稻草生物炭固定Cd2+和Pb2+的穿透曲线,着重分析比较pH和Na+离子强度对稻草生物炭吸附固定重金属的影响.结果表明:在高pH、低离子强度下,稻草生物炭对重金属的吸附效果较好;当pH为6时,稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附效率分别为92.58%、63.36%;当离子强度为10 mmol/L时,稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的最高吸附效率分别为97.58%、68.35%;准二级动力学模型能很好地拟合稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附规律,拟合系数（R2）均大于0.995 8,表明稻草生物炭吸附速率主要由化学吸附机制决定;此外,稻草生物炭对Pb2+的吸附规律适合采用Langmuir等温吸附模型进行描述,而对Cd2+的吸附规律采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型均能进行很好的模拟,表明稻草生物炭对Pb2+的吸附是近似单分子层吸附,而对Cd2+的吸附存在多分子层吸附.由黄沙土柱模拟试验结果得出,稻草生物炭对Pb2+和Cd2+的滞留率随着pH的升高和离子强度的降低而增强.在Pb2+和Cd2+同时存在条件下,当pH为6、离子强度为1 mmol/L、稻草生物炭按黄沙质量的0.5%投加时,稻草生物炭对土柱中Pb2+、Cd2+的滞留效果最好.研究显示,高pH对稻草生物炭吸附固定重金属起到促进作用,而高离子强度对稻草生物炭吸附固定重金属起到抑制作用.