水体中二甲胺的吸附与氧化降解

模拟二甲胺的水体污染,采用静态实验装置,从吸附的热力学和动力学方向,讨论活性炭对水体中二甲胺的降解情况;同时讨论了Fenton氧化-活性炭联合法降解二甲胺的效果。结果表明,活性炭吸附二甲胺是一个放热自发的过程,在常温下吸附符合Langmuir的吸附等温模型,吸附速率较慢,在90 min左右才能够达到吸附平衡,同时,溶液的pH值越大,活性炭对二甲胺的吸附作用越明显;而Fenton氧化-活性炭联合法对高浓度的二甲胺溶液降解效果明显,当按H2O2 2.4 mL/L,FeSO.47H2O 12 mg/L,活性炭0.2 g/L的比例投加药剂时,二甲胺的去除率在99%以上,溶液COD的去除率达到81.6%。     

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。     

DMF在大孔吸附树脂上的吸附热力学及动力学研究

研究了大孔吸附树脂吸附N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的热力学与动力学特性.经过初步筛选,发现NKA-Ⅱ型大孔吸附树脂对DMF具有良好的吸附与再生性能.在温度为298、和318K条件下分别测定了吸附平衡数据并应用Freundlich和Langmiur等温吸附方程进行拟合,结308果表明,DMF在NKA-Ⅱ型大孔吸附树脂上的吸附平衡符合Freundlich等温吸附方程.在此基础上,通过热力学分析发现ΔH>0、ΔG<0、ΔS>0,表明DMF在大孔吸附树脂上的吸附属于可自发进行的物理吸附,吸附过程吸热,但吸附热较小,温度对吸附过程的影响较小.吸附动力学研究中分别采用一级速率方程、准二级速率方程和二级速率方程对吸附过程进行模拟,结果表明,准二级动力学方程的计算值与实验值吻合良好,适合描述NKA-Ⅱ型大孔吸附树脂对DMF的吸附过程.     

聚丙烯酸-聚偏氟乙烯树脂对Cu(Ⅱ)的吸附性能

采用溶液热诱导聚合和相转移共混新技术,制备了聚丙烯酸-聚偏氟乙烯(PAA-PVDF)微球树脂,研究了该树脂对水溶液中Cu₂₊的吸附性能,吸附热力学及吸附动力学.模型拟合结果表明,PAA-PVDF树脂对Cu₂₊具有优良的吸附性能,吸附量随温度升高而增大.热力学参数△G0<0、△H0>0、△S0>0,证实了该树脂对Cu₂₊的吸附为自发的吸热过程.PAA-PVDF树脂对Cu2+的等温吸附较好地符合Freundlich等温吸附模型,D-R等温吸附表明该吸附过程为离子交换反应.该吸附过程的动力学符合准二级动力学方程.PAA-PVDF树脂的吸附/脱附性能优良,经吸附/脱附4次循环后,其吸附量>5mg/g,脱附率仍超过95%.     

D113大孔树脂吸附Ni~(2+)的动力学与热力学研究

研究了D113大孔树脂吸附Ni2+的动力学与热力学的特性。动力学研究表明,在298K温度下,D113大孔树脂对Ni2+的吸附符合拟一级动力学方程和拟二级动力学方程,颗粒扩散过程为吸附的控速步骤。热力学研究表明,在实验温度下,D113大孔树脂对Ni2+的吸附符合Langmuir等温方程,吸附焓变ΔHθ=15.1306kJ/mol,熵变ΔSθ=0.1002kJ/mol.K,反应吉布斯自由能ΔGθ随温度升高向负方向增加。热力学参数表明吸附过程为吸热和自发的。     

复合功能树脂吸附对苯二酚的热力学研究

研究了复合功能超高交联树脂对水溶液中对苯二酚的静态吸附热力学特征,结果表明:超高交联树脂上引入适量的胺基,可明显地提高树脂的吸附容量。该类树脂对对苯二酚的吸附为自发的放热过程,属于物理吸附过程。     

胺基修饰的大孔树脂吸附黄连素的研究

为了提高大孔吸附树脂对黄连素的吸附能力,根据黄连素结构特点,对具有苯乙烯骨架的H109树脂进行了胺基修饰.考察了胺基修饰后的特征基团、孔径和比表面积的变化,并测试了经胺基修饰后树脂对黄连素的吸附效果,确定了最佳吸附温度和初始pH.同时,对吸附过程进行吸附动力学和热力学的拟合与分析.红外扫描结果表明:胺基修饰成功,吸附过程中树脂上的胺基与黄连素分子中的醚基形成了氢键;胺基修饰后的HX树脂的孔径和比表面积有所增大,比吸附量比胺基修饰前增加7.9mg·g-1.HX树脂对黄连素的最佳吸附条件为30℃、初始pH值8.吸附过程可以采用伪二级动力学模型和Freundlich吸附等温线进行描述.     

板栗壳吸附Cu2+的平衡与动力学研究及工艺设计

研究了板栗壳吸附Cu2+的平衡、动力学和热力学特征并对吸附工艺进行设计.采用Langmuir和Freundlich等温线对静态吸附平衡数据进行了拟合,同时采用准一级动力学和准二级动力学模型对静态吸附动力学数据进行了拟合,并计算了吸附过程的热力学参数自由能变（ΔGo）、焓变（ΔHo）和熵变（ΔSo）.结果表明,平衡实验数据符合Langmuir等温吸附模型,分离因子RL值在0~1之间,为有利吸附;动力学实验数据符合准二级动力学方程,平衡吸附量随Cu2+起始浓度增大而增大;ΔHo和ΔSo分别为12.206kJ·mol-1和21.534J·mol-1·K-1,ΔGo为负值,表明板栗壳吸附Cu2+为放热过程,可以自发进行,吸附过程增加了固液界面的混乱度.基于Langmuir等温吸附模型推导出的板栗壳用量计算公式可用于预测将一定体积一定起始浓度Cu2+溶液经过吸附降至所需浓度的板栗壳用量.     

改性树脂吸附硼的动力学和热力学研究

通过接枝法成功制备了酚羟基型改性树脂,选用典型的动力学方程、热力学方程以及非线性两参数的4种等温吸附模式对改性树脂吸附硼的试验数据进行拟合,从动力学和热力学角度分析并揭示改性树脂对硼的吸附特征和吸附机理。结果表明:伪二级动力学吸附模式可较好地描述改性树脂对硼的动力学吸附过程;在3种不同温度下的自由能变(ΔG)分别为-5.44 kJ/mol、-6.32 kJ/mol、-4.01 kJ/mol,焓变(ΔH)为-6.43kJ/mol,均小于零,活化能(E)为11.06 kJ/mol,说明该吸附过程为可自发进行的放热反应,是基于树脂表面试钛灵的邻羟基与硼酸分子发生配位反应的、以化学吸附为主的物理化学吸附过程;非线性两参数的4种等温吸附模式对改性树脂吸附硼的吸附试验数据拟合结果显示该吸附过程最符合Langmuir等温吸附模式,且在25℃条件下改性树脂对硼的吸附量最高达20.87 mg/g。     

新型弱碱性阴离子交换树脂对Cr(Ⅵ)的吸附性能

用氯乙酰化聚苯乙烯树脂(PS-Acyl-Cl)代替传统的氯甲基化聚苯乙烯树脂(PS-CH2-Cl),通过其与二乙胺(DEA)的胺化反应得到一种新型弱碱性阴离子交换树脂(PS-Acyl-DEA)。研究了该树脂对C(rⅥ)的静态吸附性能,以期处理含铬废水及铬的富集回收提供理论和实验依据。结果表明,该树脂对C(rⅥ)的吸附量随pH的降低而增加;吸附过程在实验浓度范围内符合Langmuir和Freundlich方程,且最大吸附量达263mg/g,大于文献报道。动力学和热力学研究表明,吸附过程为液膜扩散控制,自发且放热过程。     

电炉钢渣对水中Cu2+、Cd2+和Pb2+的去除作用

以宝钢电炉钢渣为研究对象,考察了钢渣对溶液中重金属离子Cu2+、Cd2+、Pb2+的吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学特征,借助多种分析手段(XRD、BET比表面分析、SEM/EDS等)对钢渣进行了理化性能测试和表征.结果表明,电炉钢渣对重金属离子的吸附速率较快,吸附速率顺序为Cd2+>Pb2+>Cu2+,吸附过程符合一级动力学模型(R2>0.99).吸附等温实验结果表明,Langmuir模型较为适合重金属离子在钢渣上的吸附,实验条件下对Cu2+、Cd2+、Pb2+离子的最大吸附容量分别为0.101、0.058、0.120 mmol.g-1.3种重金属离子在钢渣上的吸附是一个吸热(ΔH0<0)、熵值增大(ΔS0>0)的自发反应过程(ΔG0<0),熵效应是吸附反应自发进行的主要驱动力.SEM/EDS分析结果揭示了吸附前后钢渣表面形貌和化学成分的变化.电炉钢渣以其低价、高效性在重金属废水处理中具有广阔的应用前景.     

酸化污泥膨润土颗粒对染料活性翠蓝的脱色研究

以污泥和膨润土为原料,硫酸为酸化剂制备了酸化污泥膨润土颗粒.对制得的样品进行了比表面积和SEM等表征,并用于染料活性翠蓝的脱色.考察了pH值、投加量、反应时间和反应温度的影响,并进行了方程的拟合,计算了热力学参数(ΔH⁰、ΔS⁰、ΔG)和吸附活化能E_a.结果表明,酸化污泥膨润土颗粒对活性翠蓝的吸附量随温度和初始浓度的增加而增大,吸附等温线符合Langmuir吸附模型,其吸附动力学更适于伪二级动力学方程所述规律,吸附速率大小为313　K>303　K>293　K;吸附活化能较低,为5.52 kJ·mol^-1,说明吸附过程以物理吸附为主.同时ΔH⁰>TΔS⁰和ΔG>0表明整个吸附过程活化焓的影响大于活化熵,且属于非自发反应.     

天然有机质对土霉素在西北灰钙土上吸附行为的影响

抗生素被广泛应用于日常生活中,大量含有抗生素的废弃物通过多种途径进入土壤给人类健康和土壤环境带来了严重危害,因此,探索抗生素类有机污染物在土壤中的吸附机理对土壤污染防治具有重要意义.以西北灰钙土为研究对象、以OTC（oxytetracycline,土霉素）为目标污染物,采用批量法分析灰钙土在添加有机质前、后对OTC的吸附动力学、热力学特征及其影响因素.结果表明:OTC的动力学吸附过程分快吸附阶段（0~2 h）和慢吸附阶段（2~10 h）,10 h之后吸附基本达到平衡,吸附过程拟合均符合准二级动力学模型.对不同温度下OTC在灰钙土上的吸附过程进行拟合显示,Langmuir和Freundlich热力学模型拟合的R2分别在0.930~0.985和0.967~0.973之间;对于不同初始ρ（OTC）在添加有机质灰钙土上的等温吸附过程,Langmuir和Freundlich热力学模型拟合的R2分别在0.952~0.988和0.936~0.971之间,表明这两种模型均可较好地解释此吸附过程;热力学参数ΔGθ（吉布斯自由能变）小于0,ΔHθ（焓变）和ΔSθ（熵变）均大于0,表明吸附为自发进行的混乱程度增大的吸热反应.添加外源性有机质HA（humic acid,胡敏酸）和FA（fulvic acid,富里酸）能增加OTC的吸附量,且自制有机质的促进作用大于市售有机质,HA的促进作用大于FA.随着初始ρ（OTC）的增大,吸附量呈增加趋势;Ca2+和Na+的加入均使OTC的吸附量减小,且离子浓度越高、价态越高,抑制效果越明显;不同pH对OTC吸附的影响均较小.研究显示,不同来源、种类的有机质均可促进OTC吸附,但不会改变吸附平衡时间;HA的疏水性较FA强,对OTC的吸附量较高;溶液pH对OTC吸附影响不显著,但不同价态、浓度的金属阳离子对OTC的吸附有较大影响.      

新型MIL-100(Fe)基MOFs材料的制备及其对Sr2+的吸附

采用水热法和溶剂热法制备了金属有机骨架材料——MIL-100(Fe)和MIL-100(Fe)-DMA.利用FTIR、XRD、SEM、XPS和N₂吸附/脱附对材料结构进行了表征.通过静态吸附实验,探究了初始Sr²⁺浓度、吸附时间、溶液pH值和不同共存阳离子对材料吸附性能的影响,研究了两种材料对Sr²⁺吸附过程的吸附动力学和吸附等温线模型.表征结果表明:两种材料基本骨架一致,吸附Sr²⁺对材料骨架影响均可忽略;虽然MIL-100(Fe)-DMA比表面积小于MIL-100(Fe),但由于晶粒尺寸小,堆积形成的介孔结构更有利于Sr²⁺的扩散.吸附实验结果表明:随着反应时间和初始Sr²⁺浓度的增加,两种材料对Sr²⁺的吸附量先迅速增大再逐渐达到平衡;随着pH值的增大,两种材料对Sr²⁺的吸附量增大,且碱性条件下吸附效果好;两种材料吸附过程均符合准二级动力学模型、颗粒内扩散模型和Langmuir吸附等温模型;采用三价铁盐作为铁源以及DMA作为有机溶剂可提高MIL-100(Fe)材料对Sr²⁺的吸附效果.     

Adsorption of Mn2+ from aqueous solution using Fe and Mn oxide-coated sand

The adsorption of Mn²⁺ onto immobilized Mn-oxide and Fe-oxide adsorbent such as manganese oxide-coated sand1 (MOCS1), manganese oxide-coated sand2 (MOCS2), iron oxide-coated sand2 (IOCS2), and manganese and iron oxide-coated sand (MIOCS) was investigated. The effects of pH (5.5 to 8.0) and temperature (25 to 45℃) on the equilibrium capacity were examined. Equilibrium studies showed that there is a good fit with both Freundlich and Langmuir isotherm, which indicates surface heterogeneity and monolayer adsorption of the adsorbents. Kinetic data showed high correlation with the pseudo second-order model, which signifies a chemisorption-controlled mechanism. The activation energies, activation parameters (ΔG^*, ΔH^*, ΔS^*), and thermodynamic parameters (ΔG⁰, ΔH⁰, ΔS⁰) confirmed that adsorption with MIOCS was endothermic and more spontaneous at higher temperature while an opposite trend was observed for the other adsorbents. Thermodynamic studies showed that adsorption involved formation of activated complex, where MOCS1 and MIOCS follow a physical-chemical mechanism, while MOCS2 and IOCS2 follows purely chemical mechanism.     

胡敏酸-针铁矿复合胶体对Pb2+的吸附特征

采用批平衡试验法,研究了胡敏酸-针铁矿复合胶体对Pb2+的等温吸附特征及pH值、离子强度、温度及共存Cd2+对复合胶体吸附Pb2+的影响.结果表明:在相同离子强度和温度条件下,pH值升高,最大吸附量(Smax)和吸附平衡常数(k)均增大,有利于吸附反应的进行.等温吸附方程以Langmuir方程拟合效果最好.当Pb2+平衡浓度为124.7mg/L时,吸附量增幅最大,达35mg/g.复合胶体对Pb2+的吸附动力学方程以Elovich方程拟合效果最好.pH值增大,平衡吸附速率提高.在相同pH值和离子强度条件下,温度升高,最大吸附量、吸附平衡常数、自由能变△G°的绝对值均增加,表明升高温度有利于吸附反应的进行.在相同温度和pH值条件下,复合胶体对Pb2+的吸附量随着离子强度的增加而增加.当存在Cd2+时,复合胶体对Pb2+的吸附量有所降低,但Cd2+对Pb2+竞争吸附影响不大.     

磁性纳米氢氧化锆对硫酸根吸附特性研究

以纳米四氧化三铁、氧氯化锆和氨水为原料,用溶胶凝胶法合成了磁性纳米氢氧化锆。通过静态吸附试验研究磁性纳米氢氧化锆对硫酸根的吸附性能。考察了溶液初始pH、吸附剂投加量、温度等因素对吸附效果的影响。结果表明:pH是影响吸附的重要因素,适宜的pH为1~2。吸附容量、去除率均随投加量增大而增大,之后去除率趋于平衡。磁性纳米氢氧化锆对硫酸根吸附过程符合Langmuir单分子层模型。对热力学参数ΔG0、ΔH0、ΔS0进行分析,表明磁性纳米氢氧化锆对硫酸根的吸附为吸热、熵值增加的自发过程。动力学分析表明,准二级动力学模型能更准确地拟合动力学过程。对吸附饱和的磁性纳米氢氧化锆进行脱附和再吸附,脱附率可达90%,再吸附容量为90 mg/g,表明磁性纳米氢氧化锆是一种磁分离性能良好的可以重复利用的硫酸根吸附剂。     

乌贼墨黑色素对Pb2+-Cu2+二元体系的吸附性能研究

为探索新型生物吸附剂，以乌贼墨黑色素（SIM）为吸附剂，研究Pb²⁺、Cu²⁺单组分溶液及Pb²⁺-Cu²⁺二元混合体系中SIM对Pb²⁺和Cu²⁺的吸附效果并构建等温吸附模型.结果表明，pH值、SIM添加量、吸附时间对SIM吸附Pb²⁺和Cu²⁺的吸附量影响较大，而吸附温度对吸附效果影响较小；单组分吸附与二元混合体系吸附对比表明，二元混合体系中Pb²⁺和Cu²⁺存在竞争吸附.应用L （Langmuir）和F （Freundlich）等温吸附模型拟合了SIM对Pb²⁺、Cu²⁺单组分金属离子的吸附过程，其中L模型与试验结果拟合度更高；应用Non-modified Langmuir、Modified Langmuir isotherm、Extended Langmuir、Extended Freundlich和SRS模型5种模型对Pb²⁺-Cu²⁺二元混合体系的等温吸附过程进行拟合，其中Extended Langmuir模型与试验结果拟合度最佳.应用红外光谱（FTIR）分析SIM吸附金属离子的原理时发现，SIM上羟基、-NH和不饱和键是金属离子的吸附位点，且SIM对Pb²⁺的吸附能力优于对Cu²⁺的吸附.     

环丙沙星在亚高山草甸土和沼泽土中的吸附特性

为了研究环丙沙星（Ciprfloxacin,CIP）在土壤中的吸附过程及主要影响因素,以川西北高原亚高山草甸土和沼泽土为研究对象,采用OECD guideline 106批平衡方法,分析了亚高山草甸土和沼泽土对CIP的吸附动力学特征、吸附热力学特征以及pH、温度、CIP初始浓度等对其吸附过程的影响.结果表明:①不同初始浓度CIP在两种土壤中的吸附过程均符合准二级吸附动力学模型,R2为0.920 2~0.988 6.②Freundlich等温吸附模型能够较好地拟合两种土壤对CIP的吸附热力学过程,吸附等温线符合“L”型.③在15~35℃范围内,吸附热力学参数ΔHθ（吉布斯自由能）和ΔGθ（焓变）均小于0,ΔSθ（熵变）大于0,表明两种土壤对CIP的吸附过程以物理吸附为主,属于吸附体系混乱度增加的自发进行的放热反应.④吸附容量lg K_f满足沼泽土大于亚高山草甸土,说明沼泽土对CIP的吸附能力强于亚高山草甸土,且两种土壤的吸附能力与CIP的初始浓度呈正相关.⑤在pH为3~9条件下,吸附量均随pH的增加呈现先增后减的趋势,当pH为5时,两种土壤对CIP的吸附效果均最好,表明强酸和碱性环境均不利于土壤对CIP的吸附.研究显示,CIP在两种土壤中的吸附容量、吸附强度以及吸附速率均存在较大差异,温度、CIP的初始浓度和pH对两种土壤吸附CIP存在一定影响.