锆-十六烷基三甲基氯化铵改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附特性

采用锆(Zr)和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)对活性炭进行联合改性,考察了所制备的Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附去除作用,并探讨了相关的吸附去除机制.结果表明,Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐均具备较好的吸附去除能力.Zr-CTAC改性活性炭对硝酸盐和磷酸盐吸附动力学过程满足准二级动力学模型.Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)等温吸附模型可以较好地描述Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐的等温吸附过程,Langmuir和D-R等温吸附模型可以较好地描述Zr-CTAC改性活性炭对水中磷酸盐等温吸附过程,通过Langmuir模型计算得到吸附剂对硝酸盐和磷酸盐的最大单位吸附量分别为7.58 mg·g-1和10.9 mg·g-1.高的p H会抑制Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附.水中共存的Cl-、HCO-3和SO2-4等阴离子均会抑制Zr-CTAC改性活性炭对硝酸盐和磷酸盐的吸附,且对吸附硝酸盐的抑制作用较强而对吸附磷酸盐的抑制作用较弱.水中共存的磷酸盐对Zr-CTAC改性活性炭吸附硝酸盐的抑制作用较强,而水中共存的硝酸盐对Zr-CTAC改性活性炭吸附磷酸盐的抑制作用较弱.1 mol·L-1Na Cl溶液可以使90%左右被吸附到Zr-CTAC改性活性炭表面上的硝酸盐解吸下来.1 mol·L-1的Na OH溶液可以使78%左右被吸附到Zr-CTAC改性活性炭表面上的磷酸盐解吸下来.Zr-CTAC改性活性炭对硝酸盐的吸附机制主要包括阴离子交换作用和静电吸引作用,对磷酸盐的吸附机制主要包括配位体交换作用、阴离子交换作用和静电吸引作用.上述结果说明Zr-CTAC改性活性炭适合作为一种吸附剂去除废水中的硝酸盐和磷酸盐.     

酸碱改性活性炭及其对甲苯吸附的影响

分别用酸溶液(H_2SO_4、HNO_3、H_3PO_4)和碱溶液(NaOH或NH_3·H_2O)浸渍方法对活性炭进行改性,并对酸改性活性炭进行碱溶液二次改性处理,通过表征改性前后活性炭BET比表面积、孔结构、表面官能团等理化特征和测定其对甲苯蒸气的饱和吸附量,研究了影响活性炭吸附甲苯蒸气的关键因素.结果表明,酸改性使BET比表面积、微孔面积、微孔容积减少、表面酸性官能团增加,而碱改性呈现相反的理化特征变化.活性炭理化特征的变化可能与改性溶液的酸碱性、氧化还原性有关,并且这种相反的变化直接关系到活性炭对甲苯蒸气的吸附.3种酸改性的活性炭对甲苯蒸气饱和吸附量相对于原活性炭减少9.6%~20.0%,而两种碱改性的活性炭则增加29.2%~39.2%.相关性分析显示甲苯吸附量与BET比表面积、微孔面积、微孔容积正相关,而与表面酸性官能团负相关;多元回归分析进一步表明微孔容积和酸性官能团数量是影响活性炭甲苯吸附的关键因素.二次改性活性炭甲苯吸附量与表面含氧酸性官能团拟合结果则表明,—COOH、C＝O和—OH都对活性炭甲苯吸附能力有影响,其中—COOH影响较大.研究结果表明有效提高活性炭对甲苯吸附能力,改性宜以提高活性炭微孔容积和减小活性炭表面酸性官能团数量,特别是—COOH数量为目标导向.     

微波改性活性炭对苯酚的吸附性能研究

采用N2低温吸附/脱附、Boehm滴定对活性炭的孔结构和表面含氧官能团进行表征,研究微波热处理对活性炭的吸附性能的影响。用Langmuir和Freundlich吸附等温模型对活性炭的吸附性能进行评价,比较了溶液pH和吸附温度对改性前后活性炭的吸附能力影响,运用准一次方动力学模型和准二次方动力学模型对2种活性炭的吸附动力学进行研究。结果表明:微波热处理改性活性炭可提高活性炭对苯酚的吸附性能。     

活性炭吸附处理黄磷化工渗滤液研究

研究了颗粒活性炭对黄磷化工渗滤液中有机物的吸附容量、吸附热力学和动力学。结果表明:颗粒活性炭对渗滤液中有机物的吸附容量几乎不受渗滤液pH值的影响,吸附45min后基本达到平衡。吸附等温线更符合修正的Freundlich模型,表明实验中的吸附主要是多分子层的吸附。拟二级动力学模型能更好的定量描述有机物在颗粒活性炭上的吸附过程,速率常数k2=0.12128g/(mg·min),平衡吸附量qe=5.78748mg/g。     

NaCl改性沸石对水中氨氮的吸附机制

通过颗粒强度测定、扫描电镜分析（SEM）、X射线能谱分析（EDS）和零电点测定（pHPZC）考察改性前后沸石表面特性的变化,考察pH值、沸石投加量、初始氨氮浓度以及温度对吸附过程的影响,并通过吸附等温式和吸附动力学对吸附机制进行描述.经过NaCl改性后的沸石的颗粒强度明显增大,表面更加粗糙,孔径增大,钠离子通过交换作用进入到沸石内部.pH值为7,沸石投加量为8g/L,温度为35℃时吸附效果最好,平衡吸附量（qe）与氨氮初始浓度呈正相关性.Langmuir等温线比Freundlich等温线更适合描述实验数据,最大饱和吸附量为13.210mg/g.吸附动力学符合准二级动力学模型.实验表明NaCl改性沸石能够有效去除水中的氨氮.     

微塑料对泰乐菌素的吸附动力学与热力学

以泰乐菌素（TYL）为目标有机污染物,系统研究了两种微塑料聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）对泰乐菌素的吸附动力学与热力学.结果表明：PVC对泰乐菌素的吸附大于PE;吸附在36h可完全达到平衡,吸附动力学可以用二级动力学较好的拟合;颗粒扩散模型表明表面吸附和颗粒扩散是PE和PVC对TYL吸附的主要机理;吸附等温线可以用Henry模型较好拟合,说明泰乐菌素在PE和PVC上的吸附存在明显的线性分配规律,吸附热力学表明吸附过程是自发进行的;本研究可以为科学合理的评价微塑料在环境中的行为及其对环境中污染物的迁移转化的影响提供理论依据.     

活性炭对双溶质水溶液中痕量有机物的理想吸附

对活性炭吸附水中有机物的吸附等温线研究表明，由IAST理论推导的简化模型可更好地解释活性炭对存在一种主要溶质的双溶质体系中痕量溶质的理想吸附现象，并解释了Henry系数与主要溶质的平衡浓度之间不呈简单的反比关系这一现象。活性炭对含苯酚、苯胺溶液中的氯仿和四氯化碳的吸附实验结果与模型预测值相符。影响Henry系数的主要因素有单溶质溶液的Freundrich参数和主要溶质的平衡浓度。各参数的敏感度分析表明：单溶质溶液的Freundrich参数对活性炭吸附痕量有机物的影响要大于主要溶质的平衡浓度的影响。     

HNO_3改性活性炭对染料橙黄G的吸附研究

利用HNO_3改性后的活性炭为吸附材料,对染料橙黄G废水进行吸附处理。研究了活性炭投加量、反应时间和盐浓度对活性炭吸附橙黄G的影响,并研究了该吸附过程的吸附等温线和吸附动力学。结果显示:0~10 min是染料的快速吸附阶段,当活性炭投加量达到2.5 g/L时,40 min时橙黄G的去除率达到95.5%;高浓度盐类存在对吸附影响不明显。吸附过程符合Langmuir吸附等温方程,吸附数据可用伪二级吸附动力学方程拟合。     

新型复合材料处理氮磷废水的性能研究

采用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（Hexadecyl Trimethyl Ammonium Bromide，HDTMA）和稀土溶液氯化镧（LaCl₃）对人造沸石进行改性，以增强其对水中氨氮和总磷的同步去除效果.结果表明，HDTMA和LaCl₃可有效负载于人造沸石表面，且在pH为7的条件下，改性沸石对氨氮和总磷的去除率分别由改性前的75%和1%提高到95.67%和91.96%.影响因素的实验表明，改性沸石对不同浓度废水的氨氮和总磷去除率均达到90%以上；氮、磷的去除率随改性沸石投加量的增加而上升；准二级动力学模型适合描述改性沸石对氨氮吸附的动力学过程，准一级动力学模型适合描述改性沸石对总磷吸附的动力学过程；吸附等温线说明改性沸石对水中氨氮的吸附属于离子交换，对水中磷酸盐的吸附包含离子交换和化学吸附两种过程.此外，通过再生性能、负载强度和离子竞争的试验证明改性沸石能应用于实际生化尾水的氮、磷去除.     

高比表面植物基活性炭吸附水中对硝基苯胺的性能及影响因素

以互花米草与棉秆为原料,以KOH为活化剂,制备了2种低成本高比表面微孔植物基活性炭SA-AC和CS-AC,通过静态实验研究了其对水溶液中对硝基苯胺的吸附特性,测定了溶液pH值、吸附剂剂量、溶液温度对吸附的影响,并探讨了等温吸附行为及其热力学性质.结果表明,在KOH与炭化料的质量比(剂料质量比)为3∶1、活化温度为800℃、活化时间为1.5 h条件下,活化制备的互花米草活性炭SA-AC和棉秆活性炭CS-AC的比表面积分别为2 825 m2.g-1和2 135 m2.g-1,微孔容积分别为1.192 cm3.g-1和1.011 cm3.g-1,对水溶液中对硝基苯胺的Langmuir最大吸附量分别为719和716 mg.g-1,远高于商业活性炭ST1300.溶液pH值和温度对吸附有较大影响,在低温及中性条件下有利于制备活性炭对水溶液中对硝基苯胺的吸附.Freundlich与Redlich-Peterson模型能很好地描述对硝基苯胺在2种活性炭上的吸附行为;热力学研究表明,吸附标准吉布斯自由能变ΔG0与标准焓变ΔH0均为负值,表明对硝基苯胺在这2种活性炭上的吸附属于自发的放热吸附过程;吸附标准熵变ΔS00,说明对硝基苯胺在活性炭表面上的迁移比在溶液中受到了更大的限制.     

碱铜联合改性珠状活性炭及其对甲苯的吸附机理

为了提高活性炭吸附材料对非极性污染物的吸附性能,采用碱[（NaOH溶液）联合铜（Cu（CH₃COO）₂溶液]对珠状活性炭（beaded active carbon,BAC）进行改性,利用BET、SEM、Boehm滴定和FT-IR对改性前后的活性炭进行表征,并采用动态吸附法和Yoon-Nelson吸附理论模型研究了不同改性方法对活性炭吸附甲苯穿透曲线、饱和吸附量的影响及吸附机理.结果表明:改性后BAC表面不规则的孔隙增多,比表面积和微孔容积减少,平均孔径变化不显著,表面Cu含量明显升高;不同浓度碱铜联合改性后BAC对甲苯的吸附性能均提高,当NaOH溶液浓度为8 mol/L、Cu（CH₃COO）₂溶液质量分数为0.5%时,联合改性效果最好,此时改性后BAC对甲苯的饱和吸附量较改性前增加了50.9%,吸附穿透时间延长了342.9%,吸附平衡时间延长了77.4%.研究显示:较高浓度的碱联合较低浓度的铜溶液对活性炭改性,能显著提高吸附甲苯性能;改性后BAC对甲苯的吸附性能受自身孔隙结构和表面官能团的共同影响,且表面酸性官能团影响显著,表面金属铜与甲苯的结合作用是主要的吸附过程.      

CTMAB有机膨润土对水中磷酸盐的吸附去除作用

研究了天然膨润土、钠化膨润土和CTMAB（十六烷基三甲基溴化铵）有机改性膨润土对水中磷酸盐的吸附去除作用,考察了膨润土用量、振荡时间、溶液pH对磷酸盐吸附的影响,并绘制了吸附等温线。结果表明：CTMAB有机膨润土的吸附能力远大于原土,当pH值在酸性范围内时,磷酸盐的去除效率较高,吸附是一个快速的过程,可在60min内达到吸附平衡,吸附等温线符合Langmuir和Freundlich方程。膨润土储量丰富、价廉易得,其改性产物可以成为处理磷酸盐污染,降低水体富营养化污染的高效吸附剂。     

Al改性柠条生物炭对P的吸附特性及其机制

为高效利用生物质能源,以常见农林废弃物柠条为原料,在650℃、3h条件下,采用限氧热裂解法制备生物炭,通过直接修饰法用Al改性柠条生物炭,进行批量吸附P实验.利用4种等温吸附模型（Langmuir、Freundlich模型、Temkim、D-R模型）和4种吸附动力学模型（准一级动力学、准二级动力学、Elovich模型、颗粒内扩散模型）以及pH值、添加量影响试验,探讨Al改性生物炭对P的吸附特性.同时,使用FTIR红外、元素分析、SEM和比表面积及孔径分析等技术表征了生物炭的理化性质,揭示了Al改性生物炭对P的吸附机理,并对比了多种改性生物炭对P的吸附效果.结果表明：柠条生物炭（NB）对P的吸附量很低,Al改性柠条生物炭（Al-NB）最佳改性比例为0.2：1,对P的吸附量是NB的8.35倍.Langmuir模型能够很好的描述Al-NB对P的等温吸附过程;Al-NB对P的吸附动力学符合准一级动力学模型,说明其吸附通过边界扩散完成的单层吸附.Al-NB对P的理论最大吸附量为19.97mg/g,平衡时间为24h.随着添加量的增大,Al-NB对P的吸附量不断减小,去除率逐渐增加,2.5g/L为最佳添加量;最适pH为4～10,当pH=7时,达到最大;吸附P后,溶液的pH值向中性范围倾靠,有一定缓冲作用.吸附机理包括：静电吸附作用,配体交换（羟基）,P与阴离子（NO₃^-）交换,颗粒内表面络合作用等.以期为水体富营养化治理提供科学依据.     

Comparison of activated carbon and iron/cerium modified activated carbon to remove methylene blue from wastewater

The methylene blue(MB)removal abilities of raw activated carbon and iron/cerium modified raw activated carbon(Fe–Ce-AC)by adsorption were researched and compared.The characteristics of Fe–Ce-AC were examined by N_2adsorption,zeta potential measurement,FTIR,Raman,XRD,XPS,SEM and EDS.After modification,the following phenomena occurred:The BET surface area,average pore diameter and total pore volume decreased;the degree of graphitization also decreased.Moreover,the presence of Fe_3O_4led to Fe–Ce-AC having magnetic properties,which makes it easy to separate from dye wastewater in an external magnetic field and subsequently recycle.In addition,the equilibrium isotherms and kinetics of MB adsorption on raw activated carbon and Fe–Ce-AC were systematically examined.The equilibrium adsorption data indicated that the adsorption behavior followed the Langmuir isotherm,and the pseudo-second-order model matched the kinetic data well.Compared with raw activated carbon,the maximum monolayer adsorption capacity of Fe–Ce-AC increased by27.31%.According to the experimental results,Fe–Ce-AC can be used as an effective adsorbent for the removal of MB from dye wastewater.     

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.     

改性玉米秸秆对水中磷酸根的吸附动力学研究

将化学改性后的玉米秸秆制备阴离子交换剂,重点研究了改性玉米秸秆对磷酸根的吸附动力学特性.通过静态实验,考察了在不同pH、温度、磷酸根初始浓度条件下,改性玉米秸秆对磷酸根吸附效果的影响,并分别用伪一级动力学方程、伪二级动力学方程、修正伪一级动力学方程和颗粒内扩散方程进行拟合,计算出相应的速率常数.结果表明,Langmuir等温模式能更好地描述改性玉米秸秆对磷酸根的吸附效果,并且随着温度的升高,改性玉米秸秆对磷酸根的最大吸附量逐渐减小.改性玉米秸秆对磷酸根的吸附是一个快速吸附过程,30 min内即可达到吸附平衡,该吸附过程符合伪二级动力学方程和颗粒内扩散方程,吸附速率主要受颗粒内扩散控制.随着初始浓度的增大,伪二级吸附速率常数逐渐减小,颗粒内扩散速率常数逐渐增大.通过改性玉米秸秆对磷酸根的吸附动力学研究,可以为反应器的设计和污水处理装置的运行提供基础信息,对于去除水溶液中磷酸根的技术应用具有重要实际意义.     

水动力条件对太湖底泥吸附苯胺性能的影响

应用平衡研究法研究不同水动力条件下苯胺在太湖底泥中的吸附特性及其吸附动力学特征。结果表明,太湖底泥对苯胺具有较强的吸附能力,苯胺在太湖底泥上的最大吸附量为1.131 mg/g,其吸附行为可以用Freundlich型吸附等温式描述。采用Lagrange伪一级动力学和伪二级动力学模型对不同水动力条件下的苯胺吸附动力学数据进行了拟合,结果表明,沉积物对苯胺的吸附动力学更符合Lagrange伪二级动力学模型,且吸附速率随着初始浓度的增大而显著增大。此外,自吸附开始至1 h左右,吸附速率与水动力条件呈明显的正相关性。说明水动力条件的增大,增加了苯胺与沉积物的接触面积,使其扩散系数相对增大,更有利于沉积物对苯胺的表面吸附。自1 h过后,随着时间的延长,吸附速率基本不受水动力条件的影响。     

不同改性生物炭对农田土壤理化性质及铅、镉钝化的影响机制研究

改性生物炭是良好的重金属钝化剂。但针对不同生物炭,联合多种方法进行改性后生物炭的吸附性能尚待深入研究,其对土壤理化性质和重金属铅(Pb)、镉(Cd)长期钝化效果的影响也有待研究。选取水稻秸秆、木屑和椰壳为生物炭材,经硝酸-高锰酸钾联合改性后进行表征,明确改性前后生物炭理化性质。开展室内培养实验,将改性生物炭按质量比为2.5%、5%和10%加入受试土壤,培养6个月后,测定土壤理化性质、Pb、Cd形态分布及钝化效率,探讨改性生物炭钝化土壤Pb、Cd的作用机制。结果表明：改性后,不同生物炭的比表面积、孔隙结构和含氧官能团数量均得到不同程度的改善,重金属吸附性能有效增强,以改性椰壳炭最为显著。添加改性生物炭能提高土壤pH并改善土壤结构,当其用量>5%时,土壤阳离子交换量和有机质含量分别提高了15.89 g/kg和5.28 cmol/kg,土壤自身对养分及重金属的固定能力得到了显著提升。改性生物炭-土壤体系主要通过离子交换、络合反应和共沉淀反应等促使土壤有效态Pb、Cd向其潜在活化形态和残渣态转化,转化程度与钝化培养时间和改性生物炭用量呈正相关。受元素特性和竞争吸附作用的影响,土壤Pb     

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。     

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.