有机改性蒙脱土对萘的吸附机制和影响因子

我国场地土壤中多环芳烃（PAHs）污染或PAHs-重金属复合污染是常见的污染类型,对公众健康与环境构成巨大威胁.本研究利用耗散型石英晶体微天平（QCM-D）技术和批量吸附实验,探究实验室制备的2种有机改性黏土对萘的吸附机制,以及萘与Cu²⁺共存时黏土颗粒吸附情况.结果表明,25℃时,十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土（CTAB-SMF）的吸附等温线符合Freundlich模型（R²>0.92,n>1）,说明其对萘的吸附位点具有多样性,在较高萘平衡浓度（c_e=1 mmol ·L^-1）下吸附分配系数K_d为SMF的13.4倍;3-巯基丙基三甲氧基硅烷改性蒙脱土（TMSP-SMF）的吸附等温线符合Langmuir模型（R²>0.96）,在较高萘平衡浓度（c_e=1 mmol ·L^-1）下吸附分配系数K_d为SMF的1.14倍.说明2种有机改性黏土对萘的吸附效果优于SMF颗粒.3种黏土颗粒对萘的吸附焓在-30~-10 kJ ·mol^-1之间,均为自发物理吸附.溶液离子强度升高抑制了SMF吸附萘,但对改性黏土吸附萘无显著影响.萘平衡浓度较低（c_e=0.1 mmol ·L^-1）时,Cu²⁺的存在使TMSP-SMF对萘的吸附效果增加了3倍;同时萘能促进2种改性黏土对Cu²⁺的吸附.本研究通过原位在线QCM-D检测了黏土对萘的吸附机制,结果与批量吸附实验结果一致：CTAB-SMF对萘的吸附位点主要为黏土层间的改性剂基团,TMSP-SMF则位于黏土颗粒表面的改性剂基团.本项研究结果显示,QCM-D技术是一种有效的原位在线表征黏土膜吸附有机污染物的方法,2种有机改性的黏土颗粒可作为应用于PAHs或PAHs-重金属复合污染场地的修复材料.     

响应曲面法优化KOH改性污泥生物炭的制备及其强化去除Pb（Ⅱ）的研究

采用响应曲面法优化了KOH改性污泥生物炭（SB-KOH）的制备条件,研究了各因素之间对生物炭吸附性能的交互影响,并且探讨了KOH强化生物炭吸附能力的机制.同时,研究了吸附时间、吸附温度及pH对SB-KOH吸附Pb（Ⅱ）的影响,探讨其吸附机理.结果表明：KOH浸渍浓度是最显著因素,较高浸渍浓度有利于提高SB-KOH的吸附性能;增加KOH浸渍浓度和升高热解温度可以协同提高SB-KOH的吸附性能;最佳制备条件为2.5 mol·L^-1的KOH浸渍浓度、7 h的浸渍时间、631 ℃的热解温度和44 min的热解时间.KOH改性后的污泥生物炭表面粗糙, 比表面积增大,微孔数量增加,SB-KOH的比表面积为141.22 m²·g^-1,是原污泥生物炭（SB,5.93 m²·g^-1）的24倍,改性后的生物炭碱性提高、K元素含量增加.SB-KOH吸附Pb（Ⅱ）是以化学吸附为主的多分子层混合吸附,膜扩散是主要的速率控制步骤,增加溶液pH、提高温度可促进吸附.吸附机制涉及矿物沉淀（Q_mp）、离子交换（Q_ie）、含氧官能团的络合（Q_oc）和金属π键结合（Q_mπ）,不同吸附机理的贡献顺序为：Q_mp（143.5 mg·g^-1）>Q_ie（39.67 mg·g^-1）>Q_oc（8.56 mg·g^-1）>Q_mπ （1.65 mg·g^-1）,KOH改性强化了生物炭对Pb（Ⅱ）的矿物沉淀和离子交换吸附量.本研究丰富了KOH改性污泥生物炭的制备理论,阐明了SB-KOH吸附Pb（Ⅱ）吸附机理及其影响的主要机制.     

不同分子量草源DOM与重金属的相互作用

将采集自徒骇河聊城河段沉水植被生长区的DOM分为3个分子量级别：<0.7 μm DOM、<500 kDa DOM、<100 kDa DOM,通过三维荧光结合平行因子分析（EEM-PARAFAC）和荧光滴定法探讨水体中不同分子量DOM的荧光特征及其与重金属（Cu²⁺和Pb²⁺）的络合作用.结果表明：草源DOM的有机碳主要储存在分子量<100 kDa组分中.PARAFAC分析得出4个荧光组分,分别为类色氨酸组分C2、C4,以及酪氨酸组分C1和类腐殖质组分C3.草源DOM主要以分子量<100 kDa的类色氨酸组分C2和酪氨酸组分C1为主.二维相关光谱（2D-COS）表明,与类腐殖物质相比,类蛋白物质优先与Cu²⁺与Pb²⁺发生猝灭,DOM中不同分子量组分与Cu²⁺与Pb²⁺的猝灭顺序未发生改变.在与Cu²⁺结合的过程中,不同 分子量中类腐殖质组分C3的络合常数（logK_a）大于类蛋白组分C1、C2,表明类腐殖质组分的金属结合能力强于类蛋白质组分;随着分子量级别的降低,组分C3的logK_a值逐渐增大（3.47<3.59<3.73）,表明低分子量（<100 kDa）中的类腐殖质与Cu²⁺具有更高的结合能力.不同分子量DOM中,类蛋白组分C1、C2、C4在分子量<0.7 μm DOM中的logK_a值均最高,表明高分子量（<0.7 μm）的类蛋白质更容易与Cu²⁺结合,而Pb²⁺与各组分结合出现了荧光增强或猝灭的现象.DOM-Cu²⁺与DOM-Pb²⁺结合表现出不同的结合规律,反映出金属种类与DOM结合的异质性与复杂性.     

黏土矿物不同腐殖质组分团聚体对苯酚的封存特征

为探讨不同腐殖质组分团聚体对苯酚封存能力的影响,应用国际腐殖酸协会推荐的方法提取腐殖质,以Ca²⁺、Al³⁺、Fe³⁺为桥键离子,制备了高岭石、蒙脱石不同腐殖质组分团聚体,并采用平衡吸附/解吸试验、应用饱和吸附量与最大解吸量差减法研究了不同腐殖质组分团聚体对苯酚的封存特征.结果表明,团聚体对苯酚的吸附等温线可用Freundlich吸附/解吸方程（R²=0.991~0.998）和Langmuir吸附/解吸方程（R²=0.993~0.999）描述.高岭石不同腐殖质组分团聚体对苯酚的封存量（Q_m^irr）排序为：富里酸团聚体（（133.71±6.14）mg·kg^-1） > 胡敏酸团聚体（（49.59±8.93）mg·kg^-1） > 胡敏素团聚体（（21.68±2.95）mg·kg^-1）;封存系数（SR）排序为：富里酸团聚体（0.53±0.04） > 胡敏酸团聚体（0.27±0.05） > 胡敏素团聚体（0.18±0.03）;蒙脱石不同腐殖质组分团聚体对苯酚的封存量（Q_m^irr）排序为：富里酸团聚体（（319.44±8.95）mg·kg^-1） > 胡敏酸团聚体（（92.96±22.10）mg·kg^-1） > 胡敏素团聚体（（36.22±6.36）mg·kg^-1）;封存系数（SR）排序为：富里酸团聚体（0.76±0.02） > 胡敏酸团聚体（0.32±0.09） > 胡敏素团聚体（0.23±0.05）.考查腐殖质团聚体对苯酚的封存能力时不但要考虑腐殖质的含量,更要考虑腐殖质的赋存形态,它也是影响团聚体对苯酚封存能力的重要因素.富里酸、胡敏酸和胡敏素与黏土矿物结合形成有机矿质复合体后,对苯酚的封存能力发生了显著改变,团聚体对苯酚的封存系数与团聚体有机碳含量和内表面积呈显著正相关（p<0.01）,团聚体对苯酚的吸附/解吸分配系数（k/k_d）与团聚体有机碳含量和内表面积呈显著正相关（p<0.01）,土壤/沉积物团聚体的有机碳含量和内表面积是影响对苯酚封存特征的重要因素.研究显示,不同腐殖质组分团聚体对苯酚的封存能力排序为：富里酸团聚体 > 胡敏酸团聚体 > 胡敏素团聚体.     

四种植物材料对废水中铅离子的吸附特征

为解决重金属废水处理问题,寻找高效低成本的生物吸附剂,本文选用了野菊杆（Dendranthema indicum, DI）、艾杆（Artemisia argyi, AA）、薄荷杆（Mentha haplocalyx, MH）和柠檬皮（Citrus limon, CL）四种植物材料对水中铅离子进行吸附研究。并利用SEM、BET和FTIR对材料进行表征,探讨了吸附剂投加量、溶液初始pH和共存阳离子对吸附量的影响。结果表明,四种材料对模拟废水中铅的吸附量随投加量的增加呈对数下降（P<0.05）;随初始pH的升高,四种材料呈现先增加后逐渐趋于稳定的趋势。准一级动力学能更好地描述野菊杆对Pb²⁺的动力学吸附过程,准二级动力学能更好描述艾杆、薄荷杆和柠檬皮对Pb²⁺的动力学吸附过程。野菊杆和艾杆对铅的吸附是以化学吸附为主的单层吸附,符合Langmuir模型;薄荷杆和柠檬皮对铅的吸附过程主要为不规则的多分子层吸附,更符合Freundlich模型。共存阳离子Mg²⁺、Cu²⁺、Al³⁺与Pb²⁺产生竞争吸附,显著降低材料对Pb²⁺的吸附量（P<0.05）。四种植物材料吸附性能大小顺序为薄荷杆 > 艾杆 > 柠檬皮 > 野菊杆。因此,四种植物材料是吸附废水中铅离子的潜在材料。     

NaHCO3活化荞麦皮生物炭对碘帕醇的吸附

采用NaHCO₃活化荞麦皮生物炭,优化得到生物炭0.25N-BC[m（NaHCO₃）：m（荞麦皮）=0.25：1],通过SEM、BET、XRD、Raman、FTIR和XPS等方法进行表征,分析NaHCO₃对生物炭理化性质的影响,探究其对非离子型碘代X射线造影剂碘帕醇（IPM）的吸附性能和机制.结果表明,与荞麦皮生物炭相比（BC）,NaHCO₃活化生物炭的结构缺陷程度更高（比表面积和孔体积分别由480.40 m²·g^-1和0.29 cm³·g^-1增至572.83 m²·g^-1和0.40 cm³·g^-1,I_D/I_G是BC的1.22倍）,表面含碳和含氧官能团数量发生显著变化,极性增强[（N+O）/C由0.15增至0.24],能够有效吸附IPM,0.25N-BC对IPM最大吸附量达到74.94 mg·g^-1,是BC （7.88 mg·g^-1）的9.51倍.拟二级吸附动力学和Langmuir、Freundlich等温线模型可很好地拟合0.25N-BC对IPM的吸附,吸附过程主要以化学吸附和单层、非均质多层吸附为主;孔隙填充、氢键、π—π和n—π相互作用是0.25N-BC吸附IPM的主要机制.对比不同碱[KOH、Na₂CO₃、NaHCO₃、KHCO₃和Ca （HCO₃）₂]活化荞麦皮生物炭对IPM的吸附,0.25N-BC吸附效率高,达到吸附平衡时间短,能有效去除实际水体（二沉池出水和湖水）中IPM的残留,并具有良好的循环使用性能,吸附-解吸3次后对IPM的去除率仍保持在74.91%.研究表明NaHCO₃活化荞麦皮生物炭是一种绿色有效,可持续去除含碘有机物的优良吸附剂.     

聚偏氟乙烯共混改性膜对Cu2+吸附性能的研究

应用热诱导聚合和相转移技术,制备了具有离子交换性能的聚偏氟乙烯(PVDF)共混改性膜,采用XPS、XRD、SEM和FTIR表征了PVDF改性膜的结构和组成,分析了PVDF共混改性膜对水溶液中Cu²⁺的吸附性能,研究了PVDF共混改性膜对Cu²⁺的吸附热力学和吸附动力学 .结果表明,动力学吸附过程符合准二级动力学方程,等温吸附过程符合Langmuir模型.吸附过程的平均吸附能为8～16　kJ/mol,表明该吸附过程为离子交换反应.热力学参数ΔG⁰<0、ΔH⁰>0、ΔS0>0,证实了吸附过程为自发的吸热过程.PVDF共混改性膜经吸附/脱附4次循环后,对模拟废水中Cu²⁺和城市污水中Cu²⁺的吸附量分别大于0 .025 mg/cm^２和0 .015 mg/cm^２,脱附率超过95%.PVDF共混改性膜具有优良的吸附/脱附性能、良好的稳定性和潜在的应用前景.     

磁性高交联纳米吸附树脂的合成及其对酚类的吸附

采用油酸双层包覆Fe₃O₄纳米粒子,然后进行共聚和交联反应,制备出耐酸性的磁性高交联纳米吸附树脂YQ-3.YQ-3树脂的比表面积为653.5 m²·g^-1,平均孔径为4.12 nm,磁化强度为1.72 emμ·g^-1,具有超顺磁性.苯酚（PN）、对苯二酚（HN）、对硝基苯酚（PNP）在YQ-3上的吸附等温线符合Freundlich方程,主要通过疏水和 π-π作用进行吸附.3种酚的饱和吸附量顺序为PNP>PN>HN,与其疏水性顺序一致.准一级动力学和颗粒内模型适合拟合YQ-3对酚的吸附,由于YQ-3磁性树脂具有较小的粒径和丰富的中-大孔隙,其动力学速率比传统超高交联树脂更快.     

Ni2+生物吸附动力学及吸附平衡研究

研究了金属离子Ni²⁺在酿酒酵母上的生物吸附特性,内容包括生物吸附动力学和吸附等温线.生物吸附动力学结果表明,当Ni²⁺初始浓度为65.6 mg/L时,Ni²⁺在酿酒酵母上的生物吸附可以分为2个阶段,第1阶段为物理吸附,在10　min内快速达到平衡.Ni²⁺在酵母上的吸附过程可以很好地用准二级动力学方程来描述 （R²=0.999）,动力学参数k₂为0.018 4 g/(mg·min),q_e为5.96 　mg/g.吸附等温线结果表明,Ni²⁺在酿酒酵母上的生物吸附可以用Langmuir和Freundlich方程来描述,最大吸附量q_max为6.32 　mg/g.酿酒酵母可用于处理低浓度的含Ni²⁺废水.     

溴化十四烷基吡啶对膨润土吸附萘的增强效应及机理

研究了溴化十四烷基吡啶(MPB)对膨润土吸附萘的增强效应、机理及影响因素,试图为有机膨润土在污染环境修复中的应用提供新的技术路线.结果表明,MPB能显著增强膨润土对萘的吸附作用,增强效应及机理与MPB浓度有关.当MPB平衡浓度(X)在0～1/10CMC之间,MPB几乎全部被膨润土吸附,对萘产生分配作用,其表观分配系数(K_d^*)随MPB加入量的增大而急剧增大;当X在1/10CMC～ICMC之间,由于表面活性剂的吸附作用及其单体的增溶作用,K_d^*值则缓慢减小;当X大于1CMC,由于增加的表面活性剂主要起胶束增溶作用,K_d^*值则急剧减小.引入了标化表观分配系数(K_oc^*)探讨萘在表面活性剂-膨润土-水体系中的吸附机理,其倒数(1/K_oc^*)与X呈线性关系;由线性斜率和截距可求得K_oc、K_mn、K_mc参数.     

原煤吸附净化含油污水的实验研究

通过室内模拟研究了各因素对原煤吸附净化含油污水的影响,并探讨了利用原煤吸附净化含油污水的可行性.研究表明,当吸附温度为20℃,pH为5,吸附时间为10 min,煤粒径为3 mm,投加浓度为0.075 g·mL-1时,原煤吸附除油的效果最佳,稳定性最好.结果同时表明,在最佳条件下,Langmuir方程可以较好地描述低浓度重质油在阳泉烟煤上的吸附过程,且可判知该反应较易发生,可使油组分的去除率达52.28%以上,出水均符合排放要求.研究结果为含油污水的治理提供了科学依据.     

活化煤矸石对水中亚甲基蓝吸附行为的研究

采用批量吸附实验,研究了活化煤矸石对水中亚甲基蓝的吸附行为。结果表明,活化煤矸石能有效地吸附水中的亚甲基蓝。利用Freundlich等温吸附方程和Langmuir等温吸附方程对其吸附进行描述,表明活化煤矸石易于吸附亚甲基蓝,吸附属于化学吸附,吸附过程是放热反应;用颗粒内扩散方程、准二级吸附动力学方程和准一级吸附动力学方程对实验数据进行回归分析,准二级吸附动力学方程能更好地描述亚甲基蓝在活化煤矸石上的吸附;根据Arrhenius方程得出该吸附的表观活化能为88．14kJ／mol。     

树脂吸附法处理煤气废水的试验研究

煤气废水是煤气加压气化后的废弃产物,物质成分复杂，是污水处理的难题。树脂法水处理广泛应用在水处理中。依据树脂吸附原理，采用大孔径吸附树脂、超高交联树脂和络合吸附树脂,对煤气废水的处理过程及使用效果进行了一系列试验研究，确定了固定床吸附工艺是煤气废水生化水处理的前提及其经济适用性。     

树脂吸附法处理煤气废水的试验研究

煤气废水是煤气加压气化后的废弃产物,物质成分复杂,是污水处理的难题.树脂法水处理广泛应用在水处理中.依据树脂吸附原理,采用大孔径吸附树脂、超高交联树脂和络合吸附树脂,时煤气废水的处理过程及使用效果进行了一系列试验研究,确定了固定床吸附工艺是煤气废水生化水处理的前提及其经济适用性.     

风化煤吸附镉的动力学特性研究

风化煤具有不同孔径和较大的比表面积,又含有大量腐殖酸,其羧基、羟基等活性含氧官能团具有离子交换和络合能力,对各种含重金属离子废水有良好的净化效果.加之风化煤资源丰富、价格低廉,因而是一种很有希望的吸附剂.我们对风化煤吸附镉的动力学特征及影响吸附净化的因素进行了初步探讨.     

粉煤灰吸附处理酸性红3B染料废水的研究

实验测定了酸性红 3B染料废水中酸性红 3B在粉煤灰中的吸附特性 ,研究了吸附温度、粉煤灰粒径及溶液pH值对吸附等温曲线的影响 ,得到了pH =6 8、2 5℃下的吸附等温表达式 ;考察了处理量、染料浓度、粒径等对粉煤灰固定床吸附处理酸性红 3B染料废水过程穿透时间的影响规律     

磺化褐煤对Cu(Ⅱ)离子的吸附性能及应用研究

研究了磺化褐煤(SBC)在不同溶液中吸附铜(Ⅱ)离子的动力学及用于镀铜废水的处理.结果表明,SBC对铜(Ⅱ)离子具有较强的吸附性能,pH值是影响吸附的主要因素,静电吸附是主要吸附形式,SBC吸附铜(Ⅱ)离子的最初速率与浓度成一级反应,吸附过程符合Langmuir吸附等温式.SBC用于镀铜废水的处理,得到了满意的结果.      

垃圾渗滤液的吸附净化实验研究

对不同高度的煤灰和土壤进行垃圾渗滤液的吸附净化试验．证明吸附法对渗滤液中有机物具有很好的去除能力;煤灰和土壤高度、有机负荷、水力负荷及配水次数等因素均对净化能力有一定的影响。     

利用电厂粉煤灰处理染料中间体废水

利用电厂粉煤灰，采用吸附法处理难生化降解的染料中间体二硝基氯化苯废水。结果表明，该法处理效果好，ＣＯＤＣｒ和色度去除率都很高，处理水可达标排放。而且此法处理成本大大低于活性炭吸附法。     

脱硫用煤基吸附剂的试验研究

进行了以煤为原料制备脱硫用吸附剂的实验研究，其中应用炭化与活化的方法，以对ＳＯ２吸附能力为衡量标准，系统地考察了样品在制备过程中不同温度，不同温升速率及时间对ＳＯ２吸附分离能力的影响，力求找出相应的最佳处理过程，并对机理进行探讨。