改性荔枝皮对水中Pb(Ⅱ)的动态吸附特性

以改性荔枝皮为吸附剂对Pb(Ⅱ)进行固定床动态吸附试验,考察了填料柱高(3.1、5.2和10.4 cm)、Pb(Ⅱ)溶液进水流速(2、4和6 mL/min)和初始ρ〔Pb(Ⅱ)〕(50、100和200 mg/L)对Pb(Ⅱ)的吸附穿透曲线和传质区长度的影响. 结果表明:降低柱高、增大流速、增大初始ρ〔Pb(Ⅱ)〕均会使穿透时间提前;柱高、流速和初始ρ〔Pb(Ⅱ)〕引起的传质区长度的平均变化率绝对值分别为0.076、0.090和0.004,可见与初始ρ〔Pb(Ⅱ)〕相比,柱高和流速对传质区长度的影响更大. 吸附穿透曲线的试验数据符合Thomas模型的使用条件(R2>0.95),吸附容量实测值(q_exp)大于59.1 mg/g,与Thomas模型预测值(q_cal)较为接近,说明内部扩散和外部扩散均非该吸附过程的限速步骤. 在仅改变流速或者初始ρ〔Pb(Ⅱ)〕时,穿透时间预测值和实测值间的最大误差分别为7.14%和8.45%,表明可以通过BDST(bed depth service time)模型确定固定床的使用周期.      

小麦秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附特性及动力学、热力学分析

为实现农业废料资源化,解决含铬废水的污染问题,研究了小麦秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附性能.试验考察了pH,小麦秸秆投加量,温度和初始ρ〔Cr(Ⅵ)〕对吸附活性的影响,进而确定了小麦秸秆去除Cr(Ⅵ)的最优条件.结果表明:当pH=1.0,温度为50 ℃,固液比为40 g/L时,小麦秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附效果最佳.在pH=1.0,温度为30 ℃,固液比为4 g/L的条件下,初始ρ〔Cr(Ⅵ)〕分别为50,100和150 mg/L时,吸附6 h达到平衡,饱和吸附量分别为6.281,11.942 和13.981 mg/g.吸附动力学反应符合准二级动力学方程.吸附热力学反应符合Langmuir吸附等温方程.结合FTIR谱图和SEM结果,推断小麦秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附过程以化学吸附为主.      

超声波/零价铁协同降解三氯甲烷特性研究

研究三氯甲烷在单独超声(US)、单独零价铁(Fe0)及超声波/零价铁协同体系(US/Fe0)中的降解发现,拟一级动力学能很好地拟合降解过程,协同体系中三氯甲烷一级降解速率常数(K_US/Fe0)为0.010　3 min-1,约为同等条件下零价铁体系所得K_Fe0的3倍,且大于K_Fe0与K_US之和,说明二者之间存在协同效应.考察零价铁投加量〔ρ(Fe0)〕,初始pH,初始三氯甲烷浓度(c₀),超声功率,溶液离子强度等控制参数对三氯甲烷降解速率(K_US/Fe0)的影响,结果表明,其拟一级速率常数分别在ρ(Fe0)为6 g/L,初始pH为6.0,c0为5 mmol/L以及0.5 mol/L　Na₂SO₄当量离子强度下达最大值,并且随着超声功率的增大而增大.      

赤铁矿对砷的吸附解吸及氧化特征

采用等温吸附热力学的方法,研究了赤铁矿(α-Fe2O3)对三价砷离子的吸附和氧化特征,以及温度、pH值等因素对吸附和氧化效果的影响.研究结果表明,Langmuir方程可以很好地表述吸附量与初始三价砷离子浓度的关系(R2=0.9939);随着初始砷离子浓度的增大,溶液中As(V)的浓度(氧化量)也逐渐增大,然而氧化率却随着初始砷离子浓度的增大而减小;35℃条件下的吸附量和吸附率、氧化量和氧化率都比25℃时大,表明升高温度有利于赤铁矿对砷离子的吸附和氧化作用.溶液酸度对于As(Ⅲ)的吸附和氧化有着不同的影响,在pH<8时,吸附量和吸附率随pH上升而增加,在pH=8时达到最大,随后随pH上升而减小;当pH低于6.0时,随着pH的增加As(Ⅲ)氧化量、氧化率逐渐增大,而当pH高于6.0时.随着pH增加As(Ⅲ)氧化量反而降低.最大氧化量出现在pH=6.0处.     

小麦秸秆驱动菱铁矿热解制备磁性生物质碳及其吸附Cd2+活性

以小麦秸秆和菱铁矿为原料,在500℃下热处理改性,制备了一种C-Fe_3O_4复合材料.采用FTIR、XRD、SEM、BET、磁化率仪对C-Fe_3O_4复合材料(以下统称复合材料)进行表征.考察了接触时间、初始pH、初始Cd~(2+)浓度、离子强度对Cd~(2+)去除率的影响,结合吸附前后表征结果分析了复合材料对Cd~(2+)的吸附机制.结果表明:复合材料及单独煅烧制备的小麦秸秆炭的比表面积分别为23.38 m~2·g~(-1)和7.20 m~2·g~(-1),孔容积分别为1.04×10-1cm~3·g~(-1)和2.23×10-2cm~3·g~(-1),平均孔径分别为17.74 nm和12.38 nm;红外光谱显示复合材料和小麦秸秆炭表面富含羧基、羟基等具有金属离子吸附活性的官能团;磁化率测试结果显示复合材料的质量磁化率为42 900×10~(-8)m~3·kg~(-1).复合材料对Cd~(2+)的吸附动力学用准二级动力学模型拟合度最好;吸附等温线符合Freundlich模型;pH在3.0~6.0之间,吸附容量随pH增大而升高,pH在6.0~9.0之间,吸附容量趋于稳定;pH在4.0~9.0之间,解析量随pH增大而减少;离子强度从1 mmol·L~(-1)增至100 mmol·L~(-1),Cd~(2+)的吸附容量略有减少,解析率由0.51%提升至8.5%;说明复合材料主要通过表面络合作用及离子交换去除溶液中的Cd~(2+).此外,复合材料的磁化性能使其在固液分离方面比一般的吸附材料具有很大优势.     

铊在河流沉积物上的吸附解吸行为研究

水体环境条件的改变直接影响铊在水体沉积物的吸附解吸行为,进而影响到铊在水环境中的迁移、转化途径.本实验采用北京市凉水河(L8)及其沿岸的藕田(L6)沉积物作为研究对象,研究了Tl(Ⅰ)在沉积物上的吸附特征及pH对其吸附过程的影响,并考察了以沉积物浸出液和背景电解质作为解吸体系时,Tl(Ⅰ)自沉积物上解吸的变化情况.研究结果表明:①两种沉积物对铊的吸附速度较快,初始的5 min内,沉积物对铊的吸附量达到最大吸附量的90％ (L6)和80％(L8)以上,12h基本达到吸附平衡.②沉积物L6和L8对Tl(I)吸附量均随着初始浓度的升高而增大,但是L6的吸附量明显高于L8.两种沉积物对铊的吸附等温线用Freundlich方程和Langmuir方程拟合均得到较好的拟合结果,在分析吸附解吸机理时,Langmuir方程更能说明其物理化学意义.③pH对铊在沉积物上的吸附影响较大,随着体系pH的增大,吸附量逐渐增大.④沉积物浸出液的高效体积排阻色谱和三维荧光表征结果表明沉积物浸出液中主要以类蛋白和腐殖酸类物质为主,荧光强度集中在1100 ～1550之间.用沉积物浸出液代替背景电解质作为解吸体系时,解吸量增加了2.232 mg·kg-1(L6)和1.494 mg·kg-1(L8)(C0 =0.33 mg·L-1),铊更易从沉积物浸出液的环境下解吸下来,进入水体.     

粉煤灰提铝中间产物合成4A分子筛对氨氮的吸附行为研究

采用粉煤灰提铝中间产物合成4A分子筛,利用XRD、SEM、热重分析、化学成分分析、阳离子交换容量对4A分子筛进行表征.考察吸附时间、pH、分子筛投加量、氨氮初始浓度、共存阳离子对其吸附性能的影响,研究其对模拟废水中氨氮的吸附效果,并结合准二级动力学方程、吸附等温线研究吸附性能和机理.结果表明,初始浓度为50 mg·L~(-1)、4A分子筛投加量为5 g·L~(-1)、pH值为6~9、吸附时间为80 min时氨氮去除率可达71.34%;随着氨氮初始浓度升高,其去除率降低,吸附容量增加;共存阳离子Na~+、K~+、Ca~(2+)对NH_4~+有强烈的竞争吸附,Mg~(2+)无明显竞争作用.吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich模型.Langmuir吸附等温线显示最大吸附容量为20 mg·g~(-1).     

利用活性碳毡构建流通式电容去离子器件及其电容脱盐性能研究

采用活性碳毡(ACF)作为电吸附材料,构建流通式(Flow-through)电容去离子(CDI)装置,以模拟盐水为对象,考察了电压、通量、进水初始浓度及盐离子种类等条件对ACF电吸附容量的影响,并与平板式(Flow-by)电容去离子装置对比.结果表明,在流通式运行模式下,ACF电吸附容量随着电压、进水盐浓度的增大而增大,吸盐量最终会达到极值(最大吸附量).ACF电吸附容量会随着进水通量的增大先增大后减小.在电压1.2 V、通量0.053 m L·min~(-1)·cm~(-2)、进水初始浓度1000 mg·L~(-1)的条件下,流通式CDI中ACF对硫酸钠的电吸附容量达到7.73 mg·g~(-1),而平板式CDI中ACF电吸附容量为5.42 mg·g~(-1).此外,还考察了在不同盐离子类型条件下的流通式CDI脱盐效果,结果表明,ACF电极对阳离子电吸附强弱顺序依次为K~+Na~+Ca~(2+),对阴离子电吸附强弱顺序为Cl~-NO_3~-SO_4~(2-).流通式CDI装置在12个周期内脱盐效果并无明显衰减,表明CDI具有较好的稳定性.     

PAAm/HACC半互穿网络水凝胶的制备及其对水中腐殖酸的吸附性能

采用原位聚合热合成法成功制备了聚丙烯酰胺-壳聚糖季铵盐半互穿网络水凝胶(PAAm/HACC semi-IPN)新型吸附剂(s-IPN 1.5)和(s-IPN 3),并用于吸附水体中的腐殖酸.利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、X射线衍射光谱(XRD)等方法对吸附剂的结构进行表征.考察了溶液pH、离子强度、接触时间、腐殖酸初始浓度及温度等对吸附剂吸附腐殖酸的影响.结果表明s-IPN 3的吸附效果要优于s-IPN 1.5.吸附剂对腐殖酸的吸附量随着pH的增大而减小,随温度的升高而增大,且一定的离子强度有助于吸附剂对腐殖酸的吸附.吸附过程能较好地用准二级动力学模型及Sips等温模型进行拟合.吸附剂在pH 7.0,离子强度0.01 mol·L-1,温度为298 K条件下的最大吸附量可高达238.08 mg·g-1,吸附效果显著,能有效去除水体中的腐殖酸.     

沸石分子筛的碱改性及其吸附去除水中铜离子

考察了市售ZSM-5沸石分子筛的碱改性及其吸附去除水中重金属离子Cu2+的效果。研究结果表明,碱改性可有效提高材料吸附容量,经0.40 mol/L氢氧化钠碱改性效果最好。以碱改性分子筛为研究对象,研究其吸附动力学及吸附等温过程,结果表明:吸附过程符合假二阶动力学模型;吸附等温线符合Langmuir等温模型,极限吸附容量达40.49 mg/g。考察投加量、干扰离子等影响因素对碱改性分子筛吸附去除Cu2+离子的影响,对于初始浓度50 mg/L的Cu2+离子,改性材料投加量为0.4~2.4 g/L时,吸附去除率随投加量的增大而增大;当投加量大于1.6 g/L时,对铜离子去除率均在97%以上。当干扰离子Na+、K+、Mg2+、Pb2+与Cu2+离子共存时,Pb2+的干扰影响最大,去除率由不加干扰离子时的98.3%下降至56.5%。此外,采用BET和XRD手段对改性前后的材料进行了表征,并对改性机理进行了探讨。     

铁纳米线对水中Cu2+的吸附性能及机理

为研究nZVI（纳米零价铁）材料对水中Cu2+的吸附性能,采用液相还原法合成核壳结构的nZVI,即FSCNs（铁纳米线,Fe@Fe₂O₃ core-shell nanowires）.通过批处理吸附试验研究pH、离子强度、FSCNs投加量、反应时间、初始ρ（Cu2+）、反应温度等因素对Cu2+去除率的影响,运用动力学模型、等温吸附模型和吸附热力学模型分析FSCNs对Cu2+的吸附特性,并利用SEM（扫描电镜）、XRD（X射线衍射）和XPS（X射线光电子能谱）等表征手段探讨FSCNs对Cu2+的吸附机制.结果表明:①在pH为5、离子强度为0.01 mol/L、FSCNs投加量为0.5 g/L、反应温度为318 K条件下,FSCNs对Cu2+产生的吸附容量最大,为387.6 mg/g.②FSCNs对Cu2+的吸附反应在30 min内达到吸附平衡,此时的最大吸附率可达96%;FSCNs对Cu2+的吸附更符合准二级动力学模型（R2≥0.992）,表明化学吸附可能为该反应的限制步骤;Langmuir和Freundlich等温吸附模型均能较好地拟合吸附结果（R2≥0.992）;该吸附过程是自发的吸热反应〔ΔG0（吉布斯标准自由能） < 0,ΔH0（标准焓变）>0〕.③大部分Cu2+在加入FSCNs后转化为Cu、Cu₂O和CuO,被吸附在FSCNs表面,吸附、还原与共沉淀可能是FSCNs去除水中Cu2+的主要机理.研究显示,FSCNs对Cu2+的最大吸附容量为387.6 mg/g,能快速高效吸附水中的Cu2+,应用前景良好.      

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.     

纳米零价铁对水中芴的去除研究

研究了实验室自制的纳米零价铁在不同投加量、初始浓度、pH及温度条件下,对芴溶液的吸附效果、吸附等温线及吸附动力学.结果表明,随着纳米铁投加量的增加,芴的去除率升高;增加芴的初始浓度,去除率则相应下降,同时平衡吸附量增加.另一方面,纳米铁对芴的吸附能力随pH的升高而下降;温度为15~35℃时,芴的平衡吸附量随温度的升高而增加,但变化不大.纳米铁对芴的吸附等温线符合Langmuir和Freundlich方程;纳米铁对芴的吸附过程很好地符合准二级速率方程,吸附速率随芴初始浓度的增大而减小,平衡吸附量随芴初始浓度的增大而增大.除上述结果以外,本文还对此反应体系的吸附机理进行了初步探讨.     

离子强度和pH对针铁矿吸附水溶液中Cd(Ⅱ)的影响

探讨了初始浓度、接触时间、pH、离子强度等因素对针铁矿对去除水溶液中Cd(Ⅱ)的影响。利用X射线粉末衍射仪(XRD)对针铁矿进行表征,并通过批量实验研究了针铁矿对Cd(Ⅱ)吸附动力学和等温吸附机理。结果表明:针铁矿比表面积为82. 36 m~2/g;准二级动力学和Langmuir等温吸附适用于针铁矿对Cd(Ⅱ)的吸附,相关系数分别为0. 9535和0. 9915;当25℃、pH为5时,用Langmuir等温线计算得到其最大吸附量为35. 29 mg/g;针铁矿吸附Cd(Ⅱ)能力随pH增大而增大;随着CaCl_2的浓度增大,针铁矿对Cd(Ⅱ)的吸附量减小,随着MgCl_2的浓度增大,针铁矿对Cd(Ⅱ)的吸附量先减小后上升,总体有抑制作用。     

N,N-二甲基乙酰胺在水体泥沙中的吸附及光解特性

实验室模拟条件下研究了泥沙对N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)的吸附和光解特性以及影响因素. 结果表明:DMAC在泥沙中的吸附同时符合Langmuir模型和Freundlich模型. 不同紫外光照强度下,DMAC的光解反应半衰期均大于8 h. DMAC的光解率随光照强度的增大而增大;在ρ(DMAC)较低范围(<20 mg/L)内,同一紫外光照强度下,初始ρ(DMAC)越高光解速率越快;在pH为6～9的自然环境中,初始pH越高越有利于DMAC的光解;当水体中含有腐殖酸时,DMAC的光解率显著降低.      

黄河兰州段底泥对硝基苯的吸附行为

选择硝基苯为代表性污染物,研究了黄河兰州段底泥对硝基苯的动力学吸附和热力学吸附过程,并对离子強度、pH值和粒径等对吸附的影响进行了分析.结果表明,硝基苯在黄河兰州段底泥上的动力学吸附经历了3个阶段:快速、慢速和吸附平衡阶段,0~2h为快速吸附阶段,2~15h为慢吸附阶段,15h后吸附达到平衡.黄河兰州段底泥对硝基苯的动力学吸附过程较好地符合准二级吸附动力学模型;热力学吸附较好地符合Langmuir等温吸附模型;在吸附过程中,吸附自由能△G~θ小于0,焓变△H~θ及熵变△,S~θ均大于0,表明黄河兰州段底泥对硝基苯的吸附是ー个自发吸热且吸附体系的混乱度増大的等温吸附过程.吸附影响因素分析结果显示:当Ca~(2+)离子浓度在0~0.05mol/L时,黄河兰州段底泥对硝基苯的吸附量随Ca~(2+)离子浓度的増大而增加,当Ca~(2+)离子浓度増大到0.1mol/L时,吸附量減少,说明在此离子强度下,Ca~(2+)抑制了底泥对硝基苯的吸附.当pH3~5和7~10范围内时,底泥对硝基苯的吸附量随pH值增大明显减小,当pH5~7范围内时,吸附量随pH值增大基本保持不变.底泥粒径对黄河兰州段底泥吸附硝基苯有显著影响,其饱和吸附量随底泥粒径的减小而增大.     

海藻酸锆/聚N-异丙基丙烯酰胺半互穿网络凝胶球的除磷性能

利用离子交联和自由基聚合反应制备了一种海藻酸锆/聚(N-异丙基丙烯酰胺)半互穿网络凝胶球(ZA/PNIPAM),用于吸附水中的磷酸盐.考察了溶液初始pH、吸附剂投加量、初始磷酸盐浓度和共存阴离子等因素对凝胶球吸附性能的影响.结果表明:ZA/PNIPAM在pH=2时可获得较大的吸附能力;随着投加量的减少、初始磷酸盐浓度的升高,凝胶球的吸附性能逐渐增大;SO_4~(2-)对吸附性能影响较Cl~-和NO_3~-明显.准二级动力学模型和颗粒内部扩散模型可以较好地拟合动力学吸附数据,表明表面吸附和颗粒内部扩散是吸附速率的主要控制步骤.吸附等温线数据可以较好地被Freundlich模型描述,表明吸附过程为非均匀多分子层吸附.FTIR、XPS、零电荷点(pH_(pzc))的结果以及相关吸附数据揭示凝胶球吸附磷酸盐的机制为静电吸附(物理吸附)以及配位交换(化学吸附)的共同作用.经过4次循环再生后,ZA/PNIPAM吸附性能保持稳定,具有良好的重复使用性.     

EXAFS研究Zn在δ-MnO2上的吸附-解吸机理

用延展X-ray吸收精细结构光谱(EXAFS)研究了重金属Zn(Ⅱ)在δ-MnO2上吸附产物的微观结构及其吸附机制.在pH 5.50,0.1mol/L NaNO3介质中,吸附在δ-MnO2表面上Zn(Ⅱ)以六配位的水合离子八面体形式存在.水合锌离子八面体从δ-MnO2层状结构的空位上下方,与δ-MnO2的结构单元MnO6八面体通过共用O原子结合,形成角-角结合的弱吸附,Zn-O平均原子间距为(2.071±0.007)A(n=3),Zn-Mn平均原子间距为(3.528±0.006)A(n=3).在同一条等温线上随着吸附量增加,以角-角结合的弱吸附形式基本上没有变化.宏观的吸附-解吸实验结果显示Zn(Ⅱ)在δ-MnO2上的吸附可逆性很高,解吸等温线和吸附等温线几乎重合在一起EXAFS结果从分子水平表明,Zn(Ⅱ)在δ-MnO2上的高吸附可逆性是由角-角形式弱吸附所导致的.     

黄河中下游沉积物对磷酸盐的吸附特征

研究了黄河中下游12个沉积物的临界磷平衡浓度(EPCo),以此判断沉积物是磷"源"还是磷"汇".用修改后的Langmuir 等温吸附模型对吸附实验数据进行了拟合.结果得到最大吸附容量(PAC).Langrnuir吸附平衡常数(k).利用所得拟合参数通过公式计算方法得到EPC0、原有交换态磷(NAP)以及固·液分配系数Kp值并考察了环境因子(pH、离子强度)对吸附作用的影响·沉积物的EPCo均大于上覆水体中的磷浓度,沉积物有向上覆水体释放磷的能力.吸附容量与总有机碳(TOC)含量有较好的正相关关系.pH<6.0,沉积物释放磷并且随着pH增大吸附量增加很快;69.7.吸附量略有增高.随着Ca2 离子强度的增加,沉积物对磷的吸附量减小.     

对羟基联苯在黄河兰州段底泥上的吸附行为

为研究典型有机污染物在黄河兰州段的吸附规律及影响因素,以黄河兰州段的底泥为供试样品,选择对羟基联苯(phydroxy biphenyl,PHB)为代表性有机污染物,采用批量实验法研究了底泥对PHB的吸附动力学和热力学特征及其影响因素.结果表明,黄河兰州段底泥对PHB吸附动力学的最优模型为准二级动力学模型,吸附热力学过程更符合单分子层吸附的Langmuir等温吸附模型(R20.974),在25~45℃温度范围内,PHB在黄河兰州段底泥上的吸附平均自由能(E)在0.913~1.00 k J·mol~(-1)之间,吸附过程中,ΔGθ和ΔHθ均小于0,ΔSθ均大于0,表明黄河兰州段底泥对PHB的吸附过程主要是物理吸附,属于自发放热过程且体系的混乱度是增加的.分析黄河兰州段底泥对PHB吸附影响因素的结果表明,粒径越小,黄河底泥对PHB的吸附量越大;PHB的初始质量浓度越高,黄河底泥对PHB的吸附量越大;当p H在4.23~7.00之间时,吸附量随pH升高而缓慢下降,当pH7.00时,吸附量随pH升高急剧下降,且在pH=10.3附近,吸附量几乎为零;体系中离子强度增大,PHB吸附量增大,但当离子强度到一定值时,由于竞争吸附作用,会抑制底泥对PHB的吸附,造成吸附量的下降.