缺钙型羟基磷灰石对溶液中氟离子的吸附作用研究

利用一种含磷废水处理副产物--缺钙型羟基磷灰石(d-HAp)作为吸附剂,研究了其对氟离子的去除分离性能,探讨了溶液pH值、d-HAp投加量、共存钙镁离子及氯离子等因素对吸附作用的影响.结果表明,该缺钙型羟基磷灰石能够在较宽的pH范围(4～7)内有效吸附氟离子,并保持85%以上的去除率.高达200倍的Ca2+、Mg2+离子及Cl-离子的存在并未对氟离子的吸附产生明显影响,可适用于广大高氟水地区.该缺钙型羟基磷灰石对氟离子的吸附动力学符合Lagergren拟二级反应动力学方程,吸附速率快.吸附氟离子的过程可用Langmuir吸附等温模型描述,静态吸附容量可达26.11 mg·g-1.在实验条件下的吸附体系中,吸附机制主要为离子交换作用.     

磁性铝基MOF的表征和对水体中氟化物吸附性能研究

我国多地的地表水受到成土母质或背景值的影响,氟离子浓度均超过1.0 mg/L,即高于GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准限值.为了实现地表水的快速降氟和吸附材料的便捷回收,通过水热法制备了磁性Al-MOF@Fe₃O₄吸附材料,使用扫描电极（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱仪（XPS）和孔隙度分析仪（BET）对材料的形貌和化学组成进行了表征.结果表明:①Al-MOF@Fe₃O₄具有不规则的晶体形状和直径更小的介孔结构,能够提供更高的比表面积吸附氟离子.②吸附试验结果表明,Al-MOF/Fe₃O₄的吸附量达到了75.2 mg/g,吸附过程更加符合拟二阶动力学模型,证明了化学吸附是该除氟过程的主要机理.③增加吸附剂投加和降低氟离子初始浓度,有助于提高除氟效率,但却难以得到较高的吸附量,同时碱性条件不利于氟离子的吸附,阴离子对除氟性能的影响程度表现为CO₃2- > HCO₃- > SO₄2- > PO₄3- > Cl-.④对吸附机理的研究表明,氟离子是通过取代Al-OH实现稳定和快速地脱离水体,使用NaOH溶液淋洗可以实现吸附剂的高效再生.⑤5次循环吸附试验后,复合材料依然保留了71.4 mg/g的吸附能力和良好的磁性.在实际地表水中进行除氟试验,该吸附剂可以将氟化物浓度从1.17 mg/L降至0.2 mg/L以下.研究显示,Al-MOF@Fe₃O₄纳米材料可以作为地表水除氟材料,实现对低浓度氟离子的高效去除.      

水合氧化镧吸附除磷的试验研究

以开发新型高效除磷吸附剂材料为目的,以金属水合氧化物MeH(metal hydrate)为试验对象,对所选材料进行了吸附除磷性能评价.通过对多种水合金属氧化物吸附除磷性能的比较研究,发现水合氧化镧LaH(lan-thanum hydrate)具有优异的除磷吸附容量,其吸附容量大约为参照物粉末活性氧化铝的十几倍.该吸附剂的吸附容量随pH值变化显著,在pH=3附近达最大值;吸附等温线较符合Langmuir方程;进行了抗无机阴离子干扰能力测试,给出了干扰离子的影响顺序;该吸附剂对正磷酸根的去除性能优越,但对聚磷酸根的去除效果不理想.试验结果表明,水合氧化镧在平衡吸附容量、pH适应范围等方面与参照物活性氧化铝相比较,具有优异的性能.     

沸石的载铁改性及饮用水除氟试验研究

为避免使用含铝材料,采用新方法制得载铁改性斜发沸石,并通过一系列静态及动态试验对其除氟性能及影响因素进行了研究.结果表明:经过改性活化的斜发沸石滤料的除氟容量(DC)得到显著提高,静态达0.665 mg/g,动态达0.2 mg/g,分别约为原沸石除氟容量(0.03 mg/g)的20和7倍.载铁改性斜发沸石对F的吸附符合Langmuir吸附等温模式,其最适pH为6～7,氟吸附速率快,再生稳定;同时其也能高效去除饮用水中的锰离子,除锰容量(MRC)达2.442 mg/g.对高氟地下水的处理效果证明,该滤料不仅降氟达到国家饮用水标准,而且具有再生简易、使用寿命长等特点.     

Ti(Ⅳ)改性颗粒活性炭的除氟性能研究

该研究采用Ti(Ⅳ)改性颗粒活性炭(GAC),并考察改性前后GAC的除氟性能。通过批试验确定Ti(Ⅳ)改性GAC对氟离子的吸附平衡、动力学和机理。实验结果表明该吸附过程符合Langmuir吸附等温线和拟二级动力学模型。初始氟离子浓度的提高和接触时间的延长可以提升吸附性能,而p H和温度的升高会抑制吸附性能。氟离子和羟基基团之间的离子交换作用是主要的吸附机理。批试验结果证明Ti(Ⅳ)改性GAC对氟离子就有优异的去除效果,能将水体水氟离子浓度降至饮用水标准限之下(1.0 mg/L)。Ti(Ⅳ)改性GAC具有良好的再生性能和工艺适应性,能处理同时含有氟离子和有机物污染的混合水体。     

负载镧镁活性氧化铝的制备及除氟性能研究

采用浸渍法制备负载镧镁活性氧化铝改性除氟剂,用于去除溶液中氟离子。通过正交实验考察镧镁摩尔比、焙烧温度和焙烧时间对改性活性氧化铝吸附性能的影响,得出最佳合成条件为镧、镁物质的量比1∶2,焙烧温度300℃,焙烧时间2.0 h。研究吸附时间、投加量、p H值和共存阴离子对氟离子吸附效果的影响。结果表明:吸附时间为3.0 h、投加量为3.6 mg/L,p H值在6~9,除氟效果最好,氟离子去除率为94.5%;对比不同阴离子对除氟性能的影响,除氟性能受阴离子影响力大小为:CO2-3>SO2-4>Cl->NO-3;吸附剂对氟离子的吸附过程符合伪二级动力学模型,吸附等温线满足Langmuir吸附等温式,其饱和吸附量为7.663 mg/g;不同温度下的热力学结果表明该反应为自发吸热反应。     

负载镧纤维吸附剂对氟离子的吸附性能

在适宜pH值下 ,通过氨基 -膦酸基 -二硫代羧基螯合纤维与镧离子的螯合作用 ,制备了负载镧纤维吸附剂 ,探讨了该纤维吸附剂对氟离子的吸附性能 .研究表明 ,制备纤维吸附剂的最佳 pH值为 5.0～ 7.0,饱和负载镧量 (镧 /负载纤维 )为 126.5mg/g,与其它吸附剂相比 ,该负载纤维吸附剂对氟离子具有较好的吸附动力学特性和较高的饱和吸附容量 .较低的 pH值有利于氟离子的吸附 ,其吸附行为基本符合 Langmuir吸附等温式 ,属于单分子层化学吸附机制 .     

碳氮结构空心管材料及其对钍离子的吸附性能研究

目的合成碳氮结构空心管材料,用于稀土矿山开采中放射性钍离子的吸附去除,方法通过三聚氰胺和三聚氰酸超分子自组装,经水热碳化及高温热解,制备碳氮结构空心管材料.采用SEM、XRD等对材料进行表征.在不同热解温度和pH值下进行钍离子吸附实验,比较不同钍离子的初始浓度和吸附时间下吸附容量的差异.结果600℃时,材料形貌为均匀的中空管状结构;pH=3.5,热解温度为800℃时,材料最大吸附容量达到133.87 mg/g,吸附过程符合Langmuir等温吸附模型且遵从准二级动力学规律.结论碳氮结构空心管材料对钍离子具有良好的吸附效果,有望用于稀土开采过程中产生的放射性废钍离子的去除.     

两种不同硅铝比的ZSM-5型分子筛去除水中Pb~(2+)的研究

考察硅铝比不同的ZSM-5两种分子筛(25H和50H,25和50为硅铝比:SiO2/Al2O3)对水中Pb2+离子的吸附去除效能。两种材料均可有效吸附去除水中Pb2+离子,吸附等温线符合Langmuir吸附等温式,25H的最大吸附容量达22.22mg/g,吸附动力学符合假二阶动力学模型,吸附速率及吸附容量顺序为:25H>50H。随着投加量的增加,分子筛对Pb2+的去除率呈上升趋势。常见共存阳离子均对分子筛吸附去除Pb2+产生影响。     

铝改性粉煤灰漂珠材料吸附水中氟的性能研究

采用湿法+干法制备铝改性漂珠材料,借助静态吸附实验研究吸附剂用量、pH值、共存离子、反应时间和反应温度对去除水溶液中氟离子性能的影响,并对实验数据进行吸附等温线和动力学拟合。结果表明:铝改性漂珠材料吸附水中氟离子的最佳pH值为3;最佳吸附剂用量2.5 g/L;共存离子影响由强到弱的顺序为H2PO4-,SO42-和NO3-的混合物﹥H2PO4-﹥SO42-﹥NO3-;在温度298 K、吸附剂用量2.5 g/L、pH值为3和反应时间24 h的条件下,最大吸附容量约10.2 mg/g;吸附等温线符合Langmuir单层吸附模型;动力学过程符合准二级动力学模型。     

氟羟基磷灰石的制备及对重金属离子吸附研究

采用动态水热法制备出了含氟硅酸钙粉体。磷酸盐改性后得到含氟羟基磷灰石(FHAs)吸附材料。采用SEM、BET等手段对吸附材料的形貌和比表面积进行了表征;通过静态吸附实验探究了溶液pH、初始离子浓度、温度和吸附时间等因素对材料吸附性能的影响。实验结果表明,吸附过程符合准二级动力学方程;氟羟基磷灰石对污水中Pb~(2+)、Cd~(2+)重金属离子具有高效的吸附能力,吸附量分别可达112.5 mg/g和95.3 mg/g,重金属离子去除率均高达99.6%。     

鸟粪石天然沸石复合材料对水中铅离子的去除

将一种含鸟粪石的氮磷回收产物(NZ-MAP)应用于水中重金属离子铅的去除.通过XRD、FTIR、SEM/EDS分析手段对NZ-MAP进行表征,并探究投加量、溶液初始pH、反应时间对去除过程的影响.结果表明NZ-MAP材料主要成分为负载有鸟粪石的天然沸石;当投加量为0. 4 g·L~(-1)时,最大吸附量为749. 74 mg·g~(-1),同时NZ-MAP对溶液中Pb~(2+)的吸附量随pH的增大呈先增加后趋于平衡的趋势,其去除机理主要为Pb_(10)(PO_4)_6(OH)_2沉淀作用,且当pH为5. 0时效果最佳.该材料对于水中铅离子的去除过程更加符合准二级动力学模型.为深入探讨共存重金属离子对NZ-MAP去除水中铅离子的影响,发现共存Ni~(2+)和Cu~(2+)对NZ-MAP吸附Pb~(2+)的影响较小,共存Zn~(2+)和Al~(3+)明显抑制了NZ-MAP对Pb~(2+)的吸附.研究显示,NZ-MAP材料可高效去除水中铅离子,可为水体中铅离子的去除提供有效的方法     

磁性氧化石墨烯制备及去除水中刚果红的研究

采用Hummer方法制备了氧化石墨烯(GO),采用化学共沉淀法把铁氧化物纳米粒子覆盖在GO上制成磁性氧化石墨烯(MGO),并把MGO用作吸附剂去除水中阴离子染料刚果红.采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、Zeta电位仪和磁强计对MGO进行了表征.研究了吸附动力学,吸附等温线及初始pH值,离子强度对吸附的影响.考察了MGO对自来水中刚果红的去除效果.结果表明,GO具有片状的二维纳米结构,表面有许多的褶皱;当pH3.5,吸附剂表面带负电荷,等电点为3.5;MGO的饱和磁化强度为31.2emu/g,足够从水溶液中分离出来.刚果红的吸附符合准二级动力学模型,且在吸附时间为7h内基本达到吸附平衡.在超纯水中最大吸附容量高达140.6mg/g,且吸附量随pH值升高先增加再降低,当pH4~5达到最大值.MGO对自来水中刚果红的最大吸附容量为287.6 mg/g,为在超纯水中的2倍,表明MGO对刚果红具有很好的去除效果.     

三维网状HZO@SGH对水中氟离子的吸附作用和机制

本研究采用均相沉淀法制备得到具有独特三维网状结构的水合氧化锆包覆的石墨烯水凝胶(HZO@SGH).利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱分析仪(FTIR)和X射线光电子能谱分析仪(XPS)对HZO@SGH进行表征,分析其形貌结构和除氟机制.通过批量吸附实验考察HZO@SGH对水中氟离子的吸附性能.结果表明,HZO@SGH对溶液中氟离子的吸附容量明显高于HZO和SGH.拟二级动力学模型能很好地拟合HZO@SGH对氟离子的吸附动力学数据,说明吸附速率主要由化学吸附控制;吸附氟离子过程可由D-R吸附等温模型描述,最大吸附量达31.79 mg·g~(-1),高于部分已报道的含锆复合材料的吸附量.HZO@SGH在较低pH(3~6.5)和含有NO_3~-、C~l-、低浓度SO_4~(2-)(≤10 mg·L~(-1))的氟离子溶液中能保持优异的吸附性能.吸附剂制备过程简单环保,易于从溶液中分离而不产生二次污染,是一种潜在的氟离子吸附剂.     

植酸掺杂聚苯胺对水中Cr(Ⅵ)的去除研究

为实现对废水中Cr（Ⅵ）的高效去除,利用PA（植酸）掺杂PANI（聚苯胺）制备了一种新型三维多孔吸附剂PANI/PA,探究PA的掺杂浓度、pH、反应时间、反应温度、共存金属离子和无机阴离子对Cr（Ⅵ）去除率的影响.首先,采用SEM、FTIR、XPS等表征手段证实PA成功掺杂到PANI上形成三维多孔结构,并进一步利用吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学模型分析PANI/PA对Cr（Ⅵ）的吸附特性.结果表明:①0.05 mol/L PA掺杂的吸附材料具有最优吸附效果.当pH为4.0时,吸附剂可以实现对Cr（Ⅵ）最有效的去除.②吸附动力学符合准二级动力学模型,表明化学吸附是控制反应速率的主要因素.Langmuir等温吸附模型对等温吸附过程实现较准确拟合,在318 K时达最大吸附容量（99.0 mg/g）,优于普通PANI吸附剂.③吸附机理主要是表面静电吸附、络合作用和还原作用.④在其他金属离子和无机阴离子共存下,PANI/PA对Cr（Ⅵ）具有较强的选择吸附性.研究显示,PANI/PA吸附材料成功制备并具有稳定结构,能够对水中Cr（Ⅵ）实现有效去除,并具有较强的选择吸附性,因此对废水中Cr（Ⅵ）的去除具有潜在的应用价值.      

核壳式磁性碳纳米吸附剂的制备及其对水环境中金霉素的吸附研究

采用水热法和热处理法制备了高比表面积的核壳式磁性碳纳米吸附剂(Fe3C/Fe@C).该吸附剂具有强磁性内核和石墨碳外壳.考察了Fe3C/Fe@C对水环境中金霉素(CTC)的去除能力.结果表明,Fe3C/Fe@C对CTC表现出极强的吸附性能,其吸附行为符合准二级动力学模型,24 h内吸附达到平衡.CTC的吸附能力随溶液pH(3.5～7.5)的增加而增加,但当pH在7.5～8.5时吸附能力下降.CTC的吸附随溶液温度的增加而降低,随离子强度的增加而增加.溶液中共存腐殖酸浓度为10～50mg.L-1时,CTC的吸附仅降低了10%～20%.在最佳条件下(pH=7.5,T=293 K),由Langmuir吸附模型拟合的CTC最大吸附容量为909 mg.g-1,该吸附容量远大于沉积物和矿物对CTC的吸附.吸附CTC后的Fe3C/Fe@C在磁场作用下可以快速从水样中收集,便于进一步处理,避免对环境的二次污染.这些结果表明,Fe3C/Fe@C可作为水环境中四环素类抗生素去除的一种潜在的高效、绿色吸附剂.     

复合吸附材料TLA的制备及其砷氟共除性能的研究

以硫酸钛、硝酸镧和活性炭为原料,制备了新型的TLA复合吸附剂.比较了TLA和活性氧化铝除砷除氟吸附等温线、吸附动力学和pH对除砷除氟效果的影响;通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对吸附剂进行了表征,并对吸附机理进行了探讨.结果表明,TLA对砷氟的吸附容量显著优于活性氧化铝.在pH为7,砷氟单独存在时,TLA对砷和氟的Langmuir吸附容量分别是30.3mg.g-1和27.8mg.g-1;当砷氟共存时,TLA对砷和氟的Langmuir吸附容量分别是25.1mg.g-1和17.0mg.g-1.TLA对砷、氟的吸附符合拟二级动力学方程.溶液pH值显著影响砷、氟去除效果.电荷分布多位络合模型(Charge-distribution multisite complexation model,CDMUSIC)能准确模拟砷、氟的吸附行为.     

锆柱撑煤系高岭土对氟离子的吸附研究

由于炼铝、磷肥、钢铁等工业持续发展,水体氟污染逐渐成为一个全球性环境问题。吸附法因具有成本低、易操作、效果好、吸附材料来源广泛等优点,是一种相对成熟的除氟方法。煤系高岭土具有特殊的层状结构,可以通过柱撑改性表现出良好的吸附性能,用于吸附去除氟离子。对经预处理的煤系高岭土进行锆柱撑改性,制得柱撑煤系高岭土复合物,同时采用傅里叶红外光谱和X射线衍射分析对其进行表征,以分析其改性原理。此外,为了研究该柱撑煤系高岭土复合物的除氟性能,文章考察了吸附剂投土比、反应pH、吸附时间、溶液初始浓度等对吸附效果的影响,并分析了吸附去除氟离子的机理。实验结果表明,锆进入了煤系高岭土的层间结构,使其层间距增大,形成了具有特殊官能团的锆柱撑高岭土复合物,利于吸附去除氟离子。在吸附剂投加量为10 g/L、反应pH=4、氟溶液初始浓度为50 mg/g、吸附时间为3 h、温度为25℃的条件下,柱撑煤系高岭土复合物对氟离子的去除率可达98.2%。该吸附剂对氟离子的吸附等温线符合Langmuir方程,吸附动力学可用准二级动力学模型描述,属于单分子化学吸附。     

石墨烯材料去除重金属及放射性核素的研究

石墨烯及其改性材料具有比表面积大、吸附能力强、抗辐射性能好、耐高温、耐酸碱等优点,近年来在去除重金属和放射性核素领域得到了广泛关注.本文简要介绍了石墨烯的合成及改性方法,综述了石墨烯材料去除水中重金属离子和放射性核素的研究进展,包括吸附容量、影响因素、吸附动力学、吸附热力学模型和吸附机理,分析了该研究领域目前存在的问题,探讨了今后的研究方向.     

功能化材料Zr@AC对水中难降解农药阿特拉津的去除特征

我国农药阿特拉津的污染十分严重,对生态系统造成了非常不利的影响. 为了实现对水环境中阿特拉津的高效去除和吸附剂的重复利用,该研究通过溶液浸渍和高温煅烧技术将金属锆负载到活性炭上,制备出功能化材料Zr@AC,使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)和比表面及孔径分析仪(BET)对材料的形貌和组成进行了表征,并考察了Zr@AC对水中阿特拉津的去除效果. 结果表明:①当浸渍液锆离子的质量分数为7.0%、浸渍时间为9.0 h、煅烧温度为500 ℃和煅烧时间为5.0 h时,制备的Zr@AC具有较大的比表面积、较多的中孔和微孔以及丰富的活性位点. ②对阿特拉津的去除研究表明,当溶液pH为4.0、温度为25 ℃、Zr@AC投加量为60.0 mg/L时,经过90 min的反应,Zr@AC对阿特拉津的吸附容量最大,达到93.8 mg/g. ③动力学模拟研究表明,该吸附过程遵循拟二级动力学模型,且Freundlich等温吸附模型的拟合结果要优于Langmuir等温吸附模型,说明Zr@AC对阿特拉津的吸附存在化学吸附和多分子层吸附的双重作用. ④经过5次重复试验后,Zr@AC对阿特拉津的去除率仍有83.9%. 研究显示,Zr@AC可作为水中去除阿特拉津的吸附剂,是一种很有前途、可重复多次使用的材料.