均相表面扩散模型(HSDM)在活性炭吸附去除水中典型嗅味物质中的应用

水厂中投加粉末活性炭时,由于反应时间非常短,其吸附动力学行为的确定非常重要.利用均相表面扩散模型(HSDM)对粉末活性炭吸附水中2-甲基异莰醇(MIB)及土臭素(geosmin)时的动力学过程进行了模拟.结果表明,只要通过1组吸附动力学实验取得相应的数据,就可以利用均相表面扩散模型HSDM对不同投量下粉末活性炭的吸附动力学过程进行有效的预测,并结合原水中MIB或geosmin的初始浓度、需要处理达到的目标浓度以及粉末活性炭接触时间,确定粉末活性炭的投加量.     

磁性纳米活性炭的制备及其吸附性能研究

用滚压振动磨机对活性炭细化后,采用共沉淀法制得磁性纳米活性炭。对磁性纳米活性炭进行表征,研究吸附时间、吸附质初始浓度和p H值对其吸附亚甲基蓝和苯酚的影响,拟合吸附动力学模型和等温吸附模型,并对其再生进行了初步研究。结果表明:吸附时间对苯酚吸附率影响较大;对亚甲基蓝的吸附率影响较大的初始浓度100mg/L,对苯酚的吸附率影响较大的初始浓度10mg/L;对亚甲基蓝的吸附率随p H值升高而增大,pH值在6. 0时对苯酚的吸附率达到峰值(76. 1%);对亚甲基蓝和苯酚的吸附过程符合伪二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型;亚甲基蓝在磁性纳米活性炭上的吸附速率主要受颗粒内扩散过程的控制,苯酚在磁性纳米活性炭上的吸附速率主要受表面吸附和液膜扩散的控制;磁性纳米活性炭的磁学性能较好,可通过磁分离方法与其他再生方式配合的方法进行再生。磁性纳米活性炭是一种经济、高效的新型活性炭,在废水处理方面具有较大的应用前景。     

废催化剂再生后对甲基橙的吸附动力学研究

废催化剂为生产醋酸乙烯过程中产生的废弃物,经过热处理直接得到ZnO／活性炭。以ZnO／活性炭为吸附剂,进行了吸附水溶液中甲基橙（MO）实验,在优化条件下,实验浓度范围内甲基橙溶液的吸附去除率均高于97％,表明ZnO／活性炭适于吸附甲基橙。采用准二级动力学模型和粒子内扩散模型研究ZnO／活性炭对水溶液中甲基橙的吸附动力学,并计算得到动力学参数和相关系数。结果表明,两种模型较好地描述了实验数据,其吸附过程的速率控制步骤为膜扩散控制,并随溶液初始浓度的增加准二级速率常数降低,面内扩散速率常数增加。     

废催化剂再生后对甲基橙的吸附动力学研究

废催化剂为生产醋酸乙烯过程中产生的废弃物,经过热处理直接得到ZnO／活性炭。以ZnO／活性炭为吸附剂,进行了吸附水溶液中甲基橙（MO）实验,在优化条件下,实验浓度范围内甲基橙溶液的吸附去除率均高于97％,表明ZnO／活性炭适于吸附甲基橙。采用准二级动力学模型和粒子内扩散模型研究ZnO／活性炭对水溶液中甲基橙的吸附动力学,并计算得到动力学参数和相关系数。结果表明,两种模型较好地描述了实验数据,其吸附过程的速率控制步骤为膜扩散控制,并随溶液初始浓度的增加准二级速率常数降低,面内扩散速率常数增加。     

柚皮基活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附作用及影响因素

利用ZnCl_2活化法制备的柚皮基活性炭(GAC)处理含Cr(Ⅵ)废水,研究了pH、投加量、吸附时间、初始浓度和温度对Cr(Ⅵ)吸附的影响。吸附等温实验数据拟合显示,与Freundlich相比,吸附等温线更符合Langmuir和Dubinin-Radushkevich(D-R)方程。25、35和45℃时,GAC的单分子层吸附量分别为119.54、132.80、和145.47 mg/g,吸附自由能分别为9.93、17.72和20.82 k J/mol。吸附动力学研究显示:准二级动力学、颗粒内扩散和Bangham模型可以描述GAC吸附Cr(Ⅵ)的反应过程,吸附以化学吸附为主,过程受膜扩散和颗粒内扩散共同控制。     

污泥活性炭对染料的吸附动力学研究

以城市污水处理厂脱水污泥作为原料,采用化学活化法(ZnCl2作为活化剂)制得污泥活性炭,全面研究了污泥活性炭对活性艳红K-2BP、酸性大红GR和直接紫N这3种染料的吸附动力学行为.结果表明,污泥活性炭可以有效地吸附染料,实现污泥的资源化;3种染料的平衡吸附量qe均随着染料初始浓度和温度的增大而增大,相同条件下平衡吸附量qe的大小顺序为:酸性大红GR＞活性艳红K-2BP＞直接紫N;伪二级动力学模型能够很好地描述3种染料在污泥活性炭上的吸附动力学行为;对于活性艳红K-2BP和直接紫N,颗粒内扩散过程是该吸附速率的控制步骤,但不是唯一的速率控制步骤,吸附速率同时还受颗粒外扩散过程的控制,而对于酸性大红GR,颗粒内扩散过程不是吸附速率的控制步骤;污泥活性炭对3种染料的吸附是一个吸热过程,吸附活化能较小,主要为物理吸附过程.     

改性颗粒活性炭对水中溴酸根的吸附特性研究

采用阳离子表面活性剂氯化十六烷基吡啶(CPC)改性颗粒活性炭以提高活性炭对溴酸根的吸附能力.通过小试研究了改性颗粒活性炭(GAC-CPC)对溴酸根的吸附特性,考察了BrO-3初始浓度、pH、共存阴离子等因素对吸附过程的影响.结果表明,CPC改性能显著提高GAC对BrO-3的吸附能力,吸附量随着初始浓度升高而增大;在碱性条件下GAC-CPC对BrO-3的吸附量减小;共存阴离子与BrO-3在GAC-CPC上存在竞争吸附,其影响顺序为:NO-3SO2-4PO3-4CO2-3.用准一级、准二级和颗粒内扩散动力学模型拟合GAC-CPC吸附BrO-3的动力学过程,结果表明,准二级动力学能更好的描述吸附过程,且孔扩散可能是改性GAC吸附BrO-3初始阶段的主要速率控制因素.用Langmuir和Freundlich等温吸附模型拟合不同温度下BrO-3的吸附平衡过程,结果表明,Langmuir等温吸附模型能很好的描述吸附平衡过程,GAC-CPC吸附BrO-3的过程是自发且放热的,温度升高不利于吸附.     

活性污泥吸附结晶紫的研究

通过批量实验对比了活性污泥和粉末活性炭对结晶紫的吸附性能,进行了活性污泥吸附结晶紫的动力学研究,考察了搅拌速度和活性污泥,结晶紫比例对活性污泥吸附结晶紫的影响.结果表明,活性污泥对结晶紫的吸附等温方程同时符合Langmui,和Freundlich方程,而粉末活性炭对结晶紫的吸附更符合Freundlich方程;活性污泥对结晶紫具有很好地吸附性能,最大吸附量达到571.26 mg·g-1,远高于粉末活性炭的131.09 mg·g-1.应用假一级和假二级反应动力学模型对实验数据进行验证,表明活性污泥吸附结晶紫更符合假二级反应动力学模型.搅拌速度仅对转速低于500 r·min-1时的污泥吸附速度有影响,吸附速度随着搅拌速度的增加而加快,但并不影响活性污泥对结晶紫的最终吸附平衡.当活性污泥/结晶紫比例较低时(10:1,质量比),出水中结晶紫的浓度随着初始结晶紫浓度的增加而增加,而当初始比例为20:1和50:1时,初始结晶紫的浓度对出水几乎没有影响.     

CMC固定化灭活烟曲霉小球对活性艳蓝KN-R的吸附机理——吸附平衡、动力学和扩散传质过程

考察了羧甲基纤维素钠(CMC)固定化灭活烟曲霉小球吸附活性艳蓝KN-R的吸附平衡、吸附动力学和扩散传质过程.结果表明:CMC固定化灭活烟曲霉小球对活性艳蓝KN-R的吸附较易进行,吸附等温线能较好地用Langmuir模型和Freundlich模型来描述,而且用Langmuir模型更好,最大单分子层吸附量为66.7mg·g-1.吸附动力学很好地符合准二级动力学模型.小球内部扩散过程用Weber-Morris模型拟合的结果反映小球内部扩散过程是其吸附控制步骤,且染料从小球液相边界层向小球表面的扩散过程亦不能忽略.用外部传质模型Mathews and Weber (M & W)模型和Frusawa and Smith(F & S)模型分别计算得到的外部传质速度的表征值β1S值均小于0.1 h-1.初始染料浓度越大,染料从液相到固相的外部传质速度越慢,而在小球内部越易扩散.     

硝基苯和西维因在活性炭上的吸附效果及动力学研究

测定分析了活性炭的孔隙结构、表面性质及化学组成,研究了硝基苯和西维因在活性炭上吸附的等温线及动力学特征,结果表明Polanyi-Manes模型和二级动力学方程具有较高的拟合相关系数,说明吸附可能是以色散力为主的多过程复杂反应,活性炭对西维因的吸附容量及吸附速率略小于硝基苯,快速吸附过程与慢速吸附过程的差距较为明显,说明吸附质分子大小和吸附剂孔隙结构是影响吸附的重要因素;溶液Na+浓度对吸附的影响很小,可能由于介质离子强度对分子间色散力的影响较小.     

活性炭吸附二苯并呋喃的动力学

采用Norit RB1和Monolith两种活性炭吸附气相中低浓度的二苯并呋喃,测定了二苯并呋喃在2种活性炭上的吸附等温线和吸附动力学曲线,分析了气相主体浓度、温度和二苯并呋喃初始浓度等因素对固相有效扩散系数的影响.结果表明,Langmuir吸附等温线模型能够比较准确地描述二苯并呋喃在Norit-RB1和Monolith活性炭上的吸附相平衡;二苯并呋喃在活性炭上的吸附速率受固相扩散控制;固相有效扩散系数随温度的升高而增大,气相浓度和二苯并呋喃初始浓度对固相有效扩散系数影响较小.     

氧等离子体改性竹活性炭对苯胺的吸附特性

对氧等离子体改性前后的竹活性炭表面理化性质的改变及其对水溶液中苯胺的吸附特性进行了研究.结果表明,氧等离子体改性竹活性炭的表面物理性质变化较小,但是表面化学性质的变化十分显著.在实验条件下,当溶液pH值超过5.0以后,3种竹活性炭对苯胺的吸附效率达到最大并基本保持不变.吸附动力学研究表明,3种竹活性炭对苯胺的吸附过程均可以在480min内达到平衡,改性竹活性炭的苯胺平衡吸附量显著大于未改性炭,吸附过程均可以用准二级动力学模型和内部颗粒扩散模型进行描述.吸附等温线研究表明,3种竹活性炭对苯胺的吸附等温线均符合Langmuir模型.进一步的分析表明, π-π色散力和氢键作用的增强可能是导致改性竹活性炭吸附苯胺性能提高的主要原因.     

焦化废水生物处理尾水中残余有机污染物的活性炭吸附及其机理

采用粉末活性炭静态吸附焦化废水生物处理尾水中的TOC成分,考察pH值、活性炭用量等因素对吸附效果的影响.从分子结构、动力学和热力学数据等方面来判断其吸附类型和吸附速率的控制步骤,并从理论上解析活性炭对尾水中残余有机污染物的吸附过程.对选定的活性炭,pH值升高对吸附有负效应;在TOC浓度为40.0-60.0 mg·L-1的水样中投加1.000 mg·L-1活性炭,吸附容量可达(37.2±7.8)mg·g-1;长链烃、苯系物、卤代物等非极性有机物和酚类等酸性有机物在pH＜8.0时吸附效果较好,胺类等碱性有机物在碱性条件下易于被吸附;TOC的吸附动力学符合拟二级动力学模型,液膜扩散和颗粒内扩散分别是吸附初期和吸附后期的主要速率控制步骤,吸附活化能Ea=38.75kJ·mol-1;吸附等温线符合linear方程,说明吸附过程主要是有机污染物在活性炭与水溶液中的分配过程;热力学参数△G0、△H0为负值,表明该吸附是一个自发的放热过程,焦化废水生物处理尾水中残留的长链烃、卤代物、多环芳烃等难降解有机物可以通过吸附法分离去除,酚羟基、羧基等极性基团含量少的活性炭或其它非极性有机吸附剂适合于处理该类废水.     

水中高氯酸根的颗粒活性炭吸附过程及影响因素分析

通过批量实验研究了颗粒活性炭(GAC)对水中高氯酸根(ClO-4)的吸附特性,考察了pH、ClO-4初始浓度和共存阴离子对吸附作用的影响,并分析了吸附动力学和等温吸附模型.结果表明, GAC对ClO-4的吸附容量在碱性条件下减小,随初始浓度升高而增大,共存阴离子与ClO-4在GAC上存在竞争吸附,其影响顺序为SO2-4 > NO-3 > CO2-3 > H2PO-4 > BrO-3≈Cl-. ClO-4在GAC上的吸附最符合准二级动力学模型,吸附中存在大孔扩散过程,且孔扩散可能为GAC吸附ClO-4的主要速率控制步骤.试验浓度范围内吸附过程符合Langmuir、Freundlich和Tempkin 3种等温吸附模型,吸附过程是自发且放热的,温度升高不利于GAC对ClO-4的吸附,温度为288、298和308K时的饱和吸附容量分别为13.00、11.21和8.04 mg'g-1.说明GAC虽较易吸附水中ClO-4,但必须控制反应条件,如温度、pH和共存阴离子浓度等,以取得最佳吸附效果.     

城郊小河流沉积物吸附Pb2+的动力学过程

采用分批试验法,对城郊小河流沉积物吸附Pb2+过程进行了研究,探讨了Pb2+吸附的动力学过程和机制.结果表明,随着溶液中沉积物质量增大,达到吸附平衡所需时间变短,单位沉积物吸附量和达到吸附平衡后溶液中Pb2+浓度变低;沉积物含量>0.6 g.L-1时对溶液中Pb2+的去除率超过95%;Pb2+在沉积物上吸附的动力学过程符合假二级动力学模型,该模型拟合的平衡吸附量也更接近真实值;Pb2+初始吸附速率与初始溶液中沉积物质量无明显的相关性;随溶液中沉积物浓度的增加,吸附速率常数逐渐增大,化学吸附所起的作用也越显著;较高浓度沉积物吸附Pb2+的动力学机制能较好符合Elovich方程,但较低浓度沉积物时则相对较差;从吸附速率来看,溶液中沉积物质量较高时,内扩散是整个吸附过程速率的控制步骤,沉积物含量较低时,吸附速率存在多级线性过程,初始阶段非均相扩散是主要控制步骤,但随着时间的延长,其吸附过程转变为沉积物内部的扩散过程.     

KOH活化微孔活性炭对对硝基苯胺的吸附动力学

以互花米草为原料,经过碳化、KOH活化两步法制备了低成本、高比表面的微孔活性炭SAAC.通过静态实验研究了活性炭SAAC对水溶液中对硝基苯胺的吸附特性,并从动力学角度探讨了吸附机理.结果表明,微孔活性炭SAAC对对硝基苯胺吸附动力学数据符合准二级方程,吸附速率在前25min由内扩散控制,而后由膜扩散与内扩散共同控制.Freundlich方程能更好地描述对硝基苯胺在活性炭SAAC上的等温吸附行为;在15℃时,活性炭SAAC对对硝基苯胺的Langmuir最大吸附量为719mg/g.     

改性泥炭-树脂颗粒对水溶液中酸性橙Ⅱ的吸附

通过批量实验研究了改性泥炭-树脂颗粒对水溶液中酸性橙Ⅱ的吸附特性.Langmuir和Freundlich吸附等温方程被用于分析吸附等温数据,准一级动力学模型、准二级动力学模型和颗粒扩散模型被用于吸附动力学实验数据分析.结果表明,改性泥炭-树脂颗粒对水溶液中酸性橙Ⅱ的吸附过程符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程,最大吸附量达到71.43 mg·g^-1;颗粒扩散模型能够很好地描述改性泥炭-树脂颗粒对水溶液中酸性橙Ⅱ的吸附动力学过程,水溶液中染料的初始浓度、颗粒直径、颗粒量及搅拌速度对吸附速率均产生一定的影响.改性泥炭-树脂颗粒对水溶液中酸性橙Ⅱ的吸附作用主要发生在颗粒的外表面.     

稻壳灰对抗生素磺胺的吸附特性研究

研究了稻壳灰(rice husk ash,RHA)在改变初始投加量、振荡温度及频率、溶液pH值等不同条件下,对水溶液中磺胺的吸附特性随吸附时间的变化及吸附动力学,并对吸附磺胺前后的RHA进行了SEM和FTIR表征.结果表明,RHA对磺胺的吸附特性受RHA的投加量、振荡温度及振荡频率和溶液pH等因素的影响.在本实验范围内(0.1~2.0 g·L-1),最佳吸附温度为25℃,RHA的投加量越多,磺胺的去除效率越高,吸附达到平衡所需时间越短,且平衡吸附量越低;RHA质量浓度较高时需提高振荡频率以保证吸附效果;强酸、强碱均有利于磺胺的吸附.由吸附动力学分析可知,对于较高的RHA投加量(≥1.0g·L-1),其吸附过程符合准二级动力学模型,受控于物理化学吸附.粒子内扩散模型分析可得吸附过程受膜扩散、内扩散的共同控制,且吸附剂RHA的浓度越高,膜扩散控制作用越明显.SEM及FTIR图谱均表明RHA对磺胺产生了有效的吸附.     

载铁活性炭对水中草甘膦吸附性能研究

通过浸渍-焙烧法制备载铁活性炭,并用SEM电镜分析了载铁活性炭表面形态,研究了载铁活性炭(Fe-AC)对草甘膦溶液的吸附等温线和吸附动力学,并分析了各种影响因素对载铁活性炭吸附性能的影响.实验表明,Freundlich方程可以对Fe-AC草甘膦吸附等温线进行很好拟合,最大吸附量约为5.8mmol/g;其吸附动力学过程用Lagergren方程拟合,吸附速率常数在0.088min-1左右,且随着温度的升高逐渐减小.根据Kannan & Sundaram颗粒内扩散模型拟合,颗粒内扩散速率常数kp大于10mg·min-1/2/g,并随着起始温度的升高而减小.由于草甘膦的存在形态和Fe-AC材料表面性质的变化,AC-Fe对草甘膦的吸附能力随水溶液的pH升高而降低.NaCl的存在产生拮抗效应使得Fe-AC对草甘膦的吸附容量大大下降,随着NaCl浓度增加至4g/L后,盐析效应开始占主导地位,使得Fe-AC的吸附容量略有增加;由于草甘膦分子的空间位阻效应和亚磷酸根与载铁活性炭表面形成较强的络合物,使得随亚磷酸根浓度的升高Fe-AC对草甘膦的吸附量持续下降.     

改性沸石/羟基氧化铁复合材料对亚甲基蓝的吸附性能

以改性沸石/羟基氧化铁复合材料作为吸附剂,通过静态吸附实验,研究了不同因素影响下复合材料对废水中亚甲基蓝的吸附性能.研究结果表明:改性沸石/羟基氧化铁复合材料对亚甲基蓝有很好的去除效果,当废水pH值为13.0,吸附平衡时间为20min时,向电解质(NaNO3)浓度为0.01mol/L的含亚甲基蓝50mg/L的废水中投加5g/L改性沸石/羟基氧化铁复合材料,亚甲基蓝去除率达到94.65％.Langmuir型方程比Freundlich型方程对等温吸附实验数据拟合效果更好,D-R方程分析表明,该吸附以物理吸附为主.分别用拟一级、拟二级动力学方程和颗粒内扩散模型对吸附动力学过程进行拟合.结果表明,拟二级动力学方程对实验数据拟合效果较好,扩散过程以膜扩散为主.