小麦秸秆生物炭对水中Cd~(2+)的吸附特性研究

以小麦秸秆生物炭(WSBC)为吸附剂,研究了WSBC对水中Cd~(2+)的吸附特性,探讨了溶液pH值、投加量和共存阳离子对其吸附Cd~(2+)的影响.WSBC结构表征结果表明,WSBC表面含有大量的含氧官能团.吸附结果表明,溶液pH值会对WSBC吸附Cd~(2+)产生较大影响.吸附动力学数据分别用准一级动力学、准二级动力学、Elovich和颗粒内扩散方程拟合,结果表明,准二级动力学方程可以很好地描述Cd~(2+)在WSBC上的吸附.采用Langmuir、Freundlich和Temkin等温吸附模型对吸附数据进行拟合,发现Cd~(2+)在WSBC上的吸附符合Freundlich等温吸附模型.热力学结果表明,WSBC对Cd~(2+)的吸附是一个自发的吸热过程.     

蒙脱石对Pb^2＋的吸附行为特征实验研究

利用批实验方法在293 K下研究了蒙脱石时水溶液中Pb2+的吸附行为.对吸附平衡时间、溶液酸碱度和初始浓度等吸附条件进行了研宛.对实验数据分别采用Langmuir,Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)等温吸附模型进行了拟合,结果表明Langmuir吸附等温方程拟合效果最好,相关系数R为0.998 9.通过Langmuir等温吸附模型得出在293 K时,蒙脱石对铅离子的理论饱和吸附容量为133 mg/g.通过D-R等温吸附模型得到吸附自由能为2.43 kJ/mol,表明此吸附过程主要为物理吸附.利用准二级动力学方程拟合实验数据得到了相关系数为1.     

凹凸棒石/氧化锌纳米复合材料对亚甲基蓝的吸附性能

采用化学沉淀法在凹凸棒石的表面负载纳米氧化锌合成了凹凸棒石/氧化锌(ATP/ZnO)纳米复合材料.同时,研究了亚甲基蓝在纳米复合材料上的吸附行为,并从热力学和动力学角度探讨了吸附作用机理.吸附实验表明:纳米复合材料对亚甲基蓝有优异的吸附能力;纳米复合材料对亚甲基蓝的吸附热力学符合Langmuir等温吸附方程,最大吸附量可达110.50mg·g-1,吸附焓变为18.69kJ·mol-1,吸附自由能变为-33.06～-22.74kJ·mol-1,吸附熵变约为146J.mol-1.K-1,是一个自发的吸热过程;纳米复合材料对亚甲基蓝的吸附动力学符合准二级动力学方程,速率常数随着溶液初始浓度的提高而下降.     

山竹壳粉吸附亚甲基蓝性能研究

研究了山竹壳粉吸附亚甲基蓝的吸附性能,考察了亚甲基蓝溶液的p H、不同初始浓度、吸附时间、温度等条件对吸附效果的影响。应用准一级动力学方程、准二级动力学方程、颗粒扩散方程模拟了山竹壳粉吸附亚甲基蓝的动力学过程,结果表明准二级动力学方程适合描述整个吸附过程。用Langmuir和Freundlich模型模拟吸附等温线,Langmuir方程更适合描述此吸附过程,在298K下最大单层吸附量为88.49mg/g。计算了吉布斯自由能(ΔG~0)、焓变(ΔH~0)、熵变(ΔS~0)、吸附势(E)等热力学参数,ΔG~0、ΔH~0、ΔS~0均0,说明此吸附过程是一个自发进行的、放热的、趋于有序的吸附过程。     

板栗壳吸附Cu2+的平衡与动力学研究及工艺设计

研究了板栗壳吸附Cu2+的平衡、动力学和热力学特征并对吸附工艺进行设计.采用Langmuir和Freundlich等温线对静态吸附平衡数据进行了拟合,同时采用准一级动力学和准二级动力学模型对静态吸附动力学数据进行了拟合,并计算了吸附过程的热力学参数自由能变（ΔGo）、焓变（ΔHo）和熵变（ΔSo）.结果表明,平衡实验数据符合Langmuir等温吸附模型,分离因子RL值在0~1之间,为有利吸附;动力学实验数据符合准二级动力学方程,平衡吸附量随Cu2+起始浓度增大而增大;ΔHo和ΔSo分别为12.206kJ·mol-1和21.534J·mol-1·K-1,ΔGo为负值,表明板栗壳吸附Cu2+为放热过程,可以自发进行,吸附过程增加了固液界面的混乱度.基于Langmuir等温吸附模型推导出的板栗壳用量计算公式可用于预测将一定体积一定起始浓度Cu2+溶液经过吸附降至所需浓度的板栗壳用量.     

磁性埃洛石复合材料的制备及其对十八烷胺吸附性能研究

采用共沉淀法制备磁性埃洛石复合材料,并对其吸附十八烷胺的行为进行研究.利用红外光谱(FT-IR)、透射电子显微电镜(TEM)和振动样品磁强计(VSM)对磁性埃洛石进行表征,研究吸附剂浓度、吸附时间、溶液p H值和温度对十八烷胺在磁性埃洛石上吸附的影响,采用Lagrange准二级动力学方程、Langmuir等温线方程及Freundlich等温线方程对实验数据进行拟合.结果表明:Fe3O4纳米粒子成功的负载到埃洛石的表面;p H值和温度对十八烷胺在磁性埃洛石上的吸附影响较大;十八烷胺在磁性埃洛石上的吸附符合二级动力学模型;热力学符合Langmuir等温线方程,并且高温利于十八烷胺的吸附.     

狼尾草根系分泌物对黑土吸附阿特拉津的影响研究

采用批量平衡试验方法,研究狼尾草根系分泌物对黑土吸附阿特拉津的影响.结果用Evolich方程(R2>0.97)和准二级动力学模型(R2>0.99)进行拟合,两者都表现出较好拟合度.用Langmuir和Freundlich等温吸附方程描述土壤吸附阿特拉津的过程,其中,Freundlich方程拟合结果较好(R2>0.91),而Langmuir方程中R2<0.60,加入狼尾草根系分泌物后,吸附平衡常数Kf明显减小,参数1/n增大到1左右,属于较难吸附,表明狼尾草根系分泌物对阿特拉津可能有抑制作用,且根系分泌物浓度不同,影响程度不同.     

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。     

壳聚糖吸附酸性大红及Cu2+对吸附的增强作用

采用壳聚糖去除水中酸性大红,对壳聚糖吸附酸性大红的动力学、热力学以及溶液pH、盐浓度、外来Cu2+对吸附的影响进行了研究.准二级吸附动力模型、Langmuir、Freundlich及Dubinin-Radushkevich (D-R)方程分别用来对吸附动力学和等温线进行分析.结果表明,酸性大红在壳聚糖上的吸附是一个化学吸附控制的准二级动力学过程.Langmuir、Freundlich和D-R方程都能较好地描述吸附等温线.溶液pH和温度对吸附有较大影响,而氯化钠浓度对吸附的影响较小.对吸附热力函数的计算结果显示ΔH0<0,表明吸附是一个放热过程.由D-R方程计算的吸附自由能E为9.5~10.7 kJ.mol-1,表明吸附过程为离子交换化学吸附.Cu2+对吸附的影响结果显示Cu2+能显著提高壳聚糖对酸性大红的吸附容量,另外建立了Cu2+浓度与吸附量增加之间的数学模型.     

DMF在大孔吸附树脂上的吸附热力学及动力学研究

研究了大孔吸附树脂吸附N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的热力学与动力学特性.经过初步筛选,发现NKA-Ⅱ型大孔吸附树脂对DMF具有良好的吸附与再生性能.在温度为298、和318K条件下分别测定了吸附平衡数据并应用Freundlich和Langmiur等温吸附方程进行拟合,结308果表明,DMF在NKA-Ⅱ型大孔吸附树脂上的吸附平衡符合Freundlich等温吸附方程.在此基础上,通过热力学分析发现ΔH>0、ΔG<0、ΔS>0,表明DMF在大孔吸附树脂上的吸附属于可自发进行的物理吸附,吸附过程吸热,但吸附热较小,温度对吸附过程的影响较小.吸附动力学研究中分别采用一级速率方程、准二级速率方程和二级速率方程对吸附过程进行模拟,结果表明,准二级动力学方程的计算值与实验值吻合良好,适合描述NKA-Ⅱ型大孔吸附树脂对DMF的吸附过程.     

3种典型多孔高温改性固废材料对磺胺二甲嘧啶的吸附特性

以畜禽粪便、农作物秸秆和采煤废弃物这3种典型多孔固体废料为原料,用低氧控温炭化法制成牛粪炭和秸秆炭以及用煅烧后的煤矸石炭对磺胺二甲嘧啶(SMZ)进行批处理吸附实验.通过吸附动力学和等温吸附平衡研究牛粪炭、秸秆炭和煤矸石炭对SMZ的吸附特性,并结合FE-SEM、 FT-IR、 Boehm滴定、 BET及Zeta电位滴定分析表征手段探讨了其吸附机制.结果表明, 3种炭材料对SMZ的吸附在24 h时基本达到平衡. 3种炭材料对SMZ的吸附动力学均符合准二级动力学方程,R~2在0.996 8～0.999 9之间,吸附速率随着炭材料表面有效吸附位点的减少而减小.吸附过程主要由膜扩散、颗粒内扩散和平衡阶段这3个步骤组成,颗粒内扩散和膜扩散共同控制吸附速率.等温吸附数据更符合Freundlich模型,R~2在0.987 4～0.999 7之间,主要为物理吸附,是自发的放热反应. 3种炭材料的最大吸附量依次为牛粪炭(19.64 mg·g~(-1))煤矸石炭(12.06 mg·g~(-1))秸秆炭(9.16 mg·g~(-1)).SMZ在3种炭材料上的吸附机制主要有:分子间的氢键作用、多分子层的表面静电吸附作用和孔隙填充等.其中,静电吸附为主要吸附机制.牛粪炭吸附性能最佳可能是由于其具有较为丰富的含氧官能团、较多的负电荷和较大的比表面积和孔容.     

硅藻土负载纳米铁对Cd2+的吸附性能与机制研究

为了提高硅藻土(CDt)的吸附能力,采用NaBH_4液相还原二价铁法合成负载纳米铁的硅藻土颗粒(nZVI-CDt),运用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对nZVI-CDt进行表征,采用静态吸附法研究不同吸附条件对CDt和nZVI-CDt吸附Cd~(2+)的影响,并结合等温吸附属性、吸附过程控制步骤以及吸附动力学、热力学属性分析探讨了CDt和nZVI-CDt对Cd~(2+)的吸附机制.结果表明,负载纳米铁后,硅藻土的团聚现象得到改善,分散性更好,表面活性基团向有利于吸附方向发生变化,吸附能力得到显著提升,相对于CDt,nZVI-CDt对Cd~(2+)的吸附量提升了3.9倍;nZVI-CDt对Cd~(2+)的吸附较为迅速,20 min左右就可达到吸附平衡;随着投加量的增加,nZVI-CDt对Cd~(2+)的吸附量呈下降趋势,而初始浓度对Cd~(2+)的吸附影响则正好相反;相对于CDt,溶液初始pH值对nZVI-CDt吸附Cd~(2+)的影响明显减弱;nZVI-CDt对Cd~(2+)的吸附能力受温度影响不大;nZVI-CDt对Cd~(2+)的吸附符合Temkin等温吸附模型和拟二级动力学模型.吸附反应容易进行,且以物理吸附为主,吸附过程控制步骤为发生在微孔内的吸附反应.吸附热力学参数表明CDt和nZVI-CDt对Cd~(2+)的吸附是自发的吸热过程,且系统的无序性增加.     

芳香族化合物在XAD-4上吸附机理的研究

通过批量吸附实验考查了7种芳香族化合物在XAD-4上的吸附热力学行为.结果表明,在实验条件下,Freundlich方程能很好地拟合这7种化合物在XAD-4上的等温吸附数据,且都为优惠吸附,吸附能力均随着温度的升高而降低.结合7种化合物的分子结构描述符和Freundlich方程的吸附平衡常数,建立了QSPR模型,较高的可决系数R2(0.991)、去一法交互检验可决系数R2CV(0.985)和外部预测集交互检验系数Q2ext(0.994)表明,该模型具有较高的稳定性能和预测能力.模型结果表明,水杨酸等7种芳香族化合物在XAD-4上的Freundlich吸附平衡常数与溶质疏水性能呈正比关系,与温度、溶质分子极性和溶质分子的氢键酸度常数呈反比关系.     

碳基吸附剂对典型有机防晒剂二苯甲酮-3的吸附性能及热力学研究

针对环境水体中药物及个人护理用品(PPCPs)的污染问题,选择在环境水体中存在的有机紫外防晒剂二苯甲酮-3(BP-3)作为典型污染物,以颗粒活性炭(GAC)、粉末活性炭(PAC)和碳纳米管(CNT)作为吸附剂,考察吸附剂对BP-3的吸附性能、吸附特性和吸附热力学.结果表明:吸附性碳材料对BP-3具有良好的吸附性能,3种碳材料的最大吸附容量排列为:PACGACCNT,其中,PAC的单层最大吸附容量为450.36mg·g-1.Freundlich、Redlich-Peterson和Temkin吸附等温线方程能够较好地拟合吸附数据,Langmuir吸附等温线方程对PAC的吸附拟合效果较好,而对粒径较大的吸附剂(GAC、CNT)的拟合效果不理想.PAC、GAC的吸附过程可以采用一级动力学或者二级动力学模型拟合,而CNT适合采用一级动力学模型来描述.吸附热力学分析表明,PAC、GAC和CNT对BP-3的吸附过程都是自发进行的,其中,PAC和GAC的吸附过程是吸热的,升高温度有利于吸附反应的进行;而CNT的吸附过程是放热的.     

Mesoporous carbon adsorbents from melamine-formaldehyde resin using nanocasting technique for CO2 adsorption

Mesoporous carbon adsorbents, having high nitrogen content, were synthesized via nanocasting technique with melamine–formaldehyde resin as precursor and mesoporous silica as template. A series of adsorbents were prepared by varying the carbonization temperature from 400 to 700°C. Adsorbents were characterized thoroughly by nitrogen sorption, X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM), transmission electron microscopy(TEM), thermogravimetric analysis(TGA), elemental(CHN) analysis, Fourier transform infrared(FTIR) spectroscopy and Boehm titration. Carbonization temperature controlled the properties of the synthesized adsorbents ranging from surface area to their nitrogen content, which play major role in their application as adsorbents for CO_2 capture.The nanostructure of these materials was confirmed by XRD and TEM. Their nitrogen content decreased with an increase in carbonization temperature while other properties like surface area, pore volume, thermal stability and surface basicity increased with the carbonization temperature. These materials were evaluated for CO_2 adsorption by fixed-bed column adsorption experiments. Adsorbent synthesized at 700°C was found to have the highest surface area and surface basicity along with maximum CO_2 adsorption capacity among the synthesized adsorbents. Breakthrough time and CO_2 equilibrium adsorption capacity were investigated from the breakthrough curves and were found to decrease with increase in adsorption temperature. Adsorption process for carbon adsorbent–CO_2 system was found to be reversible with stable adsorption capacity over four consecutive adsorption–desorption cycles. From three isotherm models used to analyze the equilibrium data, Temkin isotherm model presented a nearly perfect fit implying the heterogeneous adsorbent surface.     

两种天然矿物改性材料对模拟废水中Cd2+的吸附特性

为了提升天然非金属矿物对Cd2+的吸附性能,采用MT（蒙脱石）和HP（海泡石）为前驱材料,依次通过酸纯化和SDS（十二烷基磺酸钠）改性后合成了有机非金属矿物材料,利用扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线荧光光谱分析（XRF）等手段对2种改性材料〔SDS-MT（十二烷基磺酸钠改性蒙脱石）和SDS-HP（十二烷基磺酸钠改性海泡石）〕吸附Cd2+的机制进行探究,并对吸附过程分别进行了动力学拟合和等温吸附方程拟合.结果表明:①SDS-MT和SDS-HP吸附模拟废水中Cd2+的效果分别比未改性的MT和HP平均提升约40%和19.5%. ②改性过程没有改变2种前驱材料的基本结构,但引起其元素质量分数、阳离子交换量和比表面积的改变. ③SDS-MT、SDS-HP对模拟废水中Cd2+的吸附量受溶液的pH影响较大,最大吸附量分别达16.54、9.24 mg/g,2种改性材料对模拟废水中Cd2+的吸附过程能较好地满足准二级动力学方程,并且其平衡传质时间较短. ④SDS-MT对模拟废水Cd2+的吸附模型较满足于Freundlich吸附等温模型,推测SDS-MT是一种有限吸附位点的吸附剂,吸附过程为单分子层吸附,而SDS-HP则较好的满足Langmuir吸附等温模型.研究显示,对2种天然非金属矿物材料的有机改性能够有效提升材料对Cd2+的吸附容量,发挥材料的实际运用价值.      

Mesoporous carbon adsorbents from melamine–formaldehyde resin using nanocasting technique for CO2 adsorption

Mesoporous carbon adsorbents, having high nitrogen content, were synthesized via nanocasting technique with melamine–formaldehyde resin as precursor and mesoporous silica as template. A series of adsorbents were prepared by varying the carbonization temperature from 400 to 700°C. Adsorbents were characterized thoroughly by nitrogen sorption, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), thermogravimetric analysis (TGA), elemental (CHN) analysis, Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and Boehm titration. Carbonization temperature controlled the properties of the synthesized adsorbents ranging from surface area to their nitrogen content, which play major role in their application as adsorbents for CO₂ capture. The nanostructure of these materials was confirmed by XRD and TEM. Their nitrogen content decreased with an increase in carbonization temperature while other properties like surface area, pore volume, thermal stability and surface basicity increased with the carbonization temperature. These materials were evaluated for CO₂ adsorption by fixed-bed column adsorption experiments. Adsorbent synthesized at 700°C was found to have the highest surface area and surface basicity along with maximum CO₂ adsorption capacity among the synthesized adsorbents. Breakthrough time and CO₂ equilibrium adsorption capacity were investigated from the breakthrough curves and were found to decrease with increase in adsorption temperature. Adsorption process for carbon adsorbent–CO₂ system was found to be reversible with stable adsorption capacity over four consecutive adsorption–desorption cycles. From three isotherm models used to analyze the equilibrium data, Temkin isotherm model presented a nearly perfect fit implying the heterogeneous adsorbent surface.     

糠醛渣对水中甲基橙的吸附性能

为了探究糠醛生产中的废料糠醛渣对水体中甲基橙的吸附性能和吸附机制,利用FT-IR（傅里叶变换红外光谱）和SEM（扫描电镜）对糠醛渣的结构特性进行表征,浅析糠醛渣对甲基橙的吸附机制;通过模拟试验,考察了吸附剂用量、pH、吸附时间和温度等因素对糠醛渣吸附甲基橙过程的影响;采用吸附动力学模型和吸附等温模型,进一步探讨了糖醛渣吸附机制.结果表明:①糠醛渣结构疏松多孔,表面具有丰富的官能团,有利于吸附.②糠醛渣能高效吸附水中甲基橙,在温度为293 K、pH为4~9、吸附剂用量为0.2 g时,糠醛渣对400 mg/L的甲基橙吸附效果最好;吸附过程在60 min左右达到平衡,并且较好地符合准二级动力学模型（R2=0.999 9）;吸附量随温度的升高而减少,表明该吸附过程为放热过程;在293 K时最大理论吸附量为54.35 mg/g,吸附数据更符合Langmuir吸附等温模型（R2=0.993 3）,表明糠醛渣对甲基橙的吸附主要为单层吸附.③糠醛渣可再生重复利用,吸附甲基橙后的糠醛渣用0.1 mol/L氢氧化钠溶液进行解吸再生试验,第5次使用时对甲基橙仍然具有较好的吸附效果.研究显示,糠醛渣在室温条件下、较宽的pH范围内能快速高效地吸附水中的甲基橙,并且重复利用性好,是一种在偶氮染料废水处理中具有发展前景的廉价、可再生生物质吸附材料.      

非活性黑根霉菌对废水中重金属离子的吸附

为探讨发酵工业中废弃的菌丝体黑根霉菌（Ｒｈｉｚｏｐｕｓｎｉｇｒｉｃａｎｓ）对水中重金属离子的吸附特性,考察ｐＨ、浓度、共存离子等因素对吸附能力的影响,进行了实验室吸附试验,绘制出吸附等温线,并由Ｌａｎｇｍｕｉｒ曲线和Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ曲线求出相应参数。对化学改性前后的黑根霉进行了吸附对比。初步分析了吸附机理。结果表明,黑根霉在ｐＨ＝３—６．５范围内,对Ｐｂ２＋、Ｃｕ２＋、Ｍｎ２＋、Ｃｒ（ＶＩ）几种主要重金属离子都有吸附作用,其中吸附Ｐｂ２＋能力最高,饱和吸附量可达８８ｍｇ／ｇ。经化学改性的黑根霉可不同程度地提高吸附能力。用０．５ｍｏｌ／ＬＨＣＩ和ＮａｏＨ可以洗脱和再生。     

改性木屑对水中刚果红的吸附性能研究

对十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性木屑用于水中刚果红(CR)的去除进行了研究.用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶红外光谱分析仪(FTIR)对木屑和改性木屑的性能进行表征.探讨了反应时间、pH、温度、剂量以及离子强度对改性木屑去除CR的影响.实验结果表明,CTAB改性后的木屑对刚果红的吸附量明显增大,改性前后木屑的最大吸附量分别为30.30和111.36 mg·g-1.反应过程在前20 min内反应速率很快,并约在120 min内达到吸附平衡.吸附动力学符合伪二级动力学模型.最佳反应温度为328 K,吸附剂最适投加量为0.09 g,吸附量的大小与溶液的初始pH值有关,且增加盐浓度,改性木屑的吸附能力增加.吸附等温线符合Langmuir方程,且吸附过程为吸热反应.