HDTMA改性沸石的制备及吸附废水中对硝基苯酚的性能和动力学

采用十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)对天然沸石进行改性,研究了沸石的改性条件、改性沸石投加量、废水p H值、反应时间等对HDTMA改性沸石去除废水中对硝基苯酚性能的影响,并分析了吸附动力学和吸附等温线.结果表明,改性沸石对废水中对硝基苯酚的吸附效果明显高于天然沸石,当制备改性沸石的HDTMA溶液的质量分数为1.2%,且其p H值为10时,改性沸石对废水中对硝基苯酚的吸附量达到2.53 mg·g~(-1),远高于天然沸石的0.54 mg·g~(-1).吸附实验中,改性沸石投加量8 g·L~(-1),反应时间90 min,p H=6的条件下,HDTMA改性沸石对废水中对硝基苯酚的去除率高达93.9%.吸附动力学和等温线研究表明,一级动力学方程能够更好地拟合沸石吸附对硝基苯酚的过程(R20.90),不同温度条件下Langmuir等温线拟合方程的相关系数均在0.90以上,数据和方程拟合性较好.     

锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附特性

采用锆对天然沸石进行改性,并研究了锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附特性.结果表明,锆改性沸石对水中磷酸盐和铵均具有很好的吸附能力.锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附动力学过程满足准二级动力学模型.Langmuir、Freundlich和Dubinin–Radushkevich(D–R)等温吸附模型可以很好地描述锆改性沸石对水中磷酸盐的等温吸附行为.Langmuir等温吸附模型可以很好地描述锆改性沸石对水中铵的等温吸附行为.由Langmuir等温吸附模型计算得到锆改性沸石对磷酸盐和铵的最大吸附容量分别达到26.2,7.82 mg/g.热力学参数表明锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附是自发的吸热反应过程.锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附能力随着pH值的增加而降低.当pH4~8时,锆改性沸石对水中铵的吸附能力较高;当pH低于4或高于8时,对铵的吸附能力下降.水中共存的Cl-、SO42-、HCO3-和NO3-等阴离子对锆改性沸石吸附磷酸盐的影响很小,而共存的SiO32-对磷酸盐的吸附则具有较强的负面影响.水中共存的Ca2+和Mg2+对锆改性沸石吸附铵的影响较小,而共存的K+和Na+对铵的吸附则具有较强的负面影响.锆改性沸石吸附水中磷酸盐的主要机制是阴离子配位体的交换,吸附水中铵的主要机制是与沸石中可交换阳离子的离子交换.     

NaCl改性沸石对水中氨氮的吸附机制

通过颗粒强度测定、扫描电镜分析（SEM）、X射线能谱分析（EDS）和零电点测定（pHPZC）考察改性前后沸石表面特性的变化,考察pH值、沸石投加量、初始氨氮浓度以及温度对吸附过程的影响,并通过吸附等温式和吸附动力学对吸附机制进行描述.经过NaCl改性后的沸石的颗粒强度明显增大,表面更加粗糙,孔径增大,钠离子通过交换作用进入到沸石内部.pH值为7,沸石投加量为8g/L,温度为35℃时吸附效果最好,平衡吸附量（qe）与氨氮初始浓度呈正相关性.Langmuir等温线比Freundlich等温线更适合描述实验数据,最大饱和吸附量为13.210mg/g.吸附动力学符合准二级动力学模型.实验表明NaCl改性沸石能够有效去除水中的氨氮.     

氧化铁改性沸石对Se(Ⅳ)的吸附性能及试验废物再利用研究

为解决天然沸石去除废水中Se（Ⅳ）能力低的问题,采用氯化铁对天然沸石进行改性,制备表面负载氧化铁的改性沸石,即氧化铁改性沸石,并将其应用于去除水体中Se（Ⅳ）.首先对比天然沸石和氧化铁改性沸石的结构特征,研究二者对Se（Ⅳ）溶液的吸附特性,并通过X射线荧光光谱（XRF）、X射线衍射图谱（XRD）、扫描电镜（SEM）和氮气吸附孔径分布测试（BET）对二者进行表征;其次进行吸附试验,考虑接触时间、pH、吸附剂投加量、初始溶液反应浓度的影响,并通过天然沸石和氧化铁改性沸石的吸附动力学及吸附等温线对吸附的机理进行阐述.结果表明:①氧化铁改性沸石表面形成细碎的球状颗粒,分布在沸石的表面.②氧化铁改性沸石能够高效地吸附水体中的Se（Ⅳ）,且在pH为3时吸附效率最高,其对Se（Ⅳ）溶液的去除率最高达97.7%,其理论最大吸附量为46.901 mg/g.③氧化铁改性沸石对Se（Ⅳ）的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型.④添加负载Se（Ⅳ）后的氧化铁改性沸石土壤均达到富硒土壤标准（>0.4 mg/kg）.研究显示,氧化铁改性沸石吸附Se（Ⅳ）的效果较好,显著优于天然沸石的吸附效果,且吸附Se（Ⅳ）废水后的废弃氧化铁改性沸石还可应用于土壤改良方向.      

溴化十六烷基吡啶改性沸石对水中菲的吸附作用

采用不同浓度的溴化十六烷基吡啶(CPB)溶液对天然沸石进行改性,制备得到了单层和双层CPB改性沸石,并通过批量吸附实验考察了这两种CPB改性沸石对水中菲的去除作用.结果表明,单层和双层CPB改性沸石对水中菲均具备良好的吸附能力.CPB改性沸石对水中菲的去除率随吸附剂投加量的增加而增加,而CPB改性沸石对水中菲的单位吸附量随吸附剂投加量的增加而降低.CPB改性沸石对水中菲的吸附动力学过程满足准二级动力学模型.CPB改性沸石对水中菲的吸附平衡数据可以采用线性模型和Freundlich模型加以描述.CPB改性沸石对水中菲的吸附过程是一个自发和放热的过程.单层CPB改性沸石吸附水中菲的机制主要是疏水作用,双层CPB改性沸石吸附水中菲的机制主要是有机相分配作用.当双层CPB改性沸石的CPB负载量为单层CPB改性沸石的CPB负载量的2倍时,前者对水中菲的吸附能力略微强于后者.以上结果表明,双层和单层CPB改性沸石均可以用于水中菲的去除;为节约成本,单层CPB改性沸石与双层CPB改性沸石相比更适合用于水中菲的去除.     

改性沸石的沉积物磷钝化效果研究

通过室内模拟实验,对天然沸石及不同方法改性沸石的磷吸附性能及沉积物磷钝化效果进行了对比研究。磷吸附实验结果表明,磷吸附量大小为改性沸石Z3>改性沸石Z2>改性沸石Z1>天然沸石,35d的平均吸附量分别为832、466、168和70mg/kg。改性沸石的磷吸附量与沸石含量正相关,并随时间呈增长趋势,其中改性沸石Z3第35d的磷吸附量可达1690mg/kg。离子交换量测定结果显示,沸石经改性后促进了Ca2+的释放,同时减少了K+、Na+的释放量。沉积物磷钝化实验表明,改性沸石可有效减少沉积物TP、DRP的释放,减少释放量达80%以上。天然沸石主要通过表面吸附减少水体磷含量,其次,物理阻隔作用拓展了钝化作用的时间和空间。Al(OH)3絮凝物通过表面吸附、电中和及架桥作用可显著提高改性沸石的磷吸附量,增强沉积物磷钝化效果。     

两种ZSM-5沸石分子筛吸附水中氨氮的研究

考察了两种硅铝比分别为25及50的ZSM-5沸石分子筛对水中氨氮的吸附性能及影响因素.研究表明,25℃时,25H及50H型沸石的吸附平衡时间分别为10 min和35 min,吸附等温线均符合Langmuir经验模型,25 H型分子筛的饱和吸附容量较大,为7.83 mg/g,50H型分子筛为4.36 mg/g.当吸附剂投...     

MnO2/TiO2改性沸石去除矿井水中Fe2+和Mn2+的试验研究

针对矿井水中Fe2+、Mn2+浓度超标及处理效果不稳定等问题,通过溶胶-凝胶法将纳米MnO₂和纳米TiO₂负载于天然斜发沸石表面制备出MnO₂/TiO₂改性沸石滤料,并分析了沸石改性前后的微观形貌和孔隙结构. 采用单因素动态吸附试验和Thomas模型拟合探究了MnO₂/TiO₂改性沸石对模拟矿井水水样中Fe2+、Mn2+的去除效果及机理,并考察水流速度、滤层厚度、溶液pH及硬度对去除效果的影响. 结果表明:较天然沸石而言,MnO₂/TiO₂改性沸石的比表面积、孔径、孔体积和阳离子交换量明显增大. 当水流速度为7 m/h、进水pH为9.5、水质硬度为350 mg/L、滤层厚度为110 cm时,改性沸石对Fe2+、Mn2+的最大吸附量分别为44.810、6.549 mg/g,且Thomas模型能较好地拟合改性沸石对Fe2+、Mn2+的吸附动力学特征. 反冲洗试验结果表明,反冲洗强度为13 L/(m2·s),反冲洗时间大于7 min时,改性沸石的再生效果良好,可重复使用. 研究显示,本文制备的MnO₂/TiO₂改性沸石吸附滤料可为同步去除矿井水中Fe2+、Mn2+污染提供一种解决办法.      

臭氧/沸石工艺处理水中硝基苯的机理探讨

考察了臭氧在H型沸石上吸附与分解情况,发现臭氧在H型沸石上发生了吸附与分解,并且吸附过程与脱附过程是不可逆的,其脱附速率很快.在吸附分解平衡后,臭氧在H型沸石上的吸附分解量与进水臭氧浓度成正比.而在1×10^-3 mol/L Na⁺存在条件下,被Na⁺交换的H型沸石基本不吸附分解臭氧.考察不同阳离子和不同型号沸石对臭氧/沸石工艺去除硝基苯的影响,发现Ca²⁺的影响最大,另外Na型沸石和NH₄型沸石在降解硝基苯的过程中,硝基苯的去除效率逐渐提高,并且Na型沸石中的Na⁺发生溶出,表明盐析效应影响臭氧扩散进入沸石孔道进行自分解和催化分解的能力.脱铝后的H型沸石没有体现降解硝基苯的效果.最后在pH 3.0时,H型沸石也能吸附分解一部分臭氧,说明H⁺的影响不如其它阳离子.     

X型粉煤灰沸石吸附丙酮及其动力学研究

文章采用碱熔融水热法合成了X型粉煤灰沸石,通过XRD、XRF、SEM、氮气吸附等手段研究了该沸石的结构组成特点,考察了初始浓度、吸附温度和空速对X型粉煤灰沸石吸附丙酮的影响机制,在此基础上,进一步研究了X型粉煤灰沸石对丙酮的吸附动力学及吸附机理。结果表明：合成的X型粉煤灰沸石品质较高,平均粒径为0.83μm,平均孔径为3.2 nm,比表面积为165.8 m²/g,总孔容积为0.133 8 cm2/g,总孔容积为0.133 8 cm³/g;X型粉煤灰沸石吸附丙酮的过程中,初始浓度、空速和温度越高,穿透时间和饱和时间越短;在实验范围内,升高温度会导致吸附量显著降低,增加空速会使吸附量略有下降,而增加初始浓度会使吸附量明显增加,当温度为40℃,初始浓度为777.9 mg/m3/g;X型粉煤灰沸石吸附丙酮的过程中,初始浓度、空速和温度越高,穿透时间和饱和时间越短;在实验范围内,升高温度会导致吸附量显著降低,增加空速会使吸附量略有下降,而增加初始浓度会使吸附量明显增加,当温度为40℃,初始浓度为777.9 mg/m³,空速为75 h3,空速为75 h^(-1)时,X型粉煤灰沸石对丙酮具有最高的吸附量;Bangham模型和准一阶模型能更好地拟合丙酮在X型粉煤灰沸石上的吸附过程,说明丙酮在X型粉煤灰沸石表面的吸附更符合以物理吸附为主的孔道吸附。     

壳聚糖改性4A沸石分子筛颗粒去除低温水中硝酸盐的机理研究

为解决我国北方严寒地区常规工艺难以有效去除低温地下水中硝酸盐污染的问题,以4A沸石分子筛为载体,通过壳聚糖改性制备出一种具有低温去除水中硝酸盐功能的吸附颗粒,有望作为吸附剂应用于常规水处理工艺的提标改造.通过小试试验,研究壳聚糖改性4A沸石分子筛颗粒去除低温水中硝酸盐的反应机理,分析其去除硝酸盐过程的吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学,并通过pH_PZC（零电点）测定、FT-IR（傅里叶红外光谱）和XPS（X射线光电子能谱）进一步分析其反应前、后表面物化特性.结果表明:①在温度为8~10℃下,壳聚糖改性4A沸石分子筛颗粒对硝酸盐的吸附平衡时间为8 h,平衡吸附量为1.88 mg/g.②吸附过程符合准二级动力学模型,吸附符合Langmuir和Freundlich吸附等温模型,吸附热力学参数△G0 < 0、△H0>0、△S0>0,表明吸附为熵增加的吸热过程.③壳聚糖改性4A沸石分子筛颗粒的pH_PZC为10.0,FT-IR结果表明,-NH₂和-OH官能团吸附了水中的硝酸根离子,XPS结果表明,N（1s）和O（1s）元素在吸附过程中参与反应.研究显示,壳聚糖改性4A沸石分子筛颗粒分子结构中的-NH₂和-OH基团通过静电结合和氢键作用与硝酸根离子进行吸附反应.      

天然沸石及改性沸石去除低浓度氨氮的研究

研究了天然斜发沸石在不同的酸、碱和盐改性条件下吸附去除氨氮（NH₄＋-N）的效果.结果表明:沸石吸附NH₄＋-N动力学曲线符合“快速吸附、缓慢平衡"的特点,且初始ρ（NH₄＋-N）越高,吸附速率越快;天然沸石及其改性沸石吸附NH₄＋-N为单分子层吸附过程,其吸附热力学曲线很好地符合Langmuir曲线. 沸石吸附NH₄＋-N是吸热反应,适当提高温度能够促进NH₄＋-N的吸附. 盐改性方法对沸石吸附NH₄＋-N的效果最好,增加了沸石的比表面积和总孔容,同时有利于沸石的再生.      

两种碳酸系Fe-LDHs负载改性沸石对Cd(Ⅱ)吸附特性对比研究

为提升以沸石为代表的天然吸附材料对重金属污染物吸附效果,并将新型功能材料层状双金属氢氧化物（layered double hydroxides,LDHs）有效应用于实际工程,采用水浴-共沉淀法制备两种Fe系碳酸型LDHs即时负载于沸石填料表面,利用场发射扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）对改性前后的沸石表面形态、化学成分和晶体结构进行表征;通过等温吸附及解吸附、吸附动力学、吸附热力学、竞争离子吸附和不同pH吸附试验,对比原始及改性沸石对Cd（Ⅱ）的吸附效果及其作用机理.结果表明:①改性沸石对Cd（Ⅱ）的吸附过程更符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型.②相较于原始沸石,两种改性沸石对Cd（Ⅱ）的吸附性能明显提升,且MgFe-LDHs负载改性沸石理论最大饱和吸附容量更高.③沸石改性后对Cd（Ⅱ）的吸附由放热过程变为吸热过程.④吸附时间、竞争离子及pH对沸石吸附Cd（Ⅱ）的效果产生不同程度的影响.研究显示,MgFe-LDHs负载改性沸石最大饱和吸附容量显著提升,吸附能力更强,且在不同条件下均表现出优良的吸附特性,具有作为高效除镉填料的潜力.      

铝和锆改性沸石对太湖底泥-水系统中溶解性磷酸盐的固定作用

通过试验方法考察了2种不同底泥改良剂(铝和锆改性沸石)对太湖底泥-水系统中SRP(可溶解性磷酸盐)的固定作用. 改性沸石改良前后太湖底泥对水中较高浓度磷的吸附平衡数据可用Langmuir和Freundlich等温吸附方程进行描述,吸附动力学过程可用准二级动力学模型进行描述. 太湖底泥、铝和锆改性沸石改良太湖底泥的最大磷吸附量分别为395、613和1 009 mg/kg. 被改良太湖底泥中,铝改性沸石所吸附的磷主要以NaOH-rP(NaOH提取态磷)形态存在,锆改性沸石所吸附的磷主要以NaOH-rP和Res-P(残渣态磷)形态存在. 当水中初始ρ(SRP)很低时,太湖底泥和改性沸石改良太湖底泥均释放出磷,其中后者的释磷量较低. 改性沸石改良太湖底泥中的w(BAP)(BAP为生物有效磷)低于太湖底泥,w(liable-P)(liable-P为弱吸附态磷)也明显偏低. 铝改性沸石改良太湖底泥中的w(BD-P)(BD-P为氧化还原敏感态磷)与太湖底泥相比差异不显著,而锆改性沸石改良太湖底泥中的w(BD-P)明显低于太湖底泥. 可见,铝和锆改性沸石均可用于控制太湖底泥磷的释放,其中锆改性沸石的控制效果更好.      

铬、砷离子吸附剂的制备及其吸附性能的研究

通过对沸石的改性,在沸石表面形成了一层纳米态的二氧化锰,而纳米态的二氧化锰及沸石都对水中重金属有强烈的吸附性能,从而达到对铬、砷离子的吸附作用。通过沸石与二氧化锰的配比、吸附溶液的pH值、吸附时间、改性沸石的用量对其去除效果的影响,探讨了吸附作用机理。通过吸附测定,改性沸石的最佳配比沸石：MnO2为2：1;改性沸石对As（III）的最佳吸附pH和时间为5.0和30 min;对Cr（VI）的最佳吸附pH和时间为7.0和30 min的条件下吸附效果最佳。     

天然活化沸石负载壳聚糖对高氟水的处理

为提高天然沸石对氟的吸附能力,采用活化天然沸石负载壳聚糖改性处理,研究了除氟剂的性能,确定了除氟剂的最佳改性条件:2.0%冰醋酸溶液,壳聚糖浓度为0.05 g/mL,壳聚糖:沸石(质量比)=0.07,室温下改性5 min。最适除氟条件:pH=6.0,粒径1~2 mm,100 r/min的速度搅拌反应50 min,静置0 min。吸附剂对F-的吸附过程符合Langmuir吸附等温线,对氟离子的饱和吸附容量为10.63 mg/g。     

沸石微波改性及其吸附废水中氨氮性能的研究

以NaCl为改性剂,采用微波辐射方法对天然沸石进行改性,研究NaCl浓度和辐射条件对改性沸石性能的影响,同时为探讨改性沸石对 NH 4的吸附规律,进行了等温吸附试验.研究结果表明:最佳改性条件是微波强度80%、辐射时间10 min、NaCl浓度6%;试验沸石对氨氮具有较高的去除率,对 NH 4的吸附等温线符合 Langmuir公式,且对氨氮吸附量的极限值为10.080 6mg/g.     

Zn系LDHs负载改性石英砂和沸石对Cr(Ⅵ)吸附效果对比及其作用机理研究

为提升人工湿地常用填料对受污染水体中Cr(VI)的吸附性能,采用水热-共沉淀法在碱性条件下制备了Zn系LDHs涂层负载改性沸石和石英砂填料,并运用场发射扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和BET等手段对改性前后填料的表面形态和化学成分进行了表征.最后,通过等温吸附试验、动力学吸附试验、吸附热力学试验对Zn系LDHs改性填料和天然填料的Cr(VI)吸附效果及其作用机理进行了对比研究.结果表明,通过Zn系LDHs涂层负载,沸石和石英砂对Cr(VI)的吸附类型由以物理吸附为主的多分子层吸附向以化学吸附为主的单分子层吸附转换,有利于吸附水中的Cr(VI);热力学相关参数ΔS~00,ΔG~00,ΔH~00,表明对Cr(VI)的吸附是自发放热过程.相比于天然沸石和石英砂,Zn系LDHs负载改性沸石和石英砂的表面物化性状发生明显变化,最大饱和吸附容量明显提高,尤其是石英砂的最大饱和吸附容量从21 mg·kg~(-1)提升到125 mg·kg~(-1).改性同种天然填料时,ZnAl-LDHs负载改性的效果更佳;而相对于天然沸石的改性,Zn系LDHs负载改性能更有效地提高石英砂对Cr(VI)的吸附能力.因此,本实验中ZnAl-LDHs负载改性石英砂可推荐用于实际人工湿地中Cr(VI)的去除.     

天然斜发沸石对氨氮的快速吸附特性研究

通过静态摇床试验研究了天然斜发沸石对氨氮的吸附特性,以及沸石投加量和外加金属阳离子对其快速吸附氨氮特性的影响。结果表明,沸石对氨氮的等温吸附过程更符合Langmuir吸附模型,其最大吸附量为12.903mgg;沸石粒径减小,有利于沸石对氨氮的交换吸附,不同粒径沸石对氨氮的吸附均符合准二级动力学过程;斜发沸石中与氨氮进行离子交换的阳离子主要为Na+,其次为Ca2+,随着吸附氨氮浓度的升高或吸附时间的延长,Na+与NH4+吸附去除量的比值呈下降趋势,而Ca2+的比值呈上升趋势。沸石投加量与氨氮去除率和沸石释放至水中的总金属阳离子浓度成正比,随着投加量增加Na+与NH4+吸附去除量的比值由1.222增至1.383;溶液中分别加入40mgL的K+,Na+,Ca2+,Mg2+4种离子,对沸石吸附氨氮产生抑制作用的强弱顺序为K+Ca2+Na+Mg2+。     

沸石的改性及其对氨氮吸附特征

为研究不同改性方法及其组合顺序对天然沸石吸附NH₄+效率的影响及其吸附特征,选择盐、高温、酸3种改性方法进行不同组合. 结果显示,改性组合顺序对天然沸石的吸附性能影响较明显,最佳改性组合顺序为“盐+酸+高温”,其改性后的沸石在初始ρ(NH₄+)为15、30和50 mg/L下对NH₄+的去除率分别为87%、92%和94%. 采用Langmuir和Freundlich 2种方程来拟合“盐+酸+高温”改性后沸石的吸附行为,表明其更符合Langmuir模型,R2为0.998 5,其最大吸附量(q_max)为8.23 mg/g,并且其吸附过程符合一级动力学方程, R 2为0.998 1. 扫描电子显微镜(SEM)和比表面积(BET)分析结果表明,沸石经最优组合改性后表面形态明显变化,比表面积增大.