三聚磷酸二氢铝对水中铜离子的吸附动力学

采用离子交换吸附法研究三聚磷酸二氢铝吸附水中铜离子的动力学行为和吸附活化状态热力学参数分析。结果表明:三聚磷酸二氢铝对水溶液中铜离子的化学吸附是二级反应,吸附速率常数k与温度T之间的关系符合阿仑尼乌斯式,吸附的活化能为Ea=56.35kJ/mol,吸附的频率因子A=2.5×106L/(mg·min),ln(k/T)与1/T之间的关系符合Eyring公式,其活化焓ΔH=53.21kJ/mol,活化熵ΔS=-153.36J/(mol·K),同时k与铜离子初始浓度呈负相关性,与三聚磷酸二氢铝用量呈正相关性,介质pH=5时有利于吸附。     

三聚磷酸二氢铝对氨气、有机胺气体的静态吸附

研究三聚磷酸二氢铝对氨、甲胺、二甲胺、三甲胺、正丁胺等气体的静态吸附过程动力学特性。比较了三聚磷酸二氢铝、活性炭对碱性气体的吸附性能与规律,通过滴定实验和红外测定推测其吸附机理。结果表明:活性炭对碱性气体的吸附存在脱附,尽管吸附速率较快但吸附量较小,对氨气、甲胺、二甲胺、三甲胺和正丁胺的吸附量分别是73.12、76.37、79.24、83.11、70.91 mg/g。三聚磷酸二氢铝对碱性气体的吸附是一个化学吸附过程,吸附速率快且吸附量大,吸附量分别是431.7、790.1、889.2、912.4、635.3 mg/g,其吸附过程符合Elovich方程,是一个由吸附速率和扩散因子综合控制的过程。     

稳定型UiO-66-(COOH)2对Cs+的有效吸附

采用水浴法合成了具有孔道结构、高稳定性和多活性位点的固体吸附材料UiO-66-(COOH)₂.通过考察接触时间、温度、起始浓度、干扰离子等因素，评估了UiO-66-(COOH)₂对放射性铯离子(Cs⁺)的吸附性能.试验表明，吸附过程遵循二级动力学和Langmuir吸附等温线模型，在313 K条件下，最佳吸附容量和去除率分别达到90 mg·g^-1和60%.结构表征验证了吸附过程是在Cs⁺与有机连接体中羧酸根的质子交换以及与金属节点的离子交换的共同作用下进行的.值得注意的是，材料吸附Cs⁺后仍能保持其化学和热稳定性；同时，在钠和钾干扰离子共存时，UiO-66-(COOH)₂对Cs⁺仍表现出较高的选择性(S_Cs/M=5)和去除效率(58%).本文的研究结果可为用于核废水处理、放射性污染和放射性同位素回收的新型材料的设计提供重要参考与借鉴.     

纳米塑料聚苯乙烯对水中铅离子的吸附行为研究

纳米塑料作为一种新兴污染物在水中可长久稳定存在,其表面吸附的重金属对水环境产生了潜在危害.本文研究了纳米塑料聚苯乙烯微球在吸附时间、溶液pH、氯化钠溶液、锰离子、温度等不同实验条件下对铅离子的吸附行为.结果表明,粒径为400 nm的单分散聚苯乙烯微球可快速吸附铅离子,吸附平衡时间约为30 min,吸附率达到53.30%.聚苯乙烯微球对铅离子的吸附动力学符合伪一级动力学,吸附等温线遵循Freundlich模型,吸附过程主要为非线性吸附.随着溶液pH的增加,铅离子平衡吸附量增加,静电作用是影响铅离子在聚苯乙烯微球上吸附的关键因素.增加溶液盐浓度,微塑料发生聚集,比表面积减小,吸附位点减少,铅离子的吸附量显著降低,在3.5%氯化钠溶液中,纳米塑料对铅离子的吸附率仅为7.5%.与重金属锰离子共存,可促进聚苯乙烯微球对铅离子的吸附.升高温度,纳米塑料对铅离子的平衡吸附量增加.     

给水厂污泥颗粒制备及对铜离子的吸附行为

将给水厂污泥和粘土以质量比1：2制备了一种新型污泥颗粒,考察其对溶液中铜离子的吸附行为.结果发现,污泥颗粒对水中铜离子具有良好的吸附效果,对铜的吸附量随时间增加而增大,180min时可达最大吸附量的85%左右,吸附过程符合准二级吸附动力学方程;Langmuir等温吸附方程式可较好拟合不同温度时的吸附数据,且温度越高,平衡吸附量越大.多种重金属离子共存时,污泥颗粒仍优先吸附铜离子.pH值可显著影响污泥颗粒对铜离子的吸附,pH<5时,污泥颗粒对铜离子的吸附去除率随pH值升高而增大,pH=5时吸附去除效果最好.采用扫描电镜、红外光谱等对吸附铜离子前后的污泥颗粒进行表征,发现污泥颗粒表面粗糙、孔隙发达,含丰富表面基团,能够通过静电吸引、羟基取代和表面络合吸附铜离子.     

Investigation in the sorption mechanism and behavior of nano γ-Al2O3 for the removal of fluorine ions

研究了纳米γ-Al2O3吸附剂对氟离子的吸附行为,考查了吸附平衡时间、温度、溶液的pH等对吸附过程的影响.结果表明,在室温下,纳米γ-Al2O3对氟离子的吸附在3min基本达到平衡;在pH3～9范围内,吸附率达95%以上;吸附过程符合准二级反应动力学模型,其反应的表观活化能（Ea）为10.99kJ.mol-1;颗粒内扩散过程是吸附的主要控制步骤,而颗粒外扩散过程对吸附也有影响;吸附过程符合Langmuir、D-R等温模型,常温下,纳米γ-Al2O3对氟离子的平均吸附能为11.15kJ.mol-1.吸附反应的ΔGθ〈0,ΔHθ〉0,说明该吸附过程是自发的吸热反应.共存阴离子HCO3-和PO43-、阳离子Cu2＋对氟离子的吸附影响较大.纳米γ-Al2O3在动态和静态吸附实验中的除氟效果相近.     

纳米γ-Al2O3去除氟离子的机理及行为研究

研究了纳米γ-Al2O3吸附剂对氟离子的吸附行为,考查了吸附平衡时间、温度、溶液的pH等对吸附过程的影响.结果表明,在室温下,纳米γ-Al2O3对氟离子的吸附在3min基本达到平衡;在pH3～9范围内,吸附率达95%以上;吸附过程符合准二级反应动力学模型,其反应的表观活化能(Ea)为10.99kJ.mol-1;颗粒内扩散过程是吸附的主要控制步骤,而颗粒外扩散过程对吸附也有影响;吸附过程符合Langmuir、D-R等温模型,常温下,纳米γ-Al2O3对氟离子的平均吸附能为11.15kJ.mol-1.吸附反应的ΔGθ<0,ΔHθ>0,说明该吸附过程是自发的吸热反应.共存阴离子HCO3-和PO43-、阳离子Cu2+对氟离子的吸附影响较大.纳米γ-Al2O3在动态和静态吸附实验中的除氟效果相近.     

城市污水处理厂污泥对水中硫化物的吸附特性

为研究城市污水厂污泥对水中硫化物的吸附特性,从3座城市污水处理厂采集回流污泥,考察了硫化物浓度、温度、pH值和其他离子对污泥吸附硫化物的影响.结果表明,污水厂回流污泥对硫化物的吸附等温线可以用Langmuir方程很好地描述,其最大硫化物吸附量为15~27mg/g-干污泥.在温度为5~35℃条件下,吸附量随温度上升而增加,表明该吸附为吸热过程.pH值在2~7范围内,pH值对污泥吸附硫化物的影响不大,当pH值低于2时,污泥对硫化物的吸附量随pH降低显著减小.硫化物可能以离子形式被污泥吸附,该过程为化学吸附过程.水中存在0~25mg/L Cl-或0~12mg/L SO2- 4不影响污泥对硫化物的吸附量.     

阴离子型聚丙烯酰胺在离子交换膜上的吸附规律

研究了阴离子交换膜对阴离子型聚丙烯酰胺的吸附规律和影响因素.采用静态吸附的方法,测定了不同温度、不同浓度的阴离子型部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)溶液在阴离子交换膜上的吸附量、吸附平衡时间,考察了初始HPAM溶液浓度、pH值以及溶液中其他离子浓度对其在离子交换膜上吸附的影响,目的是阐明阴离子交换膜对HPAM分子的吸附动力学过程、探讨各影响因素对吸附过程的影响.结果表明,阴离子型部分水解聚丙烯酰胺在阴离子交换膜上有明显的吸附作用,但在阳离子交换膜上吸附量几乎为0;阴离子交换膜对聚合物的吸附平衡时间随聚合物溶液初始浓度的增大而延长,且不同浓度、不同温度下的吸附过程动力学特征都能很好地遵循准二级动力学模型;303、308和313 K温度下,阴离子交换膜对聚合物的等温吸附可用Freundlich等温吸附模型很好地拟合,相关系数R2均达到0.99以上,温度越高,吸附量越大;聚合物溶液pH值和离子浓度对吸附效果有显著影响:pH=6时,吸附量达到最大值;吸附量随着离子浓度的增加而增大.     

粘土吸附水中氟离子的研究

研究了粘土和明矾去除饮用水中氟离子的机理,探讨了pH值、溶液温度、氟离子浓度和吸附时间对粘土吸附饮用水中氟离子的影响.结果表明,粘土对饮用水中氟离子具有较好的吸附效果,是较为理想的饮水除氟材料.     

Adsorption behavior of condensed phosphate on aluminum hydroxide

Sodium pyrophosphate （pyro-P, Na4P2OT）, sodium tripolyphosphate （tripoly-P, Na3P3O10）, and sodium hexametaphosphate （meta-P, （NaPO3）6） were selected as the model compounds of condensed phosphate to investigate the adsorption behavior of condensed phosphate on aluminum hydroxide. The adsorption was found to be endothermic and divisible into two stages： （1） fast adsorption within 1 h; and （2） slow adsorption between 1 and 24 h. The modified Freundlich model simulated the fast adsorption stage well; the slow adsorption stage was described well by the first-order kinetics. The activation energies of pyro-P, tripoly-P, and meta-P adsorption on aluminum hydroxide were determined to be 20.2, 22.8 and 10.9 kJ/mol P adsorbed, respectively, in the fast adsorption stage and to be 66.3, 53.5 and 72.5 kJ/mol P adsorbed, respectively, in the slow adsorption stage. The adsorption increased the negative charge of the aluminum hydroxide surface. Transmission electron microscopy and energy dispersive X-ray analysis analyses provided evidence that the adsorption was not uniform on the surface and that the small crystals contributed more to the fast adsorption than the normal sites did. The results from X-ray fluorescence spectrometry and X-ray photoelectron spectroscopy tests also revealed the uneven adsorption of condensed phosphate as a function of the penetration depth. More condensed phosphates were adsorbed on the outer surface of aluminum hydroxide than in its inner parts.     

壳聚糖/聚氨酯多孔材料对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附研究

将壳聚糖、聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯混合发泡,制备了壳聚糖/聚氨酯(Cs/PU)多孔复合材料,利用原子吸收光谱研究了Cs/PU对水中Cu2+、Cd2+的吸附能力。结果表明:在28℃条件下,当吸附时间为30min,溶液pH=4～5时,Cu2+的最高去除率为96.67%,溶液pH=6～7时,Cd2+的去除率为95.67%。Cd2+、Cu2+的饱和吸附率容量分别为28.78mg/g和25.32mg/g。两种金属离子共存时,Cs/PU对Cu2+的选择性大于Cd2+。     

Experimental and density functional theory study of the adsorption of N2O on ion-exchanged ZSM-5: Part II. The adsorption of N2O on main-group ion-exchanged ZSM-5

The adsorption and desorption of N2O on main-group ion-exchanged ZSM-5 was studied using temperature-programmed desorption (TPD) and density functional theory (DFT) calculations. TPD experiments were carried out to determine the desorbed temperature Tmax corresponding to the maximum mass intensity of N2O desorption peak and adsorption capacity of N2O on metal-ion-exchanged ZSM- 5s. The results indicated that Tmax followed a sequence of Ba2+ > Ca2+ > Cs+ > K+ > Na+ > Mg2+and the amount of adsorbed N2O on main-group metal cation followed a sequence of Ba2+ > Mg2+ > Ca2+ > Na+ > K+ > Cs+. The DFT calculations were performed to obtain the adsorption energy (Eads), which represents the strength of the interaction between metal cations and the N-end or O-end of N2O. The calculation results showed that the N-end of the N2O molecule was favorably adsorbed on ion-exchanged ZSM-5, except for Cs-ZSM-5. For alkali metal cations, the Eads of N2O on cations followed the order which was the same to that of Tmax: Cs+ > K+ > Na+. The calculated and experimental results consistently showed that the adsorption performances of alkaline-earth metal cations were better than those of alkali metal cations.     

乙二胺四乙酸插层水滑石吸附Cd(Ⅱ)的影响因素研究

采用共沉淀的方法合成了镁铝水滑石和EDTA插层水滑石,并对两者进行表征分析,同时比较分析了EDTA插层水滑石和镁铝水滑石对Cd2+的吸附效果及影响因素,确定了合成高吸附容量的EDTA插层水滑石的最佳条件和其吸附镉的最佳吸附条件。结果表明:p H值为12、晶化时间为1 h和水浴温度为50℃是插层水滑石最佳合成条件;吸附剂投加量为1.0 g/L、时间为50 min、p H值为6、温度为50℃是插层水滑石吸附Cd2+的最佳条件。     

高效选择性除铯的PVDF复合膜制备及优化

为实现对放射性核素铯（Cs）的高效去除,本研究基于表面接枝技术利用均苯三甲酰氯（TMC）在羟基化的PVDF微滤/超滤膜表面接枝了一层氨基化SiO₂,并通过SiO₂表面的氨基基团与Fe³⁺结合实现亚铁氰化铁（Ferrocyanide,FeCN）的负载,从而制备了FeCN/SiO₂/PVDF复合膜.基于膜表面的SEM与XPS表征考察了氨基化SiO₂的不同负载条件,研究发现粒径和浓度分别为300nm及0.4%时可实现SiO₂的最大负载量.对比不同亚铁氰化铁负载量下复合膜的水通量和Cs去除率,结果表明对微滤平板膜进行3次负载后过滤效果最好,可实现99.6%以上的Cs去除率,且XPS结果表明强酸及超声条件下该复合膜仍然具有良好的稳定性.复杂水质条件下的过滤实验表明,过滤前期由于对吸附点位的竞争使得溶液中共存离子半径与Cs越接近其对Cs截留率的影响越大;过滤后期在道南作用的影响下,随着共存离子水合离子半径提高,其对Cs的去除率的影响越大;天然有机质对水通量影响较大,对Cs去除率影响弱于共存离子.     

pH和有机酸对氟溶出砖红壤中铝离子的影响

研究砖红壤对F-的吸附反应尤其是随后Al3+的释放过程,有助于增进对土壤酸化过程及其环境影响的理解. 在初步揭示出F-吸附反应以及Al3+释放反应的动力学特征基础上,重点考察了pH和有机酸对上述反应的影响. 结果表明:土壤对F-的吸附反应十分迅速,2 min内吸附量即可达到24 h内总吸附量95%,而土壤中不同含铝矿物的溶解度差异使Al3+的释放过程在前15 min十分迅速,释放量可达24 h内总释放量的80%,随后则逐渐减缓. 降低反应体系pH可促进Al3+释放,但会使F-吸附量减少,这是因为伴随Al3+的释放,部分F-又可以AlF络合物的形态重新进入溶液,尽管在低pH条件下,土壤表面以带正电荷为主而有利于F-吸附. 草酸和抗坏血酸对土壤吸附F-均有抑制作用,但对F-溶出土壤Al3+有促进作用. 此外,草酸对土壤铁氧化物的选择性溶解作用,可使更多F-吸附在土壤铝氧化物位点,并导致Al3+释放量增加.      

铝钛改性MCM-41材料对污水中铅镉的吸附研究

研究了改性MCM-41材料对污水中重金属铅、镉离子的吸附行为。在MCM-41材料中加入Al、Ti两种诱因金属离子来合成新的Al-Ti-MCM-41及Ti-Al-MCM-41改性材料,通过氮气吸附-脱附等温线对Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=1∶1)及Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=2∶1)样品进行了表征,并采用改性后的MCM-41材料为吸附剂对含有二价铅、镉离子的溶液进行吸附实验,考察了吸附剂投加量,Pb2+、Cd2+初始质量浓度和吸附温度对吸附的影响。结果表明:改性Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=1∶1)材料的最可几孔径和比孔容分别为16.68 nm和0.046 cm3/g,由BJH计算得到的平均孔径为17.02 nm;Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=2∶1)的最可几孔径和比孔容分别为16.88 nm和0.083 cm3/g,由BJH计算得到的平均孔径为17.08 nm。Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=1∶1)对Cd2+的吸附率为99.8%;Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=2∶1)对Pb2+的吸附率为99.96%;Pb2+和Cd2+的吸附容量随吸附剂投加量的增加而降低,随离子初始浓度的增大而增加;温度越高越有利于吸附。该研究重点考察改性MCM-41材料在重金属铅镉离子污染治理中的性能,从而为解决重金属铅镉的污染,加强环境保护提供理论支撑和技术支持,具有明确的现实意义。     

137Cs在大鹏澳中迁移分布的数值模拟与预测

137Cs作为广东核电站放射性排出核素之一,具有高残留,高积累的特点.悬浮物对放射性核素的吸附沉降是影响海湾水体中核素迁移的重要机制之一.为正确评价核电站放射性排出物对大亚湾海湾水域的影响,建立了考虑悬浮物吸附沉降影响的深度平均二维对流扩散模型,模拟了放射性核素137Cs在大鹏澳内的迁移分布状况,并对未来湾内水质进行预测.模拟预测表明若维持当前排放量,未来50年内海湾中137Cs活度并没有呈持续上升趋势,局部虽略有累积,但活度值仍很小,最大仅约4Bq/m3,说明悬浮物吸附137Cs沉降对海湾的自净作用不容忽视. 137     

电解锰渣基方沸石的制备及其对Pb2+的吸附性能

以电解锰渣为原料,经过"弱酸除杂-碱融活化-室温陈化-晶化"水热合成反应体系,在分别外加铝源和硅源的条件下制备方沸石ANA-A及ANA-S,运用XRF、XRD、SEM-EDS和BET等表征手段对2种方沸石的化学组成、晶相结构、微观形貌和比表面积进行分析。结果表明:在煅烧温度750℃、合成温度180℃、水热反应时间8 h的条件下,外加铝源和硅源均可合成方沸石。进一步研究2种沸石对水溶液中Pb2+的静态吸附性能,其所合成的电解锰渣基ANA-A及ANA-S方沸石均可以很好地用Langmuir等温模型拟合,属于单分子层吸附,饱和吸附量分别为161.29,185.19 mg/g,对初始浓度为100 mg/L的Pb2+去除率分别为93.69%和95.47%,且均符合Lagergren准二级动力学模型,属于化学吸附;两者中ANA-S的吸附效果更好。