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.     

羟基磷灰石对水中刚果红的吸附作用研究

通过吸附实验考察了羟基磷灰石对水中刚果红的吸附作用,结果表明羟基磷灰石对水中的刚果红具备良好的吸附效果.准二级动力学模型适合描述羟基磷灰石对水中刚果红的吸附动力学过程.Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)等温吸附模型可以用于描述羟基磷灰石对水中刚果红的吸附平衡数据.羟基磷灰石对水中刚果红的吸附是自发和放热的过程.当pH超过8时,羟基磷灰石对水中刚果红的吸附能力随pH的增加而明显降低.吸附了刚果红的羟基磷灰石经过热再生后可以循环使用,并且热再生后的羟基磷灰石对水中刚果红的吸附性能良好.当pH低于羟基磷灰石的零电荷点时,磷灰石吸附水中刚果红的机制是静电吸引、氢键和路易斯酸碱反应;当pH高于羟基磷灰石的零电荷点时,羟基磷灰石吸附水中刚果红的机制是氢键和路易斯酸碱反应.上述结果表明,羟基磷灰石适合作为一种吸附剂去除废水中的刚果红.     

磁性羟基磷灰石/生物炭复合材料的制备及对Pb2+的吸附性能

制备了一种磁性羟基磷灰石/生物炭复合材料(HAP/γ-Fe_2O_3/BC)并对其吸附Pb~(2+)的动力学及热力学特性和固液分离回收性能进行了研究.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)等对复合前后的材料进行微观结构表征与分析,利用振动样品磁强计(VSM)研究样品的磁化性能.通过参数计算获得吸附方程与热力学性质.结果表明:羟基磷灰石和γ-Fe_2O_3微粒均负载到生物炭上.相对于BC,复合后的HAP/γ-Fe_2O_3/BC对Pb~(2+)的吸附性能明显提高,并具有良好的磁分离能力.pH值对Pb~(2+)的吸附影响较大,最佳pH值为4.0～5.0.当吸附剂投加量为1 g·L~(-1)、pH值为5、Pb~(2+)的初始浓度为100 mg·L~(-1)时,HAP/γ-Fe_2O_3/BC对Pb~(2+)的去除率达到99%.吸附等温方程和动力学方程的拟合结果分别符合Langmuir吸附等温模型和准二级动力学模型,热力学参数△G0、△H0,是自发吸热的单分子层化学吸附过程.吸附机制主要包括溶解-沉淀作用、离子交换及复合材料表面含氧官能团的络合作用.HAP/γ-Fe_2O_3/BC复合材料在外加磁场的作用下具有良好的分离回收和循环利用性能,是一种潜在的Pb~(2+)高效吸附材料.     

镁-钙羟基磷灰石吸附剂对水中Pb2+的去除

选择Mg2+为掺杂离子,通过溶胶-凝胶法制备了不同比例的镁-钙羟基磷灰石吸附剂,研究其对水溶液中Pb~(2+)的去除特性和过程机制.结果表明,吸附剂表面以羟基磷铅矿化合物[Pb10(PO4)6(OH)2]为主,其晶体结构由短棒状转变为针状结构;在温度25℃,p H为5时,镁-钙羟基磷灰石吸附Pb~(2+)在720 min内达到平衡,吸附剂的最佳投加量为0. 6 g·L-1,最大吸附量为813. 17 mg·g-1;热力学实验结果:ΔGθ0、ΔSθ 0和ΔHθ 0,表明镁-钙羟基磷灰石吸附Pb~(2+)的过程是自发的吸热、熵增的过程,升温有利于吸附;吸附过程符合伪二级动力学方程,Langmuir吸附模型能更好地描述等温吸附行为;材料表征与吸附实验分析表明,表面络合与溶解-沉淀是镁-钙羟基磷灰石去除Pb~(2+)的主要机制.     

巯基硅烷改性多壁碳纳米管的合成及其对Cd2+的吸附性能研究

利用3-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)作硅烷偶联剂对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行改性,制备巯基硅烷改性多壁碳纳米管(SHMWCNTs),并进行了SH-MWCNTs对Cd~(2+)的批量吸附实验.同时,利用扫描电镜(SEM)、X射线光子能量仪(EDS)、红外光谱(FT-IR)对SHMWCNTs进行表征,探究了溶液初始pH、吸附剂投加量、吸附时间、溶液初始Cd~(2+)浓度等因素对吸附效果的影响,分析了吸附动力学特征及吸附等温线特征,初步探讨了吸附机理.SEM、EDS与FT-IR图谱显示,MPTMS已成功接枝到MWCNTs表面,表明SH-MWCNTs制备成功.吸附时间为90 min,pH为4时的吸附效果最佳,吸附量随SH-MWCNTs投加量、Cd~(2+)浓度的增加而增大.吸附动力学和吸附等温线研究表明,SHMWCNTs对Cd~(2+)的吸附动力学符合准二级线性方程,吸附等温线符合Freundlich、Langmuir 2种模型,吸附以单分子层吸附为主,也存在层间扩散的多层吸附.     

腐植酸对重金属铅镉的吸附特征

为了揭示腐植酸对单一Pb、单一Cd和Pb、Cd复合污染物的吸附特征,笔者通过吸附模拟实验分析了pH、温度、反应时间和初始浓度等因素变化对风化煤腐植酸吸附重金属离子Pb~(2+)和Cd~(2+)的影响.结果表明,腐植酸对Pb~(2+)的吸附受pH值变化的影响很小,但对Cd~(2+)的吸附随着pH增加而增加;腐植酸对Pb~(2+)和Cd~(2+)吸附饱和的时间均为240 min;对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附量均随温度的增加而增加;Langmuir吸附模型对腐植酸吸附单一Pb~(2+)、单一Cd~(2+)和铅镉复合态中Pb~(2+)的拟合较好,Freundlich吸附模型则对腐植酸吸附铅镉复合态中Cd~(2+)的拟合较好;准二级动力学模型能较好地拟合腐植酸吸附Pb~(2+)和Cd~(2+)的过程,说明腐植酸对铅镉的吸附为物理吸附和化学吸附的复合吸附过程;铅镉复合态下Pb~(2+)和Cd~(2+)存在竞争吸附,单一Pb~(2+)溶液中加入Cd~(2+)对腐植酸吸附Pb~(2+)基本无影响,但单一Cd~(2+)溶液中加入Pb~(2+)时,Pb~(2+)会与Cd~(2+)产生竞争吸附,从而降低Cd~(2+)的吸附量.本研究结果可为利用腐植酸稳定土壤中Pb~(2+)、Cd~(2+)等重金属离子的技术开发提供参考.     

两性修饰蒙脱石对水中镉和四环素的吸附性能研究

以两性表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)为改性剂制备两性修饰蒙脱石(BS-Mt),在单一体系和Cd~(2+)+TC复合体系中研究其对Cd~(2+)和四环素的吸附行为,同时利用XRD、FTIR、TG-DSC和Zeta电位对两性修饰蒙脱石进行表征分析.表征结果显示,BS-12已成功负载到蒙脱石上,改性后材料表面的负电荷增加;吸附实验结果显示,BS-Mt对Cd~(2+)和四环素的吸附量较Mt有较大的提高;其中BS-Mt对Cd~(2+)的吸附行为符合Langmuir等温吸附模型和准一级动力学模型,吸附机理主要为电荷吸附和螯合作用;BS-Mt对四环素的吸附随p H的升高而降低,吸附行为符合Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型,吸附机理主要为电荷吸附和物理吸附.在Cd~(2+)+TC复合体系中Cd~(2+)和TC会形成复合物,Mt和BS-Mt对四环素和Cd~(2+)的吸附量比单一体系增加.     

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%。     

煤矸石复合吸附剂对Zn~(2+)的吸附性能

采用某洗煤厂的煤矸石和天然粘土石灰石作为主要原料,添加适量的氯化铝制备吸附剂对Zn~(2+)进行吸附,运用SEM技术对吸附剂进行了表征,研究了不同因素对Zn~(2+)去除率的影响,并探讨了吸附机理。实验结果表明:当反应温度为20℃、振荡时间为70 min、废水pH为6、吸附剂投加量为0.5 g时,Zn~(2+)去除率达到96.28%。煤矸石复合吸附剂对Zn~(2+)的吸附符合准二级动力学方程,在高浓度时符合Langmuir等温吸附模型低浓度时符合Freundlich等温吸附模型,且吸附是易发生的。     

酸碱复合改性海泡石亚结构特征及其对Cd(Ⅱ)吸附性能

为强化海泡石(Sep)对溶液中Cd~(2+)的吸附性能,采用酸碱复合改性处理获得改性海泡石(ABsep),借助氮气吸脱附等温线、SEM-EDS、TEM、FTIR和XRD等技术分析了改性前后海泡石的结构特征,采用静态吸附实验研究了时间、ABsep/Cd~(2+)质量比、温度、吸附剂用量、pH及共存离子等因素对ABsep吸附Cd~(2+)的影响.结果表明,ABsep孔隙结构发达,比表面积、平均孔径和孔容分别较改性前增加66.1%、15.7%和34.8%,可交换性离子含量有所增加,主要成分为SiO_2和Mg(OH)_2.改性前后海泡石对Cd~(2+)吸附过程能较好地以准二级动力学方程和Langmuir模型进行拟合,且均为自发吸热反应,以化学吸附为主并伴有物理性吸附;最佳ABsep/Cd~(2+)质量比为3:1;298 K时Sips拟合ABsep对Cd~(2+)最大饱和吸附量为142.43 mg·g~(-1),为改性前海泡石的3.55倍;随着吸附剂投加量的增加,Cd~(2+)吸附量表现为先增大后减小,最佳用量为0.3 g·L~(-1);ABsep对Cd~(2+)的吸附量随溶液初始pH的升高而增加最佳pH为7;不同浓度K~+、Na~+、Mg~(2+)和Ca~(2+)的存在均会对Cd~(2+)的吸附产生一定的抑制作用其中Mg~(2+)的抑制作用最强.     

天然腐殖酸对黄土吸附敌草隆的影响

为研究添加天然腐殖酸条件下黄土对有机农药的吸附过程及影响机制,以敌草隆为目标污染物,采用批量平衡试验法,分析黄土与黄土+HA（在黄土中添加腐殖酸）处理对敌草隆的吸附动力学、吸附热力学、解吸动力学过程及其主要影响因素（如pH、离子强度等）.结果表明:①与黄土相比,黄土+HA对敌草隆的吸附时间较短,且二者均符合颗粒内部扩散模型.②Freundlich等温吸附模型能够较好地拟合黄土及黄土+HA对敌草隆的吸附热力学过程.黄土和黄土+HA对敌草隆的吸附自由能（ΔGθ）、熵变（ΔSθ）均小于0,表明反应是一个自发进行且混乱度逐渐减小的过程;添加HA使黄土对敌草隆的焓变（ΔHθ）由负值变为正值,即由放热过程转化为吸热过程,表明温度升高使HA表面的微孔数量增多,为敌草隆提供了更多的吸附位点.③随着pH的升高,黄土和黄土+HA对敌草隆的吸附量均缓慢减小,当pH>7时吸附趋于平衡.④不同离子（Ca2+、Na+、Mg2+）及离子强度下,黄土和黄土+HA对敌草隆的吸附量随着c（Ca2+）的减小而增大,与同浓度的Mg2+和Ca2+相比,Mg2+存在下黄土对敌草隆的吸附量较大;与同浓度的Ca2+和Na+相比,Na+存在下黄土对敌草隆的吸附量较大.⑤由解吸动力学过程可以看出,添加天然HA可延长敌草隆在黄土中的滞留时间.研究显示,HA的存在提高了敌草隆在黄土中的迁移能力,并使其吸附机制发生了改变.      

钢渣-蒙脱石复合吸附剂对水中Cd~(2+)的吸附去除

研究了钢渣-蒙脱石复合吸附剂对废水中Cd2+的吸附性能,并探讨了影响吸附的因素和吸附机理.结果表明,钢渣蒙脱石质量比为1∶1的复合吸附剂对Cd2+的吸附效果优于钢渣及蒙脱石对Cd2+的单一吸附.当温度为25℃,废水pH=6~7时,1.2 g钢渣-蒙脱石复合吸附剂对100 mL Cd2+溶液(100 mg·L-1)吸附60 min后,Cd2+的去除率可达到96.99%.钢渣-蒙脱石复合吸附剂对镉离子的吸附反应符合二级动力学方程,可决系数为0.9991;符合Langmuir方程,可决系数为0.9725.对Cd2+的理论饱和吸附量为12.45 mg·g-1.溶液中Pb2+、Cu2+的存在会降低复合吸附剂对Cd2+的吸附量,且Cd2+受Cu2+的影响较大.吸附饱和的钢渣-蒙脱石颗粒材料用1 mol·L-1的氯化钠溶液再生效果好.     

高分子改性黄原胶/羟基磷灰石复合水凝胶的制备及其吸附金属离子性能

以黄原胶为接枝骨架,丙烯酸为单体,羟基磷灰石为无机组分,通过氧化还原聚合反应,制备了高分子改性黄原胶/羟基磷灰石复合水凝胶(XG-g-PAA/HAP).红外光谱和扫描电镜表征发现,在低温条件下(50℃)成功制备了XG-g-PAA/HAP.将XG-g-PAA/HAP用作水体重金属离子吸附剂,结果表明:当pH1时,XG-g-PAA/HAP吸附容量较小,随着pH增大,吸附容量快速增大,当pH4时,吸附容量达到平衡;90%以上的金属离子在30 min内可被清除.当[Cu~(2+)]=300 mg·L~(-1)和[Pb~(2+)]=600 mg·L~(-1)时,XG-g-PAA/HAP吸附容量达到最大值.重复吸附-脱吸附5次后,吸附容量仍可保持初始的80%,所制备的XG-g-PAA/HAP有望成为一种有效的水体重金属离子吸附剂.     

膨润土-白云石复合吸附剂对Fe2+和Mn2+的吸附性能

针对煤矿排出的大量含重金属离子的酸性矿山废水污染问题,采用自制膨润土-白云石复合颗粒吸附剂对含Fe2+和Mn2+的酸性矿山废水进行吸附试验研究。结果表明:膨润土-白云石复合颗粒吸附剂释放总碱度达118.39mg/g(以CaCO3计),可中和酸性矿山废水;随着废水中Fe2+和Mn2+浓度增加,膨润土复合颗粒吸附剂的吸附量在不断增加,且大于原膨润土颗粒吸附剂;建立了膨润土复合颗粒吸附剂对Fe2+和Mn2+的吸附等温式和吸附动力学方程式:膨润土复合颗粒吸附剂对Fe2+的吸附符合BET吸附,对Mn2+的吸附符合Freundlich吸附,对Fe2+、Mn2+的吸附动力学均符合准二级动力学。膨润土-白云石复合颗粒吸附剂既能释放碱度、又对Fe2+和Mn2+具有优良的吸附性能,可作为处理含重金属离子酸性矿山废水的绿色环保矿物材料应用于实际。     

改性磁性纳米颗粒固定内生菌Bacillus nealsonii吸附废水中Cd2+的特性研究

从重金属超累积植物龙葵体内提取内生菌Bacillus nealsonii,采用二氧化硅改性纳米Fe_3O_4颗粒与海藻酸钠将其包埋交联进行固定化,制得一种新型球状生物吸附剂,并应用于废水中Cd~(2+)的吸附处理.同时,通过正交实验研究了该球状生物吸附剂的最佳制备条件和吸附处理条件,并采用扫描电镜等表征手段与构建吸附动力学考察了其吸附特征.结果表明,球状生物吸附剂的最佳制备条件为:改性纳米Fe3O4颗粒质量分数为0.1%,海藻酸钠质量分数为8.0%,菌液接种量为0.4%,交联时间为2 h;其最佳吸附处理条件为p H=6、吸附时间12 h、吸附剂用量(干重)2.5 g·L-1,在Cd~(2+)初始浓度为50 mg·L-1时的吸附率可达96%以上.研究发现,球状生物吸附剂的内外部结构孔隙率较大,有利于促进Cd~(2+)的吸附.该吸附过程遵循准二级反应动力学,以化学吸附为主,符合Freundlich等温吸附模型,最大单分子吸附量可达13.02 mg·g-1.解吸实验结果表明,该吸附剂具有较好的可重复利用性.     

硅藻类粗多糖生物剂的制备及其对Cd2+的吸附性能

为了考察粗多糖对Cd2+的吸附性能,采用不同方法（稀酸法、稀碱法及超声-冻融-加热法）由海洋硅藻提取粗多糖,并进一步揭示硅藻粗多糖对Cd2+的吸附潜力.通过对比不同方法下粗多糖的组分质量分数（总糖、蛋白质和硫酸基）及其对Cd2+的吸附量,筛选出优质的粗多糖吸附材料,利用FTIR（傅里叶变换红外光谱）和SEM（扫描电镜）浅析粗多糖对Cd2+的吸附机制,采用吸附动力学和吸附等温模型详细探讨其对Cd2+的吸附特性.结果表明:①超声-冻融-加热法比稀酸法、稀碱法所提取的粗多糖的总糖质量分数高,分别为31.39%（480 nm）、26.74%（490 nm）;蛋白质杂质质量分数为7.09%,硫酸基质量分数为2.86%.②硅藻类细胞壁具有微孔结构,主要是由硅藻壳、多糖、蛋白质和脂肪组成,提取出的粗多糖表面均含有氨基、酰胺基、羰基、羟基等官能团,为其吸附重金属离子提供可能性.③超声-冻融-加热法在3倍体积乙醇沉淀时提取的粗多糖对Cd2+吸附量最大,为353.12 mg/g;该粗多糖对Cd2+的吸附更符合伪二级动力学模型,表明吸附过程有化学吸附参与;相比于Freundlich等温吸附模型,吸附数据更符合Langmuir等温吸附模型,表明该粗多糖对Cd2+的吸附主要为单层吸附.研究显示,利用超声-冻融-加热法提取出的硅藻粗多糖对Cd2+的吸附量为353.12 mg/g,是一种很有应用潜力的生物吸附材料.      

Effect of calcium on adsorption capacity of powdered activated carbon

We investigated the effect of calcium ion on the adsorption of humic acid (HA) (as a target pollutant) by powered activated carbon. The HA adsorption isotherms at different pH and kinetics of two different solutions including HA alone and HA doped Ca²⁺, were performed. It was showed that the adsorption capacity of powdered activated carbon (PAC) for HA was markedly enhanced when Ca²⁺ was doped into HA. Also, HA and Ca²⁺ taken as nitrate were tested on the uptake of each other respectively and it was showed that the adsorbed amounts of both of them were significantly promoted when HA and calcium co-existed. Furthermore, the adsorbed amount of HA slightly decreased with the increasing of Ca²⁺ concentration, whereas the amount of calcium increased with the increasing of HA concentration, but all above the amounts without addition. Finally, the change of pH before and after adsorption process is studied. In the two different solutions including HA alone and HA doped Ca²⁺, pH had a small rise, but the extent of pH of later solution was bigger.     

Effect of calcium on adsorption capacity of powdered activated carbon

We investigated the effect of calcium ion on the adsorption of humic acid (HA) (as a target pollutant) by powered activated carbon. The HA adsorption isotherms at different pH and kinetics of two different solutions including HA alone and HA doped Ca²⁺, were performed. It was showed that the adsorption capacity of powdered activated carbon (PAC) for HA was markedly enhanced when Ca²⁺ was doped into HA. Also, HA and Ca²⁺ taken as nitrate were tested on the uptake of each other respectively and it was showed that the adsorbed amounts of both of them were significantly promoted when HA and calcium co-existed. Furthermore, the adsorbed amount of HA slightly decreased with the increasing of Ca²⁺ concentration, whereas the amount of calcium increased with the increasing of HA concentration, but all above the amounts without addition. Finally, the change of pH before and after adsorption process is studied. In the two different solutions including HA alone and HA doped Ca²⁺, pH had a small rise, but the extent of pH of later solution was bigger.