模板法合成介孔硅酸钙及其对重金属离子的吸附性能

以硝酸钙和硅酸钠为原料,采用模板法制备了介孔硅酸钙.探讨了不同模板剂(十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲溴化铵、P123和十六烷基三甲溴化铵-四甲基氢氧化胺)对介孔硅酸钙孔径和表面形貌的影响,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、BET表面分析和红外光谱(FT-IR)等对其结构进行了表征,考察其对含Pb~(2+)和Cu~(2+)模拟废水的吸附性能和解吸再生性能,并与活性炭的吸附性能进行比较.结果表明,采用十六烷基三甲溴化铵模板剂为模板合成的硅酸钙具有介孔结构,为狭缝孔,孔径主要介于4—50 nm之间,比表面积达158.13 m~2·g~(-1);在298 K下,对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附容量分别为1.833 mmol·g-1和6.557 mmol·g-1,远比在相同吸附条件下活性炭的吸附容量高.介孔硅酸钙吸附重金属离子为放热反应,主要是表面羟基与重金属离子间配位化学作用.经过5次洗脱再生,对Pb~(2+)的平衡吸附量和吸附率仅分别降低了0.102 mmol·g-1和4.2%,表明其具有优良的吸附/再生性能,有望成为优良的重金属离子吸附材料.     

新型交联壳聚糖材料对地下水重金属Zn~(2+)的吸附性能

地下水重金属污染的原位修复技术研究日益受到关注.利用课题组研发的聚乙二醇(PEG400)作为交联剂合成的新型交联壳聚糖材料,用该新型材料吸附地下水中重金属Zn~(2+),探讨CTS:PEG比例和Zn~(2+)印迹量对吸附效果的影响,通过该材料对Zn~(2+)的吸附动力学、吸附等温线以及吸附热力学关系,讨论其吸附的内在机理.研究发现CTS:PEG=1:2和印迹的Zn~(2+)量是0.5%的交联壳聚糖,去除重金属Zn~(2+)的效率最高;其非平衡吸附遵循准二级动力学模型,吸附速率为0.1260mg·g~(-1)·h~(-1);在20℃,溶液pH值为7条件下,PEG-CTS对Zn~(2+)的最大吸附容量是18.20 mg·g~(-1),平均吸附能量是9.66kJ·mol~(-1);化学吸附为主,也包含物理吸附.     

胞外多聚物在氧化亚铁硫杆菌吸附Mn~(2+)、Ni~(2+)、Pb~(2+)中的作用

利用从粤北大宝山酸性矿山废水(AMD)分离的氧化亚铁硫杆菌(A.f菌),采用原子吸收分光光度技术和荧光分光光度技术,研究其胞外多聚物(EPS)对水中Mn~(2+)、Ni~(2+)、Pb~(2+)的吸附率及二者间的相互作用方式.结果表明,A.f菌对Mn~(2+)、Ni~(2+)、Pb~(2+)具有较强的耐受性;A.f菌的EPS对3种金属离子吸附率随时间的延长而升高,当EPS吸附Mn~(2+)、Ni~(2+)、Pb~(2+)后,类蛋白复合物荧光强度增强且最大发射峰位蓝移;A.f菌对Mn~(2+)、Ni~(2+)、Pb~(2+)的耐受性与其胞外有机多聚物特别是类蛋白物质的生物吸附密切相关.A.f菌的EPS的生物吸附在水中重金属的去除中可发挥重要作用.     

二氧化锰基纳米材料对重金属离子的去除及机理研究进展

重金属离子对人类健康和环境安全产生了严重威胁,因此重金属废水高效处理成为了环境领域最具挑战性的热点问题之一.二氧化锰(MnO_2)是一种环境友好型金属氧化物,具有来源广泛、成本低廉、形貌多样、晶型丰富、结构稳定、粒径可控等优异的性质,在重金属离子的去除应用上展现出巨大的潜力.近年来,人们利用MnO_2基纳米材料在重金属离子的有效治理方面开展了大量的研究.本文综述了MnO_2基纳米材料在重金属离子环境修复方面取得的研究进展,包括MnO_2的制备和改性方法,MnO_2基纳米材料在水溶液重金属离子去除中的应用及吸附作用机制,并对研究方向进行了总结和展望,旨在为进一步设计合成对重金属离子的吸附去除具有实际应用价值的MnO_2基纳米材料提供参考.     

羟基磷灰石/凹凸棒土复合材料制备及其对水中镉的去除

研究了羟基磷灰石/凹凸棒土复合材料(HA/A)的制备及其对Cd~(2+)的吸附性能.用BET、XRD、SEM、FTIR、XPS对凹凸棒土(A)、羟基磷灰石(HA)和HA/A的结构进行了表征.研究了凹凸棒土的投加量、PO■和Ca~(2+)的初始浓度,高温焙烧对材料制备的影响.研究了材料等温吸附模型,动力学以及热力学;探究了pH、阴离子和材料投加量对吸附Cd~(2+)的影响;研究了竞争吸附实验.结果表明,制备最佳条件为:凹凸棒土投加量为4g·L~(-1),硝酸钙初始浓度为8.23 g·L~(-1),不经高温焙烧;机理分析表明,Cd~(2+)吸附过程是一个单分子层的吸热的化学吸附过程;因素实验表明,高pH值利于Cd~(2+)去除,F~-促进吸附, Cl~-抑制吸附.材料对Pb~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)吸附量分别为3.70、1.99、1.17、0.99 mmol·g~(-1).     

铅、镉污染废水树皮类吸附材料的筛选

近年来,水体重金属污染日趋严重,筛选出绿色高效处理重金属污染废水的吸附材料迫在眉睫.本文采用振荡吸附法研究了10种树皮类生物质吸附材料在不同投加量、初始浓度、pH和吸附时间下对模拟污染废水中Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附效率.结果表明,在25℃和180 r·min~(-1)恒温振荡条件下,10种树皮对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附效率存在明显差异(P0.05).它们对模拟废水Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附量和吸附率,分别随初始浓度的增加呈递增和递减趋势;在0—120 min内随吸附时间的延长而提高;在pH 2.0—4.0范围内,随pH的增大而明显提升.红外光谱分析表明,羟基和羧基参与了Pb~(2+)和Cd~(2+)吸附.在投加量0.5 g·L~(-1)、模拟废水初始浓度50 mg·g~(-1)、pH 5.50和吸附时间120 min条件下,侧柏(Platycladus orientalis)皮、核桃树(Juglans regia)皮和构树(Broussonetia papyrifera)皮对Pb~(2+)的吸附量可达71.77—83.61 mg·g~(-1),对Cd~(2+)的吸附量达到64.69—70.33 mg·g~(-1),对实际污染废水具有较高的吸附率,最高可达98.21%.因此,侧柏皮、核桃树皮和构树皮可能是是吸附复合污染废水中铅镉的潜在材料.     

壳聚糖改性沸石吸附废水中的苯酚

开发新型低成本苯酚吸附剂是含酚废水处理技术的重点.采用90%脱乙酰度壳聚糖制备改性沸石,在与天然沸石对比的基础上,研究了改性沸石去除废水中的效果.并对影响去除率的主要因素,包括壳聚糖与斜发沸石质量比、废水pH值,吸附时间,改性沸石用量,苯酚的质量浓度等进行研究.通过正交试验确定吸附废水中苯酚最佳工艺条件是:壳聚糖与沸石质量比为1∶20.沸石-壳聚糖颗粒吸附剂用量为12 g·L-1,废水中苯酚质量浓度不大于40mg·L-1,pH值为4～6,吸附平衡时间为35 min,苯酚去除率为90%;吸附适合用Langmuir吸附等温方程来模拟.     

不同菌糠生物炭对水体中Cu2+、Cd2+的吸附性能

以菌糠废弃物为原料,采用限氧裂解法在500℃条件下制备香菇菌糠、猴头菇菌糠和平菇菌糠生物炭(LEBC、HEBC和POBC).利用SEM、XRD和FTIR等方法对吸附剂进行了表征;通过吸附动力学、等温吸附、生物炭酸化实验探究了3种菌糠生物炭去除水溶液中Cu~(2+)、Cd~(2+)的效果及机理.结果表明,在溶液初始pH 2—3时,3种菌糠生物炭对溶液中Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附量急剧增加.LEBC、HEBC、POBC对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附符合准二级动力学模型,对Cu~(2+)的吸附速率分别为10.15×10~(-3)、7.08×10~(-3)、0.69×10~(-3) mg·g~(-1)·min~(-1),对Cd~(2+)的吸附速率分别为6.53×10~(-3)、5.19×10~(-3)、0.26×10~(-3) mg·g~(-1)·min~(-1).不同浓度下LEBC、HEBC、POBC对Cu~(2+)的吸附符合Langmuir模型,最大吸附量依次为56.74、11.98、77.32 mg·g~(-1);而Cd~(2+)的吸附符合Freundlich模型,最大吸附量依次为74.26、36.49、70.2 mg·g~(-1).LEBC在较短的时间内能达到较大的吸附量,可作为去除水体中Cu~(2+)、Cd~(2+)的优质吸附剂.XRD和FTIR等分析结果表明生物炭对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附机制包括物理吸附、阳离子-π作用、官能团络合及沉淀.3种生物炭经酸化处理后,对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附能力显著下降,表明生物炭中碳酸盐引起的Cu~(2+)、Cd~(2+)表面沉淀在吸附过程中起重要作用.     

锆负载交联壳聚糖树脂的制备及硫酸根吸附性能

以壳聚糖为原料,利用反相悬浮法制备甲醛-戊二醛交联壳聚糖树脂,后与Zr4+反应制备锆负载交联壳聚糖吸附剂,用于吸附废水中SO2-4.运用红外光谱对吸附剂结构进行表征,采用静态吸附法考察负载条件对吸附量的影响及吸附剂重复使用性能.结果表明,交联反应主要发生在壳聚糖的氨基(—NH2)和一级羟基(C6—OH)上;锆负载过程中锆离子可负载于交联壳聚糖的氨基(—NH2)和羟基(—OH)上;最优条件即当Zr4+初始浓度为500 mg·L-1,体系pH值为3,负载时间为4 h时,锆负载交联壳聚糖吸附剂对SO2-4的吸附量达到最大为55.65 mg·g-1;用NaOH可有效恢复吸附剂,再生后的吸附剂吸附性能良好.     

壳聚糖活性污泥复合吸附剂处理铅、镉废水研究

研究了壳聚糖活性污泥复合吸附剂(SCTS)对废水中Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附性能,通过单因素试验分析了温度、SCTS投加量、pH值、搅拌转速和重金属离子浓度对SCTS吸附性能的影响,正交试验确定了影响因素的主次顺序及最优组合水平。结果表明:影响SCTS吸附废水中Pb~(2+)的因素从大到小依次为pH值、SCTS投加量、Pb~(2+)初始浓度和搅拌转速,吸附Pb~(2+)的最优组合为pH值=2、SCTS投加量为10 g· L~(-1)、ρ(Pb~(2+))初始值为50 mg· L~(-1)、搅拌转速130 r·min-1,Pb~(2+)去除率达95.76%。影响SCTS吸附废水中Cd~(2+)的因素作用力大小依次为pH值、Cd~(2+)初始浓度、转速和SCTS投加量,吸附Cd~(2+)的最优组合为pH值2、SCTS投加量2.5 g· L~(-1)、ρ(Cd~(2+))初始值60 mg· L~(-1)、转速130 r·min-1,此时Cd~(2+)的去除率为96.08%。     

薏仁米秸秆生物炭对水中Hg~(2+)的吸附特性及机制

农业废弃物资源化利用和无害化处理是实现农业可持续发展和发展循环经济的有效途径,对薏仁米(Semen Coicis)秸秆制备生物炭吸附剂,实现有机固体废弃物资源化利用,解决重金属废水处理难题,以薏仁米秸秆为原料,采用快速热解法制备生物炭。为探明不同温度下制备的薏仁米秸秆生物炭对重金属Hg~(2+)的去除机制及机理,并用扫描电子镜-能谱分析法(SEM-EDS)、傅立叶变换红外光谱法(FT-IR)、氮吸附法(BET)、X射线光电子能谱法(XPS)脱附对制备的生物炭进行了表征,研究其对水中Hg~(2+)的吸附特性及机制。通过结果表明,随裂解温度的升高,生物炭的孔径尺寸逐渐增大,表面极性官能团逐渐减少,比表面积、孔隙容积呈现先增加后减小的趋势。薏仁米秸秆生物炭具有丰富的蜂窝状孔结构和-COOH、-OH等表面活性基团。生物炭对质量浓度小于100 mg·L~(-1)溶液中Hg~(2+)的去除率大于92%,且生物炭对Hg~(2+)的去除率主要发生在前1 h吸附时间内,然后趋于平衡;随添加量的增加,生物炭对Hg~(2+)去除效率呈现先增加后减小的趋势,含量为2 g·L~(-1)时生物炭对水中Hg~(2+)的去除效率最高,且700℃制备的生物炭对Hg~(2+)的去除效率最高,最大吸附量可达235.3mg·g~(-1)。吸附平衡等温线和吸附动力学结果表明,薏仁米秸秆生物炭对Hg~(2+)的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学吸附模型,其对Hg~(2+)的吸附为单层吸附;结合X射线光电子能谱和立叶变换红外光谱,吸附作用机制主要以共沉淀和表面络合为主,Hg-π非共价相互作用为辅的形式结合机理。     

芦苇生物炭对水中铅的吸附特性

将芦苇秸秆在500℃下缺氧热解4 h制备成生物炭.采用批量平衡实验法,考察溶液p H值、生物炭投加量、溶液离子强度以及生物炭灰分对芦苇生物炭吸附水中Pb~(2+)的影响.结果表明:溶液p H值在2.0—5.5范围内,芦苇生物炭对Pb~(2+)的吸附量随着p H值升高而增加;生物炭最佳投加量为1.8 g·L-1,Pb~(2+)的去除率为96.6%;溶液中Na~+、Ca~(2+)的存在会抑制芦苇生物炭对Pb~(2+)的吸附;去除灰分后的生物炭对Pb~(2+)的吸附量降低.不同温度下的吸附等温线更符合Langmiur方程.在283、298、313 K下的最大实际吸附量分别为21.89、24.06、24.95 mg·g~(-1).热力学研究结果为ΔGθ0、ΔHθ0和ΔSθ0,说明该吸附是自发、熵增的吸热过程.吸附动力学线性拟合结果更符合假二级动力学方程.芦苇生物炭吸附前后的红外光谱和XRD衍射谱图分析表明吸附过程存在离子交换和阳离子-π作用.去除灰分的生物炭吸附Pb~(2+)后溶液中Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度升高,表明离子交换是主要吸附机制.     

改性海藻酸钠絮凝剂的合成及其对重金属离子的吸附性能

将海藻酸钠用氨基硫脲进行改性,合成了新型絮凝剂.用红外光谱、核磁共振、元素分析等对该絮凝剂进行了表征.并研究了絮凝剂对5种重金属离子(Fe3+、Cu2+、Pb2+、Cd2+、Hg2+)的絮凝性能.结果表明,改性海藻酸钠絮凝剂对污水中不同浓度的重金属离子均有明显的絮凝效果.吸附动力学表明,絮凝过程在很短时间内即可完成,该产物具有处理重金属离子污水的应用前景.     

交联壳聚糖乙酸酯冠醚对金属离子的吸附性能研究

本文合成了二苯并-16-冠-5-氯代乙酸酯冠醚和3,5-二叔丁基-二苯并-14-冠-4-双氯代乙酸酯冠醚,然后分别将之与交联壳聚糖(简称CCTS)反应,制备了交联壳聚糖二苯并-16-冠-5-乙酸酯冠醚(简称CCTS-1)和交联壳聚糖3,5-二叔丁基-二苯并-14-冠-4-双乙酸酯冠醚(简称CCTS-2),并研究了它们对Pb~(2+),Cu~(2+),Cr~(3+),Ni~(2+),Cd~(2+)的吸附性能。结果表明:这两种吸附剂对pb~(2+),Cu~(2+)有较高的吸附选择性。     

硼掺杂微介孔碳球对镉的吸附特性及机理

含镉(Cd~(2+))废水不仅来源广泛且毒性强,易对生态环境及人类健康造成极大危害,因此研究水中Cd~(2+)的去除具有重要意义。以蔗糖为碳源,硼酸为掺杂剂,利用水热和化学活化相结合的方法制备了硼掺杂微介孔碳球(boron-doped micro-mesoporous carbon spheres,B-MMPC),并首次研究了硼掺杂量、吸附时间、pH、吸附剂质量、初始质量浓度与温度对Cd~(2+)吸附效果的影响。结果表明,硼掺杂有利于提升碳材料对Cd~(2+)的吸附效果,B-MMPC-3吸附Cd~(2+)的最佳pH=5,12 h基本达到吸附平衡,温度升高对吸附有利。当碳投加量为40 mg,p H=5,Cd~(2+)初始质量浓度为110 mg·L~(-1),取50 mL Cd~(2+)溶液,在298 K下吸附12 h后,B-MMPC-3对Cd~(2+)的吸附量高达41.9 mg·g~(-1);且在相同实验条件下,温度升高到308 K和318K时,B-MMPC-3对Cd~(2+)的吸附量分别是42.9mg·g~(-1)和43.3mg·g~(-1)。利用扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、比表面积(BET)、红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)表征吸附Cd~(2+)前后B-MMPC-3的形貌结构证实,B-MMPC-3为具有微介孔结构的碳球,直径为1-6μm,样品中硼、碳和氧的质量分数分别为6.46%、90.43%和3.11%,比表面积和孔体积分别为672.3m2·g~(-1)和0.36cm3·g~(-1),表面存在着丰富的含氧和含硼官能团。而且,提出了B-MMPC-3对Cd~(2+)的吸附机理主要有静电吸引、孔隙吸附以及O-B-O、C=O、-OH等官能团络合。B-MMPC-3对Cd~(2+)的吸附取得了较好的效果,有利于促进B-MMPC-3在其他重金属废水(铅、铜、铬、砷等)或印染废水(亚甲基蓝、橙黄G、甲基紫等)领域中的应用。     

壳聚糖的化学改性及其吸附性能的研究

以脱乙酰度90%的壳聚糖(CTS)与硫氰酸铵和氯乙酸反应,合成了一种带有硫脲基和羧基双官能团的水溶性中间产物,再经戊二醛交联,制备了水不溶性的可用于处理含重金属废水的颗粒状树脂.用FTIR,SEM及比表面法对中间产物及颗粒状树脂进行了表征,表明—HN—C(S)—NH—CH2—COOH基团接枝到CTS链上并进行了交联.吸附实验表明,该化合物对Cu2 的吸附量(248mmol·g-1)比Ni2 (135mmol·g-1)高得多,这可能与离子的核电荷数和螯合体的配位相关.在两种金属离子的混合液中,该化合物对Cu2 的初始吸附选择性更强.吸附金属离子的树脂经3次盐酸洗脱再生后,吸附性能几乎没有下降.     

Zr（OH）4沉淀物对铬鞣废水Cr3+的吸附实验

用Zr(OH)4模拟锆鞣废水中的沉淀物作为吸附剂处理低浓度铬鞣废水,考察了吸附时间、Zr(OH)4投加量、溶液pH值、盐离子(Na+、Ca2+)浓度等因素对Cr3+去除效果的影响,结果表明,在pH<4.5时,Cr3+的去除为吸附过程,当pH>4.5后,为沉淀和吸附混合过程;Cr3+在Zr(OH)4上的吸附过程可以用Freundlich模型进行模拟;Na+和Ca2+对铬的吸附有一定的抑制作用.实际锆鞣废水中的杂质成分与Cr3+产生竞争吸附,使去除率略有降低,最低去除率可达71.29%以上.     

石墨基复合材料负载零价纳米铁吸附重金属离子的研究进展

工业废水中重金属的存在威胁着环境和人类健康,有效去除环境中的重金属离子具有重要意义.论文简要介绍了近年来石墨基复合材料负载纳米零价铁(nZVI)去除废水中重金属离子的研究,探讨了多种石墨基负载nZVI复合材料对重金属离子的吸附特性和环境条件对吸附性能的影响因素,并对其未来的研究和应用进行了总结和展望.     

溶液中金属离子和pH对红壤吸附SO4^2—的影响

本文研究了溶液中金属离子和pH对红壤吸附SO_4~(2-)的影响。实验结果表明,溶液pH降低,红壤吸附SO_4~(2-)的量增加;溶液中金属离子种类不同,红壤吸附SO_4~(2-)的量差异很大。其次序为Al~(3+)>Zn~(2+)>Na~+。实验结果也表明,当溶液中有Al~(3+)Zn~(2+)离子存在时吸附的SO_4~(2-)较有Na~+离子存在时吸附SO_4~(2-)难被水解吸下来。     

腐殖酸对巯基功能化离子印迹聚合物吸附Cd~(2+)的增效作用

复合污染条件下共存的有机物可能对水溶液中重金属的吸附去除产生抑制作用,作为天然水体中有机物的代表,腐殖酸(Humic acid,HA)对水体中重金属的迁移转化等具有极其重要的影响.采用表面印迹法合成了巯基功能化离子印迹聚合物IIP-MPTS/SiO_2,利用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)等方法对其进行了表征.以HA作为共存有机物,以IIP-MPTS/SiO_2作为吸附剂,研究HA对IIP-MPTS/SiO_2吸附去除水体中Cd~(2+)的影响.HA与Cd~(2+)相互作用的紫外吸收光谱表明,基于Cd~(2+)浓度的HA分子聚合增强作用,增大了分子体系的共轭程度,使紫外光谱吸收峰红移;溶液离子强度的增大也促进紫外光谱吸收带的红移和吸收强度的增大.吸附实验表明,Cd~(2+)在IIP-MPTS/SiO_2上的吸附容量随溶液pH值(2.00—8.00)的升高而逐渐增大;共存HA对Cd~(2+)在IIP-MPTS/SiO_2上的吸附具有增效作用,但降低了吸附反应速率;吸附行为符合拟二级动力学模型,吸附等温线可以用Langmuir模型描述;吸附过程为自发吸热反应,HA的存在增大了吸附反应的自发程度,吸附能垒降低.结合XPS分析结果,推断共存HA促进Cd~(2+)吸附的原因是,HA作为配位体桥梁而形成IIP-MPTS/SiO_2-HA-Cd~(2+)稳定的三元配位化合物,通过富集而促进Cd~(2+)的吸附.