三聚磷酸钠在层状氢氧化镁铝及其焙烧产物上的吸附特性

通过静态吸附实验,研究了水溶液中三聚磷酸钠(STPP)在层状氢氧化镁铝(Mg-Al LDH)及其焙烧产物(Mg-Al CLDH)上的吸附性能,并用多晶X射线衍射对Mg-Al LDH,Mg-Al CLDH及Mg-Al CLDH吸附STPP后Mg-Al RLDH的结构进行了表征.结果表明,STPP在层状氢氧化镁铝及其焙烧产物上的吸附量和脱除率在pH为4.7-10.0时受溶液初始pH值的影响较小;饱和吸附量随温度的升高而增大,在25-50℃下,STPP在层状氢氧化镁铝上的饱和吸附量为34.52-40.20 mgP3 O105-·g-1,在25-60℃下,STPP在焙烧层状氢氧化镁铝上的饱和吸附量为118.67-179.57mgP3O105-·g-1.静态吸附热力学结果证明STPP在层状氢氧化镁铝及其焙烧产物上的吸附为自发的物理吸热过程,焓变与熵增是吸附的主要驱动力.     

合成锰钾矿型化合物对偶氮染料的脱色研究

利用合成锰钾矿型化合物对酸性橙Ⅱ染料废水进行了脱色研究,讨论了初始溶液酸度、样品投加量、样品粒径大小、反应时间、反应温度等实验条件对脱色率的影响;在最佳脱色条件为:25℃条件下,pH值为2.9,粒径160-200目,锰钾矿投加量0.10g,反应2h,对50ml浓度为400mg·l-1酸性橙Ⅱ模拟废水的脱色率可达到95%以上,处理后废水色度为25倍,完全达到了<纺织染整工业污染物排放标准>(GB4287-1992)中的一级标准.通过反应前后锰钾矿比表面积的测定及Mn(Ⅱ)溶出试验研究结果表明,染料与锰钾矿颗粒物的界面发生了氧化还原反应,使染料的发色基团破坏而导致其脱色;另外锰钾矿会吸附小分子物质.据此推断染料废水的脱色是锰钾矿型化合物的吸附性和氧化性共同作用的结果.     

pH对无氧条件下零价铝直接还原酸性橙7的影响

探讨了零价铝(ZVAl)在不同pH(1.0—3.0,8.0—12.0)条件下对于典型偶氮染料酸性橙7(AO7)的直接还原脱色效果,实验表明,ZVAl酸性和碱性条件下对于AO7表现出不同的还原脱色性能.与酸性条件相比(pH=1.0时,240 min内AO7还原脱色率17%),ZVAl在碱性条件下对于AO7的还原脱色效果优良,而且不需要诱导时间,甚至能够在pH=12.0时,60 min内还原脱色AO7达72.3%;在碳酸钠缓冲溶液中,ZVAl能够更加有效地还原脱色AO7,在pH=12.0时,60 min内可以还原脱色AO7达到97%.     

可见光下苯醌类化合物诱导磷酸铁芬顿反应的铁离子源汇机制

构建了可见光下苯醌类化合物诱导磷酸铁产生芬顿反应的体系,分析了苯醌类化合物对磷酸铁释放亚铁离子的影响,比较了苯醌类化合物诱导磷酸铁芬顿反应降解橙Ⅱ的效率,研究了橙Ⅱ降解过程中铁离子和亚铁离子之间的转化以及羟基自由基浓度的变化,讨论了可见光下苯醌类化合物诱导磷酸铁芬顿反应铁离子的源汇机制.结果表明,可见光下苯醌类化合物诱导的磷酸铁是芬顿反应铁离子的间接铁源和直接铁汇.当可见光-磷酸铁-过氧化氢体系分别添加2-氯-1,4-苯醌、苯醌和对二甲基醌,溶液中亚铁离子浓度峰值(对应时间)从基础实验的0.86 mg·L^-1 (120 min)分别提高到2.06 mg·L^-1 (40 min)、1.61 mg·L^-1 (40 min)和1.04 mg·L^-1 (120 min);铁离子引发的芬顿反应能极大提高橙Ⅱ的脱色率和矿化率：反应60 min时,橙Ⅱ脱色率分别是99.5%、98.1%和77.7%;反应180 min时,橙Ⅱ矿化率分别为78.8%、77.6%和52.4%;反应结束时,总铁离子的浓度会大幅降低至0....     

水铝钙石类阴离子黏土在水污染处理领域应用的研究现状

水铝钙石(Hydrocalumite)是一种阴离子黏土,又称"弗里德尔盐"(Friedel’s Salt),属于层状双金属氢氧化物(LDHs),可通过多种低成本方法人工合成.水铝钙石的层间阴离子具有可交换性,且在一定温度范围内焙烧时所获产物在水溶液中具有层状结构可恢复性,因此在水污染和固体废物处理领域有很大应用价值,已被用于水中B(OH)4-、SeO24-、CrO24-、MoO24-、Zn2+等无机组分和十二烷基硫酸钠(SDS)、烷基苯磺酸钠(SDBS)、甲基橙(MO)、酸性大红(GR)等有机组分的去除实验研究,以及粉煤灰等典型固体废物在填埋前的预处理研究.水铝钙石类阴离子黏土对水中有害组分的去除效果受到离子种类和性质、溶液pH、去除产物溶度积常数等多种因素的影响,所涉及去除机理包括离子交换、溶解-沉淀、表面吸附等.当前利用水铝钙石去除水污染的研究基本局限于实验室研究阶段,并在严格控制的实验条件下进行,因而今后应加强其处理实际受污染水体和原生劣质水的实验研究,并尝试作为填充材料在可渗透性反应墙(PRB)等水污染原位处理装置中加以应用.     

蒙脱土协同新生MnO_2对甲基橙模拟废水的脱色研究

研究了蒙脱土协同新生MnO2对甲基橙的吸附脱色性能,结果表明:蒙脱土能够明显地改善新生MnO2在水中的分散性与吸附性,大大提高了新生MnO2对甲基橙的吸附能力,脱色率的提高是二者协同作用的结果.该复合吸附剂具有较快的吸附速度,吸附动力学数据能很好地符合Lagergren二级速率方程.溶液pH值是影响染料脱色的最主要因素,在pH 7及常温条件下,当新生MnO2/蒙脱土的比例为40 mg/1.0g, 甲基橙的浓度为20 mg·l-1, 吸附50 min时,甲基橙的去除率可达96.5%.     

过渡金属Fe、Co、Ni介孔分子筛MCM-41催化剂的制备及其氧化性能

本研究用直接法和后处理法合成了不同过渡金属(Fe、Co、Ni)负载的介孔分子筛载体材料MCM-41,并利用Al对分子筛进行了改性,制备了Fe/Al复合催化剂,对上述材料进行了表征.研究了这些非均相催化剂对染料活性艳蓝KN-R的催化氧化脱色,分别研究了催化剂制备方法、过渡金属种类及负载量对KN-R脱色效率的影响,并考察了所制得催化剂的稳定性和重复利用性.结果表明,直接法合成的催化剂具有较高的催化性能及较低的金属溶出量,负载铁(Ⅱ)的催化剂对染料的催化降解性能要远高于钴(Ⅱ)和镍(Ⅱ)负载型催化剂,催化氧化活性随金属负载量的提高而显著升高.Al改性进一步提高了催化剂的活性,在pH=2.5,氧化剂H_2O_2投加剂量为50.0 mmol·L~(-1),催化剂剂量为4.0 g·L~(-1)的条件下,反应30 min,对初始浓度为250 mg·L~(-1)的KN-R染料的脱色率均可达95%以上,矿化率达60%以上.当Al/Si为0.21,Fe负载量为23.6 mg·g~(-1)时,在10 min内可将250 mg·L-1的KN-R完全脱色.经过3次循环使用后,上述催化剂仍能表现出良好的性能,但进一步循环使用,催化活性下降.     

焙烧态镁铝铁类水滑石对磷酸根离子的吸附

用共沉淀法制备了镁铝铁三元类水滑石(LDH),在不同温度下对其焙烧4 h,得到焙烧态类水滑石(CLDH).采用XRD、FT-IR对材料进行分析,研究其对水中磷酸根的吸附性能和机制.结果表明,铁的掺杂量过大会破坏类水滑石的层状结构,且随着铁含量的增大,类水滑石对磷酸根的吸附量逐渐减小.当Mg/Al/Fe物质的量之比为2∶0.9∶0.1,在300℃下焙烧时,CLDH吸附磷酸根能力最好,吸附容量约27.03 mg.g-1,为焙烧前的1.32倍.在pH 4—11范围内,在竞争离子存在的条件下,CLDH-0.1-300都能表现出较好的吸附性能,对实际废水中的磷也有较强的吸附能力.CLDH-0.1-300对磷酸根的吸附符合二级反应动力学模型,吸附等温线符合Langmuir等温式.用浓度为0.5 mol.L-1的NaOH溶液可以对吸附磷酸根后的类水滑石CLDH-0.1-300实现解吸再生,"吸附-再生-再吸附"循环3次后吸附容量仍接近初始值的60%.     

Mg-Al型水滑石对水溶液中F-的吸附

采用水热法合成Mg-Al型水滑石(LDHs),研究LDHs及其焙烧产物C-LDHs对水溶液中F-的吸附行为,并用X射线衍射和热重分析对LDHs,C-LDHs以及吸附F-后的C-LDHs(R-LDHs)的结构和性质进行了表征. 结果表明:LDHs对水溶液中的F-基本没有吸附,而C-LDHs对F-有较大的吸附容量,同时,酸性的增强有利于C-LDHs对F-的吸附. C-LDHs对F-吸附4h后可达到吸附平衡. 通过吸附F-,C-LDHs的结构由吸附前的混合氧化物固溶体恢复到层状结构, 表明C-LDHs对水溶液中F-的高吸附性能是因为其具有较强的"记忆效应".     

新生MnO2对甲基橙废水的脱色特性研究

以化学法合成的新生MnO2作吸附剂，对水中甲基橙染料进行吸附脱色研究，探讨了影响吸附的因素和吸附机理。结果表明：新生Mn2对甲基橙的吸附符合Langmuir吸附等温式，吸附速率大，吸附前溶液pH值是影响染料脱色效果的最主要因素，吸附后溶液pH和温度影响较小。在实验条件下可使甲基橙脱色率达99％。     

紫外光照射下铁锰物种对酸性橙Ⅱ的脱色研究

以高铁酸钠原液对酸性橙Ⅱ进行氧化脱色,并对比了高锰酸钾在紫外光照射下的脱色能力.结果表明,254 nm紫外光照射提高了高铁酸钠原液与高锰酸钾的脱色效能,而且紫外光和高铁酸钠原液联合使用时,对染料的脱色速率是单独紫外光和单独高铁酸钠原液脱色速率的1.11倍,产生了一定的协同作用.通过对比紫外光照射下硝酸铁和硫酸锰的脱色能力,证明低价态的水合Fe(Ⅲ)物种具有较强的光反应性,异丙醇淬灭试验证明产生了大量羟基自由基.另外,在所考察的pH范围内,无论紫外光照射与否,相对于硫酸锰和高锰酸钾,硝酸铁和高铁酸钠原液都保持了较高而稳定的脱色能力.     

无机离子对磷钨酸光催化活性艳橙脱色降解的影响

报道了10种无机离子(NO3-,SO42-,CO32-,PO43-,Cl-,Mg2+,Ca2+,Cu2+,Mn2+和Al3+)对磷钨酸光催化活性艳橙(KGN)溶液反应的影响.研究表明,NO3-,SO42-,CO32-和PO43-对光催化KGN溶液降解有一定的促进作用,但随着NO3-浓度的增大,该促进作用不再增大;SO24-和CO23-在不同浓度下对光催化反应有较强的促进作用,但随着SO42-和CO32-浓度的增长,其促进作用呈降低趋势;当PO34-浓度高于0.15mmol.l-1时,随着PO34-浓度的增大,光催化反应发生抑制,并且随着浓度的增长,抑制作用有增强的趋势;Cl-对光催化脱色反应存在较强的抑制作用,除在0.075mmol.l-1的浓度时,Cl-对反应无明显影响外,其它浓度下都使光催化反应发生抑制,并且随着Cl-浓度的增加,抑制作用明显增强.Mg2+和Ca2+在不同浓度下对磷钨酸光催化KGN反应略微有促进作用;Cu2+对活性艳橙光催化脱色反应影响不显著;而Mn2+和Al3+离子对光催化反应效率存在一定抑制作用.     

ZnFe/BC活化过硫酸盐降解金橙Ⅱ

为了研究ZnFe/BC在常温下活化过硫酸盐(PS)产生硫酸根自由基(SO_4~(·-))降解酸性偶氮染料金橙Ⅱ(AOⅡ)的效能,采用水热合成法制备了ZnFe/BC催化剂,并用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜-能谱分析(SEM-EDS)对其形貌与负载成分进行了表征,结果显示生物炭上负载的球状颗粒物为ZnFe_2O_4和Fe_3O_4.考察了ZnFe/BC投加量、PS投加量、AOⅡ初始浓度以及初始pH对ZnFe/BC/PS体系降解AOⅡ效果的影响.结果显示,ZnFe/BC和PS投量的增加对AOⅡ的去除率均有提升效果,而随着AOⅡ初始浓度的增加,金橙Ⅱ的去除率逐渐降低,在初始pH值在3—10范围内,ZnFe/BC对PS均有较高的催化活性.ZnFe/BC催化剂投加量为0.5 g·L~(-1),PS投加量为5 mmol·L~(-1),溶液pH为初始值为6,反应90 min后,50 mg·L~(-1)金橙Ⅱ的脱色率可达到93.7%,而且其降解速率符合拟一级反应动力学.延长反应时间至180 min,TOC去除率达到39.7%.通过对催化剂ZnFe/BC稳定性研究,发现经4次连续循环使用后,金橙Ⅱ脱色率仍然可保持在85%以上,说明该催化剂具有良好的循环使用性能.通过投加对苯醌、乙醇和叔丁醇等3种不同种类的猝灭剂,证实了ZnFe/BC/PS体系中具有SO_4~(·-)、·OH和O_2~(·-)活性物种.发芽实验证明,在反应时间为180 min内,金橙Ⅱ降解出水对小麦发芽的抑制率随反应时间的进行而先升高而逐渐降低,最后基本无抑制.     

活性炭/过一硫酸盐降解水中金橙Ⅱ:活性炭的循环利用

研究了常温常压下颗粒状活性炭(GAC)与过一硫酸盐(PMS)联合体系降解水中金橙Ⅱ时GAC可循环利用的问题.实验发现,本体系中GAC可以重复使用,循环4次后GAC的催化活性只降低了4.6%.说明该体系具有较好的GAC再生能力,氧化剂的用量越大再生能力越强.在GAC催化PMS降解金橙Ⅱ的过程中,PMS可能会氧化GAC的表面,使得GAC的催化能力得以加强.同时发现该体系中仅是GAC的催化能力得到很好的再生,而吸附能力并没有得到再生.当GAC几乎失去吸附能力时,催化能力仍几乎能保持不变.当PMS与金橙Ⅱ的物质的量之比为20∶1时,连续流实验进行10 d,GAC的催化活性仍未减弱,GAC的使用寿命较长.该体系具有很好的实际应用潜力.     

Fe-Cu铁内电解处理甲基橙的谱学表征

应用紫外-可见光谱(UV-VIS)、质谱(MS)和电子顺磁共振(EPR)对甲基橙印染废水在Fe-Cu铁内电解中的变化进行跟踪表征.研究结果表明,pH=3时,甲基橙在Fe-Cu(质量比1∶1)和Fe-Cu-Mn(质量比1∶1∶0.05)铁内电解体系中随着反应时间的增加在400—600nm区域UV-VIS吸收峰面积逐渐减少;Fe-Cu-Mn(质量比1∶1∶0.05)吸收峰迅速蓝移至350—550nm区域,且吸收峰面积也逐渐减少.MS正负离子模式测得甲基橙准分子离子峰强度逐渐减小,但相应还检测到由于甲基橙分子断裂引起的逐渐变多的诸如芳香类和苯环裂解后共轭二烯物质的碎片信息.EPR检测到Fe3+、Fe2+的信号略有增加,在Fe-Cu-Mn(质量比1∶1∶0.05)中Mn2+的6条超精细结构谱峰由弱转强.这些研究表明,在Fe-Cu铁内电解中甲基橙降解的原因之一是氧化还原反应破坏发色基团,即偶氮双键的消失,引起甲基橙溶液脱色;另一原因是在微电场中,甲基橙分子断裂为更小质荷比的分子离子碎片而引起甲基橙脱色降解,这些研究结果为探索甲基橙溶液在铁内电解中脱色、降解机理提供有力的理论依据.     

一株新的高效偶氮染料脱色菌Paenibacillus dendritiformis GGJ7及其脱色作用

从刚果红染料中分离到一株刚果红高效脱色菌,经16S r RNA基因序列(NCBI accession No.KY655213)鉴定,该菌株属于类芽孢杆菌(Paenibacillus),将该菌株命名为Paenibacillus dendritiformis GGJ7(简写为GGJ7).将其运用于偶氮染料脱色,并研究不同营养条件、不同培养条件(温度、pH、溶解氧)和不同染料下的脱色性能.结果表明,GGJ7对刚果红脱色效果远高于以前工作中分离到的YRJ1、YRJ2等8株同样具有脱色功能的细菌;该菌株脱色的最佳条件为30℃、pH 7、25 g/L LB培养基厌氧培养;其脱色机理以生物降解为主,且脱色过程符合一级反应动力学方程:-ln(A_t/A_0)=0.6058t-0.1082.经测试,GGJ7对多种偶氮染料的脱色率高达95%,其中50 mg/L甲基橙、25 mg/L藏花猩红和25 mg/L甲基红仅需1 h,50 mg/L橙黄G和50 mg/L橙黄G6仅需3 h,50 mg/L刚果红仅需4 h.可见GGJ7是一株高效偶氮染料脱色菌,具有处理印染废水的开发应用潜能.     

五乙烯六胺改性柿单宁金属吸附剂对Pd(Ⅱ)的吸附回收

为提高柿单宁金属吸附剂对贵金属Pd(Ⅱ)的吸附能力,采用五乙烯六胺(PEHA)改性柿粉甲醛树脂(PPFR),获得新型柿单宁金属吸附剂PH-PPFR.通过静态吸附、动态吸附以及SEM、FTIR、XRD和XPS等表征手段探讨其对Pd(Ⅱ)的吸附效应.结果表明,不同酸性溶液中改性后PH-PPFR对Pd(Ⅱ)的吸附量均显著高于未改性PPFR,PH-PPFR在盐酸浓度高达4.0 mol·L~(-1)的条件下仍有较强吸附能力.PH-PPFR对Pd(Ⅱ)的吸附过程符合拟二级吸附动力学过程;等温线数据对Langmuir模型线性拟合系数R~2均达到0.999,理论吸附最大值为263.16 mg·g~(-1).模拟线路板含钯液柱吸附-解吸附结果显示PH-PPFR对Pd(Ⅱ)的吸附具有极高的选择性,吸附后的Pd(Ⅱ)很容易被酸性硫脲洗脱.结合表征分析,推测吸附机理主要为表面螯合和氧化还原反应,同时受到阴离子交换反应及静电作用的影响,胺基基团和酚羟基为主要参与官能团.PH-PPFR制备方法简单、易行,对Pd(Ⅱ)表现出高吸附容量和选择吸附性,可实现盐酸体系下对电子废物酸浸液中贵金属Pd(Ⅱ)的高效富集和分离.     

过硫酸钠氧化脱色罗丹明B——影响因素和机理

采用过硫酸钠(PDS)直接氧化和催化活化氧化脱色罗丹明B(RhB),分别考察了PDS剂量、pH、催化剂、Cl-浓度对RhB脱色的影响.结果表明,PDS在无外加催化剂下能够有效脱色RhB,pH越低,脱色率越高;当pH 2.4,PDS用量为3.5 g·L^-1,在120 min内RhB的脱色率可达92%;自由基淬灭实验表明,酸性条件下主要为PDS直接氧化脱色RhB,并存在小部分硫酸根自由基(SO₄4·-)作用.在pH 5.6、pH 8.0条件下,外加活性炭纤维(ACF)、四氧化三铁(Fe₃O₄4)、Fe₃O₄4负载型催化剂(ACF/Fe3O₄4)可促进PDS对RhB脱色;在pH 2.4条件下,外加ACF对RhB脱色的促进作用较小,Fe₃O₄4、ACF/Fe₃O₄4对RhB脱色有一定抑制作用.不同pH和催化剂处理下,低浓度Cl-(0.01、0.04 mO₄l·L^-1)对RhB脱色速率都呈现抑制作用,高浓度Cl-(0.08 mO₄l·L^-1)相对于低浓度Cl-处理都呈促进作用.不同浓度Cl-处理在反应前60 min RhB脱色速率差异较大,而反应120 min后脱色率差异较小.提出Cl-通过调控SO₄4·-脱色RhB途径来影响RhB脱色速率的机理,Cl-竞争消耗SO₄4·-降低RhB脱色速率,但经一系列反应生成的Cl2·-能与RhB快速反应而提高RhB脱色速率;Cl-对RhB的脱色反应速率的影响存在抑制-促进双重机制,且与Cl-浓度相关.研究结果为基于PDS直接氧化和催化氧化处理含盐染料废水的研究和应用提供了一定的理论依据.     

Mg-AI型水滑石对水溶液中F^-的吸附

采用水热法合成Mg-AI型水滑石（LDHs），研究LDHs及其焙烧产物C-LDHs对水溶液中F^-的吸附行为，并用X射线衍射和热重分析对LDHs，C-LDHs以及吸附F^-后的C-LDHs（R-LDHs）的结构和性质进行了表征．结果表明：LDHs对水溶液中的F^-基本没有吸附，而C-LDHs对F^-有较大的吸附容量，同时，酸性的增强有利于C-LDHs对F^-的吸附．C-LDHs对F^-吸附4h后可达到吸附平衡．通过吸附F^-，C-LDHs的结构由吸附前的混合氧化物固溶体恢复到层状结构，表明C-LDHs对水溶液中F^-的高吸附性能是因为其具有较强的“记忆效应”．     

“平面型”十三聚合铝形态水交换反应的密度泛函研究

采用密度泛函DFT量子化学计算,初步探讨了"平面型"十三聚合铝(F-Al13)的水交换反应.在B3LYP/6-31G水平下模拟了气相体系中全水合F-Al1153+与脱质子形态(F-Al913+和F-Al313+)中η-OH2(1)键合水位点的水交换反应;比较了F-Al13和K-Al13两种不同十三聚合铝形态的水交换反应特点;讨论了不同铝形态(二聚铝Al2、三聚铝Al3、Al6六元环以及Al7Anderson内核等)水交换反应研究对于阐明F-Al13形成机制的重要意义.