牛粪源生物炭对水中甲基紫的吸附动力学和热力学

600℃缺氧热解制得牛粪源生物炭(CBC),采用SEM、FTIR和XRD等分析手段对生物炭理化性质进行表征,并通过静态平衡吸附法研究了CBC对甲基紫的吸附动力学及热力学过程.结果表明,甲基紫的吸附量随着其初始浓度的增加而增大,初始浓度由10 mg·L~(-1)增加到40 mg·L~(-1),平衡吸附量由5 mg·g~(-1)提高到30 mg·g~(-1),吸附过程先快后慢,60 min后吸附达到平衡;甲基紫的吸附量还随溶液pH的增加而增大,随温度的升高而增大;用准一级动力学方程、准二级动力学方程、Langmuir吸附等温方程、Freundlich吸附等温方程对试验数据进行拟合,结果表明,准二级动力学模型更准确地反映其吸附动力学过程,Freundlich等温方程与实验数据拟合度更好,即甲基紫在CBC上的吸附以化学吸附为主;吸附热力学参数ΔG~o0、ΔS~o0、ΔH~o0,表明甲基紫在CBC上的吸附是自发进行的吸热过程.     

木本泥炭对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以木本泥炭为吸附材料,用于去除水中的Cr(Ⅵ).研究了溶液pH值、吸附时间、木本泥炭用量、缓冲液浓度和初始浓度对Cr(Ⅵ)吸附的影响,以及溶液pH值对Cr(Ⅵ)解吸附的影响.结果表明,木本泥炭对Cr(Ⅵ)的去除率随溶液pH值的增大而减小,当溶液pH值为4时,木本泥炭对Cr(Ⅵ)的吸附能力最强,3.33 g·L~(-1)木本泥炭对100 mg·L~(-1)Cr(Ⅵ)的吸附量为29. 98 mg·g~(-1);当磷酸盐缓冲液浓度在0. 10—0.20 mol·L~(-1)范围内时,随着缓冲液浓度的增大Cr(Ⅵ)的吸附量逐渐减小;木本泥炭对Cr(Ⅵ)的吸附符合准一级反应动力学,其吸附等温线符合Langmuir吸附模型;当溶液pH值小于6时,Cr(Ⅵ)的解吸率低于0.32%.     

三维花状层状双金属氢氧化物的制备及其对甲基橙的去除

以阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)为模板剂,制备三维花状LDH(3D-LDH).借助X射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)等表征手段确定最佳合成SDS浓度,并将最佳条件下产物进行热重-差热分析(TG-DTA)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)分析.此外,将3D-LDH作为吸附剂,研究其对50 mg·L~(-1)甲基橙(MO)的去除性能及机制.结果表明,当SDS浓度高于0.05 mol·L~(-1)时,可形成直径约为1.5—2μm的花状微球.3D-LDH对MO的吸附容量为44.4 mg·g~(-1),吸附动力学符合准二级动力学方程.结合XPS分析,3D-LDH对MO的去除机制主要为离子交换作用.     

丝瓜络固定化非活性颤藻对Pb2+的吸附特性

为研究丝瓜络固定化非活性颤藻对Pb~(2+)的吸附特性,选择游离颤藻为对照,考察环境因素对吸附过程的影响以及吸附动力学、等温线和吸附机理.结果表明,固定化和游离颤藻分别在90 min和60 min达到吸附平衡,与对照相比,吸附量增加了约20.6%;随着Pb~(2+)浓度的增加,固定化和游离颤藻的吸附量逐渐增加,并在70 mg·L~(-1)和60 mg·L~(-1)时,分别达到吸附饱和;吸附量依赖于pH的变化,当pH5时吸附量达到最大;吸附过程符合准二级动力学模型;Langmuir等温方程很好地描述了固定化和游离颤藻对Pb~(2+)的吸附过程,属于单分子层吸附,饱和吸附量分别为87.82±1.51 mg·g~(-1)和70.87±1.86 mg·g~(-1);傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线能量色散光谱(EDS)分析表明,氨基、羧基、羰基和羟基与Pb~(2+)的络合作用是固定化和游离颤藻的主要吸附机理.     

四氧化三铁-蛭石复合材料制备及其对Pb~(2+)的吸附性能

以天然蛭石为载体制备了四氧化三铁-蛭石复合材料,采用静态平衡实验对该复合材料吸附Pb~(2+)的特性进行了研究,同时考虑了pH值、温度和投加量对吸附的影响.结果表明,四氧化三铁-蛭石复合材料对Pb~(2+)的吸附等温线符合Langmuir方程和Freundlich方程,Elovich方程和双常数方程可较好地描述该复合材料对Pb~(2+)的吸附动力学过程.由Langmuir等温式计算得出,在30℃、pH 5.50、投加量1.50 g·L~(-1)时,四氧化三铁-蛭石复合材料对Pb~(2+)的最大吸附量为128 mg·g~(-1).四氧化三铁-蛭石复合材料对Pb~(2+)的吸附量均随pH值、温度和投加量的增大而增加.与天然蛭石的对比实验表明,四氧化三铁-蛭石复合材料表现出较高的磁饱和强度且Pb~(2+)吸附能力提高55.5%.     

苯胺-2,4-二氨基酚共聚物吸附水中Hg(Ⅱ)的动力学和热力学研究

利用化学氧化法合成苯胺-2,4-二氨基酚共聚物,通过静态吸附实验研究了该共聚物吸附水中汞离子的动力学和热力学.对实验数据采用准一级和准二级动力学方程、Langmuir等温线方程、Freundlich等温线方程进行拟合,并进行相应的热力学分析.研究结果表明,苯胺-2,4-二氨基酚共聚物对水中Hg(Ⅱ)具有很好的去除效果,最大吸附容量达800mg·g-1,吸附等温线符合Langmuir单层吸附模型;动力学过程符合准二级动力学模型;吸附焓变化量ΔH=58.51kJ·mol-1,表明该吸附反应为化学吸附且为吸热反应;三种实验温度下吉布斯自由能变化量均为负值,表明该吸附反应能自发进行。     

氮掺杂石墨烯高效移除水中4-氯苯酚

采用水热法分别制备了未掺氮和氮掺杂还原氧化石墨烯(N-RGO),以此作为催化性吸附剂,通过活化过硫酸盐(PS)在水相中同时吸附和氧化降解对氯苯酚(4-CP).氮的引入不仅增强石墨烯吸附性能,而且提高其活化PS能力.通过比较未掺氮RGO与N-RGO对初始浓度为40 mg·L~(-1)的4-CP的吸附和降解速率发现,吸附移除率从21.6%增加至39.4%,对应的降解速率常数k值也从0.003 min~(-1)增加至0.13 min~(-1).随后研究了N掺杂量、PS初始浓度、N-RGO用量及反应温度对吸附降解过程的影响.结果表明,当氨水浓度为14000 mg·L~(-1)时所制备的N-RGO的性能最优.在PS初始浓度为540 mg·L~(-1),催化剂用量为120 mg·L~(-1),pH值为6.6,温度为25℃时,25 min对40 mg·L~(-1)的4-CP的总移除率达93%以上.通过稳定性测试显示N-RGO经4次循环使用后仍具有较高性能,该体系在污水处理领域具有良好应用前景.     

凹凸棒石和海泡石对镉离子的吸附效果

采用静态批试验方法研究了凹凸棒石和海泡石对溶液中Cd~(2+)的吸附特性,并通过考察一定离子强度下,不同初始浓度、固液比、吸附时间和pH值对吸附镉的影响。结果显示:在0.01 mol·L~(-1)NaNO_3离子强度下,高品位海泡石、凹凸棒石和低品位凹凸棒石对溶液中Cd~(2+)的吸附量与初始浓度呈正比,与固液比呈反比;根据Langmuir等温吸附方程拟合结果,在给定离子强度25℃条件下黏土矿物Cd~(2+)的理论饱和吸附量从大到小依次为高品位凹凸棒石(33.67 mg·g~(-1))、高品位海泡石(25.55 mg·g~(-1))、低品位凹凸棒石(11.52 mg·g~(-1))和低品位海泡石(5.24mg·g~(-1));Cd~(2+)在海泡石、凹凸棒石上的吸附受pH值的影响较大,在pH值为2~4时吸附效果最好;凹凸棒石对Cd~(2+)的吸附较为稳定,在3 h时基本达到吸附平衡;在离子强度为0.01 mol·L~(-1)NaNO_3、Cd~(2+)初始浓度为625 mg·L~(-1)、黏土矿物添加量为15 g·L~(-1)和pH值为2~4时,去除效果从大到小依次为高品位海泡石、高品位凹凸棒石、低品位凹凸棒石和低品位海泡石。     

液化黑藻基炭微球水热制备及吸附诺氟沙星的过程与机制

以沉水植物轮叶黑藻为原材料,采用生物质液化和水热合成技术制备黑藻基炭微球(PCSs),并以磷酸为活化剂对所制备的炭微球进行活化以提升其吸附性能.对PCSs的结构和化学性质进行了表征和分析,同时采用扫描电镜对所制备PCSs的表面形貌进行了观察.并系统研究了PCSs用量、溶液温度及pH值对诺氟沙星(NOR)吸附效果的影响.结果表明,PCSs的BET比表面积、平均孔径、总孔容和等电点分别为67.92 m~2·g~(-1)、6.52 nm、0.11 cm~3·g~(-1)和3.0.PCSs用量、溶液温度及pH值对PCSs吸附去除NOR具有显著的影响,在PCSs用量0.6 g·L~(-1)、溶液温度30℃和pH=6时,10 mg·L~(-1)NOR的吸附去除率可达99.3%.动力学实验表明NOR在PCSs上的吸附行为符合准二级动力学模型,等温吸附曲线符合Langmuir方程,PCSs对NOR的最大单分子层吸附量为36.95 mg·g~(-1).热力学参数表明PCSs对NOR的吸附是一个熵增加的自发吸热反应.     

巯基硅烷改性氧化石墨对砷的吸附性能

为提高氧化石墨(GO)对砷的吸附能力,以3-巯基丙基三甲氧基硅烷为改性剂,制备了巯基改性的氧化石墨(GO-SH),考察其对水中砷的吸附性能.采用单因素实验法考察了初始pH值、吸附剂投加量、温度等对吸附效果的影响,拟合了吸附等温线,并研究了吸附动力学和吸附热力学规律.实验结果表明,在最优条件下,GO-SH对初始浓度为4 mg.L-1的砷去除率达到97.7%;吸附等温线符合Langmuir和Freundlich模型,45℃时由Langmuir模型得到的饱和吸附量(Qm)为24.45 mg.g-1;吸附动力学符合准二级模型,内扩散模型符合高浓度砷的吸附动力学;热力学研究表明,吸附过程是自发吸热的反应,以化学吸附为主.     

磁性聚吡咯的合成及其快速去除水中硝酸盐

在四氧化三铁表面采用原位化学氧化合成了磁性聚吡咯(Ppy/Fe_3O_4)吸附剂,并用FTIR、XRD、TGA、XPS以及VSM等对材料进行表征.结果表明,聚吡咯成功包覆到Fe_3O_4表面,且具有超顺磁性.吸附实验结果表明,Ppy/Fe_3O_4对水中硝酸盐(NO_3~-)具有较好的吸附性能,在NO_3~-初始浓度为50 mg·L~(-1)条件下,当pH值为4.2时,温度为25℃下吸附剂对NO_3~-的吸附效果最佳,最佳吸附量为37.57 mg·g~(-1),阴离子的存在对NO_3~-吸附具有抑制作用.Ppy/Fe_3O_4对NO_3~-的吸附可以通过Langmuir模型很好地描述,吸附过程服从拟二级动力学,并且吸附速率随着NO_3~-初始浓度的增加而增加.磁性聚吡咯通过表面质子化氮与NO_3~-之间的静电作用而达到去除的目的.吸附饱和的吸附剂可以很好地进行磁性分离,并可以在0.01 mol·L~(-1)的NaCl溶液中进行脱附再生.     

Fe_2O_3@GO聚合物对水中As~(3+)的吸附特性表征

以氧化石墨烯(GO)和硝酸铁为原料,采用浸渍法制得Fe_2O_3@GO聚合物,研究不同质量比Fe/GO、p H值及温度条件对GO和Fe_2O_3@GO聚合物吸附水中As~(3+)的影响,并通过吸附等温线和动力学方程进行相关拟合分析。同时,使用Roman光谱、FTIR、SEM等表征手段对GO和Fe_2O_3@GO聚合物2种材料进行表征,3种表征手段均显示铁已被成功负载到氧化石墨烯上。结果表明,As~(3+)的去除率与复合物中Fe/GO的质量比呈显著正相关,吸附的最优p H值为8,温度为40℃。Fe_2O_3@GO聚合物及GO这2种材料吸附As~(3+)的吸附等温线均符合Freundlich模型,准二级模型能更准确地描述其吸附动力学过程。在相同条件下,Fe_2O_3@GO聚合物较GO吸附性能更好,对于初始浓度为10 mg·L~(-1)的As~(3+)溶液,GO和Fe_2O_3@GO聚合物的平衡吸附量分别达到17.95和31.30 mg·g~(-1)。     

铁锰结核对As(Ⅲ)的吸附和氧化特性研究

研究As(Ⅲ)在土壤中的铁锰结核上的吸附和氧化特征,对理解土壤中As(Ⅲ)的含量变化和制定有效的治理措施有至关重要的作用.以东北地区代表性土壤-棕壤中提取的铁锰结核作为试验材料,采用一次平衡法,对As(Ⅲ)在铁锰结核上的吸附和氧化特性,及其动力学特征进行了研究.研究结果表明,反应是包括吸附和氧化反应的复杂过程.初始质量浓度在1～15 mg·L~(-1)的范围内时,随着初始质量浓度的提高,吸附量随之增大,Mn的释放量增加,初始质量浓度在15～30 mg·L~(-1)的范围内时,吸附量的增加缓慢,Mn的释放量也接近平衡,吸附曲线可用Langmuir方程及Freundlich方程拟合(r>0.97),铁锰结核对As(Ⅲ)具有较强的吸附性能,最大吸附量达到了3 000 mg·kg~(-1).动力学实验中,反应在24 h内趋于饱和,可用Freundlich模型描述.氧化反应后释放到溶液中的As(V)质量浓度随时间变化先升高后降低,大多数的As(V)都被吸附在了铁锰结核表面,说明铁锰结核对砷具有很好的吸附和解毒作用.Mn的释放量在6 h时基本达到平衡.释放到溶液中的Mn质量浓度与时间符合Elovich动力学方程.     

短乳杆菌对Cr3+的吸附及动力学和热力学拟合

研究了Lactobacillus brevis对水溶液中Cr(Ⅲ)的吸附作用.考察了初始pH值、接触时间、初始Cr(Ⅲ)浓度、菌体浓度和温度对Cr(Ⅲ)吸附效果的影响.结果表明,在较低的pH、温度和初始Cr(Ⅲ)离子浓度条件下,菌株对Cr(Ⅲ)离子的吸附量较低.在试验条件下,溶液初始pH、温度和初始Cr(Ⅲ)离子浓度的升高,均能提高菌株对Cr(Ⅲ)离子的吸附量.在温度为40℃、pH 6和初始Cr(Ⅲ)离子浓度为200 mg·L~(-1)时,菌株吸附量最大.随菌体浓度升高,单位浓度菌体对Cr(Ⅲ)离子吸附量降低,但总吸附量增大,菌体浓度为6 g·L~(-1)吸附量最大.菌株对Cr(Ⅲ)离子吸附较快,接触时间为1 h就达到平衡.用Langmuir、Freundlich、Redlich-Peterson和Temkin吸附模型进行拟合,相关的回归系数表明,吸附过程拟合Langmuir吸附模型比Freundlich、Redlich-Peterson和Temkin吸附模型好.用Elovich、准一级、准二级动力学拟合,动力学试验数据与Lagergren准二级动力学方程的拟合度最佳.     

β-环糊精功能化石墨烯对印染废水中酸性大红G和橙黄Ⅱ的吸附

本文合成了β-环糊精功能化的石墨烯纳米材料(β-CD-GNs),考察了其作为一种新型高效吸附剂对水中酸性大红G(ASG)和橙黄Ⅱ(OrangeⅡ)的吸附性能.该材料结合了石墨烯和β-环糊精的特性,表现出对所述两种染料良好的吸附性能,吸附平衡时间小于3 min,吸附率达90%以上,β-CD-GNs对ASG和橙黄Ⅱ的最大吸附量为622.2 mg·g~(-1)和534.7 mg·g~(-1).另外,考察了β-CD-GNs用量、溶液pH、反应温度对吸附效果的影响.结果表明,当溶液pH值为6.0,β-CD-GNs浓度达到25 mg·L~(-1)时,吸附率最大,而且吸附率随反应温度升高而降低.通过对吸附数据进行线性拟合发现,β-CD-GNs对ASG和橙黄Ⅱ的吸附等温线符合Langmuir吸附等温式.该材料在印染废水的处理领域有潜在的应用价值.     

铁改性酵母粉对锑酸盐的吸附机理

采用氯化铁(FeCl3)制备了铁改性酵母粉，测试其对溶液中锑酸盐(Sb(V))的吸附性能，考察了FeCl3浓度、溶液pH以及酵母粉投加量对Sb(V)去除的影响，研究了Sb(V)在铁改性酵母粉表面的吸附动力学、吸附等温线特征，并用SEM-EDS、ATR-FTIR、XRD、XPS等方法对改性酵母粉进行表征以探究其吸附机理.结果表明，改性酵母粉吸附Sb(V)的最佳条件为：FeCl3浓度0.5 mol·L^-1、酵母粉投加量2 g·L^-1、pH 3.0.5 mol·L^-1 FeCl₃改性酵母粉(0.5 Fe-Y)对溶液中Sb(V)的最大去除率为91.2%，吸附容量达68.15 mg·g^-1.0.5 Fe-Y对Sb(V)的吸附符合伪二级动力学和Langmuir等温线模型，该吸附过程属于化学吸附，涉及络合反应和静电吸附. FeCl₃改性能显著增强酵母粉对Sb(V)的吸附能力，酵母粉表面羟基等官能团增多、电位增加、晶形结构更加无序以及表面羟基铁与Sb(V)形成内层络合物是...     

电化学沉积法制备ZIF-8及其对四环素的吸附

ZIF-8的常用合成方法包括水/溶剂热法、机械研磨法、微波辅助法和超声法等.本实验采用"绿色"、批量、快速的电化学沉积法制备ZIF-8,同时研究导电盐十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)质量浓度对ZIF-8形貌及其吸附降解四环素性能的影响.研究结果显示,当2-甲基咪唑(2-MI)与DTAB质量浓度比为10∶3时制得的ZIF-8对四环素吸附效果最好,可达到340.8 mg·g~(-1),其吸附过程符合伪二级动力学模型和Langmuir等温线模型.根据Langmuir等温线模型,计算Gibss自由能变(ΔG~00)、焓变(ΔH~00)和熵变(ΔS~00),说明吸附过程为吸热、趋于无序的自发过程,并且是一个以物理吸附为主的物理化学吸附.本文利用金属有机骨架材料的光催化性能,实现了紫外光照射下ZIF-8对四环素的光催化降解.同时,通过3次循环实验,对ZIF-8的重复利用性进行了探究,其吸附量分别为175.44、165.83、139.19 mg·g~(-1),结果表明ZIF-8具有良好的重复利用性.探讨了不同pH对吸附效果的影响,当4pH8时,其吸附效果最佳,而当pH 4或pH8时都会使其吸附效果变差.通过对ZIF-8进行PXRD、TGA、BET、FTIR、Zeta电位等表征,提出ZIF-8对四环素的吸附机理包括但不限于静电相互作用、氢键作用以及π-π堆积作用. ZIF-8在吸附去除水体中的四环素方面具有很大的应用潜力,同时ZIF-8可利用紫外光照射进行再生,表现出其优越的可持续循环利用性.     

松香基季铵盐表面活性剂改性沸石对水中刚果红的吸附性能

以松香基季铵盐阳离子表面活性剂(N,N,N-三甲基-N-松香基氯化铵,TAAC)对天然沸石进行改性得到TAAC改性沸石并进行红外光谱、扫描电镜和X射线粉末衍射等手段表征.考察了TAAC改性沸石对水中刚果红的吸附性能的影响因素,如粒径、改性剂投加量、温度、pH值等,结果表明这一改性能显著地提高沸石对刚果红的吸附量;在pH值4.0—10.0范围内,CR的吸附量随着pH值增加而下降;反应温度从20℃上升至40℃,TAAC改性沸石对CR的吸附容量有所下降.TAAC.改性沸石对水中刚果红的吸附动力学过程符合准二级动力学模型.Langmuir等温吸附模型可以较好的描述TAAC改性沸石对水中刚果红的吸附过程,其最大吸附容量为78mg·g-1(pH6.0,T=20℃).热力学分析表明,TAAC改性沸石对水中刚果红的吸附是自发和放热的过程,是化学吸附和物理吸附共同作用的过程,其吸附机制主要为静电吸引、氢键和芳香基的疏水作用.TAAC改性沸石吸附刚果红后可通过NaOH再生,且随着NaOH浓度的增加到0.1mol·L~(-1),其解吸率明显增大.     

酿酒酵母生物吸附Cu2+的动力学及吸附平衡研究

研究了重金属离子Cu2 在酿酒酵母上的生物吸附特性,内容包括生物吸附动力学、吸附等温线以及pH对生物吸附的影响.生物吸附动力学结果表明,当Cu2 初始浓度为71.6mg/L时,Cu2 在酿酒酵母上的生物吸附过程可以分为两个阶段,第一阶段为物理吸附,在10min内达到平衡,此后,随着时间的延长,有微量脱附现象发生.Cu2 在酵母上的吸附过程可以很好地用准二级动力学方程来描述(R2=0.9984),动力学参数k2为7.65×10-3g mg-1min-1,qe为9.15mg/g.吸附等温线结果表明,Cu2 在酿酒酵母上的生物吸附可以用Langmuir和Freundlich方程来描述,最大吸附量qmax为10.2mg/g·pH为5.0时Cu2 在酿酒酵母上的吸附量最大.酿酒酵母可用于处理低浓度含Cu2 的废水.     

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.