改性膨润土作为防渗层材料的性能研究及影响因素分析

以十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)为改性剂,对天然膨润土进行了有机改性.研究了改性后的有机膨润土防渗层去除污染物和控制渗滤液渗透的有效性及可行性,以及有机膨润土的吸附规律和影响因素.结果表明:改性后有机膨润土的吸附能力和容量均得到了提高,渗透系数在一定时间后可达到1×10-7cm/s以下,对苯酚有极强的衰减能力,对Fe3+的去除率也达到了98%.有机膨润土可显著延缓苯酚穿透防渗材料的速度,与未改性的天然膨润土相比,苯酚穿透防渗材料的时间推迟了近25倍,因此,改性后的有机膨润土可作为防渗材料.pH,改性剂的浓度和吸附时间等对防渗层污染物的去除有重要影响.      

十六烷基三甲基溴化铵改性生物炭对水中镉离子吸附性能的影响

针对水体重金属污染治理问题,通过十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对竹炭(BC)、椰壳炭(CSC)进行改性,采用傅里叶红外变换光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)和热稳定性分析(TGA)对改性前后的材料进行了表征,探究了投加量、pH对2种改性材料吸附去除水中镉离子性能的影响,并进行了动力学方程拟合及等温吸附模型拟合,探讨了CTAB改性前后活性炭吸附水中镉离子的机理。结果表明:2种CTAB改性材料基本结构虽未改变,但提升了竹炭(BC)和椰壳炭(CSC)的吸附性能,改性后材料的饱和吸附量分别为12.56 mg·g-1(CTAB-BC)、 10.71 mg·g-1 (CTAB-CSC),较改性前分别提高了111%和92%;同时,CTABBC、CTAB-CSC的吸附量受pH影响较大,对二者的最适pH分别为4～7、6～7;CTAB-BC、CTAB-CSC均能较好地拟合准二级动力学方程(R2CTAB-BC=0.999 9, R2CTAB-CSC=0.993 7)及Langmuir模型(R2CTAB-BC=0.970 3, R2CTAB-CSC=0.9768)。通过分析可知,CTAB-CSC、CTAB-BC 2种材料对含镉废水均有较好的去除效果。     

CTAB改性膨润土制备及其对海洋溢油的吸附

利用室内吸附实验,以钙基膨润土和改性后的CTAB-膨润土为研究对象,研究了改性前后的膨润土在海洋环境条件下对石油的吸附性能。结果表明,CTAB已经成功地插层到钙基膨润土层间,使其表面形貌更加蓬松,层间距增大为2.04 nm,改性后膨润土由亲水性变为疏水性。改性前后的膨润土对海洋溢油的吸附率均随着膨润土浓度的增加及粒径的减小而增加,改性后膨润土的吸油率比改性前提高了13.1%,最高达到59.5%。临界颗粒物浓度为1 000 mg·L~(-1),最佳颗粒物粒径范围为100μm。CTAB-膨润土对委内瑞拉原油的吸附过程较好地符合准二级动力学模型和Freundlich吸附等温线模型,吸附的最佳时间为240 min,最佳温度为30℃,饱和吸附量约为526 mg·g~(-1)。改性前后的膨润土在海洋环境条件下对石油的吸附性能有明显变化,CTAB-膨润土对海洋溢油的吸附优势较为显著。     

CTMAB改性沸石及其对对硝基苯酚吸附效果的研究

为提高沸石对水体中有机污染物的吸附效果,采用酸热活化-十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)改性沸石,研究了改性沸石吸附对硝基苯酚的能力,探讨了改性条件对沸石吸附能力的影响和改性沸石吸附对硝基苯酚的适宜条件.结果表明,改性溶液中CTMAB的量低于沸石阳离子交换量时,沸石负载表面活性剂的量越大,所得到的有机沸石对对硝基苯酚的吸附能力越强; 改性溶液pH值增大,所获得的有机沸石吸附对硝基苯酚的能力也增强.CTMAB溶液的质量分数为1.1%,改性时间为2 h所制备的有机沸石对对硝基苯酚有较高的去除率.在利用已制备的有机沸石处理污水中对硝基苯酚的实际应用中,有机沸石投加量为25 g/L,对硝基苯酚溶液在pH值为6,振荡50 min的条件下,有机沸石对对硝基苯酚的去除率可达98.3%.     

基于废弃桑枝的新型絮凝剂的制备及应用研究

针对栽桑养蚕过程中废弃桑枝的综合利用,以废弃桑枝和十六烷基三甲基溴化铵为原料,经微波辐射加热制备高分子絮凝剂。通过单因素实验确定了制备絮凝剂的最佳工艺条件,并采用该絮凝剂处理造纸废水。结果表明,制备絮凝剂的最佳工艺条件为:NaOH溶液浓度为8%,碱化温度为室温,碱化时间为30 m in,Fe2+/H2O2的加入量为14 mmol/L,桑枝粉与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1∶1,微波功率为500 W,反应温度为90℃,反应时间为60 m in。制备的絮凝剂对造纸废水具有高效絮凝性能,在造纸废水pH值为10,絮凝剂投加量为100 mg/L的条件下,COD和浊度去除率分别达48.2%和81.4%。该絮凝剂对造纸废水的絮凝效果明显优于氯化铝,与聚合氯化铝相当,但其用量明显低于氯化铝和聚合氯化铝。     

HDTMA改性沸石的制备及吸附废水中对硝基苯酚的性能和动力学

采用十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)对天然沸石进行改性,研究了沸石的改性条件、改性沸石投加量、废水p H值、反应时间等对HDTMA改性沸石去除废水中对硝基苯酚性能的影响,并分析了吸附动力学和吸附等温线.结果表明,改性沸石对废水中对硝基苯酚的吸附效果明显高于天然沸石,当制备改性沸石的HDTMA溶液的质量分数为1.2%,且其p H值为10时,改性沸石对废水中对硝基苯酚的吸附量达到2.53 mg·g~(-1),远高于天然沸石的0.54 mg·g~(-1).吸附实验中,改性沸石投加量8 g·L~(-1),反应时间90 min,p H=6的条件下,HDTMA改性沸石对废水中对硝基苯酚的去除率高达93.9%.吸附动力学和等温线研究表明,一级动力学方程能够更好地拟合沸石吸附对硝基苯酚的过程(R20.90),不同温度条件下Langmuir等温线拟合方程的相关系数均在0.90以上,数据和方程拟合性较好.     

分光光度法测定水中十六烷基三甲基溴化铵

基于甲基橙(MO)在水体中和阳离子表面活性剂发生的褪色反应,采用分光光度法测定十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),优化了试验条件,讨论了干扰物质的影响。MO与CTAB在10%乙醇-水溶液中反应形成淡黄色离子缔合物,以MO的最大吸收波长470 nm为测定波长,CTAB质量浓度在0 mg/L～13.1 mg/L范围内遵守朗伯-比尔定律,吸光系数为17.48 L/(g.cm),方法检出限为0.364 mg/L,标准溶液平行测定的RSD为2.3%,样品加标回收率为91.8%～107%。     

高铁酸钾处理水中十六烷基三甲基溴化铵

室温条件下采用新型氧化剂高铁酸钾(K2FeO4)处理十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)模拟废水,探讨反应时间、K2FeO4投加量及体系pH值等因素对CTAB去除率的影响.结果表明,反应时间、K2FeO4投加量及溶液pH值对CTAB的去除率均有不同程度的影响,当反应时间为30 min、K2FeO4投加量与处理液中CTAB质量比为1∶1、溶液pH为7时,K2FeO4对表面活性剂CTAB的去除率达79.4%.在反应过程中,K2FeO4的强氧化性与其还原产物的絮凝作用产生协同效应,其中K2FeO4在完全反应之前CTAB的去除主要依靠K2FeO4的强氧化作用,K2FeO4反应完全之后CTAB的去除则主要依靠K2FeO4还原产物的絮凝作用.同时进一步研究了CTAB被处理前后的红外光谱特征,结果表明CTAB在降解过程中经历了链的断裂并进一步被矿化为无机小分子.化学反应动力学研究结果表明K2FeO4与CTAB的反应符合二级反应动力学规律.     

改性沸石复合材料的制备及对废水同步脱氮除磷

采用十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)溶液和LaCl3溶液对人造沸石进行改性,以实现其对废水的同步脱氮除磷。通过正交试验确定了改性沸石制备的最佳条件,并运用SEM、BET、EDS、FTIR、XRD和TG技术对改性沸石进行了表征。实验结果表明:改性可提高人造沸石对废水中氨氮(NH4+-N)和总磷(TP)的去除率;改性沸石制备的最佳条件为HDTMA质量浓度12 g/L、LaCl3质量浓度9 g/L、HDTMA溶液和LaCl3溶液的体积比1∶5,固液比1∶90;采用该条件下制备的改性沸石吸附处理NH4+-N和TP的质量浓度分别为23.78 mg/L和11.78 mg/L的废水,NH4+-N和TP的去除率分别达96.88%和95.12%。表征结果显示,改性后,HDTMA和LaCl3有效负载于人造沸石表面,且未改变人造沸石的基本骨架。     

(B-NZVI)/CTMAB的制备及对水中铬(Ⅵ)的去除性能与机理

采用液相还原法制备膨润土负载纳米铁(B-NZVI),并用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)对其进行表面改性,研究了不同n(FeSO4)/n(NaBH4)(记为N)制备的(B-NZVI)/CTMAB的除铬效果。结果表明,N=1时制备的(B-NZVI)/CTMAB除Cr(Ⅵ)效率最高,较未改性的膨润土负载纳米铁(B-NZVI)的除Cr(Ⅵ)效率(57.7%)提高了23.7%,反应速率提高1.31倍。X射线衍射发现,N=1时不仅有零价铁,还有Fe(Ⅱ),对加快反应速率和提升去除效果有一定作用。从反应后产物的光电子能谱(XPS)图看出Cr(Ⅵ)被吸附后大部分还原为Cr(Ⅲ),而铁被氧化为Fe(Ⅲ)。最后,结合反应前后材料的表面电性以及扫描电镜图,对(B-NZVI)/CTMAB改性机制、改性后纳米零价铁线的形成及去除Cr(Ⅵ)的机理和产物等进行了探究。