二胺基改性有序多孔SBA-15对溶液中Cd2+离子的吸附研究

具有高度有序孔道结构的SBA-15是一种广受关注的新型吸附材料,为增加其对溶液重金属离子的吸附性能,选用水热-后期接枝的合成方法,制备出二胺基改性多孔二氧化硅2N-SBA-15,并用透射电镜、X射线衍射、氮气吸附-解吸和红外光谱等手段对其结构进行了表征.并以其为吸附剂,通过批实验的方法讨论了吸附时间、体系初始pH值、吸附剂用量和温度等因素对水溶液中Cd2+吸附的影响,同时结合Zeta电势和XPS分析对其吸附机制进行了探讨.结果表明,合成的SBA-15具有规则多孔特征,SBA-15对Cd2+的吸附受体系pH控制;未改性的SBA-15对Cd2+的吸附量较小,胺基改性可以显著增强SBA-15对Cd2+的吸附能力.在100 mL 25 mg.L-1的Cd2+溶液中,2N-SBA-15的用量在7.5～20 mg之间均能对Cd2+的吸附能力约达95%左右.2N-SBA-15对溶液中Cd2+的吸附很迅速,并在30 min内达到吸附平衡;随着体系温度从25℃增加到35℃,2N-SBA-15对溶液中Cd2+的吸附率从94.73%增加到98.22%.吸附等温线可用Langmuir模型描述,在298 K时Cd2+的最大吸附量为0.9 mmol.g-1,0.1 mol.L-1HCl溶液对Cd2+的洗脱率接近93%.结合pH、温度、Zeta电势和XPS分析结果,可以推测出2N-SBA-15对Cd2+的吸附机制是包含物理吸附、离子交换和络合反应等的复杂吸附过程.2N-SBA-15是一种对水体Cd2+具有较好吸附能力的吸附材料.     

十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)在合成针铁矿表面的吸附特征

为了探究十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)在水合针铁矿(α-FeOOH)表面的吸附过程和机理,在不同pH值、离子强度以及温度下采用批处理法研究了针铁矿对BS-12的吸附特征;并对BS-12在针铁矿表面的吸附机制进行了探讨.研究结果表明:针铁矿对BS-12的吸附平衡时间约为8 h,吸附过程符合伪二级动力学模型,吸附速率受化学吸附机理控制.Freundlich等温吸附模型能较好地描述针铁矿对BS-12的吸附,pH值对针铁矿吸附BS-12影响显著,主要取决于针铁矿的电荷零点和BS-12的等电点;离子强度的增加对BS-12的吸附有促进作用;温度的升高促进BS-12的吸附.热力学参数结果表明,针铁矿对BS-12的吸附是一个具有熵增和焓增特征的自发性吸热过程.BS-12在针铁矿表面的吸附是一个较慢发生的吸热的化学吸附的过程,主要吸附机制为化学键作用和疏水结合模式.     

铬污染建筑废物清洗剂的筛选

以原海北化工厂的铬污染建筑废物为研究对象,用微波消解、碱消解-共沉淀和改良BCR顺序提取法,研究了不同粒径样品总Cr和Cr(Ⅵ)以及各形态Cr的含量,探讨了6种清洗剂对样品总Cr和Cr(Ⅵ)的清洗效果,最终筛选出合适的清洗剂. 结果表明:粒径对样品总Cr和Cr(Ⅵ)以及各形态Cr含量的影响不显著,对样品总Cr和Cr(Ⅵ)的解吸无影响. 水洗1次后,总Cr和Cr(Ⅵ)的去除率分别为75.24%和77.59%;用6种清洗剂第2次清洗后,柠檬酸、高浓度盐酸和高浓度醋酸对总Cr和Cr(Ⅵ)的去除率最高,均达到94%以上,说明这3种酸可将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),从而去除Cr(Ⅵ). 从经济环保角度考虑,宜选择柠檬酸作为二次清洗剂.      

粉煤灰吸附—石灰沉淀处理高浓度含氟废水

采用粉煤灰吸附—石灰沉淀处理高浓度含氟废水.正交实验得到的最佳工艺条件为:反应温度10℃,石灰加入量3.0 g/mL,反应时间60 min,废水pH 6.88.在此最佳工艺条件下处理F质量浓度为150 mg/L的含氟废水,Fˉ去除率为97.53％.Mn2+,Fe3+,Mg2+,A13+,Zn2+单独存在时,随5种阳离子质量浓度增大,Fˉ去除率略有增加;当5种阳离子共同存在且质量浓度均大于500 mg/L时,Fˉ去除率下降.PO43-,SO42-,CO32-,NO3-单独存在时对Fˉ去除率影响不大;当4种阴离子共同存在且质量浓度均大于800 mg/L时,Fˉ去除率低于对照实验.     

表面活性剂光催化降解动力学研究

为了研究光催化法对不同电荷类型表面活性剂的降解性能,在紫外光照射下,用TiO2光催化剂对阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)、阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和两性表面活性剂十八烷基甜菜碱(BS18)进行降解试验.同时,探讨了TiO2光催化剂加入量、表面活性剂初始质量浓度及初始pH对光降解的影响及其动力学过程.结果表明,3种表面活性剂的降解行为符合准一级动力学规律,3种表面活性剂降解速率快慢顺序为:BS18CTABSDS.SDS和BS18的最佳TiO2催化剂用量为1 g.L-1,而CTAB的最优用量为2g.L-1;CTAB和BS18的光降解速率随着活性剂初始质量浓度的增大而线性减小,SDS的降解速率则随活性剂初始质量浓度的增加而缓慢增大;CTAB和BS18在偏碱性条件下降解最快,而SDS在弱酸条件下具有最大的动力学降解速率.     

玉米秸秆对Cr(Ⅵ)的生物吸附及热力学特征研究

以玉米秸秆粉为吸附剂,通过批实验讨论了玉米秸秆粉对Cr(Ⅵ)的去除率、体系初始pH值、吸附剂用量和温度等对水溶液中cr(Ⅵ)吸附的影响,并讨论了Cr的化学形态变化和吸附过程的热力学特征.结果表明,向50mL浓度为50mg·L-1的Cr(Ⅵ)溶液中加入0.5 g玉米秸秆粉,于25℃、200r·min-1、pH 1.0的条件下恒温震荡3h,玉米秸秆粉对溶液中cr(Ⅵ)的去除率达97.77%,吸附过程伴随着氧化还原反应的发生.随着体系温度的升高,玉米秸秆粉对Cr(Ⅵ)的吸附量增加.用Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevick模型对吸附等温线进行拟合,发现Langmuir模型能更好地反映吸附过程特征,在298K时最大吸附量为14.46mg·g-1.对吸附热力学参数△G0、△G0和△S0的计算表明,吸附过程是吸热的自发过程.最后结合FTIR和SEM谱图,对吸附机理进行了探讨.研究发现,玉米秸秆粉对Cr(Ⅵ)同时存在吸附和还原能力,玉米秸秆粉是具有吸附污水中铬能力和潜在利用价值的生物质吸附剂.     

两性修饰膨润土对苯酚的吸附及热力学特征

采用两性修饰剂十八烷基二甲基甜菜碱(BS-18)制备两性修饰膨润土,通过X射线衍射和有机碳质量分数分析表征了修饰土的结构;以批处理法研究了两性修饰膨润土对苯酚的吸附规律,考察了修饰比例、温度、pH和离子强度这4个因素对吸附的影响,并从吸附等温线和吸附热力学角度分析探讨了其吸附机制.结果表明,两性修饰土的底面层间距与修饰比例呈正相关;两性修饰后的土样对苯酚的吸附能力显著增强,20℃和40℃时均表现为150BS(150%BS-18)>100BS(100%BS-18)>50BS(50%BS-18)>25BS(25%BS-18)>CK;吸附量随温度、pH的增加而减小,随离子强度的增大而增大;Henry模型适用于描述苯酚的吸附;苯酚在供试土样上的吸附以分配作用为主,分配系数与有机碳质量分数呈正相关;BS-18修饰土样吸附苯酚是一个自发的物理吸附过程,在0～100%CEC比例时,随修饰比例的增大,吸附呈现焓减、熵增特征,而100%～150%CEC阶段,吸附则表现出相反的特征.     

两性膨润土增强不同层次紫色土吸附Cu2+的研究

为了证实两性粘土对不同层次紫色土吸附Cu~(2+)的促进作用,以不同比例(25%、50%和100%)十四烷基二甲基甜菜碱(BS-14)修饰膨润土作为两性基质,将其分别以5%的比例(质量比)添加至表层和粘化层紫色土中,采用批处理法研究不同两性基质添加比例对表层紫色土(ZS)和粘化层紫色土(ZA)吸附Cu~(2+)的等温吸附特征,并对比温度、p H值和离子强度对Cu~(2+)吸附效果的影响。结果表明:(1)表层紫色土添加BS膨润土(ZS-BS)和粘化层紫色土添加BS膨润土(ZA-BS)对Cu~(2+)的吸附量均随着BS膨润土中BS-14修饰比例的增大而增加,且相同BS-14修饰比例下ZA-BS对Cu~(2+)的吸附量高于ZS-BS。(2)p H值在3~5范围内,表层和粘化层紫色土对Cu~(2+)的吸附量均随p H值的升高而增大。温度从20℃增加到40℃时,两层次土样对Cu~(2+)的吸附量均随温度的升高而增加。土样对Cu~(2+)的吸附量在离子强度I=0.1 mol/L时最大,在I=0.01 mol/L时最小。(3)热力学参数结果表明添加BS膨润土后,不同层次紫色土吸附Cu~(2+)是一个自发、吸热和熵增的过程。     

双子型复配增强两性膨润土吸附Cr(VI)的效应

在两性修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱（BS）修饰膨润土的基础上,采用双子型阳离子修饰剂乙撑基双十四烷基二甲基氯化铵（EB）对其进行复配修饰,以批处理法研究了不同修饰比例、温度、pH值和离子强度条件下,BS+EB复配修饰膨润土对Cr（VI）的吸附规律和热力学特征,并通过吸附Cr（VI）前后BS+EB复配修饰膨润土的红外光谱和表面电荷探讨了其吸附机制.结果表明,与BS两性修饰膨润土比较,EB复配修饰显著增强了其对Cr（VI）的吸附能力,吸附量增加了2.02~27.25倍,30℃时吸附量呈现BS+150EB（BS和150%比例的EB复配修饰膨润土） > BS+100EB > BS+50EB > BS+25EB > BS > CK（膨润土）的趋势,对Cr（VI）的吸附量随EB修饰比例增加而上升.CK、BS修饰膨润土对Cr（VI）呈现自发、熵增和焓增的特征,而BS+EB复配修饰膨润土对Cr（VI）吸附量随着温度的升高而降低,呈现出增温负效应.随着pH值的升高、离子强度增加,各供试土样对Cr（VI）的吸附量逐渐降低.红外光谱和土壤表面电荷结果证实电荷引力是BS+EB复配修饰土吸附Cr（VI）的主要机制.     

两性与两性复配修饰膨润土增强塿土吸附Cr(VI)的研究

为了证实添加修饰黏土对塿土吸附Cr(VI)的增强作用,分别将2%、5%、8%和10%(质量分数)的200%CEC BS-12(十二烷基二甲基甜菜碱)修饰膨润土(B200B)和100%CEC BS-12+100%CEC DTAB(十二烷基三甲基溴化铵)复配修饰膨润土(B100B/100D)加入到天然塿土,以批处理法研究供试土样对Cr(VI)的等温吸附特征,并对比了p H值、温度和离子强度(I)对Cr(VI)吸附的影响.结果表明:不同B100B/100D塿土(B100B/100D混合塿土)和B200B塿土对Cr(VI)的吸附量分别是CK(塿土)的1.52~4.28和1.99~5.12倍,且等添加比例下B200B塿土对Cr(VI)的吸附量高于B100B/100D塿土.10~30℃范围内,CK、2%B100B/100D和2%B200B塿土对Cr(VI)的吸附呈增温正效应;当修饰土添加比例大于2%时,温度效应由增温正效应向负效应转变.CK对Cr(VI)的吸附量在不同p H值(4~7)处理下差异不显著,而B100B/100D和B200B塿土对Cr(VI)的吸附量均随p H值升高而降低.CK和B100B/100D塿土对Cr(VI)的吸附量均随离子强度(I)的增大而降低,B200B塿土对Cr(VI)的吸附量以I=0.1 mol·L~(-1)时最高,以I=0.5 mol·L~(-1)时最低.B100B/100D和B200B塿土吸附Cr(VI)是自发的物理过程,随修饰土添加比例的增大,吸附表现为焓增、熵减特征.