改性高炉渣对染料的吸附动力学及热力学研究

以高炉渣和壳聚糖为原料,制备了高温改性高炉渣-壳聚糖复合吸附剂(TBFSC)和盐酸改性高炉渣-壳聚糖复合吸附剂(ABFSC),考察了2种吸附剂对酸性蒽醌蓝和活性艳红K-2BP的吸附性能,研究了吸附过程的等温吸附特征、吸附动力学和热力学。结果表明,2种染料在TBFSC和ABFSC上的吸附更好地符合Langmuir等温方程,表观二级动力学模型能够很好地描述TBFSC和ABFSC的吸附动力学行为。对于染料在TBFSC上的吸附,粒子内扩散过程和液膜扩散过程是该吸附的速控步骤,而液膜扩散过程为ABFSC吸附染料的速控步骤。热力学参数表明,TBFSC和ABFSC对两种染料的吸附都是自发进行的物理吸附,吸附过程均无配位基交换、化学键等强的作用力。     

阴离子表面活性剂改性水滑石吸附硝基苯的特性研究

以阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS)为改性剂,采用共沉淀法在不同表面活性剂浓度,0.5～2.0理论阴离子交换容量(theoretical anion exchange capacity,TAEC)条件下制备了有机水滑石LDH-DS,并用XRD、FT-IR表征了样品的结构特征.结果表明十二烷基硫酸根成功插层进入LDH层间,d003底面间距由0.80 nm增大至3.98 nm.同时研究了LDH-DS对硝基苯的吸附性能,表明有机水滑石对硝基苯的等温吸附曲线符合线型方程(R2>0.99),吸附过程主要为分配作用.随着样品中SDS负载量的增加,LDH-DS对硝基苯的吸附系数Kd相应增强,但有机碳标化的吸附系数Koc值基本保持恒定.吸附热力学实验显示吸附过程为吸热反应,熵增大是吸附过程的驱动力.     

羟基磷灰石球状滤料的合成及其吸附性能研究

通过不同钙/磷物质的量比条件下合成羟基磷灰石(HAP),选用除氟容量最高的产物成球,并用FTIR、XRD、SEM对产物的结构进行表征.结果表明,成球以后羟基磷灰石的结构性质并没有发生改变.吸附试验表明,球状滤料的吸附过程受到吸附时间、温度、pH的影响;温度升高有利于吸附过程的进行,80 min内吸附基本达到平衡,吸附过程的最佳pH值在3左右.吸附过程接近单层吸附,吸附过程的△Hθ＞0,△Gθ＜0,说明吸附过程是自发吸热的过程.吸附过程中的ASθ为0.0292 kJ·mol-1·K-1.     

天然有机质对土霉素在西北灰钙土上吸附行为的影响

抗生素被广泛应用于日常生活中,大量含有抗生素的废弃物通过多种途径进入土壤给人类健康和土壤环境带来了严重危害,因此,探索抗生素类有机污染物在土壤中的吸附机理对土壤污染防治具有重要意义.以西北灰钙土为研究对象、以OTC（oxytetracycline,土霉素）为目标污染物,采用批量法分析灰钙土在添加有机质前、后对OTC的吸附动力学、热力学特征及其影响因素.结果表明:OTC的动力学吸附过程分快吸附阶段（0~2 h）和慢吸附阶段（2~10 h）,10 h之后吸附基本达到平衡,吸附过程拟合均符合准二级动力学模型.对不同温度下OTC在灰钙土上的吸附过程进行拟合显示,Langmuir和Freundlich热力学模型拟合的R2分别在0.930~0.985和0.967~0.973之间;对于不同初始ρ（OTC）在添加有机质灰钙土上的等温吸附过程,Langmuir和Freundlich热力学模型拟合的R2分别在0.952~0.988和0.936~0.971之间,表明这两种模型均可较好地解释此吸附过程;热力学参数ΔGθ（吉布斯自由能变）小于0,ΔHθ（焓变）和ΔSθ（熵变）均大于0,表明吸附为自发进行的混乱程度增大的吸热反应.添加外源性有机质HA（humic acid,胡敏酸）和FA（fulvic acid,富里酸）能增加OTC的吸附量,且自制有机质的促进作用大于市售有机质,HA的促进作用大于FA.随着初始ρ（OTC）的增大,吸附量呈增加趋势;Ca2+和Na+的加入均使OTC的吸附量减小,且离子浓度越高、价态越高,抑制效果越明显;不同pH对OTC吸附的影响均较小.研究显示,不同来源、种类的有机质均可促进OTC吸附,但不会改变吸附平衡时间;HA的疏水性较FA强,对OTC的吸附量较高;溶液pH对OTC吸附影响不显著,但不同价态、浓度的金属阳离子对OTC的吸附有较大影响.      

天然腐殖酸对黄土吸附敌草隆的影响

为研究添加天然腐殖酸条件下黄土对有机农药的吸附过程及影响机制,以敌草隆为目标污染物,采用批量平衡试验法,分析黄土与黄土+HA（在黄土中添加腐殖酸）处理对敌草隆的吸附动力学、吸附热力学、解吸动力学过程及其主要影响因素（如pH、离子强度等）.结果表明:①与黄土相比,黄土+HA对敌草隆的吸附时间较短,且二者均符合颗粒内部扩散模型.②Freundlich等温吸附模型能够较好地拟合黄土及黄土+HA对敌草隆的吸附热力学过程.黄土和黄土+HA对敌草隆的吸附自由能（ΔGθ）、熵变（ΔSθ）均小于0,表明反应是一个自发进行且混乱度逐渐减小的过程;添加HA使黄土对敌草隆的焓变（ΔHθ）由负值变为正值,即由放热过程转化为吸热过程,表明温度升高使HA表面的微孔数量增多,为敌草隆提供了更多的吸附位点.③随着pH的升高,黄土和黄土+HA对敌草隆的吸附量均缓慢减小,当pH>7时吸附趋于平衡.④不同离子（Ca2+、Na+、Mg2+）及离子强度下,黄土和黄土+HA对敌草隆的吸附量随着c（Ca2+）的减小而增大,与同浓度的Mg2+和Ca2+相比,Mg2+存在下黄土对敌草隆的吸附量较大;与同浓度的Ca2+和Na+相比,Na+存在下黄土对敌草隆的吸附量较大.⑤由解吸动力学过程可以看出,添加天然HA可延长敌草隆在黄土中的滞留时间.研究显示,HA的存在提高了敌草隆在黄土中的迁移能力,并使其吸附机制发生了改变.      

磁性壳聚糖的制备及处理亚甲基蓝废水

以戊二醛为交联剂,Fe₃O₄为磁核制备磁性壳聚糖,探究了其去除废水中亚甲基蓝的性能,以及吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学特征.结果表明,在磁性壳聚糖投加量为0.5g/L、pH=10、反应时间为60min的条件下,对亚甲基蓝的去除率和吸附容量分别达到97.6%和39.0mg/g,远高于天然壳聚糖的59.8%和23.9mg/g.磁性壳聚糖对亚甲基蓝的吸附过程符合准二级反应动力学方程（R²=0.99902）和Langmuir等温线方程（R²=0.99961）,吸附过程是热力学自发过程,吸附反应是放热反应.     

生物炭对西北黄土吸附壬基酚的影响

以壬基酚(nonylphenol,NP)为目标污染物,采用批量实验法研究其在添加不同温度制备的小麦秸秆生物炭的黄土中的吸附动力学、吸附热力学,以及粒径、pH等影响因素.结果表明,不添加生物炭黄土吸附NP的快反应时间为10 h,而加入生物炭后,黄土对NP吸附的快反应时间缩短,为6 h;且快反应阶段添加生物炭黄土明显比不添加生物炭黄土对NP的吸附量多,但碳化温度不同的生物炭在此阶段吸附量差别较小.黄土和添加生物炭黄土对NP的吸附平衡时间均为16 h且符合准二级动力学模型.无论是否添加生物炭,NP在黄土上的热力学吸附过程都较好地符合Freundlich等温吸附模型,符合L-型吸附等温模式;随着系统温度的升高,黄土和添加生物炭的黄土对NP的饱和吸附量都呈增大趋势;NP的吸附自由能ΔGθ0,焓变ΔHθ0,熵变ΔSθ0,表明此吸附是一个自发吸热且混乱程度增大的吸附过程.在同一温度下,随着生物炭碳化温度的升高,NP在添加生物炭黄土中的吸附量逐渐增大.添加生物炭黄土的粒径越小,对NP的吸附量越大.pH值为4~7时,添加生物炭黄土吸附量随pH值的增大而增加;pH为7~10时,吸附量又随pH值增大而减小;表明添加生物炭黄土在中性范围内对NP的吸附效果最好,酸性和碱性都不利于NP的吸附.     

焦化废水生物处理尾水中残余有机污染物的活性炭吸附及其机理

采用粉末活性炭静态吸附焦化废水生物处理尾水中的TOC成分,考察pH值、活性炭用量等因素对吸附效果的影响.从分子结构、动力学和热力学数据等方面来判断其吸附类型和吸附速率的控制步骤,并从理论上解析活性炭对尾水中残余有机污染物的吸附过程.对选定的活性炭,pH值升高对吸附有负效应;在TOC浓度为40.0-60.0 mg·L-1的水样中投加1.000 mg·L-1活性炭,吸附容量可达(37.2±7.8)mg·g-1;长链烃、苯系物、卤代物等非极性有机物和酚类等酸性有机物在pH＜8.0时吸附效果较好,胺类等碱性有机物在碱性条件下易于被吸附;TOC的吸附动力学符合拟二级动力学模型,液膜扩散和颗粒内扩散分别是吸附初期和吸附后期的主要速率控制步骤,吸附活化能Ea=38.75kJ·mol-1;吸附等温线符合linear方程,说明吸附过程主要是有机污染物在活性炭与水溶液中的分配过程;热力学参数△G0、△H0为负值,表明该吸附是一个自发的放热过程,焦化废水生物处理尾水中残留的长链烃、卤代物、多环芳烃等难降解有机物可以通过吸附法分离去除,酚羟基、羧基等极性基团含量少的活性炭或其它非极性有机吸附剂适合于处理该类废水.     

FCC废催化剂对水中镉（Ⅱ）的吸附热力学及动力学研究

通过静态吸附试验，考究了Ｃｄ＾２＋在ＦＣＣ废催化剂上的吸附热力学动力学。结果表明，吸附规律可用Ｌａｎｇｍｕｉｒ和Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温吸附模式很好地描述，吸际呈单分子层形式，且吸附容易进行，吸附为吸热过程，以化学吸附和离子交换吸附为主，吸附动力学过程符合Ｂａｎｇｈａｍ吸附速率模式，颗粒内扩散过程为吸附速度控制步骤。又做了动态吸附试验，结果表明，在本试验条件下Ｃｄ＾２＋的动态吸附及脱附动力学特性良     

对资源环境问题的思考——熵率与自然资源的合理利用

自然界中的能量与物质系统的运动是遵循热力学定律的.从熵的角度来看,现在人类开发利用资源的方式,使系统熵增加速,不利于环境系统的有序和稳定.而人类作为智慧圈的主体,是可以通过智慧和知识,向其输入负熵,以延缓熵增速度.目前的形式下,可以采取适当的对策,坚持科学的发展观,实行节约型经济模式,从熵的角度出发寻找高效的新能源,充分利用不可逆过程的建设性作用,通过知识技术的进步提高资源能源的利用率.