重金属吸附剂巯基丙酰化小麦秸秆的制备与表征

该文以小麦秸秆（WS）、氢氧化钠(NaOH)、L-半胱氨酸（L-Cys）、碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)为原料，通过化学预处理、酰化反应在WS中引入巯基官能团，制备出重金属吸附剂巯基丙酰化小麦秸秆（MPWS）。通过吸附实验考察了MPWS对水中Cd(Ⅱ)的去除性能，采用单因素实验法确定了MPWS的制备条件，借助红外分析（FTIR）、扫描电镜及能谱分析（SEM-EDS）等表征手段探讨了MPWS的制备机理和吸附机理。结果表明，在WS粒径为0.60 mm，化学预处理NaOH溶液浓度为0.1 mol/L,n(EDC·HCl)∶n(L-Cys)为0.05∶1,m(NHS)∶m(EDC·HCl)为1∶1,m(CWS)∶m(L-Cys)为1∶5，反应介质pH值为10，反应温度为35℃，反应时间为3 h的制备条件下，MPWS对水中Cd(Ⅱ)的吸附性能最好，Cd(Ⅱ)的最高去除率可达94.20%。FTIR和SEM-EDS分析表明，NaOH溶液预处理除去了一定量的半纤维素、木质素，MPWS中成功引入了巯基、胺基、羧基，Cd(Ⅱ)被吸附到MPWS结构中；MPWS对Cd(Ⅱ)的吸...     

限域结构纳米复合材料及其吸附性能研究进展

纳米材料因其比表面积大和表面活性高，在水处理领域表现出了极具潜力的发展前景。利用空间限域结构来固定和分散纳米材料可有效解决纳米材料易团聚失活、操作分离困难和潜在环境风险等问题。文章综述了具有限域结构的纳米复合材料制备方法及其对水中污染物吸附性能的研究进展，从限域空间内纳米颗粒的尺寸调控与污染物的富集、限域空间中特异性的污染物分子结构和纳米材料晶体结构等多方面详细分析了纳米限域效应的环境行为及其对水环境中污染物去除的重要意义。根据分析可知，限域结构中的吸附机理、纳米复合材料在真实环境体系下的应用、材料的环境与健康风险等是未来该领域研究的重要方向和热点内容。     

藻类对甲基汞的富集与传递研究进展

甲基汞是一种高毒性的污染物，其易累积在水生生物体内，从而对水生生态系统和人体健康产生危害.作为水生生态系统的初级生产者，藻类控制着进入食物链的甲基汞浓度和总量.藻类对甲基汞的显著富集作用及水生食物链传递过程导致其在高营养级生物中显著累积.因此，厘清藻类在甲基汞的富集与食物链传递过程中的作用对于揭示甲基汞的生物累积和预测甲基汞的环境风险具有重要意义.本文概述了藻类对甲基汞的富集与食物链传递特征与机制，总结了影响富集与食物链传递的生物与环境因素，讨论了全球变暖和富营养化等环境变化对藻类富集与传递甲基汞的影响，并展望了藻类富集甲基汞研究的发展方向.     

Mg-Al-Cl-LDH对磷的吸附性能及其机理

通过成核/晶化隔离法制备了氯离子型镁铝层状双金属氢氧化物(Mg-Al-Cl-LDH),并用于磷酸盐的吸附;借助扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)进行了表征,并探究其吸附磷酸盐的机理.结果表明:当pH为4～7时,Mg-Al-Cl-LDH对磷的吸附效果较好,而在碱性条件下吸附量会下降;磷质量浓度为50mg·L-1,当pH为5时,Mg-Al-Cl-LDH投加量为2g·L-1时,磷去除率可达到100％;共存离子CO32-会对吸附产生一定影响,当CO32-质量浓度为50mg·L-1时,磷去除率由87％降低到63％.Mg-Al-Cl-LDH对磷的吸附过程在前15 min迅速,90min时达到平衡,符合准二级动力学和Sips吸附等温模型,说明主要吸附过程以化学吸附为主,理论最大吸附量为62.46mg·g-1o表征结果表明,Mg-Al-Cl-LDH为典型的六边形层片结构,吸附后依旧保持该结构.Mg-Al-Cl-LDH对磷的吸附机理主要为静电吸引、层间阴离子交换、配体交换过程.     

生物炭及其水溶组分促进水铁矿微生物还原

采用水稻秸秆在300,400和500℃热解温度下制备生物炭(BC),并从中提取生物炭水溶组分(DBC),结合微生物还原实验和傅里叶转换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射晶体衍射(XRD)、电子顺磁(EPR)等表征手段考察BC和DBC对Geobacter sulphurreducens PCA还原水铁矿的影响和作用机制.结果表明,400℃热解BC可使微生物异化铁还原的速率增加12倍,还原率最高,这是由于其含有最多的醌基、羧基基团,可以作为电子穿梭体促进电子转移.BC不能作为电子供体直接向微生物或水铁矿提供电子.DBC使水铁矿的长期微生物异化铁还原程度和初始还原速率分别增加了10倍和2倍以上.500℃热解DBC可以充当电子供体或者电子穿梭体,促进水铁矿的微生物还原,但是不能直接化学还原水铁矿.     

改性赤泥吸附剂吸附低浓度CO2研究

以赤泥(RM)为原料,采用酸碱预处理方法制备了介孔赤泥材料(MRM),并以其为载体,利用浸渍法负载MgO以期增加碱性活性位点,通过BET,XRF,XRD,CO₂-TPD等手段对其结构和组成成分进行表征分析.研究表明,MRM的比表面积较RM提高了约28倍,孔结构丰富,物相组成分析表明以赤铁矿为主.负载MgO后,孔结构被堵塞,其比表面积和孔容随着Mg负载量的增加而减小,对5%MgO/MRM吸附剂通过XRD检测结果未发现MgO,表明Mg在吸附剂中分散性较好.当吸附温度为30℃,酸碱预处理赤泥的CO₂吸附容量为1.54mg/g,而5%MgO/MRM的吸附容量为2.26mg/g,说明负载MgO后,碱性活性位点数量明显增加,化学吸附作用增强,随着温度的升高,吸附容量逐渐降低.CO₂-TPD测试结果表明,MRM和5%MgO/MRM均以化学吸附为主,主要形成碳酸盐和碳酸氢盐结构.     

电场辅助α-磷酸锆/氧化石墨烯复合材料吸附Sr2+

采用水热法制备了α-磷酸锆(α-ZrP)/氧化石墨烯(GO)纳米复合材料，采用XRD、SEM、EDX、FTIR和XPS对其进行了表征，并将其制成电极，考察了其在电场辅助下对Sr²⁺的吸附性能。表征结果显示，纳米片状的α-ZrP在具有大比表面积的GO表面生长，团聚现象减少。实验结果表明：在α-ZrP与GO质量比9∶1、外加电压1.2 V、溶液pH 7.0的条件下，采用α-ZrP/GO吸附50 mg/L SrCl₂溶液120 min,Sr²⁺吸附量可达45.28 mg/g，高于纯α-ZrP和GO，约为无电场吸附时的2倍；α-ZrP/GO具有良好的稳定性，可循环使用，5次循环后的Sr²⁺吸附量仍保持原吸附量的88%;α-ZrP/GO对Sr²⁺的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型，吸附过程以离子交换反应的化学吸附为主，存在单层吸附。     

稳定型UiO-66-(COOH)2对Cs+的有效吸附

采用水浴法合成了具有孔道结构、高稳定性和多活性位点的固体吸附材料UiO-66-(COOH)₂.通过考察接触时间、温度、起始浓度、干扰离子等因素，评估了UiO-66-(COOH)₂对放射性铯离子(Cs⁺)的吸附性能.试验表明，吸附过程遵循二级动力学和Langmuir吸附等温线模型，在313 K条件下，最佳吸附容量和去除率分别达到90 mg·g^-1和60%.结构表征验证了吸附过程是在Cs⁺与有机连接体中羧酸根的质子交换以及与金属节点的离子交换的共同作用下进行的.值得注意的是，材料吸附Cs⁺后仍能保持其化学和热稳定性；同时，在钠和钾干扰离子共存时，UiO-66-(COOH)₂对Cs⁺仍表现出较高的选择性(S_Cs/M=5)和去除效率(58%).本文的研究结果可为用于核废水处理、放射性污染和放射性同位素回收的新型材料的设计提供重要参考与借鉴.     

磷酸改性生物炭-LDHs(Mg-Al-NO3)复合材料对双酚A的吸附

本研究选取油菜秸秆为原料,在600℃下热解得到生物炭和磷酸改性生物炭,并用共沉淀法制备3种改性生物炭-LDHs(Mg-Al-NO_3)复合材料.采用批量吸附法研究不同pH、吸附时间和不同生物炭/LDHs配比条件下复合材料对双酚A的吸附特性,借助XRD、FTIR和BET等测试手段探究了复合材料吸附双酚A的机制.结果表明,改性生物炭-LDHs(Mg-Al-NO_3)复合材料吸附双酚A的吸附平衡时间为4 h,符合准二级动力学方程(R~20.99);复合材料对双酚A的吸附效果稍逊于改性生物炭,改性生物炭在复合材料中所占比重越大,吸附效果越好.当pH值在5.0—9.0范围内变化时,改性生物炭-LDHs(Mg-Al-NO_3)复合材料对双酚A的吸附量呈下降趋势,且在pH=9.0时达到最小值.等温吸附模型数据表明,复合材料用Freundlich等温吸附模型效果更好.通过XRD、BET、FTIR测试研究发现,由于LDHs占据了生物炭表面的活性位点,致使生物炭与双酚A之间的相互作用减弱,降低了复合物的吸附能力.本研究结果初步阐释了改性生物炭-LDHs(Mg-Al-NO_3)复合材料吸附双酚A的机理,为生物炭-LDHs复合材料处理水体中有机污染物的应用提供了借鉴和参考.     

饱和粉末活性炭电化学再生研究

采用电化学再生法对吸附处理染料废水产生的饱和粉末活性炭(PAC)进行再生,以NaCl为电解质,考察了电源类型、pH、再生时间、电压和NaCl浓度对活性炭再生率的影响,并对活性炭表面酸性含氧官能团进行测定。结果表明:(1)在pH=1、直流电压为6V、NaCl为6g/L、再生90min的最佳条件下,采用单室反应器,饱和PAC再生率达到59.09%。(2)电极循环伏安曲线结果表明,饱和PAC电极表面发生氧化反应,与主电极直接和间接氧化共同作用,使活性炭表面吸附的污染物降解。活性炭表面酸性含氧官能团滴定和红外光谱测试结果进一步表明,电化学再生法使活性炭表面基团得到恢复。