CPB改性沸石对磷酸盐的吸附-解吸性能研究

采用溴化十六烷基吡啶(CPB)对天然沸石进行改性,并考察了CPB改性沸石对磷酸盐的吸附-解吸性能。结果表明,CPB改性沸石对磷酸盐具备一定的吸附能力,且吸附行为满足Langmuir等温吸附模型;粒径、改性剂投加量、反应温度、pH值及共存阴离子等因素均会影响CPB改性沸石对磷酸盐的吸附能力;减小粒径和降低反应温度均有利于CPB改性沸石对磷酸盐的吸附去除;粒径≤0.18 mm CPB改性沸石吸附磷酸盐较优的改性剂投加量为250 mmol/kg;当溶液的初始pH值位于4~10之间时CPB改性沸石对磷酸盐的吸附能力随pH值的增加而增强;SO42-的存在会明显降低CPB改性沸石对磷酸盐的吸附效率,而提高溶液的pH值有助于消除SO42-存在对CPB改性沸石吸附磷酸盐的负面影响;HCO3-的存在会一定程度上抑制CPB改性沸石对磷酸盐的吸附去除,而提高溶液的pH值无法消除HCO3-存在对CPB改性沸石吸附磷酸盐的负面影响;CPB改性沸石吸附磷酸盐后一定条件下可以重新解吸出来,且随着解吸液SO42-浓度的增加解吸率明显增大。     

给水处理厂铁铝泥对正磷酸盐的吸附效果

通过批量实验和柱状实验并结合磷的分级提取探究了给水处理厂废弃铁铝泥(ferric-alum water treatment re-siduals,FARs)吸附正磷酸盐的效果。批量实验结果表明,Langmuir和Freundlich方程均能较好地描述FARs对磷的等温吸附过程,且当pH从5增至9时,FARs磷的饱和吸附量从41.68 mg/g减小到17.08 mg/g。pH越低,磷与FARs的结合能力越强。柱状实验结果表明,FARs具有显著的磷吸附能力,在运行的89 d里,磷的去除率保持在80%以上。出水pH与进水相比略有增加,但增加量不会对地表水体造成影响。磷的分级提取结果进一步说明,被吸附的磷主要以释磷风险小的铁铝结合态存在。综合实验结果表明,FARs可以作为高效磷吸附剂应用于地表水除磷。     

粉煤灰吸附除磷的改性研究

研究了粉煤灰的最佳改性条件及其吸附理论模型.获得了粉煤灰用于吸附含磷量为5 mg P/L的模拟二级出水的3种改性的最佳条件(21℃):(1)0.25 mol/L盐酸改性的粉煤灰对磷的去除率为76.0%,出水含1.20 mg P/L;(2)300℃下煅烧的粉煤灰对磷的去除率为93.8%,出水中磷含量达到了0.31 mg P/L;(3)低火(119 W)改性的粉煤灰的磷去除率达95.4%,出水含0.23 mg P/L.试验结果表明:Langmuir方程能很好地解释两种改性粉煤灰的吸附动力学(R2=0.9188,S.E=0.0032),而Simple Elovieh方程在描述两者的吸附动力学试验数据上显示出优越性(R2=0.9427,S.E=0.029).     

改性钢渣吸附氨氮和磷的特性研究

利用钢渣与氢氧化铝以4∶3质量配比混合,在700℃下进行2 h煅烧,得到改性钢渣。通过批次吸附实验,研究了改性钢渣在不同初始pH值、振荡时间和温度下对水溶液中氨氮和磷酸根的吸附情况,进而分析了改性钢渣对氨氮和磷酸根的吸附等温线、热力学和动力学特性。结果表明,改性钢渣脱氮除磷能力比原钢渣显著增强,且最适pH值为4～8。改性沸石对氨氮和磷酸盐的吸附均符合Langmuir等温吸附方程,氨氮(以N计)最大吸附量在10、20和30℃下分别为1.67、2.59和3.24 mg/g,磷酸根(以P计)的最大吸附量在10、20和30℃下分别为1.02、1.19和1.37 mg/g。热力学参数ΔG0、ΔH0和ΔS0表明,该吸附是一个自发、吸热、熵增型反应过程,且磷的吸附是化学吸附为主,氨氮的吸附是以离子交换吸附和物理吸附为主。改性钢渣对磷和氨氮的吸附动力学符合伪二级方程(R2>0.999)。     

粉煤灰砖块对磷酸盐的吸附特性

以建筑废料粉煤灰砖块为吸附剂材料,通过静态吸附实验研究其对磷酸盐的吸附特征,以及磷酸盐初始浓度、吸附剂投加量、pH等因素对吸附反应的影响。Langmuir、Freundlich和Temkin等温模型的分析发现,Langmuir等温式方程最适合描述吸附过程,对磷酸盐的理论饱和吸附容量为44.62 mg/g。利用伪一级动力学模型、伪二级动力学模型和颗粒内扩散模型考察了吸附过程特征,其中伪二级动力学模型为最适于描述粉煤灰砖块对磷酸盐的吸附过程的动力学模型。通过颗粒内扩散模型、Bangham方程及Boyd模型对吸附动力学机理进行的探讨表明,颗粒内扩散速率不是粉煤灰砖块吸附磷酸盐反应的惟一速率控制步,膜扩散速率和颗粒内扩散速率共同影响着吸附反应速率。磷酸盐浓度较低时主要是膜扩散限制吸附反应速率,而磷酸盐浓度较高时则颗粒内扩散成为速率控制步。研究证明,粉煤灰砖块粉末作为湿地基质具有对磷酸盐很强的吸附能力,在减少了固体废弃物的数量的同时又可以实现水污染控制的目的。     

镧改性凹凸棒土的制备及其对水中磷酸盐的吸附

锁磷剂的应用与推广加快了人们对镧改性粘土的不断研究。为了探讨2种制备方法所得的镧改性凹凸棒土吸附剂对水体中磷酸根的去除效果,首先制备了镧改性凹凸棒土（La-ATP）及镧改性酸活化凹凸棒土（La-H-ATP）2种吸附剂,然后在不同条件下研究比较了二者对磷酸根的吸附效果。结果表明：La-ATP和La-H-ATP对磷酸根吸附曲线适合Langmuir方程,饱和吸附量（qm）均大于12 mg·g-1。高温有利于La-ATP和La-H-ATP对磷酸根的吸附,并且La-ATP的平衡吸附量（qe）在35、25和10℃条件下均大于La-H-ATP。在酸性条件下,La-ATP具有比La-H-ATP更好的除磷效果。两种吸附剂对磷酸根具有较好的吸附选择性,几种常见共存离子存在时的吸附量无明显变化。     

锆改性铝氧化物对水中磷的吸附特性

采用共沉淀法制备锆改性铝氧化物。在研究其对水中磷吸附特性的基础上,结合SEM-EDS、XRD、FTIR和XPS等表征手段,分析吸附剂的结构组成以及反应前后的表面基团变化,探讨吸附除磷的机理。结果表明：Power动力学模型和Langmuir等温线模型可以很好地描述锆改性铝氧化物对磷的吸附特征;在投加量为0.3 g·L-1、溶液pH为7时,磷的饱和吸附量为76.63 mg·g-1;pH=4~6时,吸附剂除磷效果较好,在偏碱性环境下,磷吸附量明显降低;Cl- 和SiO32-对磷的吸附有较强的抑制作用,且干扰效果随着阴离子浓度的升高而加强。通过材料表征结果可知,吸附剂呈无定型结构,表面含有丰富的羟基。该吸附剂的除磷机制主要为表面络合和离子交换作用。     

DSB+CPB复合改性膨润土对磷酸盐的吸附

为研究两性-阳离子表面活性剂复合改性膨润土的吸附除磷性能及其机理,采用不同比例两性表面活性剂——十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱(DSB)和阳离子表面活性剂溴代十六烷基吡啶(CPB)对膨润土进行了有机复合改性,制得DSB+CPB复合改性膨润土,利用X射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外分析(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、接触角(CA)以及热重分析(TGA)等手段对膨润土土样进行了表征,并用吸附等温模型和动力学方程拟合其吸附过程,探讨了改性比例、pH和温度等因素对吸附的影响。结果表明：DSB改性能提高膨润土对磷酸盐的吸附能力,当加入CPB复合改性后,可进一步促进DSB改性膨润土对磷酸盐的吸附能力,且吸附能力均随改性比例的增大而增强;对于0.5 DSB和1.0 DSB的改性膨润土,其与CPB最佳复合比例均为DSB+1.5 CPB,最大吸附量分别为原土的7.81倍和8.19倍;改性膨润土对磷酸盐的吸附均符合Langmuir等温模型和伪二级吸附动力学方程,其吸附能力随pH的升高而降低,且吸附为物理和化学吸附同时存在的自发吸热熵增过程。上述研究结果可为两性-阳离子表面活性剂复合改性膨润土吸附除磷提供参考。     

改性给水污泥对高磷酸盐废水的吸附研究

针对引起水体富营养化的磷,以自来水厂给水污泥为基础原料,按O∶1、0.2∶1、1∶1、2∶1的比率添加Al(OH)3,采用静态吸附法对改性给水污泥的吸附磷酸盐性能进行研究,分析了Al(OH)3投加量、磷酸盐初始浓度、初始pH值、停留时间等对污泥吸附性能的影响.结果表明,当Al(OH)3与污泥的添加比为O.2∶1、反应时...     

稀土改性凹凸棒土对低浓度磷的吸附性能

为提高凹凸棒土对污水中低浓度磷的吸附能力,制备了稀土改性凹凸棒土(Nd-ATP、Ce-ATP、Y-ATP、La-ATP、Pr-ATP),且将其用于低浓度含磷(TP=1 mg·L⁻¹)废水的吸附处理,比较了5种吸附剂的除磷性能、吸附动力学和等温线模型,以及改性前后的结构组成和表面基团变化。结果表明：当pH为3时,改性凹凸棒土除磷效果最好,TP去除率为84%~98%;共存${\rm{HCO}}_3^ - $对吸附剂除磷有较强的抑制作用,${\rm{SO}}_4^{2 - }$ 和Cl⁻对TP吸附的影响几乎可以忽略;准二级动力学模型和Langmuir等温线模型能较好描述该吸附除磷过程。其中,pH、投加量、共存阴离子对Y-ATP除磷效果影响最小;Y-ATP对TP的吸附容量最大,为12.94 mg·g⁻¹。稀土改性凹凸棒土吸附剂除磷主要遵循球内络合机理,其中吸附剂表面的羟基基团起关键作用。     

改性二氧化钛纳米管对水体中磷的吸附

利用硝酸铁对二氧化钛纳米管进行改性,并研究了改性二氧化钛纳米管对水中磷的吸附能力及吸附特征。结果表明,通过对二氧化钛纳米管的改性,提高了其对水中磷的吸附能力,磷去除率随着改性二氧化钛纳米管投加量的增加而提高,原水pH值对磷去除率影响不大;温度升高,磷去除率有所提高。进一步研究表明,改性二氧化钛纳米管对磷的吸附是一个快速吸附过程并可用准二级动力学模型进行很好的描述;热力学研究表明,改性二氧化钛纳米管对磷的吸附符合Freundlich等温吸附模型,ΔG0H0>0说明吸附反应是自发的吸热反应。     

Adsorption of lead onto smectite from aqueous solution

The purpose of this research is to study the effect of a new method of adsorption using membrane filtration to determine the maximum amount of lead adsorbed by clay and investigate the behavior of the clay after adsorption of the said metal. Treatment of wastewater contaminated with heavy metals depends on the characteristics of the effluent, the amount of final discharge, the cost of treatment, and the compatibility of the treatment process. The process of adsorption of heavy metals by clays may be a simple, selective, and economically viable alternative to the conventional physical–chemical treatment. This is justified by the importance of the surface developed by this material, the presence of negative charges on the said surface, the possibility of ion exchange taking place, and its wide availability in nature. The removal of lead from wastewater was studied by using the adsorption technique and using clay as the adsorbent. A method was optimized for adsorption through a membrane approaching natural adsorption. This new method is simple, selective, and the lead adsorption time is about 3 days. The various properties of clay were determined. It was observed that the cation exchange capacity of the clay was 56 meq/100 g of hydrated clay for the raw sample and 82 meq/100 g for the purified sample. The total surface area determined by the methylene blue method was equal to 556 and 783 m²/g for the raw and purified samples, respectively. The adsorption kinetics depends on several parameters. The Pb(II) clay, obeys the Langmuir, Freundlich, and the Elovich adsorption isotherms with high regression coefficients. The use of this adsorbent notably decreases the cost of treatment. It was concluded that clay shows a strong adsorption capacity on Pb(II), the maximum interaction occurring with purified clay treated at high concentration of lead. It is proposed that this adsorption through a membrane be extended for the treatment of effluents containing other metals.     

3种表面修饰活性炭对水体中磷的吸附

为克服活性炭磷吸附能力有限的问题,使用ZnCl2、十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）和Fe/Al（氢）氧化物纳米颗粒分别研究了物理结构法、表面活性剂法和载体法3 种表面修饰方法对活性炭磷吸附能力的影响。实验发现,载体法为3 种方法中最好的修饰方法。对载体法制备吸附剂的材料用量的比较发现,在Fe（III）和Al（III）摩尔比为9 ：1 的条件下,把1.5 g活性炭加入到总浓度为1 mol·L-1的200 mL Fe(III)和Al(III)混合溶液中,形成的纳米Fe/Al（氢）氧化物能够较好地利用活性炭表面,该复合材料1.5AC-Fe/Al在磷平衡浓度约为50 mg·L-1时吸附量达到29.3mg·g-1。该材料表征结果表明,纳米Fe/Al（氢）氧化物颗粒被成功负载在活性炭表面。在酸性条件下,复合材料表面的—H+和—OH2+所引起的静电吸附和配位交换是促进吸附带负电磷酸根离子的原因。     

改性花生壳对苯酚的吸附

以花生壳为原料,使用环氧氯丙烷、二甲胺及吡啶,以N,N-二甲基甲酰胺为反应介质改性花生壳。结果表明:改性花生壳对苯酚的去除效果优于未改性花生壳。在实验条件下,吸附剂的吸附量在溶液pH为9,吸附时间为120 min时达到最大;溶液离子强度对吸附的影响较大。分析了该反应体系的动力学和热力学参数,改性花生壳吸附苯酚过程拟用准二级动力学模型处理,计算得出平衡吸附量与实验值相符。改性花生壳对苯酚的吸附符合Langmuir和Freundlich等温模式,R2均大于0.98,Qmax在84.49～108.76 mg/g之间,Freundlich模式的吸附强度n值在1.211～1.262之间,热力学参数△G、△H、△S表明改性花生壳对苯酚的吸附过程是自发、吸热过程。     

改性木屑对铜离子的吸附性能

用热解+NaOH浸泡的方法制备改性木屑,通过表征手段观察了改性后木屑表面结构的变化,并研究了改性木屑对水溶液中Cu2+的吸附性能。结果表明：改性木屑表面变光滑,羟基增多;与原木屑和活性炭相比,改性木屑的平衡时间缩短了60 min,吸附速率提高了50%;改性木屑对铜离子的吸附符合Langmuir等温模型,最大吸附量为31.25 mg·g-1,是原始木屑吸附量的8倍,是活性炭的3倍。     

改性木屑对海上溢油的吸附

为提高吸油倍率降低吸水倍率,对天然松木屑进行了改性,得到了一种新的除油吸附剂。对该吸附剂的吸油吸水性能进行测定,并确定最佳条件。结果显示：改性木屑吸油效果提升显著,在纯原油中吸油倍率是天然松木屑的2.50倍;吸水倍率降低了80%;漂浮性能好;吸附2 min就能达到吸附平衡,吸附速率是原始松木屑和活性炭的15倍;粒径对改性木屑吸水吸油性能基本无影响;低温和中性条件有利于油的吸附。     

Adsorption and desorption of cadmium by goethite pretreated with phosphate

The adsorption of Cd by oxides or soils have been extensively studied, however, the desorption has received relatively limited attention, especially in the presence of phosphate. In this study, a batch equilibration method was used to investigate Cd sorption and desorption by goethite pretreated with phosphate. Phosphate not only enhanced Cd adsorption, but also accelerated the adsorption process. Compared with Cd adsorption by goethite alone, phosphate substantially moved the adsorption curves (edges) to lower pH range, indicative of enhancement of Cd sorption. The Cd adsorption by the pretreated goethite reached apparent equilibrium within 24 h at 20 degrees C, while such equilibrium was not observed after 4 weeks in the absence of phosphate. Cadmium was more readily released from phosphate-treated goethite. It is believed that phosphate blocked the pores on goethite surface, which lead to the fast adsorption kinetics and high extraction percentage. These results provided strong support for the diffusion of Cd into goethite particles.