壳聚糖活性污泥复合吸附剂处理铅、镉废水研究

研究了壳聚糖活性污泥复合吸附剂(SCTS)对废水中Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附性能,通过单因素试验分析了温度、SCTS投加量、pH值、搅拌转速和重金属离子浓度对SCTS吸附性能的影响,正交试验确定了影响因素的主次顺序及最优组合水平。结果表明:影响SCTS吸附废水中Pb~(2+)的因素从大到小依次为pH值、SCTS投加量、Pb~(2+)初始浓度和搅拌转速,吸附Pb~(2+)的最优组合为pH值=2、SCTS投加量为10 g· L~(-1)、ρ(Pb~(2+))初始值为50 mg· L~(-1)、搅拌转速130 r·min-1,Pb~(2+)去除率达95.76%。影响SCTS吸附废水中Cd~(2+)的因素作用力大小依次为pH值、Cd~(2+)初始浓度、转速和SCTS投加量,吸附Cd~(2+)的最优组合为pH值2、SCTS投加量2.5 g· L~(-1)、ρ(Cd~(2+))初始值60 mg· L~(-1)、转速130 r·min-1,此时Cd~(2+)的去除率为96.08%。     

凹凸棒石和海泡石对镉离子的吸附效果

采用静态批试验方法研究了凹凸棒石和海泡石对溶液中Cd~(2+)的吸附特性,并通过考察一定离子强度下,不同初始浓度、固液比、吸附时间和pH值对吸附镉的影响。结果显示:在0.01 mol·L~(-1)NaNO_3离子强度下,高品位海泡石、凹凸棒石和低品位凹凸棒石对溶液中Cd~(2+)的吸附量与初始浓度呈正比,与固液比呈反比;根据Langmuir等温吸附方程拟合结果,在给定离子强度25℃条件下黏土矿物Cd~(2+)的理论饱和吸附量从大到小依次为高品位凹凸棒石(33.67 mg·g~(-1))、高品位海泡石(25.55 mg·g~(-1))、低品位凹凸棒石(11.52 mg·g~(-1))和低品位海泡石(5.24mg·g~(-1));Cd~(2+)在海泡石、凹凸棒石上的吸附受pH值的影响较大,在pH值为2~4时吸附效果最好;凹凸棒石对Cd~(2+)的吸附较为稳定,在3 h时基本达到吸附平衡;在离子强度为0.01 mol·L~(-1)NaNO_3、Cd~(2+)初始浓度为625 mg·L~(-1)、黏土矿物添加量为15 g·L~(-1)和pH值为2~4时,去除效果从大到小依次为高品位海泡石、高品位凹凸棒石、低品位凹凸棒石和低品位海泡石。     

硼掺杂微介孔碳球对镉的吸附特性及机理

含镉(Cd~(2+))废水不仅来源广泛且毒性强,易对生态环境及人类健康造成极大危害,因此研究水中Cd~(2+)的去除具有重要意义。以蔗糖为碳源,硼酸为掺杂剂,利用水热和化学活化相结合的方法制备了硼掺杂微介孔碳球(boron-doped micro-mesoporous carbon spheres,B-MMPC),并首次研究了硼掺杂量、吸附时间、pH、吸附剂质量、初始质量浓度与温度对Cd~(2+)吸附效果的影响。结果表明,硼掺杂有利于提升碳材料对Cd~(2+)的吸附效果,B-MMPC-3吸附Cd~(2+)的最佳pH=5,12 h基本达到吸附平衡,温度升高对吸附有利。当碳投加量为40 mg,p H=5,Cd~(2+)初始质量浓度为110 mg·L~(-1),取50 mL Cd~(2+)溶液,在298 K下吸附12 h后,B-MMPC-3对Cd~(2+)的吸附量高达41.9 mg·g~(-1);且在相同实验条件下,温度升高到308 K和318K时,B-MMPC-3对Cd~(2+)的吸附量分别是42.9mg·g~(-1)和43.3mg·g~(-1)。利用扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、比表面积(BET)、红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)表征吸附Cd~(2+)前后B-MMPC-3的形貌结构证实,B-MMPC-3为具有微介孔结构的碳球,直径为1-6μm,样品中硼、碳和氧的质量分数分别为6.46%、90.43%和3.11%,比表面积和孔体积分别为672.3m2·g~(-1)和0.36cm3·g~(-1),表面存在着丰富的含氧和含硼官能团。而且,提出了B-MMPC-3对Cd~(2+)的吸附机理主要有静电吸引、孔隙吸附以及O-B-O、C=O、-OH等官能团络合。B-MMPC-3对Cd~(2+)的吸附取得了较好的效果,有利于促进B-MMPC-3在其他重金属废水(铅、铜、铬、砷等)或印染废水(亚甲基蓝、橙黄G、甲基紫等)领域中的应用。     

多齿配体改性碱木质素对Hg~(2+)和Cd~(2+)的吸附性能

以碱木质素(AL)为原料,经1,2-二氯乙烷、亚氨基二乙酸(IDA)改性制得多齿配体改性碱木质素(AL-IDA)吸附材料,用FT-IR、热重和氮吸附技术对其结构进行表征.通过静态吸附实验,考察了pH值、吸附时间、Hg~(2+)和Cd~(2+)初始浓度、温度和共存离子等因素对AL-IDA吸附Hg~(2+)、Cd~(2+)效果的影响.结果表明,溶液pH值对AL-IDA的吸附性能有显著影响,最适宜pH值范围是5.0—6.0;吸附平衡时间为8 h,吸附动力学可以用准二级动力学模型描述和预测;Langmuir方程可以较好地描述AL-IDA对Hg~(2+)、Cd~(2+)的吸附;在pH值为5、初始浓度为300 mg·L-1、温度为25℃时,对Hg~(2+)和Cd~(2+)最大吸附容量分别为239.5 mg·g~(-1)、129.2 mg·g~(-1);温度升高,吸附容量增大,AL-IDA吸附Hg~(2+)、Cd~(2+)的表观活化能分别为22.49 k J·mo1~(-1)和23.28 k J·mo1~(-1),表明吸附主要为化学作用.AL-IDA对重金属Hg~(2+)、Cd~(2+)主要吸附机理是离子交换作用和表面络合.     

羟基磷灰石/凹凸棒土复合材料制备及其对水中镉的去除

研究了羟基磷灰石/凹凸棒土复合材料(HA/A)的制备及其对Cd~(2+)的吸附性能.用BET、XRD、SEM、FTIR、XPS对凹凸棒土(A)、羟基磷灰石(HA)和HA/A的结构进行了表征.研究了凹凸棒土的投加量、PO■和Ca~(2+)的初始浓度,高温焙烧对材料制备的影响.研究了材料等温吸附模型,动力学以及热力学;探究了pH、阴离子和材料投加量对吸附Cd~(2+)的影响;研究了竞争吸附实验.结果表明,制备最佳条件为:凹凸棒土投加量为4g·L~(-1),硝酸钙初始浓度为8.23 g·L~(-1),不经高温焙烧;机理分析表明,Cd~(2+)吸附过程是一个单分子层的吸热的化学吸附过程;因素实验表明,高pH值利于Cd~(2+)去除,F~-促进吸附, Cl~-抑制吸附.材料对Pb~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)吸附量分别为3.70、1.99、1.17、0.99 mmol·g~(-1).     

不同菌糠生物炭对水体中Cu2+、Cd2+的吸附性能

以菌糠废弃物为原料,采用限氧裂解法在500℃条件下制备香菇菌糠、猴头菇菌糠和平菇菌糠生物炭(LEBC、HEBC和POBC).利用SEM、XRD和FTIR等方法对吸附剂进行了表征;通过吸附动力学、等温吸附、生物炭酸化实验探究了3种菌糠生物炭去除水溶液中Cu~(2+)、Cd~(2+)的效果及机理.结果表明,在溶液初始pH 2—3时,3种菌糠生物炭对溶液中Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附量急剧增加.LEBC、HEBC、POBC对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附符合准二级动力学模型,对Cu~(2+)的吸附速率分别为10.15×10~(-3)、7.08×10~(-3)、0.69×10~(-3) mg·g~(-1)·min~(-1),对Cd~(2+)的吸附速率分别为6.53×10~(-3)、5.19×10~(-3)、0.26×10~(-3) mg·g~(-1)·min~(-1).不同浓度下LEBC、HEBC、POBC对Cu~(2+)的吸附符合Langmuir模型,最大吸附量依次为56.74、11.98、77.32 mg·g~(-1);而Cd~(2+)的吸附符合Freundlich模型,最大吸附量依次为74.26、36.49、70.2 mg·g~(-1).LEBC在较短的时间内能达到较大的吸附量,可作为去除水体中Cu~(2+)、Cd~(2+)的优质吸附剂.XRD和FTIR等分析结果表明生物炭对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附机制包括物理吸附、阳离子-π作用、官能团络合及沉淀.3种生物炭经酸化处理后,对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附能力显著下降,表明生物炭中碳酸盐引起的Cu~(2+)、Cd~(2+)表面沉淀在吸附过程中起重要作用.     

四氧化三铁-蛭石复合材料制备及其对Pb~(2+)的吸附性能

以天然蛭石为载体制备了四氧化三铁-蛭石复合材料,采用静态平衡实验对该复合材料吸附Pb~(2+)的特性进行了研究,同时考虑了pH值、温度和投加量对吸附的影响.结果表明,四氧化三铁-蛭石复合材料对Pb~(2+)的吸附等温线符合Langmuir方程和Freundlich方程,Elovich方程和双常数方程可较好地描述该复合材料对Pb~(2+)的吸附动力学过程.由Langmuir等温式计算得出,在30℃、pH 5.50、投加量1.50 g·L~(-1)时,四氧化三铁-蛭石复合材料对Pb~(2+)的最大吸附量为128 mg·g~(-1).四氧化三铁-蛭石复合材料对Pb~(2+)的吸附量均随pH值、温度和投加量的增大而增加.与天然蛭石的对比实验表明,四氧化三铁-蛭石复合材料表现出较高的磁饱和强度且Pb~(2+)吸附能力提高55.5%.     

丝瓜络固定化非活性颤藻对Pb2+的吸附特性

为研究丝瓜络固定化非活性颤藻对Pb~(2+)的吸附特性,选择游离颤藻为对照,考察环境因素对吸附过程的影响以及吸附动力学、等温线和吸附机理.结果表明,固定化和游离颤藻分别在90 min和60 min达到吸附平衡,与对照相比,吸附量增加了约20.6%;随着Pb~(2+)浓度的增加,固定化和游离颤藻的吸附量逐渐增加,并在70 mg·L~(-1)和60 mg·L~(-1)时,分别达到吸附饱和;吸附量依赖于pH的变化,当pH5时吸附量达到最大;吸附过程符合准二级动力学模型;Langmuir等温方程很好地描述了固定化和游离颤藻对Pb~(2+)的吸附过程,属于单分子层吸附,饱和吸附量分别为87.82±1.51 mg·g~(-1)和70.87±1.86 mg·g~(-1);傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线能量色散光谱(EDS)分析表明,氨基、羧基、羰基和羟基与Pb~(2+)的络合作用是固定化和游离颤藻的主要吸附机理.     

农林废弃物基生物炭对重金属铅和镉的吸附特性

以沙柳、水稻和玉米秸秆3种农林废弃物为原材料,于500℃条件下热解制备生物炭,并通过元素分析、比表面积分析仪、扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)等分析方法对所制备的生物炭进行表征。探究了溶液初始pH、干扰离子强度和初始吸附剂投加量等因素对3种生物炭吸附Pb~(2+)和Cd~(2+)作用的影响,讨论了吸附动力学特性及吸附等温特性。结果表明:不同生物质制备出的3种生物炭的碱性和灰分含量由高到低依次为沙柳秸秆生物炭(SWB)、玉米秸秆生物炭(CB)和水稻秸秆生物炭(SB),FTIR检测结果显示3种生物炭表面均含有大量含氧官能团;当溶液pH为3～6时,3种生物炭对Pb~(2+)和Cd~(2+)吸附量随pH值的增加而升高,对Pb~(2+)的吸附效果随着溶液中离子强度的增强而降低,而SWB对Cd~(2+)的吸附效果随离子强度的增加而增加;3种生物炭对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附过程符合准二级动力学模型,R~2均大于0.99,表明生物炭吸附速率主要由化学吸附机制决定;SWB、SB和CB对Cd~(2+)的吸附过程既符合Langmuir模型,又符合Freundlich模型,而生物炭对Pb~(2+)的吸附过程更适合Langmuir等温模型,表明生物炭对Pb~(2+)的吸附近似单分子层吸附,而对Cd~(2+)的吸附存在多分子层吸附。     

Bacillus coagulans BP-2非活性菌株对Cd~(2+)的吸附特性及机理研究

为寻找Cd~(2+)经济、高效、环保的微生物吸附剂,探讨微生物对重金属的吸附特性和机理,从采自韶关大宝山矿区的土壤样品中分离、筛选耐镉功能菌株,以BP-2菌株为研究对象,采用16S r DNA方法对菌株进行了分子鉴定;通过批式试验系统研究了不同环境变量对菌株吸附Cd~(2+)的影响;利用等温吸附模型、动力学模型模拟了吸附过程;采用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)分析手段,探讨了菌株吸附镉的作用机理。结果表明,16S r DNA序列相似性表明该菌株隶属芽孢杆菌属,将其命名为Bacillus coagulans BP-2。当Cd~(2+)初始质量浓度为100 mg·L~(-1),吸附时间为80min,菌株生物量为2.5 g·L~(-1)时,菌株对Cd~(2+)的吸附效果最好,吸附量可达73.26 mg·g~(-1);菌株对Cd~(2+)的吸附过程符合Langmuir等温模型(r~2=0.991 1),最大吸附量为86.19 mg·g~(-1),二级动力学方程(r~2=0.981 4)能够更准确地描绘菌株对Cd~(2+)的吸附过程。XRD分析显示,吸附后在13.3°、39.1°处出现Cd~(2+)的特征峰,说明Cd~(2+)成功被吸附到菌株的表面。FTIR和XPS结果表明Bacillus coagulans BP-2细胞壁上的-OH、-NH和-C=O基团参与了Cd~(2+)的吸附。利用Bacillus coagulans BP-2非活性菌株作为经济、高效、环境友好生物材料能够有效吸附溶液中Cd~(2+)。该研究可为含镉重金属废水的去除提供理论基础和实践依据。