微波活化制备加拿大一枝黄花活性炭及对Cd（Ⅱ）的吸附

以入侵植物加拿大一枝黄花为原料,在400℃氮气保护下,直接碳化90 min后,以KOH为活化剂,微波活化的方法制备了高比表面积微孔活性炭SCAC。结果显示活性炭SCAC的表面面积为1 888 m2/g,总孔容量为0.804 cm3/g,微孔容量为0.741 cm3/g,平均孔径0.567 nm,微孔平均孔径0.488 nm。通过静态吸附实验研究了活性炭添加量、溶液初始浓度、初始pH及吸附时间对SCAC吸附Cd(Ⅱ)的影响,通过动力学方程拟合探讨了活性炭对Cd(Ⅱ)的吸附机理。结果表明,吸附平衡时间、最佳pH及活性炭添加量分别为120 min、pH>7.5及0.05 g/50 mL,活性炭SCAC吸附动力学过程符合准二级方程模型。     

D006树脂对Cd(Ⅱ)的吸附性能研究

通过树脂筛选实验,选用大孔强酸性阳离子树脂D006作为Cd(Ⅱ)的吸附材料,通过静态实验考察吸附时间、振荡转速、溶液pH和树脂用量对吸附效果的影响,并探讨了吸附的热力学和动力学性能,同时对树脂进行了再生实验。结果表明,D006树脂对Cd(Ⅱ)的平衡吸附量可达20.98mg/g;D006树脂吸附Cd(Ⅱ)的最佳条件为吸附时间120min、振荡转速120r/min、溶液pH 2.9左右、树脂用量0.20g;D006树脂对Cd(Ⅱ)的吸附过程符合Langmuir方程,为单分子层吸附;准二级动力学模型能较好地描述Cd(Ⅱ)在D006树脂上的吸附行为,吸附的活化能为5.46kJ/mol,该吸附过程主要为物理吸附;于30℃下采用1mol/L硫酸对吸附后的D006树脂进行脱附,脱附率可达到96%以上,可实现对Cd(Ⅱ)的富集与回收。     

花生壳基和木屑基生物炭对离子型染料和Pb(Ⅱ)的吸附性能研究

采用花生壳和木屑为原材料分别在300、600℃限氧条件下热裂解制备4种生物炭,研究了其对阳离子型染料亚甲基蓝(MB)、阴离子型染料刚果红(CR)和重金属Pb(Ⅱ)的吸附等温线和吸附动力学效应以及生物炭上Pb(Ⅱ)的解吸再生效应。结果表明,相比Freundlich方程,生物炭对MB和Pb(Ⅱ)的吸附等温线更符合Langmuir方程。其中,生物炭对MB的吸附受到表面含氧官能团和平均孔径影响,对Pb(Ⅱ)的吸附机制以离子交换或共沉淀为主。相比Langmuir方程,生物炭对CR的吸附等温线更符合Freundlich方程,吸附机制主要以疏水作用为主。300℃热裂解花生壳制备的生物炭对MB吸附效果最好,最大吸附量达28.0 mg/g;600℃热裂解制备的生物炭对CR吸附效果最好;300、600℃热裂解花生壳制备的生物炭对Pb(Ⅱ)吸附效果均较好,最大吸附量分别为63.7、73.2 mg/g。生物炭对MB、CR和Pb(Ⅱ)的吸附基本在24 h内达到平衡,相比准一级动力学模型,吸附过程均更符合准二级动力学模型。0.1 mol/L盐酸能有效解吸4种生物炭吸附的Pb(Ⅱ)。生物炭的吸附效果和吸附机制与生物炭制备时的热裂解温度和原材料种类关系密切。     

草酸改性柚子皮对废水中镉离子的吸附性能

以粗柚子皮(PP)为吸附剂原材料,以草酸为改性剂制备出了改性柚子皮吸附剂(MPP)。采用批量实验研究了改性吸附剂对水中Cd(Ⅱ)吸附的影响因素(如溶液pH、吸附剂用量、接触时间和Cd(Ⅱ)初始浓度)、吸附动力学、吸附等温线和吸附热力学等,并讨论了其吸附机理。在溶液初始pH为5.0、吸附剂投加量为5 g/L、Cd(Ⅱ)初始浓度为50 mg/L条件下,吸附剂MPP对Cd(Ⅱ)的吸附平衡时间为120 min,其吸附率可维持在95.63%以上。吸附过程可以很好地用准二级动力学方程和Langmuir吸附等温模型描述。热力学分析结果显示,吸附剂(MPP)对Cd(Ⅱ)的吸附是吸热反应,且能自发进行。     

胞外聚合物对水中Cd(Ⅱ)的吸附性能研究

以Pseudomonas fluorescens C-2产生的胞外聚合物PF-2作为新型生物吸附剂,以傅里叶变换红外光谱(FTIR)对其进行表征。系统地研究了胞外聚合物PF-2对水中Cd(II)的吸附行为。结果表明,在pH值为6.0,该吸附剂对水中的Cd(II)具有很强的吸附能力。聚合物PF-2对Cd(Ⅱ)的吸附较易进行,吸附等温线能较好地用Langmuir模型来描述,最大单分子层吸附量为33.50 mg/g,吸附动力学很好地符合准二级动力学模型。胞外聚合物PF-2含有的主要官能团为羧基、羟基和氨基等,其中羧基、羟基参与了Cd(Ⅱ)的吸附。结果表明利用胞外聚合物PF-2去除环境水样中的Cd(Ⅱ)是可行的。     

热解气活化的活性炭对水体中甲萘威的吸附性能

以生物质混合压缩颗粒为原料,在600~900℃活化温度下,循环利用热解气制备活性炭,考察热解气的活化作用及活性炭对农药甲萘威的吸附性能。结果表明:热解气具有明显的活化作用,经过活化的炭与热解炭相比孔结构更加发达,表面更加粗糙;活化温度对活性炭理化性质具有显著影响,随温度升高,活性炭芳香性升高,极性降低,含氧官能团逐渐减少,比表面积由239.00 m~2·g~(-1)增加到629.20 m~2·g~(-1),平均孔径由5.438 nm减小至3.005 nm;Freundlich模型能够很好地拟合活性炭对甲萘威的吸附等温线,随活化温度升高,活性炭吸附能力增大;吸附动力学更符合伪二级反应动力学模型,60 h内基本实现吸附平衡;当活化温度为800℃,单位原料对甲萘威的吸附量最大。     

壳聚糖改性对磁性Fe_3O_4吸附去除Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的影响研究

利用壳聚糖改性磁性Fe_3O_4以提高其对重金属Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附性能,考察了改性前后磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附等温线及吸附动力学过程。结果表明,经壳聚糖改性后,壳聚糖-磁性Fe_3O_4比表面积大幅增加,由原来的76.12m2/g增加到142.67m2/g;壳聚糖-磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附性能优于磁性Fe_3O_4;当pH为2.0~7.0时,提高pH有助于促进两种磁性材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附量;两种磁性材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学模型,吸附过程属于吸热过程;重复吸附—脱附循环再生5次后,壳聚糖-磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的去除率仍在80%以上,磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的去除率在75%以上,两种磁性材料再生性能较好。     

Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在氧化石墨烯/聚酰胺-胺复合材料上的竞争吸附

以"grafting to"法制备的氧化石墨烯/聚酰胺-胺(GO/PAMAMs)作为吸附剂,研究了Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在GO/PAMAMs上的竞争吸附行为,考察了溶液pH值、吸附时间、初始离子浓度及吸附剂用量等因素对吸附过程的影响,探讨了Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在GO/PAMAMs上的竞争吸附机理。研究表明:GO/PAMAMs对Cu(Ⅱ)的吸附最佳pH值是5.0,Cd(Ⅱ)的最佳pH值为5.5;Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在GO/PAMAMs上的竞争吸附过程符合Lagergren准二级动力学模型,等温吸附过程遵循Langmuir模型;热力学研究表明Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在GO/PAMAMs上的吸附是自发进行的吸热过程,且属于物理吸附。     

活性污泥对Pb(Ⅱ)的吸附机理

实验主要研究了活性污泥对Pb(Ⅱ)的吸附行为和吸附作用机理。结果表明,伪一级动力学模型和伪二级动力学模型均符合活性污泥对Pb(Ⅱ)吸附实验。在10、20和30℃时,Langmuir和Freundlich等温吸附线均能对活性污泥吸附Pb(Ⅱ)的行为进行较好的拟合。根据Zeta电位分析、轻金属离子释放分析、傅里叶红外分析(FT-IR)、扫描电镜分析(SEM)、和X射线光谱衍射分析(XPS)可得,活性污泥对铅的吸附机理包含静电吸附、离子交换、微絮凝沉淀、表面络合等。     

纳米零价铁改性氨基生物炭的制备及对Cd(Ⅱ)的吸附和解吸特性

通过化学负载方法成功制得纳米零价铁改性氨基生物炭复合材料(ABC/NZVI),对其进行表征和研究了其对重金属Cd(Ⅱ)的吸附和解吸特性。结果表明,改性后,ABC/NZVI具有氨基官能团并且表面负载了纳米零价铁,比表面积为244 m~2·g~(-1),在水溶液中稳定悬浮的平均粒径是845 nm。ABC/NZVI对Cd(Ⅱ)的吸附大约在457 min内即可达到吸附平衡,吸附动力学可用伪二级动力学模型较好地拟合(R~2≥0.990);对Cd(Ⅱ)表现出优良的吸附性能,饱和吸附容量为12.4 mg·g~(-1),吸附/解吸等温线均呈现出明显的非线性,可用Langmuir模型较好地拟合(R~2≥0.960),而且出现明显的解吸滞后现象,滞后系数(HI)为0.536。因此,ABC/NZVI对Cd(Ⅱ)的吸附可能为单分子层的化学吸附,主要的吸附机理可能涉及配合和沉淀两种作用。     

NaOH活化栗苞生物质炭对亚甲基蓝的吸附性能

以栗苞炭化料(C-BC)为原料,以NaOH为活化剂制备栗苞活化生物质炭(Na-BC),研究其对水中亚甲基蓝的吸附行为。选取炭碱比、活化温度和活化时间为影响因素,通过正交试验确定了最佳活化工艺,即炭碱比为1∶4,活化温度为800℃,活化时间为30 min,此时Na-BC的最大吸附量为609.38 mg·g~(-1)。对最优条件下制备的生物质炭进行SEM、BET等表征,比表面积达1 563.78 m~2·g~(-1),总孔容达1.452 cm~3·g~(-1)。吸附实验结果显示,吸附反应能较好用Langmuir模型和准二级动力学方程模型进行模拟,Na-BC对亚甲基蓝的吸附为自发吸热反应。通过热法与碱法再生处理饱和吸附生物质炭,再生后的Na-BC对亚甲基蓝具有较好的吸附能力。     

椰纤维生物炭对Cd(Ⅱ)、As(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的吸附

为了研究不同裂解温度制备的椰衣生物炭对Cd(Ⅱ)、As(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的吸附性能差异及其机理,并为制备高效吸附生物炭提供依据,采用Langmuir和Freundlich模型拟合分析了300、500和700℃3个裂解温度下制备的椰衣生物炭对Cd(Ⅱ)、As(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的等温吸附曲线,使用元素分析仪、Boehm滴定法、扫描电子显微镜等研究了不同温度制备的生物炭的组成与理化性质。结果表明,Langmuir模型和Freundlich模型都能较好地拟合生物炭对这些重金属的吸附,提高生物炭的制备温度可增加其对Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的最大吸附量,同时降低其对As(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的最大吸附量;制炭温度升高引起的生物炭C含量、灰分含量、p H、CEC的升高和生物炭表面积增大是导致其对Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的最大吸附量增大的主要原因。而随着制炭温度的上升,O、H元素含量下降引起的碱性官能团的增加,和羟基和酚羟基官能团的减少是生物炭对As(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)吸附量下降的主要因素。     

花生壳活性炭对水中荧光素钠的吸附及动力学

H3PO4活化花生壳炭(750℃)为吸附剂,荧光素钠为吸附质.考察了炭化温度、投加量、pH、离子强度、吸附时间以及初始浓度对花生壳活性炭吸附荧光素钠的影响.重点研究了花生壳活性炭对荧光素钠的等温吸附特征,并利用准一级、准二级动力学模型和颗粒内扩散方程对花生壳活性炭吸附荧光素钠的动力学过程进行了分析.结果表明,本实验条件下,Langmuir等温吸附模型能很好地描述花生壳活性炭对荧光素钠的吸附效果,吸附强度因子a为正值,表明吸附过程在本实验条件下可自发进行.通过带入实验数据校对得出准二级动力学方程能更好地描述花生壳活性炭对水中荧光素钠的吸附动力学过程.     

3种氧化铁矿物/亚铁体系还原转化芳香硝基化合物的比较

氧化铁矿物和亚铁广泛存在于厌氧环境中。亚铁-氧化铁共存的表面结合铁反应体系可由氧化铁矿物表面吸附部分亚铁离子形成。实验研究了磁铁矿、针铁矿和赤铁矿3种氧化铁矿物表面结合铁对硝基苯的反应活性及其动力学。在p H 7.5时,3种氧化铁矿物对Fe(Ⅱ)离子的吸附能力强弱顺序为针铁矿磁铁矿赤铁矿。氧化铁矿物对Fe(Ⅱ)的吸附能力是表面结合Fe(Ⅱ)体系还原硝基苯反应的前提条件,而吸附Fe(Ⅱ)形成的表面活性物质种类是体系还原硝基苯能力的关键因素。3种氧化铁矿物的还原能力依Fe2O3/Fe(Ⅱ)、α-Fe OOH/Fe(Ⅱ)、Fe3O4/Fe(Ⅱ)次序增强。氧化铁矿物/Fe(Ⅱ)体系对硝基苯的还原转化可用准一级动力学模拟。     

生物炭对水中Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附特征

选取花生壳和玉米秸秆为原材料,在不同温度下制备生物炭,与市售的银杉木炭一起作为吸附剂探究其对水溶液中Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附能力和特性。用FTIR和扫描电镜表征生物炭表面性质。实验考察了吸附时间、溶液初始pH、初始浓度对吸附的影响。结果表明,在室温25℃和pH 5.0条件下,生物炭对Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的吸附量随时间的增加而增大,在24 h后基本达到平衡,并且生物炭对Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的吸附动力学符合准二级动力学方程;溶液初始pH显著影响生物炭对Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附,其中对Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的最佳吸附pH分别为5.0和6.0;花生壳生物炭和玉米秸秆生物炭对Pb(Ⅱ)的等温吸附符合Langmuir模型和Freundlich模型,而对Zn(Ⅱ)的等温吸附Freundlich模型拟合效果更佳;银杉木炭对Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的等温吸附更适用于Langmuir模型。另外,随着生物炭制备时热解温度的升高,生物炭对Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附量增加,且各生物炭对Pb(Ⅱ)的最大吸附量远大于其对Zn(Ⅱ)的最大吸附量。不同生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力有明显差异,表现为:花生壳生物炭玉米秸秆炭银杉木炭,而对Zn(Ⅱ)的吸附力差异不明显。     

新型多功能螯合树脂的合成及对水中Cd(II)离子的吸附特征

研究了使用交联聚苯乙烯叔胺树脂为前驱体与5-氯甲基水杨醛经搅拌反应合成季铵盐型多功能螯合树脂及其对水中Cd(Ⅱ)离子的吸附特征。结果表明,水杨醛单元成功地连接到树脂表面,其含量为1.89 mmol/g。通过浓度、pH值、时间等条件的变化对吸附性能进行研究,得到了25℃时Cd(Ⅱ)的最佳吸附条件:Cd(II)离子浓度为600μg/L,pH=6.0,吸附达平衡的时间约为4 min,树脂的最大吸附量为200.0μg/g,吸附符合Langmuir等温式。pH=6.0时,对重金属离子Zn(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)吸附能力强但选择性较差。     

芒果核壳炭的制备及对水中Cr~(6+)的吸附

以芒果核壳为原料通过H3PO4活化制备了新型的吸附剂H3PO4-C。考察了影响该吸附剂对水体中Cr(VI)的去除效果的因素,并研究了吸附动力学特征和吸附过程控制机理。结果表明,芒果壳生物质炭对Cr(VI)具有良好的吸附能力,在25℃下,较佳的吸附条件为:当投加量为3 g·L~(-1),Cr(VI)初始浓度为50 mg·L~(-1),溶液p H值为3时,吸附5h,去除率为93.8%。准一级、准二级动力学模型用来拟合吸附过程,结果表明,准二级动力学符合该吸附过程,吸附速率常数为0.001 3 g·(mg·min)-1。用Langmuir和Freundlich模型描述吸附等温过程,结果说明,该吸附过程服从Langmuir吸附,饱和吸附量为28.571 mg·g-1,内扩散为该吸附过程的限速步骤,内扩散系数D=4.21×10-9cm2·s-1。     

Fenton活化制备污泥炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能

利用Fenton活化法活化脱水污泥制备活性炭,研究了Fenton试剂投加量、活化时间、炭化温度、炭化时间和升温速率5种因素对制备污泥炭的影响。污泥炭的最佳制备工艺:Fenton试剂投加量为150 m L,活化时间为2.5 h,炭化温度为350℃,炭化时间为1 h,升温速率为20℃·min-1。污泥炭碘吸附值达到331.90 mg·g-1,BET比表面积为24.265 m~2·g-1。总孔容为0.146 cm~3·g-1,微孔率为17%。分析了吸附时间、pH值和吸附温度3种因素对污泥炭吸附水中Cr(Ⅵ)的影响。在吸附时间为90 min,pH=3,吸附温度为50℃时,污泥炭对Cr(Ⅵ)的吸附量为9.93 mg·g-1。吸附动力学符合准二级动力学模型描述,吸附过程符合Langmuir和Tempkin等温吸附模型描述。     

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+1.5CPB,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。     

吸附剂浓度对Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在高岭土上吸附的影响

研究了吸附剂浓度(Cs)对Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在高岭土上吸附的影响。结果表明,随Cs增大,吸附等温线下降,呈现出明显的吸附剂浓度效应(Cs-effect)。采用经典Langmuir和Freundlich吸附等温式对吸附数据进行拟合表明,在给定Cs下,Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附等温线分别符合Langmuir和Freundlich等温式;但这2个等温式不能描述或预测Cseffect,模型参数与Cs有关,与模型理论预测相悖。为解释和描述固/液界面吸附中的Cs-effect,我们近期提出了表面组分活度(SCA)模型,并推导出了Langmuir-SCA和Freundlich-SCA等温式。采用SCA模型等温式对吸附数据进行拟合表明,Langmuir-SCA和Freundlich-SCA等温式可分别准确地描述Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在高岭土上吸附的Cs-effect结果,证明SCA模型是合理的。