粉煤灰水热法合成沸石的研究进展

粉煤灰作为燃煤电厂排放的主要工业固体废弃物,对其进行资源化利用是必然的趋势,粉煤灰合成沸石是其高值化应用的有效途径之一。阐述了粉煤灰碱性水热法合成沸石的机理,体系中硅铝酸盐凝胶的形成是决定因素,且硅铝酸盐晶体形成经历了诱导期、成核期、晶体生长期3个时期。综述了传统一步水热法、二步水热法、微波辅助加热法、碱熔融-水热法、晶种诱导合成法、逐步升温法和渗析-水热法等方法的研究进展,对原料组成、外加碱激发剂、反应时间和温度、液固比、特殊添加剂、反应器种类等影响因素作了分析总结,并对粉煤灰水热合成沸石面临的问题、挑战及发展前景进行了展望。     

改性柚皮对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

以柚子皮为原料,经乙醇处理,得到改性柚皮吸附剂,并将其用于对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附,研究了吸附剂用量、温度、水样初始p H值、Cr(Ⅵ)初始质量浓度、吸附时间等对水溶液中Cr(Ⅵ)吸附效果的影响。结果表明,各因素中p H值对改性柚皮吸附Cr(Ⅵ)的影响较大。对初始质量浓度为20 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液,改性柚皮投加量为20 g/L、温度为25℃、水样初始p H=1时,吸附420 min后,Cr(Ⅵ)的去除率达99%以上。Freundlich吸附等温模型和二级吸附动力学模型可以很好地对改性柚皮的吸附过程进行线性拟合,决定系数R2分别为0.975 1和0.996 6。     

壳聚糖对污染土壤中吸附态Pb(Ⅱ)的吸附行为研究

研究了壳聚糖作为萃取剂对污染土壤中Pb2+的吸附行为,考察了,溶液pH值、吸附时间和壳聚糖质量浓度对吸附行为的影响,分别用langmuir、Freundlich吸附热力学模型和Lagergren一级、HO YS二级、Elovich方程和粒子内部扩散吸附动力学模型对吸附热力学和动力学进行分析.结果表明:当pH=5、温度为45℃时提取率达到最大,提取率为46.3%;吸附过程中吸热,吸附自发进行;吸附过程在热力学方面符合Freundlich方程.相关系数为0.998 7,在动力学方面符合Lagergren一级吸附动力学模型,相关系数为0.991 2.     

改性材料治理水体中Cr(Ⅵ)污染研究进展

含铬化合物具有毒性大、难降解等特点,因此含铬污废水的治理是当下水处理技术研究的重点和难点之一。目前,污废水中铬污染治理仍未很好地解决,研究具有强还原、强吸附性质的材料仍是治理铬污染的重点方向。为探求更为切实有效的铬污染治理方案,基于吸附-还原治理方法,对纳米零价铁、碳系材料和半导体光催化材料去除污废水体中Cr(Ⅵ)的研究进展进行了总结归纳和分析。结果表明:纳米零价铁有较强的还原能力,但易团聚、失活,采用有机包覆法、负载法及双金属法可以有效抑制纳米零价铁团聚、失活;碳系材料性质稳定,但材料的表面性质不利于Cr(Ⅵ)的吸附,选择适当的碳前驱体、酸洗、碱洗、金属氧化物及金属盐类负载等方法能够调节改变碳系材料的孔隙结构、表面电荷及官能团情况,增加其吸附性能;半导体光催化剂不易产生二次污染,但受限于光生电子的利用率,采用金属离子掺杂、形貌调控和构建异质结方法可以增大光催化剂的光谱吸收范围、抑制光生载流子复合,进而提高光生电子利用率。通过以上改性方法可有效提高含铬污废水的治理效果,为污染水体中Cr(Ⅵ)治理提供理论基础和技术支持。     

不溶性腐殖酸对U(Ⅵ)的吸附动力学和吸附热力学

以不溶性腐殖酸(Insolubilized Humic Acid,IHA)为吸附剂,去除废水中的U(Ⅵ).通过静态吸附试验,考察了pH值、时间、U(Ⅵ)初始质量浓度和温度等对吸附的影响,分析了吸附过程的动力学、热力学及等温吸附规律,并用红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)分析了吸附机理.结果表明:35℃下1.4 g/L的IHA在pH值为5时对10 mg/LU(Ⅵ)的去除率可达99.37％;IHA对U(Ⅵ)的吸附是自发的、放热的反应,符合Freundlich等温吸附方程,决定系数达0.99以上;吸附动力学过程符合准二级吸附速率方程,决定系数为1;IHA吸附U(Ⅵ)后表面形态发生了变化,与U(Ⅵ)相互作用的基团主要是羧基和酚羟基,综合看来,IHA吸附U(Ⅵ)的机理表现为离子交换.     

壳聚糖负载MnO2对As(Ⅲ)的吸附性能研究

利用壳聚糖负载MnO2制备一种复合吸附剂.研究了溶液pH值、吸附时间、温度对As(Ⅲ)吸附行为的影响,并探讨了吸附动力学.结果表明,在pH值为5～8,吸附时间为60 min,温度为60℃,复合吸附剂对As(Ⅲ)的吸附率达98％以上,吸附能力明显优于壳聚糖.对试验数据运用相关数学模型拟合表明,复合吸附剂对As(Ⅲ)的吸附符合Langmuir和Freundlich吸附等温式,最大吸附量qmax为19.798mg/g,特性常数n为4.3341,决定系数R2分别为0.9975、0.9804.吸附过程动力学适合二级动力学方程.     

多种材料对重金属Cr(VI)的吸附性能研究

本以废物资源化为目的，以寻找廉价而有效的吸附材料为出发点，分别对活性炭，粉煤灰，蛭石，蜂窝煤渣，废酵母等五种材料吸附Cr(VI)的效果进行了实验。结果表明，（1）每种吸附剂的剂量与铬去除率之间均成正相关关系，铬的去除率随吸附剂用量的增加而增加；（2）作为参照物的活性炭吸附效果最好，对（Cr(VI)的去除率可达99．78％，而啤酒酵母，改性蜂窝煤渣，粉煤灰，蛭石的最大吸附量分别可达到活性炭最大吸附量的94．84％，52．37％，45．11％，37．67％；（3）所选用实验材料的吸附性能由优到劣的排序为：啤酒酵母＞改性蜂窝煤渣＞粉煤灰＞蛭石。     

改性沸石吸附氨氮及电化学再生研究

研究了改性沸石对氨氮的吸附效能、动力学机制以及电化学再生效果。间歇和连续试验结果表明:沸石经改性后,能高效去除水中的氨氮,其吸附等温式更符合Langmuir模型,沸石、改性沸石的饱和吸附量分别为8.09 mg/g和13.55 mg/g,沸石的钠型改性能显著提高吸附容量约40.3%;颗粒内扩散是改性沸石吸附氨氮的控制性步骤,可以利用Vermeulen的内扩散模型进行描述;利用电化学再生吸附饱和后的沸石,再生液为NaCl溶液,阳极涂覆RuO2-Ti,再生时间为3h,可高效地再生沸石,无二次污染物排出,对环境冲击较小。     

霉菌/膨润土复合吸附剂对Cr~(6+)的吸附研究

用霉菌/膨润土复合吸附剂吸附Cr6+,通过单因素试验探讨复合吸附剂对Cr6+的吸附条件,并对其吸附机理进行了研究。结果表明,在pH值为5、吸附剂投加量为0.9 g(即18 g/L)、搅拌时间为20min、静置时间为1 h的条件下,对Cr6+的去除率达93%以上。霉菌/膨润土复合吸附剂对Cr6+的吸附特性较好地符合Langmuir等温吸附模型,吸附剂对Cr6+的吸附过程容易进行,属于单分子层吸附,且吸附动力学数据符合准二级动力学模型。     

天然鸡蛋壳对污水中三价铬的吸附特性

用天然鸡蛋壳吸附处理含三价铬溶液。采用SEM-EDS技术对吸附材料进行了表征,并考察了溶液p H、接触时间、温度、吸附剂投加量、三价铬浓度、吸附材料粒径等因素对鸡蛋壳吸附三价铬的影响。最大吸附量48.6 mg/g是在低投加量0.5 g/L条件下获得,其实验条件为30℃、溶液p H=5.0、粒径0.1~0.3mm、初始浓度为100 mg/g。实验数据能较好的拟合朗缪尔等温吸附方程和准二级动力学方程。     

一种新型壳聚糖交联树脂的制备及对Cr(Ⅵ)吸附性能研究

采用改进的滴加成球法合成壳聚糖树脂,用环氧氯丙烷对树脂进行交联,制备新型壳聚糖交联树脂.研究了交联树脂对Cr(Ⅵ)的吸附效果,探讨了溶液pH值、吸附时间、温度、Cr(Ⅵ)初始质量浓度等因素对吸附性能的影响及吸附热力学和动力学.结果表明,各因素中pH值对壳聚糖交联树脂吸附Cr(Ⅵ)影响较大.对初始质量浓度为120 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液,壳聚糖交联树脂投加量为1 g/L,pH=3,温度为25℃,吸附2h时可达到最大吸附容量(72 mg/g).用Langmuir 等温模型和Pseudo second-order动力学模型对树脂的吸附过程进行线性拟合,R2分别为0.999 9和0.999 7,模型计算的饱和吸附容量qmax(73.53 mg/g)和平衡吸附量qe(29.23mg/g)与试验结果(72.10 mg/g和27.73 mg/g)基本吻合.Fick扩散模型表明,树脂对Cr(Ⅵ)的吸附可分为3个阶段,说明Cr(Ⅵ)的去除是物理吸附和化学吸附共同作用的结果.     

西北黄土对克百威的吸附特征

采用批量试验的方法研究了西北地区黄土对克百威的吸附动力学和热力学行为,并对相关影响因素进行了分析。结果表明:黄土对克百威吸附的最优动力学方程为准二级动力学方程;克百威在黄土中的吸附较好地符合Freundlich等温吸附方程;黄土吸附克百威过程中的吉布斯自由能ΔG■、焓变ΔH■及熵变ΔS■都小于0,表明黄土对克百威的吸附为自发进行的放热过程,并且吸附过程中体系混乱度减小,黄土吸附克百威的主要作用力为氢键力;pH值为4~10时,随pH值增大克百威的吸附容量减小,且pH值为4~8时减小趋势较平缓,p H值为8~10时减小趋势很大;随供试土样粒径减小,克百威在黄土中的吸附容量增大,当土壤粒径从0.45 mm减小到0.075 mm时,吸附容量由0.009 mg/g增加到0.049 mg/g;克百威在黄土中的吸附容量受其初始质量浓度影响很大,随克百威初始质量浓度增大,黄土对其的吸附容量相应增加,克百威初始质量浓度从20 mg/L增至110mg/L时,其在黄土中的吸附容量从0.080 mg/g增加至0.206 mg/g。     

有机物料添加对植物修复铬污染土壤的影响

为探讨有机物料添加对植物修复铬污染耕地土壤的强化效果,在联栋温室中进行室内培养试验和盆栽试验,利用Tessier连续提取法对添加牛粪、羊粪和玉米秸秆后的土壤中铬形态分布进行分析.通过S-N-K法、Pearson相关分析等研究添加有机物料后,紫羊茅和羽衣甘蓝对修复土壤的铬富集系数及铬去除率的影响,并探讨其与铬形态间的相互关系.结果表明,添加牛粪或羊粪的土壤中交换态铬分别比空白处理增加1.30％和0.98％.添加牛粪可显著提高紫羊茅和羽衣甘蓝的根干重和茎叶干重,添加羊粪或玉米秸秆仅可显著提高富集植物的茎叶干重,对根干重无显著影响.添加羊粪或牛粪处理的紫羊茅和羽衣甘蓝,修复土壤的铬富集系数均显著高于空白处理.添加玉米秸秆紫羊茅修复土壤的铬富集系数显著高于空白处理,羽衣甘蓝修复土壤的铬富集系数与空白处理无显著差异.3种有机物料的添加均能增强羽衣甘蓝和紫羊茅对铬污染土壤的修复效果,其中添加牛粪诱导强化羽衣甘蓝修复铬污染土壤的效果最佳,对土壤中铬的去除率达到19.62％.紫羊茅和羽衣甘蓝修复土壤的铬富集系数及铬去除率均与土壤交换态铬显著正相关,与碳酸盐结合态铬比例呈极显著负相关.有机物料,尤其是养殖废弃物的添加,能有效提高土壤中可交换态铬比例,进而提高植物修复铬污染土壤的效率.     

一种新型壳聚糖交联树脂的制备及对Cr(Ⅵ)吸附性能研究北大核心CSCD

采用改进的滴加成球法合成壳聚糖树脂,用环氧氯丙烷对树脂进行交联,制备新型壳聚糖交联树脂。研究了交联树脂对Cr(VI)的吸附效果,探讨了溶液pH值、吸附时间、温度、Cr(VI)初始质量浓度等因素对吸附性能的影响及吸附热力学和动力学。结果表明,各因素中pH值对壳聚糖交联树脂吸附Cr(VI)影响较大。对初始质量浓度为120mg/L的Cr(VI)溶液,壳聚糖交联树脂投加量为1 g/L,pH=3,温度为25℃,吸附2h时可达到最大吸附容量(72mg/g)。用Langmuir等温模型和Pseudo second-order动力学模型对树脂的吸附过程进行线性拟合,R2分别为0.999 9和0.999 7,模型计算的饱和吸附容量qmax(73.53 mg/g)和平衡吸附量qe(29.23 mg/g)与试验结果(72.10 mg/g和27.73 mg/g)基本吻合。Fick扩散模型表明,树脂对Cr(VI)的吸附可分为3个阶段,说明Cr(VI)的去除是物理吸附和化学吸附共同作用的结果。     

痕量邻苯二甲酸酯在有机沸石上的等温吸附研究

用一定量的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵和阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠混合对天然沸石改性,制备了CTMAB改性沸石和SDS/CTMAB改性沸石两种有机改性沸石.采用静态吸附法研究了水中痕量邻苯二甲酸酯在天然沸石、CTMAB改性沸石、SDS/CTMAB改性沸石上的等温吸附情况和吸附机理.结果表明,天然沸石对邻苯二甲酸酯的吸附等温线呈非线性,为表面吸附;两种有机沸石的等温吸附曲线呈线性,主要为分配作用所致,分配作用的大小与有机碳含量、改性的表面活性剂种类有关.     

羧基功能化螯合纤维对In(Ⅲ)的吸附行为及机理研究

以聚丙烯腈纤维为基质,通过化学接枝的方式将羧基引入纤维表面,制备得到含有羧基的螯合纤维,并应用于水溶液中In(Ⅲ)吸附分离.采用傅里叶变换红外光谱、扫描电镜、X射线光电子能谱和热重分析技术对样品进行表征.间歇吸附试验表明,所制备螯合纤维对In(Ⅲ)的最大吸附容量为37.5 mg/g,整个吸附过程在120 min以内达到基本平衡,吸附过程复合准二级动力学模型.竞争性吸附试验表明,在含有In(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)、Zn(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)的混合溶液中,吸附材料对In(Ⅲ)显示出一定的亲和能力.研究依靠路易斯酸碱理论在纤维表面构建了能用于In(Ⅲ)捕捉的吸附位点,为In(Ⅲ)的吸附分离提供了新的思路或方法.     

稻壳-粉煤灰混合吸附剂对沼液氮磷的吸附

以稻壳-粉煤灰为混合吸附剂吸附沼液中的氮磷,考察了混合吸附剂组分质量比、吸附剂量、吸附时间、初始氨氮质量浓度和p H值对吸附效果的影响。结果表明:在沼液中PO3-4-P和NH+4-N初始质量浓度分别为36.4 mg/L和88.2 mg/L、稻壳粉和粉煤灰质量比为3∶7、混合吸附剂投加量为50 g/L、吸附时间180 min、p H=8.3时,沼液中PO3-4-P的去除率达90.5%,NH+4-N去除率达70.6%,COD去除率达29.7%,PO3-4-P、NH+4-N和COD的吸附量分别为0.6588 mg/g、1.245 mg/g和1.356 mg/g。     

不同条件下活性啤酒酵母对Cr(Ⅵ)吸附的研究

研究吸附时间、pH值、温度、Cr(Ⅵ)初始浓度等因素对活性啤酒酵母吸附Cr(Ⅵ)的影响及最佳条件.采用制备的啤酒酵母菌体吸附剂在摇床(145 r/min)中对Cr(Ⅵ)进行吸附试验,当吸附时间分别为5 min、10 min、20 min、30 min、60 min、120 min、180 min、240 min和300 min时,Cr(Ⅵ)去除率随吸附时间的增加而增加并趋于稳定;当吸附4 h时,去除率达到最大值94.33%,而当吸附1 h时,去除率可达到最大去除率的94.67%.当溶液pH值分别为0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9和10时,33 ℃下去除率随着溶液pH值的增加先增大后减小;当pH＝2时吸附效果最好,去除率达到99.31%.吸附温度为25 ℃、33 ℃和40 ℃时,去除率随着温度的升高而增加,但温度过高会使啤酒酵母失活且能耗较大,而常温吸附即可达到较高的去除率(78.19%).当Cr(Ⅵ)初始质量浓度分别为15 mg/L、20 mg/L、25 mg/L、30 mg/L、35 mg/L和40 mg/L时,去除率总体上随着Cr(Ⅵ)质量浓度的增加而减小.本研究可为含Cr(Ⅵ)废水的生物吸附处理提供指导.     

土壤中磁铁矿对Cr(Ⅵ)还原菌吸附行为的研究

土壤矿物和土壤微生物都是土壤环境的重要组成部分.土壤中存在的Cr(Ⅵ)还原菌在矿物上的吸附行为可能会影响土壤中Cr(Ⅵ)的还原及铬的迁移.研究选取土壤中典型矿物(磁铁矿)为研究对象,探讨了其对Cr(Ⅵ)还原菌QH-2的吸附行为.在试验过程中,测定不同pH值条件下磁铁矿对菌株的吸附量及Zeta电位.使用扫描电镜、傅立叶变换红外光谱仪对吸附菌株后的磁铁矿进行表征.结果表明:磁铁矿可以吸附菌株QH-2,且吸附后晶体结构没有改变;菌株同磁铁矿的吸附在接触1 h后基本达到稳定,且磁铁矿对菌株的最高吸附量能达到129 mg/g.随pH值变化(6～10),磁铁矿对菌株吸附量先上升后下降.傅立叶变换红外光谱图表明磁铁矿吸附菌株后,特征峰位置无明显变化.研究表明磁铁矿能有效地吸附菌株QH-2,且二者吸附以静电作用为主,不涉及价键变化.     

污泥热解残渣对废水中Cr(VI)去除作用的研究

为探索污泥热解残渣的资源化利用途径,研究污泥热解残渣直接用作吸附剂去除废水中Cr(VI)的可行性,分析热解温度、时间以及吸附时间、溶液pH值和吸附剂用量等因素对污泥残渣吸附性能的影响.结果表明,在700 ℃下热解1.0 h的污泥残渣的吸附性能最佳,吸附过程可以用准二级反应动力学方程描述;污泥残渣对Cr(VI)的吸附受多种过程(如化学吸附、颗粒内扩散等)反应速度的影响;Langmuir模型和Freundlich模型均能很好地对试验数据进行拟合,相对而言,吸附行为更符合Langmuir模型;当吸附时间为24.0 h,初始溶液pH=4.0,吸附剂质量浓度为20 g/L时,污泥残渣对Cr(VI)的最大吸附质量比qmax为13.87 mg/g.研究表明,将污泥热解残渣作为廉价吸附剂处理含Cr(VI)废水有一定的应用前景.