凤眼莲对二价铁锰离子的吸附及机理研究

利用凤眼莲根、茎、叶粉末吸附水溶液中的Fe2+、Mn2+,并通过一系列的条件优化,确定了最佳的吸附条件.同时,采用等温吸附模型与动力学模型拟合研究了吸附特性.结果表明,凤眼莲根、茎、叶对Fe2+的吸附能力依次为根＞叶＞茎,对Mn2的吸附能力依次为茎＞叶＞根;在Fe2+、Mn2+起始浓度分别为45 mg·L-1和75 mg·L-1,pH分别为4.0和5.0,吸附剂添加量为0.4g,摇床转速为180 r·min-1,温度为50℃的条件下,根对Fe2+的最大吸附量为(21.73±0.38) mg·g-1,茎对Mn2+的最大吸附量为(15.55±0.58) mg·g-1,去除率分别达到96.58％和82.93％.Langmuir模型和准二级动力学模型能够较好地拟合Fe2+、Mn2+的吸附过程,吸附活化能与傅立叶红外光谱等表明该过程为物理化学吸附.与现有的Fe2+、Mn2+吸附生物质相比,凤眼莲粉末吸附水溶液中Fe2+、Mn2+的能力较突出,是一种极具潜力的吸附材料.     

黏土矿物复合材料固化电解锰渣中Mn的研究

该文对黏土矿物基础材料进行改性,并优选黏土矿物改性材料与腐殖酸钠、酚醛树脂进行复合,制备出黏土矿物复合材料,探究不同黏土矿物材料对电解锰渣中Mn的固化效果以及它们在水相中的Mn²⁺吸附特性。在黏土矿物材料添加量为10%时,高岭土、蒙脱石和伊利石对锰渣中Mn的固化效率最高仅为24.5%;对黏土矿物基础材料进行亚硫酸钠或硝酸改性后,固化效率可提高到38.1%;将黏土矿物改性材料与腐殖酸钠、酚醛树脂复合制备的材料施加到电解锰渣后,Mn固化效率最高可达67.1%,相比黏土矿物改性材料的固化效率有明显的提升。吸附实验表明,相比Freundlich吸附模型,黏土矿物复合材料对Mn²⁺的吸附特征与Langmuir吸附模型的特征更加匹配,且Mn²⁺饱和吸附量达到14.458 mg/g,明显优于腐殖酸类材料。     

拜耳法赤泥吸附废水中Mn~(2+)和NH_4~+的研究

以拜耳法赤泥为吸附剂,研究了赤泥对Mn2+和NH4+的吸附性能及动力学关系,分析了p H、温度、赤泥投入量、吸附时间对吸附效率的影响,以及吸附前后赤泥的矿物学特征。结果表明:在20 m L,p H为5.60的溶液中,投加0.5 g赤泥,50℃,吸附时间为120 min时,赤泥吸附Mn2+和NH4+的效率分别达到99.3%、94.7%,单位质量赤泥吸附量分别为4.05、3.79 mg/g。温度、赤泥投入量、吸附时间的增加有助于提高赤泥对Mn2+和NH4+的吸附效率。赤泥吸附Mn2+和NH4+的过程符合Freundlich吸附等温式,吸附Mn2+符合准二级动力学模型,吸附NH4+符合准一级动力学模型。赤泥吸附Mn2+和NH4+是化学吸附和交换吸附2种作用方式。     

Mn-Co/蜂窝陶瓷催化剂制备及催化臭氧化对苯二酚效能

为了提高金属催化剂的活性和使用寿命,以硝酸钴Co(NO3)2·6H2O和硝酸锰Mn(NO3)2作为前驱体,蜂窝陶瓷(ceramic honeycomb,CH)作为载体,采用涂覆法制备了4种不同质量比的Mn-Co/CH催化剂,通过XRD、N2-吸附/脱附、FESEM和XPS等方法分析了催化剂的结构,研究了催化剂的材料力学性能,建立了单独臭氧和催化臭氧化对苯二酚的反应动力学模型,考察了催化剂催化臭氧化的效能.结果表明,Mn1Co1/CH(Mn∶Co=1∶1)催化剂的晶相主要以Mn3O4和Co O为主,具有较大的比表面积、孔容和孔径,分别达到190 m~2·g~(-1)、0.25 cm3·g-1和4.8 nm;Mn1Co1/CH催化剂的催化活性最高,对苯二酚和COD的去除率分别达到78%和54%.Mn-Co/CH催化剂的抗压缩强度大(15.89~16.94 MPa).当添加叔丁醇时,对苯二酚去除率显著下降,·OH在Mn1Co1/CH催化臭氧化过程中起着重要的作用,催化臭氧化对苯二酚符合一级反应动力学模型.Mn-Co/CH催化剂用量少、催化效率高、使用寿命长,易于实现工业化.     

MnO2/CFP复合电极的制备及电吸附Pb2+特性的研究

电极材料的形貌结构与电化学性能等将直接影响着电吸附效果.本研究将二氧化锰(Mn O2)通过电沉积的方法负载于碳纤维纸(CFP)材料上,制备获得了Mn O2/CFP复合电极.所制得的Mn O2/CFP复合电极电化学性质稳定、电容量高,复合电极的单位质量比电容量可高达360 F·g-1.用此电极对初始浓度为6 mg·L-1左右的Pb2+溶液进行电吸附,考察了电沉积时间、电压、p H值等因素对复合电极电吸附效果的影响.结果表明,沉积时间为500 s、电压值为1.0 V、p H值为5.0的条件下可获得最佳的电吸附效果,电吸附3 h后原溶液中残留Pb2+达到0.01 mg·L-1以下,去除效率高达99%以上.本研究为水中重金属离子的去除提供了新的技术选择.     

Zn2+和Mn2+处理水钠锰矿后对Pb2+吸附量的影响

分别采用Zn2+和Mn2+处理锰平均氧化度较高的水钠锰矿,对比研究了经不同浓度的Zn2+和Mn2+处理后矿物的锰平均氧化度、d110面网间距、对Pb2+的最大吸附量以及吸附过程中Zn2+和Mn2+的最大释放量等的变化.同时,通过Zn2+和Mn2+与水钠锰矿表面反应行为的不同,进一步明确矿物结构中的八面体空穴数量与重金属吸附量的关系.研究结果表明,水钠锰矿经Zn2+和Mn2+分别处理后,矿物类型未改变,并具有相似的晶体形貌.Zn2+溶液处理水钠锰矿时,随着Zn2+浓度的增大,水钠锰矿的锰平均氧化度和d110面网间距不变,说明结构中空穴数量未改变,Zn2+通过占据部分吸附点位,导致其对Pb2+的最大吸附量从3190 mmol·kg-1减少为2030 mmol·kg-1.而Mn2+溶液处理水钠锰矿时,大多数Mn2+被氧化为Mn3+,这些Mn3+部分位于八面体空穴上下方的吸附位点,部分进入八面体空穴中.随着加入的Mn2+浓度增大,Mn2+被氧化为Mn3+而进入八面体空穴的数量增多,锰平均氧化度减小,d110面网间距从0.14160 nm增大至0.14196 nm,说明结构中空穴数量减少,对Pb2+的最大吸附量从3190 mmol·kg-1减少至1332 mmol·kg-1.对比研究结果表明,水钠锰矿结构中的八面体空穴数量对Pb2+的吸附量的大小起着非常重要的作用.     

膨润土-白云石复合吸附剂对Fe2+和Mn2+的吸附性能

针对煤矿排出的大量含重金属离子的酸性矿山废水污染问题,采用自制膨润土-白云石复合颗粒吸附剂对含Fe2+和Mn2+的酸性矿山废水进行吸附试验研究。结果表明:膨润土-白云石复合颗粒吸附剂释放总碱度达118.39mg/g(以CaCO3计),可中和酸性矿山废水;随着废水中Fe2+和Mn2+浓度增加,膨润土复合颗粒吸附剂的吸附量在不断增加,且大于原膨润土颗粒吸附剂;建立了膨润土复合颗粒吸附剂对Fe2+和Mn2+的吸附等温式和吸附动力学方程式:膨润土复合颗粒吸附剂对Fe2+的吸附符合BET吸附,对Mn2+的吸附符合Freundlich吸附,对Fe2+、Mn2+的吸附动力学均符合准二级动力学。膨润土-白云石复合颗粒吸附剂既能释放碱度、又对Fe2+和Mn2+具有优良的吸附性能,可作为处理含重金属离子酸性矿山废水的绿色环保矿物材料应用于实际。     

Mn-Co/MCM-41吸附剂表征及脱除烟气中单质汞研究

针对燃煤烟气中单质汞(Hg0)不溶于水而颇难去除的问题,采用浸渍法制备了不同Mn和Co物质的量比的Mn-Co/MCM-41介孔分子筛吸附剂,在固定床实验台架上考察了各吸附剂的脱汞效率.采用N2吸附/脱附、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、H2程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对吸附剂进行了物理化学性质表征.结果表明:Mn和Co复合后,吸附剂的脱汞效率显著提高.Mn/Co物质的量比为3/1时,吸附剂的脱汞效率最高,反应温度为150℃时,其脱汞效率高达90%.与单一组分Mn或Co负载MCM-41吸附剂相比,Co的掺杂不但使Mn和Co在MCM-41上的分散更均匀,还会促进Mn3+和Mn2+向Mn4+的转化和提高吸附剂的还原特性,增强吸附剂的脱汞性能.     

雌酮和炔雌醇在污泥中的吸附特性

通过避光恒温振荡实验,研究了初始浓度、吸附时间、温度、pH、离子浓度等因素对内分泌干扰物雌酮(E1)和炔雌醇(EE2)在污泥中吸附行为的影响。结果表明:污泥对不同初始浓度的E1和EE2吸附效果有明显差异,总体上对EE2的吸附能力大于E1; E1和EE2分别在吸附1 h和15 min时达到最大吸附量,随后发生解吸,在2 h和1 h后达到吸附-解吸平衡状态,污泥吸附的E1和EE2分别占总量的9. 7%～12. 6%和85. 9～92. 2%;温度变化会影响污泥对E1和EE2的吸附量; EE2在污泥中的最大吸附量和平衡吸附量随着pH的升高而降低,而E1在偏碱性条件下,平衡吸附量随着pH的升高而增加; NH4+和Ca2+的浓度对EE2污泥中的吸附量影响较明显,当离子浓度为0. 005～0. 1 mol/L时,污泥对EE2的吸附量随离子浓度的增大而显著升高。     

新型MIL-100(Fe)基MOFs材料的制备及其对Sr2+的吸附

采用水热法和溶剂热法制备了金属有机骨架材料——MIL-100(Fe)和MIL-100(Fe)-DMA.利用FTIR、XRD、SEM、XPS和N₂吸附/脱附对材料结构进行了表征.通过静态吸附实验,探究了初始Sr²⁺浓度、吸附时间、溶液pH值和不同共存阳离子对材料吸附性能的影响,研究了两种材料对Sr²⁺吸附过程的吸附动力学和吸附等温线模型.表征结果表明:两种材料基本骨架一致,吸附Sr²⁺对材料骨架影响均可忽略;虽然MIL-100(Fe)-DMA比表面积小于MIL-100(Fe),但由于晶粒尺寸小,堆积形成的介孔结构更有利于Sr²⁺的扩散.吸附实验结果表明:随着反应时间和初始Sr²⁺浓度的增加,两种材料对Sr²⁺的吸附量先迅速增大再逐渐达到平衡;随着pH值的增大,两种材料对Sr²⁺的吸附量增大,且碱性条件下吸附效果好;两种材料吸附过程均符合准二级动力学模型、颗粒内扩散模型和Langmuir吸附等温模型;采用三价铁盐作为铁源以及DMA作为有机溶剂可提高MIL-100(Fe)材料对Sr²⁺的吸附效果.     

漆酶催化复合染料酸性黑ATT脱色的研究

利用白腐菌Ganoderma lucidum wz-32发酵制备的漆酶对印染工业常用的复合染料酸性黑ATT进行催化脱色.在单因子试验的基础上,通过正交优化试验确定酸性黑ATT的最佳脱色条件为:温度50℃,染料浓度0.1 g·L-1,酶量9 U·mL-1,pH 5.0,最适条件下酸性黑ATT的脱色率达87.35%.同时研究了金属离子、酶抑制剂、脱色助剂对酸性黑ATT脱色的影响,结果表明,Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、I-对脱色有抑制作用,10mmol·L-1的浓度使脱色率降低了50%以上;Na+、Cu2+在低浓度时对脱色有一定的促进作用;SDS显著抑制漆酶的催化脱色作用,浓度为10mmol·L-1时脱色率降低了68%;HBT是高效的脱色助剂,可显著提高漆酶的脱色效率.     

改性稻草秸秆对重金属Pb~(2+)吸附作用研究

以农业废弃物稻草秸秆为原料,经过高锰酸钾和乙二胺改性后,制成对金属离子具有吸附作用的新型吸附材料,研究其对废水中Pb2+吸附效果,对吸附过程pH值和吸附剂投加量的影响以及吸附动力学特征和等温吸附特征进行研究,并将改性稻草秸秆用于鲕状赤铁矿选矿废水混凝后Pb2+深度处理。实验结果表明:改性稻草秸秆对Pb2+具有明显的吸附作用;pH在3~8之间,Pb2+吸附率均可达到80%以上;在室温下,pH为5~5.5,固液比为2 g/L时,吸附时间90 min时,吸附率可达98.7%;吸附过程符合二级动力学吸附过程,饱和吸附容量达到156.9 mg/g;不同浓度下吸附量与平衡浓度之间遵从Freundlich经验公式;混凝后鲕状赤铁矿选矿废水中Pb2+经过改性稻草秸秆深度吸附处理后,可以达到国家排放标准。     

海藻酸钠包埋活性炭与细菌的条件优化及其对Pb~(2+)的吸附特征研究

利用海藻酸钠固定化包埋活性炭与多黏类芽孢杆菌GA1,通过正交试验研究海藻酸钠溶液浓度、包炭量及包菌量吸附Pb2+的最佳配比,并研究了这种新型的固定化小球对Pb2+的吸附特征.结果表明,固定化活性炭与多黏类芽孢杆菌GA1小球最佳制备条件为海藻酸钠质量分数2.5%、包炭量1:20和包菌量1:2,在该制备条件下吸附率达到93.74%.固定化小球的最佳吸附条件为pH5、温度30℃和Pb2+初始浓度300mg·L-1,活性炭与GA1经固定后对pH、温度和Pb2+初始浓度适应范围扩大.吸附平衡曲线表明,对Pb2+的吸附在30min内是一个快速的过程,在2h时基本趋于平衡,且平衡曲线能较好地用Langmuir模型和Freundlich模型来描述,其吸附过程主要为单分子层吸附,最大单分子层吸附量为370.37mg·g-1.解吸结果表明固定化小球能有效地循环利用.     

粘土基多孔陶瓷吸附处理Cu~(2+)废水

文章以粘土为骨料,蛭石为改性剂,通过添加造孔剂法制备了粘土基多孔陶瓷吸附剂,研究了溶液中Cu2+初始浓度、pH值以及蛭石添加量对多孔陶瓷吸附性能的影响。结果表明:多孔陶瓷吸附Cu2+的最佳条件为添加蛭石1%,溶液pH为5;当初始浓度为20~100 mg/L时,Cu2+吸附率达到82%~62%,吸附平衡时间为1.5~6 h;吸附动力学表明多孔陶瓷对Cu2+的吸附大致分为两个阶段;其吸附行为可用Langmuir方程和Freundlich方程来描述。     

耐受铅真菌的筛选及其对Pb2+吸附的初步研究

从铅锌矿周围土壤样品中分离、筛选出一株耐铅真菌(命名为PY),对菌株进行了形态观察、生理生化实验及18SrRNA序列分析,并对该菌株的生物吸附性能进行了分析试验.结果表明,菌株PY为镰刀菌属(JQ267373),该菌株在Pb2+浓度550mg·L-1、湿菌量10g·L-1、pH=5.5、25℃、160r·min-1的条件下振荡吸附75min时,对Pb2+的吸附率可达到84%,吸附量为46.2mg·g-1.在Pb2+浓度为750mg·L-1时,其吸附率为77.9%.在25℃时,菌株PY对Pb2+的吸附模型符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程.     

锰离子催化臭氧液相烟气脱硫实验研究

对Mn2+催化臭氧(O3)液相氧化脱除二氧化硫(SO2)进行了实验研究,以揭示Mn2+对臭氧液相氧化SO2的影响.采用标准碘量法测定了O3浓度曲线.实验比较了添加Mn2+前后吸收液对SO2的脱除效率,并研究了O3与SO2摩尔比([O3]/[SO2])、Mn2+浓度对SO2脱除效率的影响.在[O3]/[SO2]=0.5、未添加Mn2+时O3对SO2的氧化效率为35%,而添加Mn2+后的氧化效率达到70%.随着[O3]/[SO2]的增大,SO2脱除效率逐渐增加,而且脱除效率也随Mn2+浓度的增加而增加,合适的Mn2+浓度范围为1.2×10-2~1.2×10-1mol/L.     

铝钛改性MCM-41材料对污水中铅镉的吸附研究

研究了改性MCM-41材料对污水中重金属铅、镉离子的吸附行为。在MCM-41材料中加入Al、Ti两种诱因金属离子来合成新的Al-Ti-MCM-41及Ti-Al-MCM-41改性材料,通过氮气吸附-脱附等温线对Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=1∶1)及Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=2∶1)样品进行了表征,并采用改性后的MCM-41材料为吸附剂对含有二价铅、镉离子的溶液进行吸附实验,考察了吸附剂投加量,Pb2+、Cd2+初始质量浓度和吸附温度对吸附的影响。结果表明:改性Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=1∶1)材料的最可几孔径和比孔容分别为16.68 nm和0.046 cm3/g,由BJH计算得到的平均孔径为17.02 nm;Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=2∶1)的最可几孔径和比孔容分别为16.88 nm和0.083 cm3/g,由BJH计算得到的平均孔径为17.08 nm。Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=1∶1)对Cd2+的吸附率为99.8%;Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=2∶1)对Pb2+的吸附率为99.96%;Pb2+和Cd2+的吸附容量随吸附剂投加量的增加而降低,随离子初始浓度的增大而增加;温度越高越有利于吸附。该研究重点考察改性MCM-41材料在重金属铅镉离子污染治理中的性能,从而为解决重金属铅镉的污染,加强环境保护提供理论支撑和技术支持,具有明确的现实意义。     

软锰矿改性污泥活性炭对Cu~(2+)吸附特性的研究

文章对比研究了污泥活性炭(AC)和1%软锰矿改性的污泥活性炭(ACP)对溶液中Cu2+的吸附特性,考察了时间、pH值和吸附剂投加量等因素对吸附反应的影响。结果表明:室温下,180 min后Cu2+吸附达到平衡,pH=4.8时吸附效果最优;伪二阶动力学方程和Langmuir吸附等温方程能很好地拟合两种污泥活性炭的吸附反应。通过计算,室温下,改性前后的污泥活性炭Langmuir模型的饱和吸附量Qm分别是78.13 mg/g和94.34 mg/g。在初始浓度200 mg/L,pH=5,吸附剂投加量为2g/L时,1%软锰矿改性的污泥活性炭对Cu2+的最大吸附量为90.15 mg/g,比未改性时提高了23.33%。     

粉煤灰基质滤料处理含锰废水的研究

通过静态吸附试验研究了粉煤灰基质滤料对废水中Mn2+的吸附性能,主要探讨了滤料投加量、吸附时间、原水浓度、振荡频率等因素对吸附效果的影响。结果表明:随着投加量增加,Mn2+去除率提高,单位吸附量线性下降;随着吸附时间延长,Mn2+去除率提高,超过80 min后提高幅度变缓,吸附过程符合二级动力学模型;振荡频率的增大对吸附有一定的促进作用,但超过200 r/min后提高不明显。     

微量金属元素投加量优化组合对污泥发酵产乙酸的影响

污泥厌氧发酵生产乙酸是实现污泥减量化和资源化的有效途径. 为了提高污泥中的ρ(乙酸),分别考察了Fe2+、Co2+、Cu2+、Zn2+和Mn2+5种微量金属元素的投加影响. 结果表明,5种微量元素都可以促进污泥中乙酸的产生,作用大小依次为Co2+>Mn2+>Fe2+> Zn2+>Cu2+. 但当Fe2+、Co2+、Cu2+、Zn2+和Mn2+投加量(以w计)分别超过0.100 0%、0.006 0%、0.002 0%、0.004 0%和0.100 0%时,ρ(乙酸)却明显下降. 分别选取Fe2+(0.040 0%~0.150 0%)、Co2+(0.002 0%~0.008 0%)、Cu2+(0.000 5%~0.006 0%)、Zn2+(0.000 5%~0.010 0%)和Mn2+(0.040 0%~0.150 0%)进行响应面条件优化试验. 在Fe2+、Mn2+投加量均为0.090 0%,Co2+、Zn2+投加量均为0.005 0%,Cu2+投加量为0.003 5%的组合优化条件下,ρ(乙酸)高达3 452 mg/L,比优化前提高了61.80%. 最优的微量元素投量组合条件下获得的试验结果与二次响应面回归模型预测值(3 475 mg/L)拟合率高达99.34%,表明所建立的回归模型可行.