负载铝铈污泥生物炭对模拟废水的强化除氟作用

以市政污泥为原料,通过热解、活化及共沉淀工艺制备了铝铈负载污泥生物炭复合材料(Al/CeCSBC),运用多种分析技术表征了材料形貌、比表面积及结构特征,通过模拟废水的批量吸附实验,考察了pH、初始氟离子质量浓度及吸附时间对Al/Ce-CSBC吸附氟性能的影响,最后探究了其除氟机制。结果表明,活化和改性均提高污泥生物炭的比表面积,其中Al/Ce-CSBC具有丰富的狭缝形介孔,比表面积为176.36 m²·g^-1,pH_PZC为9.5。负载于材料表面的无定形铝/铈氧化物是主要吸附组分,且发挥了双金属协同作用,在pH=4.0～9.0内其可保持较高的吸附容量。吸附动力学符合伪二级模型,吸附等温线符合Freundlich模型。最大吸附容量可达到41.74 mg·g^-1,显著优于其他常见生物炭材料。其吸附机理主要包括静电吸附、离子交换和表面络合。本文可为污泥的资源化利用提供重要的参考。     

可降解聚乙醇酸微塑料老化前后对盐酸四环素的吸附性能

聚乙醇酸(poly glycolic acid,PGA)因其良好的降解性能会加快其老化过程,可能比传统塑料具有更大的环境风险,因此,评估PGA在环境迁移中对污染物的载体效应尤为重要。选用PGA颗粒微塑料(microplastics,MPs)为研究对象,盐酸四环素(tetracycline hydrochloride,TCH)为代表性污染物,探究老化过程对PGA吸附TCH行为的影响。结果表明：PGA在经过15 d H₂O₂和H₂SO₄老化后,表面均变得粗糙,比表面积由0.017 m²·g^-1分别增至0.327 m²·g^-1和0.467 m²·g^-1,官能团含量分别增加了1.89%和3.49%,接触角由83.19°分别降至81.58°和50.07°。吸附动力学均符合伪二级动力学模型,吸附等温线均符合Langmuir等温吸附模型。老化后PGA对TCH的吸附量均高于老化前,PG...     

氧化石墨烯修饰MoS2-PAN吸附膜对铜离子吸附性能的影响

通过氧化石墨烯(GO)对硫化钼(MoS₂)-聚丙烯腈(PAN)进行改性处理,采用相转化法成功制备了对水溶液中Cu²⁺进行吸附的GO-MoS₂-PAN改性吸附膜。通过扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及接触角测试对该吸附剂材料进行了表征。探究了不同GO固含量对GO-MoS₂-PAN改性吸附膜的孔隙率、纯水通量以及接触角的影响。在pH为5、Cu²⁺质量浓度为100 mg·L^-1的溶液中,GO固含量为0.03%的改性吸附膜对Cu²⁺的最大平衡吸附量达到224.28 mg·g^-1,且其脱附率为84%。结果表明,改性吸附膜对溶液中Cu²⁺的吸附动力学符合准二级动力学模型,等温吸附过程符合Freundlich等温吸附模型,热力学分析结果表明该吸附过程为自发吸热过程。     

不同铁锰比例天然锰矿的改性及对As(Ⅲ)吸附和氧化的行为与机制

砷污染地下水和废水严重影响人体健康和生态环境,开发新型砷污染水体的修复材料具有重要意义。含铁锰矿来源广,具有较高的砷吸附容量和氧化特性,常用于吸附去除水体砷污染。但是,天然铁锰矿成分复杂,杂质含量多,对砷的吸附容量小,通常需要改性以提高其除砷性能。以不同铁锰含量比例的天然锰矿为材料,研究了水合肼改性法提高天然铁锰矿砷吸附容量的效果,采用批处理法研究了影响改性铁锰矿吸附砷的过程和影响因子,并结合XPS和FTIR等光谱学手段探究改性天然铁锰矿对As(Ⅲ)的去除机制。结果表明,两种不同铁锰比例的改性天然铁锰矿对砷的吸附容量分别为30.9 mg·g^-1和12 mg·g^-1,远高于未改性的材料。改性后的材料对As(Ⅲ)的吸附过程符合二级动力学模型,等温吸附曲线符合Freundlich模型。影响因子结果表明,共存离子PO₄^3-、SiO₃^2-、CO₃^2-对不同铁锰比改性材料去除As(Ⅲ)均有抑制作用。4种材料的pHpzc均小于...     

天然和CPB改性沸石对Hg2+的吸附特征

通过静态实验研究溴代十六烷基吡啶(CPB)改性沸石和天然沸石对废水中Hg2+的吸附特性,探讨了吸附动力学、吸附平衡和吸附热力学机制。研究表明:Langmuir方程能较好地描述2种沸石对Hg2+的吸附,CPB改性沸石对Hg2+的吸附率得到显著提高。实验条件下,改性沸石对Hg2+的吸附率从67.5%提高到98.9%,吸附容量从0.521 mg/g提高到3.07 mg/g。利用准一级动力学方程、假二级动力学方程、颗粒内扩散模型和Elovich方程分别对动力学过程进行拟合,发现2种沸石对Hg2+的吸附均满足假二级动力学方程,且离子的颗粒内扩散对整个吸附过程有影响。动力学拟合、D-R方程拟合和热力学研究综合表明:2种沸石对Hg2+的吸附既存在化学吸附又存在物理吸附,吸附吉布斯自由能变(△G0)、焓变(ΔH0)、熵变(ΔS0)均小于0,反应为自发的放热反应,低温有利于吸附的进行。     

天然和CPB改性沸石对Hg^2＋的吸附特征

通过静态实验研究溴代十六烷基吡啶（CPB）改性沸石和天然沸石对废水中Hg^2＋的吸附特性,探讨了吸附动力学、吸附平衡和吸附热力学机制。研究表明：Langmuir方程能较好地描述2种沸石对Hg^2＋的吸附,CPB改性沸石对Hg^2＋的吸附率得到显著提高。实验条件下,改性沸石对Hg^2＋的吸附率从67．5％提高到98．9％,吸附容量从0．521mg／g提高到3．07mg／g。利用准一级动力学方程、假二级动力学方程、颗粒内扩散模型和Elovich方程分别对动力学过程进行拟合,发现2种沸石对Hg^2＋的吸附均满足假二级动力学方程,且离子的颗粒内扩散对整个吸附过程有影响。动力学拟合、D-R方程拟合和热力学研究综合表明：2种沸石对Hg^2＋的吸附既存在化学吸附又存在物理吸附,吸附吉布斯自由能变（△G^0）、焓变（△H^0）、熵变（△S^0）均小于0,反应为自发的放热反应,低温有利于吸附的进行。     

改性水葫芦粉对水体中Hg~(2+)的吸附

通过二硫化碳(CS_2)对水葫芦粉进行改性,研究吸附时间、吸附剂浓度和溶液pH对改性前后水葫芦吸附溶液二价汞(Hg~(2+))的影响,并探讨其吸附动力学、热力学行为和除汞机理。结果表明:吸附剂浓度为2 g·L~(-1),溶液pH值为6,吸附时间180 min,改性水葫芦粉对Hg~(2+)浓度为2.0 mg·L~(-1)时的去除率大于93%;改性前后水葫芦粉对Hg~(2+)的吸附过程均符合拟二级动力学方程,化学吸附在整个吸附过程中起重要作用。吸附过程能够很好地用Langmuir方程拟合,吸附自由能变(ΔG)0、吸附焓变(ΔH)0、吸附熵变(ΔS)0,表明改性水葫芦粉对Hg~(2+)的吸附过程是自发的吸热过程;动力学拟合和热力学研究表明改性水葫芦粉对Hg~(2+)的吸附既有物理吸附又有化学吸附。     

水热改性棉铃壳对水中氟的吸附

采用水热法制备了改性棉铃壳吸附剂,通过比表面积分析仪、扫描电镜和红外光谱仪表征了棉铃壳改性前后表面结构和官能团变化,并通过批实验分析了改性棉铃壳对水中F-吸附动力学及热力学特征,考察了温度、pH对吸附性能的影响。结果表明,磷酸水热改性后棉铃壳比表面积为121.7 m2/g,是改性前的18.5倍;通过水热改性可以减少酸性基团数量,有利于吸附阴离子。氟离子吸附实验结果显示,吸附反应符合准二级动力学模型,Langmuir模型能更好地描述反应的单分子层吸附特征,分离因子R L在0~0.5之间。改性棉铃壳对F-的吸附属于自发进行的吸热反应。     

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)。     

改性膨润土对水中磷和藻类的同步去除

为快速去除富营养化水体中的磷和藻类,制备了絮凝剂-镧复合改性膨润土(聚合氯化铝铁-镧复合改性膨润土(PAFC-La)、聚合硫酸铝-镧复合改性膨润土(PAS-La)、聚合硫酸铁-镧复合改性膨润土(PFS-La)、聚合氯化铝-镧复合改性膨润土(PAC-La)),对材料进行表征,通过吸附动力学和等温吸附模型比较4种复合改性膨润土的除磷性能,并探究投药量和pH对复合改性膨润土除磷除藻的影响。结果表明,4种材料吸附磷的过程均能由准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型描述。其中,PAC-La的磷吸附容量最大(44.677 mg/g);投药量为300 mg/L时,总磷(TP)去除率最高的是PAC-La(94.1%),叶绿素a(Chla)去除率最高的是PFS-La(78.2%);在pH为5～10时,PAC-La除磷除藻效果受pH影响最小。实验结果表明,采用絮凝剂-镧复合改性膨润土能够同步去除富营养化水体中的磷和藻类,尤其是采用PAC-La性能最优。     

改性活性氧化镁的除氟效能及机制

通过静态吸附实验,研究了改性活性氧化镁的除氟效能,通过比表面积、孔容、孔径和表面元素及化合物含量分析,初步探讨了改性机制。结果表明,改性后的活性氧化镁吸附行为更符合Langmuir等温线的拟合,即吸附为单分子层吸附,饱吸附容量为88.50 mg/g,吸附平衡常数为0.3681 L/mg,吸附速率可用拟二级动力学方程描述;改性活性氧化镁的吸附除氟效果基本不受溶液中共存的Cl-、NO-3、SO2-4和HCO-3的影响,但HPO2-4对改性活性氧化镁等除氟效果影响较大,尤其当其浓度大于100 mg/L时,显著降低改性活性氧化镁的吸附容量。温度升高改性活性氧化镁的吸附容量增大,在实际饮用水处理中p H基本不会影响除氟效果。改性活性氧化镁吸附除氟的最佳温度为30℃,最适p H为6~9.5。比表面积和孔容的增大可能是改性活性氧化镁吸附容量提高的主要原因之一。     

4种镧改性海藻粉末对养殖废水中磷的去除

为了解决使用矿物材料除磷产生大量沉积物的问题和实现磷的资源化利用,研究了镧改性的海带(LaLJ)、石莼(La-UL)、红藻(La-RP)和浒苔(La-EP)干化粉末材料对模拟废水和养猪废水中磷的吸附特征。在模拟废水中,随吸附剂用量的增加,4种镧改性的海藻对模拟废水中磷的吸附量均呈指数下降;随初始pH的升高,La-EP和La-UL对磷的吸附量增加,而La-LJ和La-RP对磷的吸附量减少。动力学吸附过程和等温吸附过程分别用准二级动力学模型和Freundlich模型拟合更适合。4种镧改性海藻对磷的最大吸附量为8.94～11.25 mg·g~(-1),相比于改性前,La-LJ、La-UL、La-RP和La-EP对磷的吸附量分别增加了24、38、66和25倍。在养猪废水中,经4种镧改性海藻吸附处理后,废水含磷浓度降低到2.5 mg·L~(-1)以下,能实现达标排放。因此,镧改性的4种海藻是养猪废水吸附除磷的可行材料。     

改性La2O3/聚丙烯纤维对饮用水中磷的吸附及控菌效果

为了研究吸附剂在饮用水中除磷控菌效果,在聚丙烯(PP)纤维上负载氧化镧(La_2O_3)纳米颗粒,并用聚乙烯亚胺(PEI)对吸附剂表面进行亲水改性,制备出PEI/La_2O_3/PP纤维吸附材料,使用X射线衍射分析(XRD)对其进行了表征。实验结果表明:偏酸性条件有利于磷的吸附,溶液中共存离子对吸附效果的影响不大;当温度为45℃时,PEI/La_2O_3/PP对磷的饱和吸附容量达到76.67 mg·g-1,吸附过程能够较好地拟合Langmuir模型;吸附动力学过程能够较好地拟合准二级反应动力学方程。该吸附材料对饮用水中的微量磷具有良好的吸附去除效果,磷深度去除后能达到明显的抑菌效果。     

改性松针对水体中铅(II)的吸附

探讨了改性松针(GXLsp)作为吸附剂对水体中铅离子的吸附性能,考察了吸附时间、溶液pH值、吸附剂用量、盐离子浓度、Pb(II)初始浓度及温度对改性松针吸附Pb(II)的影响。利用Langmuir和Freundlich等温线模型对实验数据进行非线性拟合分析,结果表明,Freundlich等温线模型能很好地描述松针对Pb(II)的吸附过程。热力学参数表明吸附是一个自发的吸热过程。改性松针对铅的吸附行为符合拟二级动力学方程,表明吸附过程是以化学吸附为主。在293K时松针对Pb(II)的饱和吸附量为318.3 mg/g,因此,GXLsp可作为一种高效低值生物质吸附剂以去除水体中重金属Pb(II)的污染。     

改性蜂窝煤渣吸附Cr(Ⅵ)的动力学和热力学性能

利用碳酸钡对蜂窝煤渣进行改性,通过粉末X射线衍射光谱（XRD）和扫描电镜（SEM）对改性前后蜂窝煤渣的物质组成和形貌进行表征,研究了改性蜂窝煤渣吸附Cr（Ⅵ）的动力学和热力学性能。实验结果表明,改性蜂窝煤渣对Cr（Ⅵ）具有良好的吸附能力,吸附过程符合准二级吸附动力学模型。分别用Langmuir、Freundlich、D-R和Tempkin等4种吸附等温线模型对实验数据进行拟合,Langmuir方程拟合效果最好,25、35和45℃下的饱和吸附量分别为2.985、2.562和2.630 mg/g。D-R和Tempkin模型研究表明,吸附过程属于物理吸附。热力学研究表明,改性蜂窝煤渣对Cr（Ⅵ）的吸附是一个自发的、放热过程。     

氨修饰NiMg-MOF-74材料共吸附硫硝碳效能及其机理

为实现烟气中硫硝碳的共吸附,采用热溶剂法制备了以不同比例Ni²⁺和Mg²⁺为中心离子,2,5-二羟基对苯二甲酸为配体的双金属有机框架材料Ni_x Mg_1-x-MOF-74,再通过氨水浸渍得到不同浓度氨改性的共吸附硫硝碳性能最优的Ni0.83Mg0.₁₇-MOF-74,以实现氨基基团的功能化修饰,并利用原位红外光谱记录了吸附剂上3种气体的吸附物种状态及变化,结合TPD探究了其共吸附机理,最后考察了O₂、H₂O对上述材料吸附过程稳定性的影响。效率测试发现,改性后的0.2NH₃@Ni_0.83Mg_0.17-MOF-74吸附剂对SO₂、NO和CO共吸附的饱和吸附量为0.851、2.130和0.187 mmol·g^-1,为改性前的1.8、6.3和4.7倍。结果表明,氨基的修饰使吸附剂拥有更多表面碱性基团,从而能吸附活化酸性气体,并提高材料对...     

多基团秸秆纤维对水体中铜/磺胺甲恶唑复合污染物的定量吸附性能

以秸秆纤维为研究对象,通过醚化和接枝化修饰方法赋予其纤维结构的季胺基(-N⁺)、羧基(-COOH)等,从而制备出多基团纤维材料(NCS)。在一元和二元吸附体系中,考察了NCS对不同pH水体中铜/磺胺甲恶唑(SMZ-Cu)复合污染物的去除效果。Langmuir吸附等温线拟合结果表明,NCS对SMZ和Cu(Ⅱ)的最大理论吸附量分别为59.76 mg·g^-1和4.71 mg·g^-1,以及对络合物中SMZ和Cu(Ⅱ)的最大理论吸附量分别为56.21 mg·g^-1和5.54 mg·g^-1。吸附过程也符合准二级动力学方程,属于化学吸附。相比而言,NCS在一元吸附体系中更倾向单一吸附SMZ而不是Cu(Ⅱ)。而且,多重相互作用使NCS在二元吸附体系中主要吸附SMZ-Cu为主,而不是单一污染物。密度泛函理论(DFT)计算不但验证了上述结果,还定量地解释在单一吸附系统中,NCS的-N⁺结构中-COOH与SMZ中磺酰氨氮结合最稳定,而C-N则与Cu结合能最大;在二元吸附体系中,...     

磁性山竹壳炭的制备及对氯霉素吸附性能

以山竹壳为原料,K₂C₂O₄为活化剂,Fe(NO₃)₃为赋磁剂制备了磁性山竹壳炭。考察了制备条件对山竹壳炭理化性质的影响,并探究其对水体中氯霉素的吸附性能。结果表明,随着K₂C₂O₄用量的增加和炭化温度的升高,磁性山竹壳炭的比表面积和孔容增加,但Fe₃O₄逐渐被还原为单质Fe。当磁性山竹壳炭PGC-4-900投加量为0.3 g·L^-1,溶液质量浓度为125 mg·L^-1时,对氯霉素吸附容量最大可达316.3 mg·g^-1。吸附过程为自发、吸热和无序度增加的过程。吸附动力学符合拟二级动力学模型,等温模型可用Langmuir方程描述。磁性山竹壳炭在吸附氯霉素方面具有宽泛的pH适应性,静电作用非磁性山竹壳炭对氯霉素吸附主要机理,孔隙填充和π—π作用在氯霉素吸附过程中起主导作用。     

阳离子表面活性剂改性油茶果壳对水溶液中甲基橙的吸附

以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对油茶果壳进行改性,制备CTAB-油茶果壳(CTABCOS)吸附材料,并采用批实验法对其对水溶液中甲基橙的吸附去除进行了研究。考察了溶液p H、吸附剂用量和离子强度等对水溶液中甲基橙的吸附影响,并研究了体系的吸附动力学和吸附热力学特征。结果表明,向100 m L浓度为50 mg/L的甲基橙溶液中加入0.40 g CTAB-COS,在最佳实验条件下,CTAB-COS对甲基橙的去除率可达96.66%。溶液离子强度增大,甲基橙去除率降低。CTAB-COS对甲基橙的吸附行为符合拟二级动力学模型,吸附等温线可用Langmuir模型进行较好拟合,在20℃时最大吸附量为18.31 mg/g。吸附热力学结果表明,吸附过程为可自发进行的放热过程。再生性实验结果表明,再生6次后,CTAB-COS对甲基橙的吸附去除率仍可达到80%。该改性油茶果壳可应用于阴离子型染料废水的吸附法处理。     

改性焦粉对氟离子吸附热力学及机理

以废弃焦粉为原料,50％硝酸为改性剂,借助JSM、XRD和XPS现代分析测试方法表征其结构。考察了改性焦粉对氟离子吸附模型、热力学参数、粘附几率和活化能,初步探讨了吸附机理。结果表明,硝酸改性焦粉是硝酸刻蚀焦粉表面增加孔结构,增大表面积,表面氧化形成较为丰富含氧功能组的过程;吸附符合Langmuir和Langmuir吸...