熔融-水热法合成粉煤灰沸石及其吸附性能研究

以粉煤灰为原料,研究了在熔融温度分别为 300 ℃、 400 ℃、 500 ℃,熔融时间分别为 1 h、 2 h、 3 h,水热温度分别为 45 ℃、 65 ℃、 85 ℃,水热时间分别为 6 h、 8 h、 10 h,对合成粉煤灰沸石( FZ)吸附性能的影响.结果表明熔融温度为 300 ℃,熔融保温时间为 1 h,水热温度为 65 ℃,水热保温时间为 6 h,产物中有类沸石生成.熔融-水热合成 FZ对 Cd2+吸附率为 99.82%,吸附量为 0.199 64 mg/g,略高于活性炭(吸附率 99.69%)优于天然沸石(吸附率 97.94%).     

粉煤灰基吸附剂对模拟废水中Cd2+的吸附性能

以粉煤灰为原料、Na2CO3为助熔剂,采用盐熔融—水浴结晶法制备粉煤灰基吸附剂。探讨了吸附剂的最佳制备条件及其对模拟废水中Cd2+的最佳吸附条件、吸附动力学和吸附机理。实验结果表明:制备吸附剂的最佳工艺条件为m(粉煤灰)∶m(Na2CO3)为1∶2,焙烧温度为450℃;采用最佳制备工艺条件下制备的吸附剂(记作2-450℃-FA吸附剂),在初始Cd2+质量浓度为300 mg/L、初始溶液pH为7.7、振荡时间为120 min的条件下,对模拟废水中Cd2+的去除率为98.0%。2-450℃-FA吸附剂对Cd2+的吸附主要受颗粒内扩散控制,吸附过程可用准二级吸附动力学方程很好地描述。Ea为77.22 kJ/mol,吸附过程主要为化学吸附。     

碱激发粉煤灰对Cs~+的吸附行为

将粉煤灰进行碱激发改性,运用XRD和SEM技术对碱激发粉煤灰进行了表征,通过静态平衡吸附实验研究了碱激发粉煤灰对Cs+的吸附动力学和热力学特性,并对吸附前后的碱激发粉煤灰进行了FTIR分析。表征结果显示,碱激发处理后,粉煤灰的晶相发生了改变,且粉煤灰表面密实的硬壳层被破坏。实验结果表明:在初始Cs+质量浓度为200 mg/L、吸附温度为25℃、溶液pH为10、碱激发粉煤灰投加量为12.0 g/L的条件下,碱激发粉煤灰对Cs+的平衡吸附率可达80%以上,其吸附能力比碱激发前提高了3倍以上;吸附过程可用准二阶动力学方程来描述,并较好地符合Langmuir等温吸附模型;碱激发粉煤灰对Cs+的吸附是吸热过程,且能自发进行;该过程以物理吸附为主,并伴随化学吸附。     

碱熔融-微波晶化法合成粉煤灰沸石及其对Cd~(2+)的吸附

以粉煤灰为主要原料,采用碱熔融—微波晶化法合成粉煤灰沸石。采用XRD,SEM,TEM等技术表征了粉煤灰沸石的微观结构,并对其吸附Cd~(2+)的性能进行了研究。表征结果显示,粉煤灰沸石主要由X型沸石、P型沸石和铝组成,粉煤灰沸石中有排列规则、呈蜂窝状的孔穴和孔道存在,其孔穴和孔道大小分布均匀,致密。粉煤灰沸石的比表面积为108.49 m2/g,平均孔径为3.779 nnm,孔体积为0.221 mL/g。实验结果表明,在溶液pH为7、吸附时间30 min的最佳吸附条件下,Cd~(2+)去除率均大于94%。粉煤灰沸石对Cd~(2+)的吸附可很好地用二级动力学方程进行拟合,相关系数为0.999 99。可用Langmuir等温吸附模型描述该吸附过程,该吸附过程是单分子层吸附,主要是化学吸附,粉煤灰沸石对Cd~(2+)的饱和吸附量为49.261 mg/g。     

粉煤灰基沸石分子筛对水中氨氮的吸附

以粉煤灰为原料,采用碱熔融-水热法制备了3种沸石分子筛,运用XRD、XRF、SEM和BET等手段进行了表征,并将分子筛用于吸附溶液中的氨氮,考察了影响氨氮吸附效果的主要因素、氨氮等温吸附特征和吸附动力学特征。结果表明：分子筛B(Na_20.8Al₂₃Si₃₆O₁₁₇·7.69 H₂O)对氨氮的吸附效果最佳,在初始氨氮质量浓度100 mg/L、分子筛B加入量2 g/L、初始溶液pH 7、吸附温度25℃、转速150 r/min的条件下,吸附60 min后,氨氮吸附量和去除率分别为40.61 mg/g和90%;4种阳离子对氨氮吸附效果的影响顺序依次为K⁺>Ca²⁺>Na⁺>Mg²⁺;分子筛B对氨氮的吸附为单分子层吸附,具有化学吸附的特征;分子筛B吸附氨氮的的最佳工艺条件为初始溶液pH 7、吸附温度45℃、初始氨氮质量浓度40 mg/L,在该条件下,氨氮去除率为93%。     

粉煤灰-粉煤灰合成沸石对Cs~+的固化

以电厂废弃物粉煤灰为原料、采用碱熔-水热法制备了粉煤灰合成A型沸石(以下简称沸石),再以沸石对溶液中的Cs+进行分离富集,最后在碱激发剂的作用下以粉煤灰和吸附后的沸石制得地聚合物固化体。对固化体的性能进行了评价,并探讨了固化机理。实验结果表明:在吸附温度25℃、初始Cs+质量浓度100 mg/L、固液比10.0 g/L的条件下,沸石对的Cs+的吸附率达98%,比粉煤灰提高了2倍以上;沸石掺量为20%~30%(w)时,固化体的抗压强度符合GB 14569.1—2011要求,固化体中Cs+的42 d浸出率和累计浸出分数均远优于GB 14569.1—2011限值,表现出优异的抗浸出性能。     

核桃壳吸附剂对水中Pb2+的吸附

采用自制核桃壳吸附剂,利用静态吸附法,处理模拟含Pb²⁺废水。实验结果表明：当初始Pb²⁺的质量浓度20.00 mg/L、初始废水pH=5.5、吸附剂加入量12 g/L、吸附剂粒径1.60~2.50 mm、吸附时间120 min时,核桃壳吸附剂对Pb²⁺的去除率为91.7%;吸附剂对Pb²⁺的吸附行为满足拟二级吸附动力学方程,吸附等温线满足Langmuir等温方程,饱和吸附量达到3.903 mg/g;吸附饱和的吸附剂可用浓度 0.1 mol/L的硝酸解吸,经解吸后的吸附剂可重复利用3次。     

粉煤灰及其制备沸石对高浓度氨氮的去除比较

以粉煤灰为原料,采用改进的水热合成法制备了粉煤灰沸石,并将粉煤灰和粉煤灰沸石用于高浓度氨氮的吸附去除。实验结果表明:在粉煤灰和粉煤灰沸石的投加量分别为0.10 g/m L和0.04 g/m L、反应体系p H为5~7、初始氨氮质量浓度为500 mg/L的条件下,分别吸附660 min和60 min,粉煤灰和粉煤灰沸石对氨氮的去除率分别约为20.1%和50.7%左右,粉煤灰沸石对高浓度氨氮的去除效果明显优于粉煤灰;粉煤灰和粉煤灰沸石对氨氮的吸附动力学行为符合准二级动力学方程;Langmuir和Freundlich等温吸附模型能较好地描述粉煤灰对氨氮的等温吸附过程,而粉煤灰沸石对氨氮的等温吸附过程则更适宜用线性模型和Freundlich模型描述。     

纳米羟基磷灰石的制备及其对Pb2+的吸附性能

采用溶胶-凝胶法制备了纳米羟基磷灰石(n-HAP),使用FTIR、XRD、气体吸附仪等表征了n-HAP的物相及微观结构,并研究了n-HAP对模拟含Pb2+废水中Pb2+的吸附特性。实验结果表明:所制备的n-HAP粒径为24.39 nm,比表面积为53.50 m2/g,孔体积为0.32 cm3/g;n-HAP对Pb2+的去除率随吸附时间、吸附温度和溶液pH(小于6.5的实验范围)的增加而增大,随初始Pb2+质量浓度增大而减小;n-HAP对Pb2+的吸附较符合准二级吸附动力学方程,颗粒内扩散过程是吸附速率的控制步骤;Langmuir吸附等温方程比Freundlich吸附等温方程更适合描述n-HAP对Pb2+的吸附热力学行为,Pb2+在n-HAP上的吸附符合单分子层吸附形式。     

海藻酸钠-聚乙烯醇-聚乙二醇复合膜的制备及其对Cu2+的吸附

采用聚乙烯醇（PVA）、聚乙二醇（PEG）对海藻酸钠（SA）进行改性,制备了一种新型高效SA-PVA-PEG复合膜。研究了该复合膜对Cu²⁺的吸附效果。用IR和SEM等手段对复合膜进行了表征。表征结果显示,复合膜内部存在孔状结构,有利于吸附Cu²⁺。实验结果表明：在初始Cu²⁺质量浓度50 mg/L、复合膜加入量1 g/L、废水pH=5、吸附温度30 ℃、吸附时间60 min的最佳条件下,吸附率最高可达90.1%,吸附量达25.3 mg/g;复合膜吸附Cu²⁺的动力学过程可用二级动力学方程和Elovice方程进行拟合,吸附过程符合Langmuir单层吸附理论。采用浓度为1 mol/L的HCl溶液对吸附后的复合膜进行解吸,当解吸时间为2 min时,解吸率可达80.0%。     

钛硅分子筛催化双氧水氧化水中间甲酚

探索催化双氧水氧化去除间甲酚对开发炼油厂碱渣废水处理新技术意义重大。采用钛硅分子筛催化双氧水氧化水中间甲酚,考察了反应时间、反应温度、双氧水加入量、催化剂加入量和初始溶液pH对间甲酚去除率的影响。实验结果表明：钛硅分子筛对双氧水氧化间甲酚具有显著的催化作用;在反应时间为90 min、反应温度为80 ℃、n（H₂O₂）∶n（间甲酚）为4、催化剂加入量为1.5 g/L、初始溶液pH为1.0~11.0的条件下,间甲酚去除率约为94%,间甲酚溶液的BOD₅/COD从氧化前的0.26提高到氧化后的0.38,可生化性显著提高。     

豆渣对水中Cd2+和Zn2+的吸附

研究了新型生物吸附剂豆渣对水中Cd^2＋和Zn^2＋的吸附机制和吸附能力;分析了吸附时间、溶液pH、豆渣质量浓度和重金属离子质量浓度对重金属离子去除效果的影响。豆渣对Cd^2＋和Zn^2＋的吸附过程符合Langmuir等温吸附方程。在Cd^2＋溶液和Zn^2＋溶液的pH分别为6．0和7．0、质量浓度为50mg／L、豆渣质量浓度为10．0g／L的条件下,吸附12h,Cd^2＋和Zn^2＋的去除率分别为96．O％和89．4％。通过Langmuir吸附等温线模拟,得出豆渣对Cd^2＋和Zn^2＋的最大吸附量分别为19．61mg／g和11．11mg／g。     

高炉渣对Cd~(2+)的吸附性能

采用包头钢铁集团炼铁厂的高炉渣为吸附剂(粒径0.154 nm)对Cd2+进行吸附,运用SEM技术对吸附剂进行了表征,研究了初始Cd2+质量浓度、吸附剂加入量、吸附时间、吸附温度和废水pH对Cd2+去除率的影响,并探讨了吸附机理。表征结果显示:高炉渣吸附剂具有疏松多孔的特点,表面十分粗糙,比表面积较大。实验结果表明:当吸附温度为室温(28℃)、废水pH为7、初始Cd2+质量浓度为10 mg/L、吸附剂加入量为8 g/L、吸附时间为60 min时,Cd2+去除率达到98.55%;高炉渣对Cd2+的吸附符合拟二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型,且吸附反应易发生。     

尿素基纤维的制备及对水中Cu2+和Cd2+的吸附

以棉纤维为原料,经氯化和取代反应,制得尿素基纤维并用于水中Cu^2＋和Cd^2＋的吸附,考察了各种因素对吸附效果的影响。尿素基纤维对Cu^2＋和Cd^2＋的吸附可用Langmuir等温吸附方程描述,吸附过程可看成单层吸附。较佳吸附条件：重金属离子溶液pH为5,流量为7mL／min。用过的尿素基纤维经2mol／L的盐酸洗脱再生后,对Cu^2＋的吸附、解吸、再吸附的性能良好,可重复使用。     

壳聚糖吸附废水中铅离子的研究

研究了壳聚糖对废水中Pb2+的吸附特性,考察了壳聚糖溶液加入量、吸附时间及体系pH等条件对壳聚糖吸附溶液中Pb2+效果的影响。当质量分数为0.8%的壳聚糖溶液加入量为0.4 mL、吸附时间为30 m in、体系pH为5~6时,处理浓度为1×10-4mol/L的含Pb2+溶液,Pb2+去除率可达98%;同样条件处理印染废水,Pb2+去除率可达92.6%。     

黑藻对铅离子的生物吸附

研究了黑藻对Pb^2＋的生物吸附作用,考察了溶液pH、Pb^2＋初始质量浓度、黑藻加入量和吸附时间对吸附效果的影响。实验结果表明,溶液pH在2．5～5．0时吸附效果最好,吸附20min基本达到平衡。在溶液pH为4．0、黑藻加入量为2g／L、吸附时间为60min、Pb^2＋初始质量浓度为100mg／L的条件下,黑藻对Pb^2＋的吸附量为47．5mg／g。通过元素分析和等温吸附模型对黑藻吸附Pb^2＋的机理进行了研究,发现黑藻吸附Pb“是阳离子交换过程,吸附符合Langmuir、Freundlich和D—R等温吸附模型。考察了Cd^2＋、Cu^2＋和Ni^2＋对黑藻吸附Pb^2＋的影响,结果表明,Cd^2＋、Cu^2＋和Ni^2＋的存在不干扰黑藻对Pb^2＋的吸附。     

无黏结剂ZSM-5分子筛的制备及其对甲苯的吸附性能

以硅溶胶为黏结剂,将粗孔硅胶、聚乙二醇、拟薄水铝石、ZSM-5晶种导向剂捏条成型,采用干胶转化法制备得到了无黏结剂ZSM-5分子筛。XRD和SEM等表征方法的结果显示,采用干胶转化法制备得到的ZSM-5分子筛的相对结晶度较高,具有200nm左右的小晶粒构成的自支撑结构。采用无黏结剂ZSM-5分子筛吸附剂进行甲苯吸附-脱附实验,该吸附剂表现出良好的吸附性能,对甲苯的脱附性能优于活性炭。     

用沸石吸附稀土冶炼氯铵废水中的氨氮

用天然沸石对稀土冶炼氯铵废水中的氨氮进行吸附实验。通过实验得到的最佳工艺条件为：废水pH7—8、沸石粒径0．5—1．0mm、沸石投加量60g；先以300r／min搅拌1min，再以60r／min搅拌30min，沉降30min。稀土冶炼氯铵废水经沸石吸附处理后，废水中的氨氮质量浓度由13013mg／L降至6168mg／L，氨氮去除率达52．6％。