层状双氢氧化物即时合成处理含Cr(Ⅵ)废水

利用LDH合成原理,提出了即时合成层状双氢氧化物去除Cr(Ⅵ)的新方法.其基本原理是,在废水处理中由于Mg²⁺、Al³⁺水解共沉淀形成LDH,Cr(Ⅵ)阴离子优先进入LDH结构层间平衡结构电荷,从而使Cr(Ⅵ)阴离子以LDH沉淀的形式被去除.这一原理已为模拟废水实验和沉淀物结构分析证实.研究结果表明,影响处理效果的因素是Mg/Al比值、pH值以及Cr(Ⅵ)浓度,当pH值为8.5～9、Mg/Al为1∶1～2∶1时Cr去除率最高,Mg、Al利用率也比较高,出水水质满足工业排放要求,从而显示这种废水处理技术具有非常好的效果.     

镁铝层状双金属氢氧化物及其煅烧产物对水体W(Ⅵ)的吸附特征与机制

采用微波陈化法制备了物质的量比为2:1的硝酸型镁铝层状双金属氢氧化物(LDH),系统地研究了LDH及其煅烧产物(CLDH)对W(Ⅵ)的吸附特征,并通过对吸附W(Ⅵ)前后LDH和CLDH的结构进行表征阐明相关吸附机制.LDH和CLDH对W(Ⅵ)的吸附动力学更符合拟二级动力学模型,表明化学吸附是决定吸附速率的关键.LDH和CLDH对W(Ⅵ)具有较高的亲和性,最大吸附量分别达176.0,124.5mg/g,远高于同类LDH.LDH吸附W(Ⅵ)的最佳pH值范围为4.0～10.0,酸性条件有利于CLDH吸附W(Ⅵ).综合对比,LDH具有更高的吸附容量、更快的吸附速率以及更弱的水质影响(Mg、Al溶出低,pH变化小),更适宜用于W(Ⅵ)吸附.LDH吸附W(Ⅵ)的主要机制包括离子交换、外层络合和内层络合,而CLDH对W(Ⅵ)的吸附机制还包括重构层状结构时仲钨酸盐(W₇O₂₄^6-)的插层作用.以上结果表明,采用微波法合成LDH和CLDH均可高效地吸附污染水体的W(Ⅵ),是一类性能优越的W(Ⅵ)吸附材料.     

不同类型LDHs负载改性麦饭石对Cr(Ⅵ)吸附性能

在碱性条件下采用水热-共沉淀法,将ZnCl_2、MgCl_2和AlCl_3、FeCl_3等不同2价和3价金属化合物两两组合,生成4种层状双金属氢氧化物(LDHs),并负载于天然麦饭石填料表面;分别通过等温吸附试验、解吸附试验、吸附动力学试验、竞争性吸附试验、不同温度及pH值吸附试验,研究LDHs涂层负载改性麦饭石对Cr(Ⅵ)吸附效果的提升作用.结果表明,改性后的各种麦饭石填料对Cr(Ⅵ)的最大理论吸附量均大于天然麦饭石,其中Zn Al-LDHs改性麦饭石对Cr(Ⅵ)的吸附效果最佳,在最适温度15℃时最大理论吸附量接近天然麦饭石的10倍;同时,解吸附试验发现LDHs的负载可以加强填料的重复利用率.所有填料对Cr(Ⅵ)的吸附热力学参数均为ΔGθ0、ΔHθ0、ΔSθ 0,表明填料吸附Cr(Ⅵ)过程为可自发进行的放热过程;LDHs负载改性麦饭石对Cr(Ⅵ)的吸附过程均符合准二级反应过程,以化学吸附为主.通过选用合适的金属离子组合方式制备不同的LDHs负载改性麦饭石,可达到有效提高麦饭石吸附水体中Cr(Ⅵ)性能的目的.     

镁铁层状双金属氢氧化物对磷酸盐的吸附作用及对内源磷释放的控制效果及机制

为确定镁铁层状双金属氢氧化物(Mg/Fe-LDH)添加对水体内源磷释放的控制效果及机制,本文首先研究了Mg/FeLDH对水中磷酸盐的吸附特征和机制,再研究了其添加对底泥磷吸附能力的影响以及对上覆水和间隙水中磷的影响进而评估了吸附磷酸盐后Mg/Fe-LDH中磷的稳定性.结果发现,与准一级和准二级动力学模型相比,Mg/Fe-LDH对水中磷酸盐的吸附动力学过程更好地满足Elovich模型;与Langmuir模型相比,Freundlich和Dubinin-Radushkevich模型更加适合用于描述Mg/Fe-LDH对水中磷酸盐的等温吸附行为;当溶液pH值为4～10时,吸附容量相对较高,而当pH值由10增加到11时,吸附容量则显著下降;共存Ca²⁺和Mg²⁺对吸附起促进作用,Na⁺和Cl^-的影响可以忽略不计,而SO₄^2-和HCO₃^-则对吸附起负面影响.阴离子交换、静电吸引、配位体交换和内层配合物形成是Mg/Fe-LDH吸...     

FeMnNi-LDHs对水中As(Ⅲ)的吸附性能与机制

稳定和高效地去除地下水中的As(Ⅲ)仍然是一个具有挑战的全球性问题.本研究以Fe、Mn和Ni这3种元素作为层板阳离子,采用共沉淀法制备出三金属层状双氢氧化物FeMnNi-LDHs,利用XRD、TEM、FT-IR和XPS等技术对其结构进行表征,并探讨其对水中As(Ⅲ)的吸附去除能力与机制.结果表明,FeMnNi-LDHs...     

富里酸改性FeMnNi-LDH复合材料对水中砷镉的吸附性能与机制

水体中的As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)重金属离子具有潜在的毒性,且能通过食物链等方式转移富集进入人体,进而威胁人体健康.选用富里酸(FA)作为铁锰镍层状双氢氧化物(FeMnNi-LDH)的修饰物,采用共沉淀法制备出能够同时吸附As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)阴阳离子的稳定层状复合材料(FA@FeMnNi-LDH),主要提升了其对Cd(Ⅱ)的吸附容量.利用XRD、TEM、FT-IR和XPS等技术对其结构进行表征,并探讨其对水体中As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)的吸附去除能力和机制.结果表明,经筛选出的具有结构稳定和最大FA负载率、且达到最优吸附性能的复合材料有层状双氢氧化物的典型特征峰.复合材料对As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)的吸附动力学符合准二级动力学模型,等温吸附曲线符合Langmuir模型,25℃时最大吸附量分别为249.60 mg·g^-1和156.50 mg·g^-1.该复合材料在pH为2～7和4～7范围内,分别对As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)有较好的吸附效果.水中共存的常见阴离子对As(Ⅲ)的竞争吸附影响大小顺序为：PO₄^3->C...     

高晶度Mn-Fe LDH催化剂活化过一硫酸盐降解偶氮染料RBK5

采用改进的共沉淀结合水热法制备高晶度锰铁层状双金属氢氧化物作为催化剂,用于高效活化过一硫酸盐(PMS)降解活性黑5(RBK5).通过X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)以及X射线光电子能谱(XPS)对材料进行表征,证明成功合成了结晶度高、层状结构突出的Mn-Fe LDH.同时探究了锰铁量比,催化剂投加量,PMS浓度和初始pH值等因素对RBK5的吸附效果、催化降解及反应动力学的影响.结果表明,高晶度Mn-Fe LDH催化剂具有良好的吸附能力和高效的催化效率,在n(Mn)/n(Fe)比为1∶1,催化剂投加量为0.2 g·L^-1,PMS浓度为1 mmol·L^-1,初始pH为7时,RBK5(20 mg·L^-1)在90 min内降解率可达86%,整个反应过程符合拟一级动力学(R²>0.9).自由基猝灭实验表明,Mn-Fe LDH/PMS体系降解RBK5为SO^-₄·和·OH两种活性自由基...     

有机改性层状双金属氢氧化物与甲基橙联合暴露对小球藻的毒性影响

为探究有机改性层状双金属氢氧化物(O-LDH)与甲基橙(MO)联合暴露对微藻的毒性影响,选取小球藻(Chlorella vulgaris)作为受试藻种,考察O-LDH、MO单一及联合暴露对小球藻的生长抑制率、叶绿素含量、细胞结构等指标的影响,并通过测定溶液剩余MO浓度和藻细胞表面电位,探究O-LDH、MO与小球藻的吸附作用及毒性机制。结果表明：1)O-LDH、MO对小球藻96 h生长抑制率拟合均符合Logistic模型(R²>0.99),EC_50-96h值分别为122.18,26.73 mg/L,MO对小球藻的抑制作用大于O-LDH;2)O-LDH对小球藻的毒性机制包括纳米片层聚集在微藻细胞表面所产生的阴影效应以及纳米片层割裂细胞结构所造成的氧化损伤;3)在低O-LDH浓度范围(0～50 mg/L),溶液中O-LDH被微藻细胞强烈吸附,阻碍微藻光合作用并割伤微藻细胞结构,对微藻产生阴影效应和氧化损伤,导致O-LDH和MO对小球藻的联合毒性增强;在高O-LDH浓度范围(50～500 mg/L),溶液中O-LDH、O-LDH吸附MO后产物共...     

即时合成层状双氢氧化物法去除阴离子染料刚果红

利用层状双氢氧化物(LDH)合成原理,提出了即时合成LDH处理染料废水的方法,并对其可行性进行了实验研究.该方法的基本原理是由于Mg2+,Al3+水解共沉淀形成LDH,阴离子染料优先进入LDH结构层间平衡结构电荷,从而使阴离子染料以LDH沉淀的形式被去除.探讨了反应时间,pH,n(Mg2+):n(Al3+)及温度对染料去除率的影响.结果表明,在常温下,最佳pH为9.0,反应时间为2 h,n(Mg2+):n(Al3+)为2:1,对刚果红染料的去除率可达100%,效果十分显著.      

有机改性镁铝层状氢氧化物对酸性橙Ⅱ的吸附研究

采用共沉淀法合成以十二烷基硫酸根为层间阴离子的有机改性镁铝层状双金属氢氧化物(LDHs-SDS),对其进行XRD、FT-IR表征,并研究其对水中阴离子染料酸性橙Ⅱ的吸附特性,探讨了吸附剂投加量、初始pH值、染料浓度、温度、吸附时间等因素对酸性橙Ⅱ吸附性能的影响.结果表明,LDHs-SDS对酸性橙Ⅱ染料废水具有明显的脱色效果,25℃下,0.2 g·L-1和0.4 g·L-1的LDHs-SDS对浓度为100 mg·L-1和200mg·L-1染料的脱色率可分别达到97.41％和97.13％.在pH为3～11之间,吸附效果良好;吸附在2h内完成;LDHs-SDS对酸性橙Ⅱ的饱和吸附量为486.44 mg·g-1.吸附规律较好地符合Langmuir吸附等温方程,吸附反应为吸热反应,且吸附过程符合拟二级反应动力学方程.在阴离子染料去除方面,LDHs-SDS显示出较好的应用前景.     

Ca-Al-LDH对富里酸吸附性能的研究

采用乙醇辅助液相共沉淀法制备Ca-Al-LDH(层状双金属氢氧化物),运用X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变化红外光谱仪(FA-RT)对吸附前后的Ca-Al-LDH样品进行表征,并研究了Ca-Al-LDH对富里酸的吸附性能及其影响因素。结果表明:Ca-Al-LDH对富里酸吸附容量随p H的变化呈先增加后递减趋势,在p H为4时吸附容量达35.5 mg/g;吸附过程在24 h达到平衡;添加电解质Na NO3可抑制富里酸的吸附作用;吸附过程符合Langmuir模型,且吸附动力学过程符合准二级动力学方程。     

Friedel层状化合物对正磷酸根的去除效应及其作用机制

为了解Friedel化合物除磷的应用潜能,研究了Friedel化合物对正磷酸根的吸附动力学和吸附等温线,并结合反应后溶液中各离子浓度的变化和反应固相产物的XRD、红外光谱分析,探讨其除磷作用机理.结果表明:Friedel化合物对正磷酸根的吸附等温线符合Langmuir等温吸附方程,理论吸附容量为4.86mmol·g-1;Friedel化合物除磷作用机理主要为溶出钙离子的沉淀作用,同时存在氢氧化铝的固磷作用.     

镁铝LDH制备表征及吸附磷酸根离子的性能研究

采用共沉淀法制备碳酸型及硝酸型Mg-Al-LDH(层状双氢氧化物)粉体,并对两种不同阴离子的LDH样品进行X射线衍射(XRD)及红外光谱表征;又将其作为吸附剂,对水中磷酸根离子的去除性能进行了系统研究。实验结果表明,两种LDH的晶体结构基本相似;其对废水中磷酸根离子具有很好的去除效果,且碳酸型LDH除磷效果更佳。通过对模拟废水及实际废水进行吸附实验,得到了LDH除磷的最佳条件。镁铝LDH在废水除磷方面具有较好的应用前景。     

Ti-Fe复合氢氧化物的制备及其对水中As(Ⅲ)的去除

采用共沉淀法制备了新型Ti-Fe复合氢氧化物吸附剂,并对其表面特性及除砷性能进行了初步研究。比表面和孔隙测试结果表明:2种Ti-Fe复合氢氧化物TF和TM的比表面积分别为148.6,147.6 m2/g,平均孔径分别为6.2,6.5 nm。Lagergren二级吸附动力学模型,可以很好地描述Ti-Fe复合氢氧化物吸附去除As(Ⅲ)的动力学过程。Freundlich和Langmuir方程均能较好地描述Ti-Fe复合氢氧化物吸附As(Ⅲ)的过程,而且Freundlich方程的拟合效果更好(R2>0.96);TF和TM对As(Ⅲ)的饱和吸附容量分别达到76.92,38.76 mg/g。当PO34-浓度小于2 mmol/L时,TF和TM对As(Ⅲ)的去除率分别可以达到空白样的90%和80%以上;浓度为10 mmol/L时,去除率也可分别达到60%和55%。Ti-Fe复合氢氧化物能够有效减轻PO34-对吸附性能的抑制。     

海藻酸钠固定化Fe-Cu双金属去除Cr(Ⅵ)的作用机制

通过运用海藻酸钠(SA)固定化Fe-Cu双金属(SAB)来克服Fe0-PRB利用率低、易板结、堵塞的缺陷.结果表明,SA和Fe-Cu双金属的运用能极大地提高Fe0的利用率,SA的运用可以使Fe-Cu双金属以较低的镀铜量获得较高的Cr(Ⅵ)去除率,SAB镀铜0.9%(SAB0.9)为最佳的填料.FEI电镜扫描结果表明,SA跟2价金属阳离子Ca2+交联形成孔隙结构,为双金属的附着提供了大量的吸附点位,增大了金属颗粒的比表面积;场发射扫描电子显微镜(FESEM)及X-射线光电子能谱(XPS)结果表明,Cu负载于Fe0表面,呈疏松层状结构,在Fe0与Cr(Ⅵ)反应中起催化剂作用,通过自身化合态变化传递Fe0失去的电子,从而提高了Fe0的利用率.渗透系数实验结果表明,SAB0.9能控制Fe0与Cr(Ⅵ)反应产物的释放,缓解Fe0-PRB易板结、堵塞的缺陷.     

氢氧化镧掺杂氧化铝去除水体磷酸盐性能研究

为有效去除水体中的磷酸盐,采用沉淀沉积方法合成了氢氧化镧〔La(OH)₃〕掺杂氧化铝(Al₂O₃)的吸附材料La(OH)₃(X)/Al₂O₃〔X表示吸附剂中的La(OH)₃质量含量〕,并对其吸附磷酸盐的性能进行研究. 结果表明:①Al₂O₃和La(OH)₃是吸附剂中磷酸盐的主要结合位点. ②磷酸盐初始浓度为50 mg/L时,La(OH)₃(19)/Al₂O₃吸附剂在初始阶段吸附较快,且在200 min左右达到吸附平衡. La(OH)₃(X)/Al₂O₃吸附剂对磷酸盐的吸附量随着La(OH)₃负载量的提高而升高,其吸附等温线符合Langmuir模型拟合. La(OH)₃(7)/Al₂O₃、La(OH)₃(13)/Al₂O₃、La(OH)₃(19)/Al₂O₃和La(OH)₃(27)/Al₂O₃对磷酸盐的最大吸附量可分别达到25.32、27.40、43.10和53.76 mg/g (以P计). 这表明La(OH)₃掺杂Al₂O₃后为磷酸盐提供更多的活性位点,有效提高了磷酸盐的吸附容量. ③La(OH)₃(19)/Al₂O₃对磷酸盐的吸附量随pH的升高而降低,共存阴离子影响试验表明,La(OH)₃(19)/Al₂O₃对磷酸盐具有较高的吸附选择性. ④经过5次吸附-脱附循环后,La(OH)₃(19)/Al₂O₃表现出稳定的吸附和再生性能,对实际水体磷酸盐的去除试验结果表明其可用于实际水体中磷酸盐的去除. 研究显示,La(OH)₃(19)/Al₂O₃的磷酸盐吸附速率快、吸附容量高、吸附选择性高,具有潜在的应用价值.      

铁电絮凝去除磷酸盐性能及影响因素研究

不同水质条件下,铁板作为阳极电絮凝时会产生不同形态的絮体,而絮体种类对磷酸盐去除效果尚不明确.利用铁板作为阳极进行电絮凝,考察溶解氧对电絮凝过程中生成絮体种类的影响,进一步研究电流密度和初始pH值对磷酸盐去除效果的影响.结果表明,低溶解氧（DO）条件下絮体成分主要为磁铁矿,高DO条件下可能为无定型三价铁氧化物/氢氧化物;电流密度越大(2.5、5和10 mA·cm^-2),磷酸盐去除效率越高,同时,低DO条件下磷酸盐去除效率高于高DO条件;而初始pH值（4、5、6、7和8）虽不影响不同溶解氧条件下所产絮体的除磷效果,但DO浓度高时,酸性条件下磷酸盐去除效率更高.当前污水处理厂二级出水存在磷浓度较高的问题(TP> 0.5 mg·L^-1),采用实际污水在2.5 mA·cm^-2电流密度下进行电絮凝,10 min后,初始浓度为1.307 mg·L^-1磷酸盐去除效率达98%以上.研究结果将为电絮凝产不同形态铁去除磷酸盐提供理论支持.     

富里酸改性FeMnNi-LDH对砷镉污染土壤的钝化修复

选用腐殖质活性组分富里酸(FA)作为铁锰镍层状双氢氧化物(FeMnNi-LDH)的修饰物,采用共沉淀法制备出稳定层状FA@Fe Mn Ni-LDH复合材料,并运用于As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)复合污染土壤的钝化修复.通过小白菜盆栽实验研究了在不同砷镉复合污染水平及不同初始土壤pH值条件下,复合材料对土壤As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)的钝化效果、各形态含量变化及对小白菜根部和地上部As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)转运、富集系数的影响,并进行相关性分析.结果表明,FA@Fe Mn Ni-LDH复合材料对As和Cd具有显著的同步钝化效果.当复合材料添加量由0%增加到1.0%,促进了土壤非专性吸附态和结晶铁铝氧化物结合态As向专性吸附态、无定型铁铝氧化物结合态和残渣态As转化,土壤可交换态Cd主要向残渣态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态Cd转化;土壤初始pH对As和Cd的钝化效果影响明显,酸性和中性土壤的pH分别增加了1.65和0.64个pH单位,土壤有效态As的降低率分别达到69.74%和63.31%,有效态Cd的降低率分别为60.25%和61.78%;小白菜的鲜重和株高随复合材料添加量的增加而提高,并...     

Fe-La二元氢氧化物对水中As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的吸附行为与机制

采用共沉淀法制备了铁-镧二元氢氧化物(Fe-La)吸附剂,通过吸附动力学、pH的影响和吸附等温线等吸附批实验研究了其对水溶液中砷的去除行为,并通过扫描电子显微镜-X射线能谱分析(SEM-EDS)、傅里叶红外光谱分析(FTIR)、X射线衍射分析(XRD)等方法对铁-镧二元氢氧化物进行了表征,研究其对砷的去除机制.吸附批实验表明,Fe-La二元氢氧化物对As(Ⅴ)具有较强的去除能力,而对As(Ⅲ)的去除能力较弱.吸附动力学实验表明,Fe-La二元氢氧化物对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)在前2 h内吸附速率较快,其去除过程均符合伪二级动力学模型.溶液的pH值会显著影响Fa-La二元氢氧化物对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的去除效率,其中,对As(Ⅴ)的吸附量在pH=3.0～4.0时升高,在pH=5.0～11.0时随pH升高而降低;对As(Ⅲ)的吸附量在pH=3.0～6.0时升高,在pH=6.0～10.0范围内保持不变,在pH=10.0～11.0时吸附量减少.Langmuir吸附等温线拟合结果表明,pH=4.0时Fe-La二元氢氧化物对As(Ⅴ)的最大吸附量为303.03 mg·g^-1,...     

凹凸棒石粘土吸附剂去除磷酸盐的研究

以天然凹凸棒石粘土为吸附剂,采用恒温振荡间歇式吸附处理方法,讨论磷酸盐去除特性。通过对粘土的热处理和表面处理,优化出加工凹凸棒石粘土为除磷吸附剂的适宜处理条件。即通过3 mol/L碱处理12h,并在300℃下灼烧2h可获得对磷酸盐的最佳处理效果。该吸附剂除磷的动力学和热力学性能可分别用扩散控制模式和稳定状态固定反应吸附等温式得到较好的描述,求得单分子层最大吸附量为8.62mg/g。