改性活性炭的表面特性及其对金属离子的吸附性能

本文主要研究了改性对活性炭的表面物理化学特征和对其吸附金属离子性能的影响。研究发现,硝酸氧化可显著增加活性炭表面酸性基团的含量,提高活性炭的表面亲水性,降低pHpzc值,并造成活性炭的结构塌陷和比表面积的减少,因而对活性炭吸附性能产生明显影响,可明显提高对Pb^2 等金属离子的吸附容量。     

石灰性褐土中柠檬酸对土壤Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)吸附-解吸的影响

通过室内培养和吸附-解吸实验,研究了不同柠檬酸含量土壤对Cu2+、Cd2+吸附-解吸的影响.结果表明,土壤对Cu2+的吸附量随加入柠檬酸量的增加而明显增加,达到峰值后(柠檬酸含量为0.5 mmol.kg-1),吸附量随柠檬酸含量的增加而下降,即Cu2+的吸附曲线呈峰型.在低柠檬酸含量时,土壤对Cu2+的吸附量受Cd2+浓度影响较小,但随柠檬酸含量的增加,在低铜浓度处理(Cu2+浓度为600 mg·L-1,Cu600)下,土壤对Cu2+的吸附量随Cd2+浓度的增大而增大,但在高浓度铜处理(Cu2+浓度为1000 mg·L-1,Cu1000)下,土壤对Cu2+的吸附量随Cd2+浓度的增加而减少.Cu2+的解吸量随柠檬酸含量的增加而总体上降低;相同柠檬酸含量下,Cu600处理下,Cd2+浓度为10 mg·L-1(Cd10)条件下Cu2+解吸量明显低于无Cd2+(Cd0)和Cd2+浓度为1 mg·L-1(Cd1)条件下.而Cu1000处理下,Cd2+的浓度对Cu2+解吸量的影响较小.Cd2+吸附量随柠檬酸含量的增加无明显变化,但随Cu2+浓度的增加下降明显,其中无Cu2+处理Cd2+吸附量极显著地高于Cu600和Cu1000处理,而Cu600和Cu1000处理间差异不显著,且土壤对Cd2+的吸附随镉添加量增加而增加;Cd2+的解吸量随柠檬酸含量的增加先增大后保持稳定,在柠檬酸含量为0.5 mmol.kg-1时达到最大,Cu600处理的Cd2+的解吸量显著地高于Cu1000处理.     

三峡库区消落带土壤对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的吸附特征

以三峡库区消落带紫色土为对象,采用平衡吸附法研究了Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)在紫色土中的吸附特征,分析了紫色土对重金属的吸附能力.结果表明:(1)随着加入Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)浓度增高,紫色土对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的吸附量增大,碱性紫色土对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的吸附量最高分别为1499.5 mg.kg-1、2845.4 mg.kg-1;(2)土壤中有Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的专性吸附位点,在两者共存的条件下存在竞争吸附,Cu(Ⅱ)的竞争吸附能力大于Zn(Ⅱ),其各自的最大吸附量小于单一离子条件下的吸附量,碱性、中性、酸性紫色土Cu(Ⅱ)最大吸附量的下降幅度分别是14.5%、15.2%、15.9%,Zn(Ⅱ)的最大吸附量下降幅度分别为31.7%、28.1%、25.7%;(3)共存阳离子类型及浓度影响紫色土有效Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)含量,随着阳离子的加入,碱性紫色土的有效Cu(Ⅱ)含量增加,酸性紫色土减少,而3种紫色土的有效Zn(Ⅱ)含量均增加.消落带土壤淹水后,水体中Cu(Ⅱ)及其他阳离子的存在使土壤对Zn(Ⅱ)的吸附力降低,造成Zn(Ⅱ)污染的环境风险增加.     

硝酸改性活性炭对渗滤液中小分子有机物的吸附性能

以硝酸为改性剂,分别采用浸渍和浸渍-高温热处理方法对活性炭进行了改性.低温氮吸附结果表明,活性炭表面积和微孔体积在浸渍后都变小,再经过高温热处理后则都变大.酸碱滴定显示,改性后活性炭表面酸性都增大,其中浸渍的酸性最大.对填埋场渗滤液中小分子有机物进行了等温线和动力学吸附实验,结果发现改性后活性炭对有机物的吸附量增加;硝酸浸渍活性炭吸附速率降低,而浸渍-高温热处理则使吸附速率明显加快.针对渗滤液中小分子有机物,硝酸浸渍-高温热处理的活性炭吸附效果最好,吸附量最大,吸附速率最快.     

木质素-聚乙烯共热解生物炭对Cd(II)的吸附性能

为了寻求木质素的资源化利用途径和开发低廉、高效的重金属吸附材料,该研究将木质素和聚乙烯混合物在600℃下热解制备生物炭(LG/PE-600C),以单独木质素在相同条件下所制备的生物炭作对比(LG-600C),利用扫描电镜(SEM)、N2吸附/脱附、傅里叶红外光谱(FT-IR)和元素分析等对比分析LG-600C和LG/P...     

改性稻草对Cr(Ⅵ)的吸附动力学

以氢氧化钠作为预处理剂,以环氧氯丙烷作为醚化交联剂,以三甲胺作为季铵化反应剂,对原稻草进行改性;比较改性前后稻草的吸附效果,探究pH对吸附效果的影响以及不同初始浓度、温度条件下改性稻草吸附Cr(Ⅵ)的动力学特性.结果表明,改性稻草对Cr(Ⅵ)的吸附量得到很大提高;pH值在2.0—6.4之间时,Cr(Ⅵ)的吸附量达到最大值,本实验选择pH=6.4;不同Cr(Ⅵ)初始浓度和不同温度下,准二级速率方程相关系数R2的范围为0.9562—0.9982,证明准二级速率方程能够很好地描述改性稻草对Cr(Ⅵ)的吸附过程,准二级速率方程的吸附速率常数k2随温度的升高而增大;准一级速率方程只适合描述Cr(Ⅵ)吸附过程的初始阶段,吸附过程受颗粒内扩散的控制;稻草秸秆通过化学改性制成表面有季铵基的氯型吸附剂,Cr(Ⅵ)的阴离子与改性稻草上的氯离子交换从而得以去除.     

砷酸根促进红壤吸附Cd(Ⅱ)的机制

用一次平衡实验法研究砷酸根对Cd(Ⅱ)在红壤表面吸附和解吸的影响,结果表明,加入砷酸根使土壤对Cd(Ⅱ)的吸附量和解吸量均增加,且随着砷酸根加入量的增加,土壤对Cd(Ⅱ)的吸附增量和解吸增量也均增加.当向体系中加入砷酸根后,红壤胶体的Zeta电位显著降低,说明胶体颗粒表面的净负电荷增加.这说明砷酸根主要通过自身吸附增加了土壤表面的净负电荷,从而增加了土壤对Cd(Ⅱ)的静电吸附量.研究结果还表明,在pH 3.5-6.0范围内,砷酸根均表现出对Cd(Ⅱ)吸附的显著促进作用,说明砷酸根与Cd(Ⅱ)在红壤表面的协同作用可以在比较宽的pH范围内发生.     

Hg(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)对海洋单细胞藻的急性毒性效应

近年来,海洋重金属污染日益严重,为考察重金属对海洋藻类的生物毒性效应,进而评估其对海洋生态环境的影响,本研究采用一次性培养的实验方法,测定了2种重金属Hg(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)对8种海洋单细胞藻的急性毒性效应,包括赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo Hada)、旋链角毛藻(Chaetoceros curv...     

木本泥炭对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以木本泥炭为吸附材料,用于去除水中的Cr(Ⅵ).研究了溶液pH值、吸附时间、木本泥炭用量、缓冲液浓度和初始浓度对Cr(Ⅵ)吸附的影响,以及溶液pH值对Cr(Ⅵ)解吸附的影响.结果表明,木本泥炭对Cr(Ⅵ)的去除率随溶液pH值的增大而减小,当溶液pH值为4时,木本泥炭对Cr(Ⅵ)的吸附能力最强,3.33 g·L~(-1)木本泥炭对100 mg·L~(-1)Cr(Ⅵ)的吸附量为29. 98 mg·g~(-1);当磷酸盐缓冲液浓度在0. 10—0.20 mol·L~(-1)范围内时,随着缓冲液浓度的增大Cr(Ⅵ)的吸附量逐渐减小;木本泥炭对Cr(Ⅵ)的吸附符合准一级反应动力学,其吸附等温线符合Langmuir吸附模型;当溶液pH值小于6时,Cr(Ⅵ)的解吸率低于0.32%.     

水体系中Fe(Ⅱ)/K2S2O8降解敌草隆的研究

在初始pH 7.0的Fe(Ⅱ)/K2S2O8体系中,分别研究了K2S2O8和Fe(Ⅱ)初始浓度以及Fe(Ⅱ)分批加入对敌草隆降解的影响,结果表明,在pH 7.0,K2S2O8和Fe(Ⅱ)初始浓度分别为2.0mmol·l-1和1.0mmol·l-1时,反应300min后,0.1mmol·l-1敌草隆的降解率达到40.0%,Fe(Ⅱ)分批加入能够促进敌草隆的降解.另外,通过对Fe(Ⅱ)/K2S2O8,EDTA-Fe(Ⅱ)/K2S2O8,柠檬酸-Fe(Ⅱ)/K2S2O8以及K2S2O3-Fe(Ⅱ)/K2S2O8四种Fe(Ⅱ)/K2S2O8体系的对比研究,发现在Fe(Ⅱ)/K2S2O8体系中,加入Fe(Ⅱ)的螯合剂EDTA和柠檬酸以及还原剂K2S2O3能够明显促进敌草隆降解.采用分子探针法的竞争实验鉴定了体系中产生的硫酸根自由基.     

3-氨基丙基三乙氧基硅烷(3-APTES)改性粘土岩的制备及其对铀U(Ⅵ)的吸附

本文用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(3-AFTES)改性粘土岩,并通过X射线荧光光谱分析(XRF)、红外光谱仪(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对其进行了表征.结果 显示,3-APTES改性粘土岩没有固定的表面结构,多为呈不规则多边型的薄片状晶体.以3-APTES改性粘土岩为吸附介质,探讨了反应时间、初始浓度、水相p...     

有机-无机复合改性蒙脱石同时吸附水中苯酚和铬(Ⅵ)

以钠基蒙脱石(Na-MMT)为原料,采用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)预先改性,然后进行羟基铝柱撑改性,以制备不同CTMAB含量的有机-无机复合蒙脱石(CTMAB-Al-MMT),用于同时对水中苯酚和铬(Ⅵ)的吸附.采用XRD、FTIR表征复合改性蒙脱石.研究结果表明,CTMAB和羟基铝阳离子有效进入蒙脱石层间,且层间距随CTMAB加载量增大而增加.吸附时间、溶液pH和投剂量等因素对吸附率的影响显著,在混合溶液的苯酚、铬(Ⅵ)初始浓度均为30 mg·L-1,投剂量0.6 g/50 mL,pH=6,以及吸附时间2 h时,苯酚和铬(Ⅵ)吸附去除率分别达85.0%和94.7%,表明制备的复合改性蒙脱石具有能有效同时吸附水中苯酚和铬(Ⅵ)的良好性能.复合改性蒙脱石对苯酚、铬(Ⅵ)的等温吸附可用Langmuir方程和Freundlich方程来拟合,对苯酚的吸附符合Freundlich方程,相关系数为0.9946,对铬(Ⅵ)的吸附符合Langmuir方程,相关系数为0.9989.     

土壤中重金属[S,S]-乙二胺二琥珀酸浸提及其对重金属形态分布的影响

采用螯合剂[S,S]-乙二胺二琥珀酸([S,S]-EDDS)对废弃矿区附近的农田土壤进行浸提,分析浸提前后残留土壤样品中重金属的形态.结果表明,[S,S]-EDDS对重金属元素的提取率在不同土壤之间有较大差异,对Cu的浸提率为13.4%-13.8%,对Pb的浸提率为2.28%-16.3%,对Zn的浸提率为2.73%-11.3%.[S,S]-EDDS在提取重金属的同时也造成了Fe和Mn的明显溶出,其中Fe的溶出率为0.090%-0.291%,Mn的溶出率为2.53%-6.31%,均远高于对照组.[S,S]-EDDS浸提后酸溶/可交换态金属含量的变化倚赖于金属种类,对于Cu和Zn,经[S,S]-EDDS浸提之后,其酸溶/可交换态含量远低于对照组;但对于Pb,经[S,S]-EDDS浸提之后,酸溶/可交换态含量略高于对照组.[S,S]-EDDS对Cu和Zn四种形态均有浸提作用,且对残渣态的影响小于其它形态.[S,S]-EDDS浸提导致土样中Cu和Zn残渣态比例上升,其它形态比例的变化则依赖于金属的种类以及土壤性质.     

温度和砷酸根对砖红壤中Cd(Ⅱ)吸附动力学的影响

土壤中砷和镉同时存在的现象普遍存在,但目前对砷酸根与Cd(Ⅱ)在可变电荷土壤表面协同作用的机制还了解不多.用一次平衡法研究了288 K和308 K温度条件下Cd(Ⅱ)在昆明砖红壤表面的吸附动力学,比较了加入砷酸根对Cd(Ⅱ)吸附动力学的影响.结果显示,加As(V)和升高温度均不仅增加Cd(Ⅱ)的吸附量,而且提高了吸附反应的速率.Cd(Ⅱ)在砖红壤表面的吸附反应进行的特别快,几乎在30 min内达到准平衡,假二级动力学方程能很好拟合30 min内的吸附动力学数据(r2》0.9995).从反应速率常数计算得到的活化能的结果表明,加As(V)显著降低了Cd(Ⅱ)吸附反应的活化能,这是As(V)促进可变电荷土壤吸附Cd(Ⅱ)的根本原因.     

Fe(Ⅱ)aq与纤铁矿-胡敏酸复合物交互反应及其结构转化过程研究

Fe(Ⅱ)与铁氧化物的相互作用过程是铁循环的重要组成部分,影响着土壤中各种元素的地球化学过程。目前关于Fe(Ⅱ)与铁氧化物相互作用的地球化学机制已基本厘清。然而,土壤环境中,铁氧化物和有机质常常结合并形成铁氧化物-有机质（Fe-OM）复合物,使其形成结构更为复杂、活性变化更大的结构单元。Fe(Ⅱ)作用下,Fe-OM复合物结构转化的过程及其作用机制更是缺乏系统性研究。因此,该文以纤铁矿与胡敏酸复合物（Lep-HA）为研究对象,通过室内模拟实验,借助铁稳定同位素标记及XRD、SEM、XPS等矿物结构表征手段,研究在中性厌氧条件下,Fe(Ⅱ)与Lep-HA复合物相互作用电子传递和复合物结构转化的过程及其机制。结果表明：Fe(Ⅱ)与Lep-HA复合物可发生铁原子交换,铁原子交换率可达64.31%—91.82%;铁原子交换速率受Lep-HA复合物中C/Fe比例的影响,C/Fe比例越高铁原子交换速率越低。Lep-HA复合物中胡敏酸可通过降低Fe(Ⅱ)在纤铁矿表面的吸附量等作用,抑制Fe(Ⅱ)与Lep-HA之间的铁原子交换速率。XRD和SEM分析表明,胡敏酸的存在抑制了纤铁矿晶相转变及二次成矿过程;...     

富磷污泥生物炭去除水中Pb(Ⅱ)的特性研究

以城市污水厂富磷剩余污泥为研究对象,考察高温热解制备生物炭吸附剂对水中Pb(Ⅱ)的去除效果.研究表明,随着热解温度升高,制备的生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力增强;在相同热解温度下,生污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力比消化污泥生物炭大.采用700℃热解1 h制备生污泥生物炭以研究对Pb(Ⅱ)吸附的影响因素,结果显示:吸附180 min达到吸附平衡;富磷污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的去除率随pH增加而升高;生物炭投加量增加,对Pb(Ⅱ)去除率上升,而单位吸附容量迅速减小.污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附符合准二级反应动力学,Langmuir模型比Freundlich模型能更好地拟合等温吸附线.在pH 5.0、吸附时间3 h、生物炭投加量20 g.L-1条件下,对Pb(Ⅱ)的最大吸附量为34.5 mg.g-1,表明富磷污泥生物炭可以作为一种廉价的吸附剂.