一步还原焙烧法制备炭载零价铁及其对水中Cr(Ⅵ)的去除

以活性炭为还原剂和载体,通过一步还原焙烧法制备出炭载零价铁(AC-ZVI)材料。电镜扫描和X射线衍射分析结果表明,零价铁以平均粒径为2μm的颗粒均匀分布在活性炭表面和孔道中。采用间歇实验考察了炭载零价铁去除水中Cr(Ⅵ)的效果,结果显示炭载零价铁对水中的Cr(Ⅵ)具有很好的去除效果,在初始pH值为5、Cr(Ⅵ)浓度为50 mg·L~(-1)、AC-ZVI投加量(铁用量)为0.6 g·L~(-1)和反应温度为25℃的条件下,反应5 h后Cr(Ⅵ)的去除率达到86.8%;降低溶液pH、增加炭载零价铁投加量和提高反应温度均有利于Cr(Ⅵ)的去除,反应过程符合准一级动力学,表观反应速率常数k为0.655 h~(-1)(30℃),反应活化能为67.6 k J·mol~(-1)。研究结果表明,通过一步还原焙烧法制得的炭载零价铁可作为一种高效吸附还原材料用于Cr(Ⅵ)污染水体的治理。     

氮掺杂TiO2对水中Cr(Ⅵ)的吸附

以四氯化钛、尿素为原料,采用简单的溶胶-凝胶法制得了氮掺杂TiO2,其比表面积(BET)为106.48 m2/g.系统研究了该吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附性能.结果表明,对于初始浓度为100 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液,吸附剂用量为5 g/L,在pH=5时,25℃下吸附180 min即能达到满意的吸附效果,其吸附效率可达97％以上.氮掺杂TiO2对Cr(Ⅵ)的吸附平衡符合Langmuir方程,升高温度,平衡吸附量增大;在温度为55℃时,Cr(Ⅵ)的饱和吸附量高达29.906 mg/g.吸附动力学可用拟二级速率方程很好地描述.氮掺杂后TiO2的吸附能力比纯TiO2明显增强.即对于Cr(Ⅵ),氮掺杂TiO2是一种优良吸附剂.此外,从氮掺杂TiO2吸附Cr(Ⅵ)前后的FTIR图可知,氮掺杂TiO2吸附Cr(Ⅵ)的过程中,N-H键参与了吸附过程.由于氮掺杂TiO2制备简单、原料廉价易得、吸附Cr(Ⅵ)效果良好,故可用于工业化生产.     

烟秸杆生物碳对铬(Ⅵ)废水的吸附动力学和热力学

以农业废弃物烟秸杆为原料,以KH2PO4为活化剂,制备了烟秸杆生物碳(简称TSC500),通过静态吸附实验研究了TSC500对含Cr(Ⅵ)废水的吸附性能。采用比表面积分析仪对TSC500进行了测试,实验考察了pH值、吸附剂用量、吸附时间、Cr(Ⅵ)初始浓度和温度对Cr(Ⅵ)吸附的影响,深入研究了TSC500对Cr(Ⅵ)的吸附行为。结果表明,在pH=3、温度313 K条件下,0.2 g TSC500吸附100 mg/L Cr(Ⅵ),去除率和吸附容量分别达到91.32%和45.66 mg/g,Langmuir和Freundlich比Temkin等温模型更好地拟合吸附实验数据;准一级和准二级动力学模型均能较好地描述该吸附行为,相关系数高达0.99;计算得到热力学参数ΔGθ、ΔHθ和ΔSθ值表明该吸附过程为自发吸热过程。     

活性炭的制备及其对苯酚的吸附

以红枣核为原料,Zn Cl2为活化剂制备了活性炭,研究了其对苯酚的吸附性能。采用低温氮气吸附脱附及FTIR等手段对活性炭的性能进行表征。结果表明:制备所得活性炭收率为42.1%,碘吸附值为1 086 mg·g~(-1),BET比表面积达1 096 m2·g~(-1),总孔容为0.603 cm3·g~(-1),平均孔径为2.200 nm,活性炭表面具有羟基、羧基等活性基团。通过Langmuir、Freundlich、Redlich-Peterson、Toth和Temkin等吸附等温模型对数据进行拟合,表明Redlich-Peterson和Toth 3参数模型能较好地描述苯酚在活性炭上的吸附平衡。动力学研究表明枣核基活性炭对苯酚的吸附过程符合二级吸附动力学方程。     

生物铁修复Cr(Ⅵ)污染土壤的性能及机理

以活性污泥与生物铁作为修复剂,对比时间、pH、污泥投加量、Cr(VI)初始浓度对活性污泥、生物铁去除土壤中Cr(VI)的影响;考察生物铁对土壤中Cr(VI)的还原率;采用SEM、XRD、XPS对生物铁修复前后的Cr(VI)污染土壤进行表征分析。实验结果表明:在土壤中,生物铁对Cr(VI)的修复效果优于活性污泥,当pH为6.0,Cr(VI)初始浓度为300 mg·kg~(-1),生物铁和活性污泥的投加量均为19.57 mg·g~(-1),修复时间为45 d时,土壤中Cr(VI)经活性污泥与生物铁修复后浓度分别为31.42、19.69 mg·kg~(-1),去除率分别为89.52%、94.12%。生物铁修复土壤Cr(VI)以还原作用为主,吸附为辅。Cr(VI)污染土壤被生物铁修复后出现了FeOOH、Fe_3O_4以及Fe_3O_4与FeCr2O4的混合物,部分Cr(VI)被还原为Cr(III),铁被氧化为Fe~(2+)、Fe~(3+)。     

给水厂污泥吸附Cr(Ⅵ)的性能研究

采用给水厂污泥对浓度为100 mg/L的模拟含Cr(Ⅵ)废水进行了吸附性能的研究.结果表明,给水厂污泥可吸附处理含Cr(Ⅵ)废水,吸附量可达0.89 mg/g.动力学研究结果表明,给水厂污泥对Cr(Ⅵ)的吸附符合二级吸附动力学模型,吸附速率常数(k2)为3.48×10-3g/(mg·min);热力学研究结果表明,吸附过...     

NiFe_2O_4/ZnAl-LDH吸附去除水中Cr(Ⅵ)

采用共沉淀法合成磁性复合材料NiFe_2O_4/ZnAl-LDH,通过静态吸附试验考察复合材料去除水中Cr(VI)的性能,系统地研究了溶液初始p H值、吸附剂投加量、吸附时间和温度等因素对Cr(VI)去除效果的影响。结果表明,当溶液初始p H值为2、初始Cr(VI)浓度为50 mg·L-1、吸附剂投加量为4 g·L-1时,吸附过程在240 min内达到平衡,此时Cr(VI)的去除率为89.5%。动力学和吸附等温式的研究表明:NiFe_2O_4/ZnAl-LDH吸附Cr(VI)的过程符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型。热力学参数表明该吸附过程为自发、放热的反应过程,低温有利于吸附剂对Cr(VI)的吸附。吸附剂经4次再生后对Cr(VI)仍有83.1%的去除率,且其在外加磁场的作用下能快速与水溶液分离,因此NiFe_2O_4/ZnAl-LDH可作为去除水中Cr(VI)的良好吸附剂。     

赤铁矿的硫化改性及硫化产物对水中六价铬的还原固定化

以赤铁矿为原料、硫化钠为硫化试剂,对赤铁矿进行了硫化改性,考察了硫化赤铁矿(SH) 对水中六价铬Cr(Ⅵ) 的还原固定化性能。 Langmuir等温吸附模型拟合结果表明,该材料在pH=7时对Cr(Ⅵ)的最大吸附量为66.7 mg·g⁻¹,约为原始赤铁矿的39倍。SH对 Cr(Ⅵ) 的去除过程符合准二级动力学模型,表明该过程可能受化学吸附控制。进一步采用TEM、XRD等手段对SH进行了表征,并结合材料吸附前后的XPS图谱变化,对SH去除水中 Cr(Ⅵ) 的机制进行了分析。结果表明, 与未改性的赤铁矿相比,硫化改性赤铁矿对Cr(Ⅵ)去除性能显著提高的原因可能源于赤铁矿表面形成的铁-硫化合物层。在SH还原固定化 Cr(Ⅵ) 的过程中,表面硫化层中的还原性物质FeS、吸附态 Fe(Ⅱ) 和 S(-II) 将 Cr(Ⅵ) 还原为 Cr(Ⅲ),从而实现对Cr(Ⅵ) 的稳定化。     

慈竹生物炭对水溶液中Cr(VI)的吸附性能

以慈竹(sinocalamus affinis, SA)为原料,用磷酸对其进行活化,后经热解得到活化生物炭(activated sinocalamus affinis biochar, ASAB),用来吸附水溶液中的Cr(VI)。当溶液的初始pH为3时,Cr(VI)的初始质量浓度为20 mg·L⁻¹,吸附剂投加量为1g·L⁻¹时,Cr(VI)去除率高达99.8%,剩余溶液中Cr(VI)的质量浓度低于废水排放标准(0.5 mg·L⁻¹)。保持其他条件不变,改变Cr(VI)初始浓度,吸附剂的最大吸附容量可达236.2 mg·g⁻¹。以上结果均说明ASAB对废水中的Cr(VI)具有良好的吸附效果。采用SEM、BET、FTIR、XPS等表征方法对活化前、后的慈竹生物炭的化学结构和物理组成进行了表征。ASAB的比表面积是844.45 m²·g⁻¹,约为SAB(sinocalamus affinis biochar)的2.6倍,较高的比表面积可以提供更多的活性位点。本研究中,ASAB的除铬的机制包括静电作用和氧化还原作用。经过5个吸附-脱附循环后,ASAB对Cr(VI)的吸附效率依然可以达到80.9%。以上结果表明,作为1种高效的Cr(VI)吸附剂,ASAB可以用于处理废水中的Cr(VI)。     

磁性海泡石吸附Cr(VI)特性及动力学

采用化学共沉淀法合成磁性海泡石,通过静态吸附实验研究磁性海泡石对Cr(Ⅵ)的吸附特性及其动力学。结果表明,磁性海泡石对Cr(Ⅵ)的吸附在90 min内即可达到平衡;体系的初始pH是影响磁性海泡石吸附Cr(Ⅵ)性能的重要因素;当废水中Cr(Ⅵ)的初始浓度为50 mg/L时,磁性海泡石的适宜投加量为10 g/L;随反应温度的升高,磁性海泡石对Cr(Ⅵ)的吸附量增加;温度为25、35和45℃时,磁性海泡石对Cr(Ⅵ)的饱和吸附量分别为3.32、3.72、4.08 mg/g;吸附动力学曲线可以用拟二级反应动力学模型拟合;内扩散和液膜扩散联合控制Cr(Ⅵ)在磁性海泡石上的吸附过程,其中内扩散的控速作用大于液膜扩散。     

壳聚糖载纳米羟基氧化铁对水中磷的吸附

低浓度的磷在污水处理中较难去除,排放至水体会造成水体富营养化。采用溶胶-凝胶法,以壳聚糖和FeCl_3·6H_2O为原料,通过原位水解-浸渍法制备出壳聚糖载纳米羟基氧化铁(CNFeOOH),对其进行了场发射透射电镜(HRTEM)、比表面积和孔径、X射线衍射仪(XRD)分析的表征。结果表明,CNFeOOH中含有类似正方针铁矿(β-FeOOH)的晶体结构,呈纳米棒状分布,长约10 nm,宽约2~3 nm,比表面积为76.240 m~2·g~(-1)。磷吸附实验结果表明:Freundlich吸附等温式能更好地描述CNFeOOH对磷的吸附特征,其实际最大吸附量为24.50 mg·g~(-1)(pH=6,T=(20±1)?C);动力学吸附平衡时间约为24 h,其吸附过程符合准二级动力学模式和颗粒内扩散模式,证明吸附过程中同时发生了物理吸附和化学吸附;溶液的p H对CNFeOOH吸附磷的影响较为明显,随pH升高,吸附量降低;离子强度(0.01~0.5 mol·L~(-1))则影响不大;共存阴离子(SO_4~(2-)、NO_3~-、HCO_3~-)对磷的吸附影响较小。因此,推断CNFeOOH对磷的吸附机理是以静电引力和配位作用为主的特性吸附。     

鸡蛋壳废料对水体中Cr(Ⅵ)的吸附特征与机理

利用鸡蛋壳废料对水中的Cr(Ⅵ)进行吸附处理,研究溶液pH、振荡时间、投加量和温度对鸡蛋壳废料吸附水体中Cr(Ⅵ)的特征和吸附机理。结果表明,在含有1 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液的100 mL吸附体系中,鸡蛋壳废料可在30 min内完成吸附过程。溶液pH=2.5时,吸附量最大。鸡蛋壳投加量为1.0 g时,平衡吸附容量为0.0917 mg/g。利用鸡蛋壳去除水中Cr(Ⅵ)的最佳工艺参数为振荡时间30 min,初始pH为3.0,投加量2.0 g,体系温度35℃。鸡蛋壳对Cr(Ⅵ)的吸附过程用Langmiur和Freundlich方程能较好拟合,其中理论饱和吸附量在20℃、30℃和40℃时分别为0.1944、0.2034和0.2096 mg/g。吸附的焓变为8.76×10-3 kJ/mol,熵变为-45.96 J/(mol·K),吉布斯自由能变均为正值,变化范围是4.357~9.693 kJ/mol。鸡蛋壳对Cr(Ⅵ)的吸附过程主要为物理性的单分子层和多分子层吸附。     

藻类吸附剂对六价铬的吸附特性

以浮游藻类制成的生物吸附剂为对象,研究了不同液相起始pH、吸附剂用量Cm和不同吸附时间t等因素对生物吸附剂吸附Cr(Ⅵ)的影响,并进行了热力学分析和对吸附前后藻类吸附剂进行了FTIR分析。结果表明,最佳吸附条件为:在起始pH=1.0,吸附剂用量Cm=6.0 g/L,吸附时间t=180 min,吸附温度T=30℃时吸附效率达到了92.10%;藻类吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附能很好地符合Langmuir模型和Freundlich模型,在实验的温度范围内,ΔG0均为负值,说明实验条件下藻类吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附反应能够自发进行;红外图谱显示在1 261~1 537 cm-1和1 034~1 053 cm-1区域峰发生了明显变化,说明其为细胞上的多糖、蛋白质等成分更多地参与了对Cr(Ⅵ)的吸附过程。由此可见,利用中水里生长的藻类制成生物吸附剂,吸附Cr(Ⅵ)具有可行性,吸附速率较高,吸附平衡时间较快。     

木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料对Cr(Ⅵ)吸附性能研究

利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)方法,对木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料的结构进行表征,并研究了溶液pH、Cr(Ⅵ)初始浓度、吸附时间和吸附温度对木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料吸附Cr(Ⅵ)的影响.结果表明:(1)木质纤维素和蒙脱土复合后形成了插层一剥离型的纳米复合材料;(2)在溶液pH为2、Cr(Ⅵ)初始质量浓度为100mg/L、吸附温度为30℃、吸附时间为180 min的条件下,木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料对Cr(Ⅵ)的吸附量达5.72mg/g;(3)木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料对Cr(Ⅵ)的吸附符合伪二级动力学模型和Freundlich吸附等温式.     

胺化改性米糠对水中Cr（Ⅵ）的吸附

以环氧氯丙烷活化米糠,与乙二胺反应引入氨基制备了胺化米糠吸附剂。系统研究胺化米糠对Cr(Ⅵ)的吸附特性。结果表明,胺化米糠对Cr(Ⅵ)有很强的吸附作用,3.5 h能达到吸附平衡,吸附动力学符合准一级吸附方程。吸附容量随Cr(Ⅵ)浓度增加而增大,胺化米糠与Cr(Ⅵ)离子发生单层吸附,对Cr(Ⅵ)最大吸附容量为36.1 mg/g。溶液的pH和吸附温度对吸附特性有较大影响,最佳吸附pH为3,同时,升温有利于吸附的进行。热力学参数ΔH为正值和ΔG为负值表明胺化米糠吸附Cr(Ⅵ)是吸热的自发吸附。     

Bi_2MoO_6/BiOBr的制备及其对罗丹明B的吸附

通过一步溶剂热合成法合成Bi_2MoO_6/BiOBr复合材料,利用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD),BET比表面积测定仪等对该材料进行表征,考察了投加量、p H、吸附时间、浓度和温度对Bi_2MoO_6/BiOBr复合材料吸附罗丹明B(RhB)的影响。结果表明,复合材料的吸附能力随p H和温度的增加而减小,随初始浓度的增加而增大。吸附过程符合二级动力学和Langmuir吸附等温线模型。在20 m L 90 mg·L~(-1)罗丹明B溶液中,当吸附剂投加量为1 g·L~(-1)时,5 min内RhB去除率达到82.3%,1 h内达到吸附平衡,去除率达到93.2%,分别为同等条件下Bi2MoO_6单体的4.4倍和BiOBr单体的4.0倍。同时,该复合材料的最大吸附量达182.48 mg·g~(-1),其用于处理染料废水有较好的应用前景。     

HKUST-1晶格空位的构建及对偶氮染料吸附的影响

采用1,3-苯二甲酸与1,3,5-苯三甲酸不同摩尔比例的混合配体策略,制备了4类具有晶格空位的Cu基金属有机框架化合物HKUST-1,并研究了其对刚果红和亚甲基蓝的吸附性能。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、BET比表面积测定仪、热重分析仪(TGA)进行表征,证实了HKUST-1晶格空位的框架结构与稳定性,晶格空位HKUST-1的BET表面积和总孔容(1 220 m~2·g~(-1)和0.62 cm3·g~(-1))均大于初始HKUST-1(698 m~2·g~(-1)和0.40 cm~3·g~(-1))。吸附实验表明,由于尺寸排阻效应,晶格空位HKUST-1的构建增加了与刚果红的结合能力,且与亚甲基蓝相比,晶格空位HKUST-1对刚果红具有更高的吸附选择性。随着有机配体1,3-苯二甲酸与1,3,5-苯三甲酸的摩尔比例(0:1,1:1,2:1,3:1)的增加,晶格空位HKUST-1对刚果红的吸附去除效果随之增加,室温、pH 6.0条件下,Langmuir吸附量增加了1.53倍,Langmuir最大吸附量为528.03 mg·g~(-1),吸附过程符合准二级动力学和Langmuir吸附等温线模型。     

ATP@Fe_3O_4复合材料催化过硫酸盐降解四环素

通过共沉淀法将四氧化三铁(Fe_3O_4)纳米粒子负载于凹凸棒土(ATP)制备出兼具吸附与催化性能的非均相类芬顿催化剂ATP@Fe_3O_4。采用SEM(扫描电子显微镜)、XRD(X射线衍射)、XPS(X射线光电子能谱)、VSM(振动磁强计)等对材料的结构进行了表征分析,并研究了其对催化过硫酸盐(PS)降解四环素(TC)的效果。结果表明,ATP@Fe_3O_4复合材料是活化过硫酸盐(PS)生成硫酸根自由基(SO_4~-)强有力的催化剂,可大幅提高PS对水溶液中四环素的降解能力。当PS浓度为10 mmol·L~(-1)、ATP@Fe_3O_4投加量为1.5 g·L~(-1),其对pH=3.9的80 mg·L~(-1)四环素溶液的降解率在90 min可达98.75%。负载于ATP表面的Fe_3O_4粒子和部分溶解于水中的Fe~(2+)共同催化PS生成SO_4~-,将TC氧化为CO_2、H_2O和中间体,是ATP@Fe_3O_4/PS体系去除四环素的主要机理。以上研究结果可为催化材料的应用提供参考。     

可见光活性Fe_3O_4@SiO_2/AgBr的合成及其杀菌性能与机理

研究合成了具有可见光活性的磁性纳米材料Fe_3O_4@SiO_2/AgBr,并对合成的复合材料进行了表征。Fe_3O_4@SiO_2/AgBr为球形,直径为15 nm,饱和磁性强度达54 emu·g~(-1)。复合材料在可见光下具有优异的杀菌性能,初始浓度为1.5×107个·m L~(-1)的E.coli ATCC15597(E.coli)可以在2 h内被完全灭活。复合材料在可见光下的杀菌机理主要是由于在可见光下能够产生多种活性物质,其中H_2O_2、O~-_2和e-是起主要作用的活性物质。水中的腐殖酸能够抑制复合材料的杀菌性能,但是在5 mg·L~(-1)腐殖酸存在的条件下,复合材料的杀菌效率依然可以达到99%以上。此外,复合材料具有很好的重复利用性能,将反应时间延长到2.5 h,5个重复利用循环中的细菌均能被完全灭活。     

花生壳活性炭对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附性能

为提高花生壳对Cr(Ⅵ)的吸附性能,采用ZnCl2对花生壳进行改性,制得花生壳活性炭。通过批次吸附实验,考察了花生壳活性炭投加量、pH值、吸附时间等因素对Cr(Ⅵ)的吸附性能影响,同时,对吸附动力学、等温吸附特征和热力学进行了系统研究。结果表明,当吸附剂投加量为0.2 g时,在Cr(VI)初始浓度为20 mg/L、pH值为2.0条件下,吸附反应180 min后,花生壳活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附率可维持在94.13%以上。吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型;由吸附热力学方程计算得到吸附焓变(ΔH)>0,吸附自由能变(ΔG)<0,吸附熵变(ΔS)>0,表明花生壳活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附过程是吸热和自发的。