无机—有机柱撑膨润土的制备及其在水处理中的应用进展

无机－有机柱撑膨润土是一种新型的吸附剂,对水中污染物有很好的吸附去除能力。本文介绍了无机－有机柱撑膨润土的制备及其在水处理中的研究进展。综述了各种柱撑膨润土制备方法、对不同类型的水中污染物的吸附行为及机理。     

草酸钾活化法制备榴莲壳活性炭及其表征

以榴莲壳为原料,选择K2C2O4为活化剂,在自制氛围气中进行化学活化制备活性炭。考察了活化剂/原料浸渍比、活化温度与活化时间对活性炭的碘和亚甲基蓝吸附值及得率的影响。结果表明,制备榴莲壳活性炭的理想条件为:活化剂/原料浸渍比1.5∶1、活化温度800℃和活化时间120 min;此时活性炭的SBET(BET比表面积)、总孔容和微孔孔容分别为1 195 m2/g、0.60 cm3/g和0.41 cm3/g。利用比表面和孔隙度分析仪、场发射扫描电镜(FE-SEM)和傅立叶红外光谱法(FT-IR)对活性炭的孔结构特征、微观形貌和表面官能团进行了表征。FE-SEM观测结果显示榴莲壳活性炭孔隙结构发达,且含有丰富的中孔。     

成型膨润土和钛柱撑膨润土对水中Pb2+和氯乙酸吸附及再生

针对水中微量铅离子和氯乙酸的脱除,考察了成型膨润土及成型钛柱撑膨润土的吸附性能,得出对铅离子的吸附,成型膨润土、成型钛柱撑膨润土与粉末状活性炭性能相当,而对氯乙酸的吸附前两者要比粉末状活性炭低好多.确定了成型膨润土吸附氯乙酸后可用沸水煮沸30 min的方法再生,成型钛柱撑膨润土吸附氯乙酸后,可用500℃焙烧3 h的方法再生,再生的膨润土循环使用3次后性能降低明显.此外,还测得了成型的膨润土及成型的钛柱撑膨润土吸附铅离子和氯乙酸的等温线,计算出其对铅的最大吸附量分别为24.33 mg/g和15.47 mg/g.     

成型膨润土和钛柱撑膨润土对水中Pb2+和氯乙酸吸附及再生

针对水中微量铅离子和氯乙酸的脱除，考察了成型膨润土及成型钛柱撑膨润土的吸附性能，得出对铅离子的吸附，成型膨润土、成型钛柱撑膨润土与粉末状活性炭性能相当，而对氯乙酸的吸附前两者要比粉末状活性炭低好多。确定了成型膨润土吸附氯乙酸后可用沸水煮沸30 min的方法再生，成型钛柱撑膨润土吸附氯乙酸后，可用500℃焙烧3 h的方法再生，再生的膨润土循环使用3次后性能降低明显。此外，还测得了成型的膨润土及成型的钛柱撑膨润土吸附铅离子和氯乙酸的等温线，计算出其对铅的最大吸附量分别为24.33 mg/g和15.47 mg/g。     

腐殖酸对生物炭吸附水环境中雌激素的影响

以玉米秸秆为原料,通过500℃限氧裂解制备生物炭(记为500BC),并采用批量吸附实验对比500BC及腐殖酸负载后生物炭(记为500BC-HA)对于水环境中两种雌激素(双酚A(BPA)和17α-乙炔雌二醇(EE2))的吸附性能及作用机制。结果表明,腐殖酸分子可阻塞部分500BC孔隙,使500BC的孔径、孔容及比表面积下降,负载腐殖酸后,500BC的比表面积由8.43m~2/g减小至4.40m~2/g,孔径从26.1nm减小至3.2nm,孔容由0.018cm~3/g下降至0.001cm~3/g;与500BC相比,500BC-HA对BPA、EE2的吸附能力均明显降低,一方面是因为腐殖酸分子占据了500BC表面的吸附点位并堵塞部分孔隙,使其吸附能力降低,另一方面腐殖酸负载后引入更多的含氧官能团,使500BC表面疏水性降低,与雌激素间的疏水作用减弱。腐殖酸负载质量浓度为0～10mg/L时,增加负载质量浓度对500BC吸附性能影响明显,当负载质量浓度大于10mg/L时,腐殖酸在500BC表面达到饱和,继续增加负载浓度对500BC的吸附性能不再产生影响。     

高比表面微孔活性炭的制备及其对对硝基苯胺的吸附

以互花米草与棉秆为原料,以KOH为活化剂,制备了高比表面微孔活性炭,利用氮气吸附、红外光谱FT-IR、扫描电子显微镜SEM等技术对活性炭表面物化性质进行了表征与分析,并通过静态实验测定了其对对硝基苯胺的吸附性能。结果表明,在KOH与植物茎秆碳化料的质量比为3∶1、温度为800℃、活化时间为1.5 h条件下,制备的棉秆活性炭CS-AC和互花米草活性炭SA-AC的BET比表面积分别为2 135和2 825 m2/g,H-K微孔容积分别为1.09和1.19 cm3/g,有80%以上的孔分布在2 nm以内。静态吸附实验表明,2种植物基活性炭对对硝基苯胺有较强的吸附能力,Langmu ir最大吸附量超过700 mg/g。吸附受溶液pH影响较大,Frend lich方程能较好地描述静态吸附平衡数据。     

有机-无机复合膨润土的制备及其对磷吸附特性研究

新型绿色表面活性剂C12烷基多糖苷季铵盐表面活性剂和AlCl3·6H2O作为改性剂对膨润土进行改性,制备新型环保无机-有机复合吸附剂,并将其用于含磷废水的处理,考察了A1Cl3·6H2O投加量、有机改性剂用量、改性膨润土的投加量、反应时间及pH等因素对除磷效果的影响。结果表明,经8 mmol/g(Al/膨润土)的AlC...     

膨润土负载硫化纳米零价铁去除对硝基苯酚的研究

以具有较大比表面积和良好吸附性能的膨润土作为载体,制备了膨润土负载硫化纳米零价铁,并利用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及比表面积等手段表征膨润土负载硫化纳米零价铁的特性。研究了膨润土负载硫化纳米零价铁的硫铁比(摩尔比)、投加量、初始pH对对硝基苯酚(PNP)去除的影响,并对PNP降解机理进行了初步探究。结果表明,膨润土负载硫化纳米零价铁比表面积为33.06m~2/g,大于膨润土的比表面积(26.72m~2/g),负载的纳米零价铁颗粒分散均匀。当硫铁比为0.011 2、投加量为0.5g/L、初始pH为5.0时,10min基本能把1L1.5mmol/L的PNP完全降解,具有最大的去除速率和去除率。PNP的最主要降解产物为对氨基苯酚。     

无机柱撑膨润土对有机锡废水中锡的吸附研究

利用天然膨润土、羟基铁和羟基铁铝柱撑膨润土进行了吸附有机锡废水中总锡的实验.研究了膨润土投加量、pH、吸附时间和吸附等温线的变化规律.结果表明,达到吸附平衡的时间为1 h;总锡的吸附去除率最佳吸附pH在6.0～9.0;膨润土的投加量大于10 g/L时,总锡吸附去除率可达到最大值;总锡在天然膨润土上的吸附符合Freundlich吸附等温方程,而总锡在柱撑膨润土上的吸附同时符合Freundlich和Langmuir吸附等温方程;柱撑膨润土吸附活性位的数量是决定吸附性能的关键因素.在对总锡的吸附过程中,膨润土吸附容量的大小和吸附作用强弱的顺序为:羟基铁铝柱撑膨润土＞羟基铁柱撑膨润土＞天然膨润土.     

阴/阳离子有机膨润土制备及其对苯酚吸附性能的实验研究

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)和十二烷基硫酸钠(SDS)对辽宁黑山钙基膨润土进行不同工艺的阴/阳离子有机膨润土制备,并探讨其对被苯酚污染的地下水的吸附机理及其影响因素,为阴/阳离子有机膨润土在污染地下水修复新技术--渗透反应格栅(PRB)中应用的可行性提供必要的技术参数.研究结果表明,制备阴/阳离子有机膨润土的最佳工艺是加入3.0%(质量分数)的Na2CO3钠化,以120CTMAB/15SDS的投加量对其进行阴/阳离子有机改性;阴/阳离子有机膨润土对水中有机物具有协同去除效应;阴/阳离子有机膨润土Na-ACOMMT对苯酚吸附的最佳条件是投加60 g/L、80～100目的Na-ACOMMT,在温度20℃、pH为6～8、振荡转速200 r/min的条件下振荡30 min,此时苯酚的去除率高达78.74%,且吸附等温线符合Langmuir和Freundlich方程;Na-ACOMMT可通过多次吸附(累积吸附量为0.045 9 mg/g)达到降低成本的目的.但是Na-ACOMMT吸附被苯酚污染的地下水时,可能会有微量阴/阳离子表面活性剂的解吸.     

热解温度对污泥碳基材料表面性质及吸附性能的影响

以市政污泥为原料,在300、400、500、600、700和800℃无氧气氛下,热解制备了污泥基生物炭。采用BET、SEM、XPS、FT-IR对不同热解温度下污泥炭进行了表征分析;研究了不同热解温度下污泥炭对污水中有机物的吸附效果和动力学;探究了热解温度对污泥炭微观调控下吸附实际水体中有机物的匹配机质。结果表明,随热解温度的升高,C—H、C—C结合比例降低,C=C、C—O=C比例升高,芳香化程度增加,且比表面积、孔容及表面粗超度均有所增加,1～2 nm微孔比例增多,介孔向微孔发展趋势逐渐明显。800℃热解温度条件下制备的污泥炭对二沉池出水中有机物的吸附效果优于其他温度下制备的污泥炭。吸附温度为298.15 K时,最大吸附容量为282.5 mg·g~(-1),且符合准二级吸附动力学。高温下制备的污泥炭对水体中腐殖酸和富里酸具有较强的吸附效能。这主要是由于表面丰富的含氧官能团、芳香键与腐殖酸和富里酸发生了氢键、化学键缔合作用和π-π共轭作用,同时污泥碳表面发达的孔隙结构和较大的比表面积也提供了更多的活性结合位点,促进了污染物的吸附。     

改性膨润土对废水中六价铬的吸附过程研究

以广西宁明膨润土为原料,利用微波干法制备钠化膨润土和有机膨润土,并用制备的改性膨润土对含Cr（Ⅵ）模拟废水进行吸附实验。结果表明,在pH=5．6（为废水初始pH）,加土量为2g／L,吸附时间为30min的条件下,有机膨润土对含50mg／L的Cr（Ⅵ）废水的去除率达95％。有机膨润土吸附Cr（Ⅵ）的机理主要为离子交换吸附及络合物沉淀吸附,钠化膨润土对Cr（Ⅵ）主要为表面吸附。     

废弃轮胎制备中孔炭吸附材料工艺及性能研究

为了解决废弃轮胎造成的资源浪费和环境污染的问题,对以废弃轮胎橡胶为碳的前驱体原料,制备具有高吸附性能中孔炭材料工艺进行了系统的研究。通过XRD、扫描电镜以及比表面积分析,对制备的中孔炭微观结构和性能进行表征,讨论了炭化温度、碱炭比,以及活化温度和活化时间等工艺条件对制备中孔炭的产率、结构和性能的影响。结果表明,通过改变工艺条件制备的中孔炭的孔径分布可以在2~80 nm范围内进行调控。在500℃炭化温度,碱炭比为4∶1,900℃活化1 h的工艺条件下,制备的中孔炭的比表面积为473 m2/g,对甲基橙的最大吸附量达到254 mg/g。     

微波活化制备加拿大一枝黄花活性炭及对Cd（Ⅱ）的吸附

以入侵植物加拿大一枝黄花为原料,在400℃氮气保护下,直接碳化90 min后,以KOH为活化剂,微波活化的方法制备了高比表面积微孔活性炭SCAC。结果显示活性炭SCAC的表面面积为1 888 m2/g,总孔容量为0.804 cm3/g,微孔容量为0.741 cm3/g,平均孔径0.567 nm,微孔平均孔径0.488 nm。通过静态吸附实验研究了活性炭添加量、溶液初始浓度、初始pH及吸附时间对SCAC吸附Cd(Ⅱ)的影响,通过动力学方程拟合探讨了活性炭对Cd(Ⅱ)的吸附机理。结果表明,吸附平衡时间、最佳pH及活性炭添加量分别为120 min、pH>7.5及0.05 g/50 mL,活性炭SCAC吸附动力学过程符合准二级方程模型。     

沙柳活性炭纤维的制备与表征

以(NH_4)_2HPO_4活化沙柳纤维制备活性炭纤维,L_(16)(4~5)正交实验优化制备工艺条件,重点研究了活化温度对活性炭纤维结构的影响。同时应用扫描电镜(SEM)对其表面形貌进行表征,通过N_2吸附-脱附测定其孔结构。结果表明,随着活化温度的升高,活性炭得率逐渐减小,碘吸附值先增大后减小,在浸渍比2.5∶1、预氧化温度200℃、预氧化时间90 min、活化温度为800℃、活化时间60 min的条件下,可以制备出比表面积为1 304 m~2·g~(-1)、总孔容为1.004 cm~3·g~(-1)、得率为31.6%、碘吸附值为1 321 mg·g~(-1)的纤维状活性炭。     

活性炭孔隙结构在其甲苯吸附中的作用

选用4种商用活性炭(AC),利用氮气绝热吸附、扫描电子显微镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)测试了活性炭的物化性质。以甲苯为吸附质,在温度为298.15 K下进行了静态和动态吸附实验,研究了活性炭孔结构对其吸附性能、吸附行为、表面覆盖率和吸附能的影响。结果表明:活性炭的比表面积和孔容是其吸附性能主要影响因素,孔径在0.8～2.4 nm之间的孔容和甲苯吸附量之间存在较好的线性关系,且线性斜率随甲苯浓度增加而变大。甲苯吸附行为符合Langmuir吸附等温模型和准一阶动力学方程式。活性炭孔结构是甲苯吸附速率的主要制约因素。在甲苯快速吸附阶段,微孔为吸附速率主要制约因素,在甲苯颗粒内扩散阶段,微孔和表面孔为吸附速率的主要制约因素,在吸附末尾阶段,中孔和大孔为吸附速率的主要制约因素。4种活性积炭对甲苯的吸附能随其比表面变大而变大。     

羟基金属柱撑膨润土吸附氟的性能研究

将膨润土进行改性制得4种羟基金属柱撑膨润土,用XRD考察了层间结构,并将它们应用于含氟废水的吸附处理中,研究了各种吸附剂的吸附速率、介质的pH、吸附剂用量、饱和吸附曲线和吸附剂的重复使用性.结果表明,改性得到的羟基金属柱撑膨润土的层间距都明显变大,在实验条件下对氟离子的吸附性能为羟基铁铝复合柱撑膨润土>羟基铁柱撑膨润土>羟基铝柱撑膨润土.该类吸附剂对氟离子还具有较好的重复使用性.     

DSB+CPB复合改性膨润土对磷酸盐的吸附

为研究两性-阳离子表面活性剂复合改性膨润土的吸附除磷性能及其机理,采用不同比例两性表面活性剂——十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱(DSB)和阳离子表面活性剂溴代十六烷基吡啶(CPB)对膨润土进行了有机复合改性,制得DSB+CPB复合改性膨润土,利用X射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外分析(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、接触角(CA)以及热重分析(TGA)等手段对膨润土土样进行了表征,并用吸附等温模型和动力学方程拟合其吸附过程,探讨了改性比例、pH和温度等因素对吸附的影响。结果表明:DSB改性能提高膨润土对磷酸盐的吸附能力,当加入CPB复合改性后,可进一步促进DSB改性膨润土对磷酸盐的吸附能力,且吸附能力均随改性比例的增大而增强;对于0.5 DSB和1.0 DSB的改性膨润土,其与CPB最佳复合比例均为DSB+1.5CPB,最大吸附量分别为原土的7.81倍和8.19倍;改性膨润土对磷酸盐的吸附均符合Langmuir等温模型和伪二级吸附动力学方程,其吸附能力随pH的升高而降低,且吸附为物理和化学吸附同时存在的自发吸热熵增过程。上述研究结果可为两性-阳离子表面活性剂复合改性膨润土吸附除磷提供参考。     

WO3-MnOx/TiO2-ZrO2催化剂脱汞性能研究

在溶胶-凝胶法制备MnO_x/TiO_2-ZrO_2催化剂的基础上采用分步浸渍法制备WO_3-MnO_x/TiO_2-ZrO_2系列催化剂,通过BET比表面积检测法、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H_2-TPR)等表征手段对该催化剂微观结构及氧化还原性能进行了相关的表征检测,并通过气固催化床对催化剂氧化脱除Hg~0的性能进行了检测。结果表明,在WO_3、MnO_x负载量分别为7%(质量分数,下同)、5%和TiO_2与ZrO_2摩尔比2∶1的条件下,制备的催化剂比表面积、孔容分别达到161.73m~2/g、0.031 7mL/g,该结构有利于Hg~0吸附,同时无定形MnO_2及Mn_2O_3的负载提升了催化剂的氧化性能,相对于MnO_x/TiO_2-ZrO_2催化剂在200～400℃具有较高的脱汞效率,在SO_2质量浓度小于1 200mg/m~3时,其抗H_2O、抗SO_2性较好。     

磁性膨润土的制备、表征及类Fenton催化降解橙黄Ⅱ

以铝柱撑膨润土和铁盐为原料,采用共沉淀法制备纳米Fe3O4负载的磁性膨润土复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面孔隙分析(BET)对样品进行表征,研究了磁性膨润土对橙黄Ⅱ的类Fenton催化降解性能,并考察了催化剂用量、温度和初始pH、H2O2初始浓度等因素对降解效果的影响。结果表明,Fe3O4均匀负载在膨润土表面,未发生明显团聚,并且改善了膨润土的孔隙结构,增加了其比表面积。在磁性膨润土用量为0.6 g/L,温度为40℃,pH为3.0,H2O2初始浓度为21 mmol/L的条件下,0.5 mmol/L橙黄Ⅱ溶液在180 min内色度去除率和UV254去除率分别达到100%和97%,且催化剂重复使用4次效果稳定。