针铁矿改性生物炭的制备及对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

在不同热解温度及原料配比条件下,采用水解共沉淀方法制备针铁矿改性生物炭材料（GMB）,借助SEM-EDS、XRD、FTIR、XPS进行表征,并进行Cr （Ⅵ）吸附实验,探究吸附性能和机理。结果表明:1）经改性后生物炭表面生成了羟基氧化铁（FeOOH）,吸附能力有大幅提升;2）热解温度为600℃,生物炭与Fe （NO₃）₃·9H₂O的质量比为1:12时制备的GMB600-12表现出最佳吸附性能,最大吸附容量为20.67 mg/g;3）准二级动力学揭示Cr （Ⅵ）的吸附以化学吸附为主,Langmuir和Freundlich模型都能很好地描述GMB对Cr （Ⅵ）的吸附特征;4） XPS的结果进一步表明GMB去除水溶液中Cr （Ⅵ）是氧化还原和表面吸附协同作用的结果。     

不同pH对Cr(Ⅵ)在紫色土中的吸附影响

通过紫色土对Cr(Ⅵ)在不同酸度的静态吸附实验,用Langmuir吸附模型进行拟合得到土壤对Cr(Ⅵ)的吸附曲线和曲线方程,得到酸度影响紫色土对Cr(Ⅵ)的吸附的规律。结果显示:在pH为3.0、5.0和7.0的溶液中,紫色土对Cr(Ⅵ)的吸附随pH降低而降低;不同亚类紫色土吸附能力为石灰性紫色土中紫色土酸性紫色土。石灰性紫色土胶体核的碳酸钙含较高,加强了土壤中碳酸盐、氧化物对铬的吸附和固定作用;不同pH环境紫色土对Cr(Ⅵ)吸附的不同,一方面是pH影响了土壤的电势,部分Cr(Ⅵ)转变为Cr(Ⅲ)而沉淀;另一方面是pH影响了土壤中的H+浓度,使胶体团的电位平衡发生破坏,土壤中活性铝和铁溶蚀作用使H+和Cr(Ⅵ)竞争吸附加强,降低对Cr(Ⅵ)的吸附。     

啤酒酵母吸附去除水中Cr(Ⅵ)的研究

研究了吸附剂用量、重金属初始浓度、pH对非活性啤酒酵母菌体吸附Cr(Ⅵ)的影响.结果表明,吸附剂的用量越高,对Cr(Ⅵ)的去除率也越高,但单位菌体吸附量却越低;相反,Cr(Ⅵ)初始浓度越高,对Cr(Ⅵ)的去除率就越低,但单位菌体吸附量却越高;溶液的pH也是影响吸附去除效果的重要因素之一,当pH为1时,吸附去除效果最好,非活性啤酒酵母菌体对Cr(Ⅵ)的吸附过程可用Langmuir和Freundlich等温吸附模型来拟合,但Langmuir等温吸附模型的拟合效果更好,由Langmuir等温吸附方程得到最大吸附量为9.17mg/g干菌体.     

针铁矿-富里酸复合材料对铅镉污染土壤的钝化修复性能

珠三角地区作为粤港澳大湾区的重要经济区域,工矿企业多,土壤重金属污染状况较为严重,且多以铅镉复合污染为主,研发安全高效的重金属修复材料与技术对保障区域环境质量和人居安全具有重要意义.本文拟采用钝化修复技术,以南方红壤中典型矿物针铁矿为主体,制备了针铁矿-富里酸复合材料,并将其应用于铅镉复合污染土壤的钝化修复.结果表明,复合材料中富里酸所占的质量分数越高,对铅镉钝化作用效果越好;土壤中铅镉的钝化率(IE)随钝化时间的延长而增加,并趋于稳定;钝化修复后可交换态及碳酸盐结合态Pb含量降低,残渣态Pb含量增加,土壤中Cd可交换态含量降低,铁锰氧化态及残渣态含量显著增加;钝化修复后土壤CEC、速效钾及铵态氮含量均有所提高;综合评价认为针铁矿-富里酸复合材料应用于红壤铅镉钝化修复有效可行.     

腐殖酸改性针铁矿对铀U（Ⅵ）的吸附性能及机理研究

通过人工合成的方法制得腐殖酸改性针铁矿(HA-α-FeOOH),考察了吸附时间、吸附剂用量、U(Ⅵ)初始浓度和pH值等因素对吸附U(Ⅵ)过程的影响.同时,利用傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和X射线能谱(EDS)分析了其对U(Ⅵ)的吸附机理.试验结果表明,在25℃、pH为4的条件下,腐殖酸改性针铁矿作用4 h对5 mg·L-1的含铀废水的去除率几乎达到100%.Freundlich等温吸附模型、准二级动力学模型对吸附过程的拟合效果较好,主要吸附模式为多层吸附;改性针铁矿对U(Ⅵ)的吸附是自发的吸热反应.SEM-EDS和FIIR分析结果表明,改性针铁矿吸附U(Ⅵ)的机理主要表现为内层络合作用及离子交换,与U(Ⅵ)作用的基团主要是羟基、酚羟基和羧基.     

酵母菌对Cr(Ⅵ)的生物吸附作用

研究了啤酒酵母对 Cr( )的吸附作用。当 p H=2时吸附效果最好 ,振荡 30 min吸附基本可达平衡。常见离子Na+、Ca2 +、Mg2 +、Cl-等对吸附影响不大。在一定浓度范围酵母菌对 Cr( )的吸附符合 Freundlich和 Langmuin等温吸附模型。随酵母菌和 Cr( )接触时间的增加 ,Cr( )被还原为 Cr( )。     

生物吸附剂对重金属Cr(Ⅵ)吸附性能的研究

利用锯末和花生壳制备出对重金属离子具有较好吸附性能的生物吸附剂。研究了此种生物吸附剂对废水中Cr(Ⅵ)的吸附性能,并深入分析了吸附时间、pH、Cr(Ⅵ)初始浓度、吸附剂粒径、搅拌速度、共存阴离子对吸附的影响,并通过再生试验检验了吸附剂性质的稳定性和重复利用性。最佳吸附条件组合为:生物吸附剂Ⅰ初始浓度7 mg/L,吸附时间120 min,pH=2.0,温度30.2℃,投加量0.8 g,此时去除率达到85.01%;生物吸附剂Ⅱ初始浓度100 mg/L,吸附时间360 min,pH=2.0,温度30.1℃,投加量1.0 g,此时去除率达到87.96%。     

Cr(Ⅵ)吸附菌的分离及其对Cr(Ⅵ)吸附的研究

从某受铬污染的土壤中分离出一株铬吸附菌,经初步分离鉴定为芽孢杆菌。利用微生物培养基对其进行扩大培养,然后制备生物吸附剂,研究了吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附行为及pH、Cr(Ⅵ)初始浓度、温度和共存离子对吸附的影响。结果表明,吸附剂对Cr(Ⅵ)有较好的吸附效果,最佳吸附条件为pH=9.0,初始浓度为40mg/L,最佳温度为3...     

低分子量有机酸对棕壤吸附Cr(Ⅵ)特性的影响研究

采用一次平衡法研究Cr(Ⅵ)在棕壤中的吸附解吸行为,并针对pH值和土壤有机质对吸附反应的影响进行研究。结果表明,Langmuir方程和Freundlich方程可以很好地拟合Cr(Ⅵ)在土壤中的吸附,Cr(Ⅵ)在土壤中的最大吸附为204.08 mg/kg。在pH值3.0~7.0范围内,供试土壤吸附量随pH值增加而减少;土壤对Cr(Ⅵ)的吸附量与土壤中的有机质含量呈负相关。在酸性条件下,低分子量有机酸抑制土壤对Cr(Ⅵ)的吸附。加入供试有机酸后土壤对Cr(Ⅵ)最大吸附量的顺序为:无有机酸>乙酸>草酸>酒石酸>柠檬酸。柠檬酸更适用于Cr(Ⅵ)污染土壤中污染因子的萃取和淋洗。     

机械法制备角蛋白膜及其对Cr(Ⅵ)的吸附

利用机械法在添加甘油作增塑剂的条件下制备角蛋白膜,研究了温度和甘油添加量对膜的机械性能的影响,研究了最佳制备条件下160℃、甘油添加量40%的角蛋白膜对Cr(Ⅵ)的吸附性能,吸附结果符合Langmuir型和Freundlich型等温吸附模型,吸附过程为吸热过程,物理和化学吸附共同作用,以物理吸附为主,在60℃下最大去除率为99.07%,最大吸附量为75.498mg/g。     

凹凸棒黏土对水体和底泥中Cr (Ⅵ)的吸附

为考察凹凸棒黏土对水体和底泥中Cr（Ⅵ）污染治理与修复效果,通过实验室模拟试验,运用Langmuir和Frundlich等温吸附模型及准一级和准二级动力学模型,研究了天然凹凸棒黏土对水体中Cr（Ⅵ）的吸附特性,并研究了pH对吸附过程的影响及凹凸棒黏土对底泥中Cr（Ⅵ）金属形态的影响,通过XRF（X-射线荧光光谱仪）和SEM（扫描电镜）确定凹凸棒黏土的化学组成和微观形貌结构.结果表明:天然凹凸棒黏土内部呈纤维状且多孔隙,成分中含有铁、铝、钙等元素,吸附后的材料中发现了Cr元素;Langmuir-Frundlich吸附等温模型（R2=0.996）和准一级动力学模型（R2=0.993）较好地拟合了凹凸棒黏土对Cr（Ⅵ）的吸附热力学与动力学过程,动力学模拟的Cr（Ⅳ）平衡吸附量及实测值分别为1.38和1.37 mg/g.溶液pH对Cr（Ⅵ）的吸附具有影响,其最佳pH为3,此时吸附率最高,为85.80%.研究显示,向底泥中添加凹凸棒黏土能促使Cr形态由不稳定态（酸溶态和铁铝还原态之和）向稳定态（可氧化态和残渣态之和）转化,从而达到修复底泥中Cr（Ⅵ）污染的目的.      

提高有机膨润土对Cr(Ⅵ)吸附能力的方法及机理分析

六价铬Cr(Ⅵ)是工业废水排放中受严格控制的污染物之一,Cr(Ⅵ)污染废水的治理受到广泛关注。本文采用三氯化铁(FeCl3)改性有机膨润土(organic bentonite modified by ferric trichloride,OBF),并研究它与微生物絮凝剂(microbial flocculant,MBF)混合对Cr(Ⅵ)的吸附作用及作用机理,为MBF与水解盐改性材料混合使用提供理论依据。OBF是在有机膨润土与FeCl3·6H2O质量比为10∶1的条件下制得,0.1g OBF对Cr(Ⅵ)溶液(20mg/L,50mL)去除率可达97.15%。采用此OBF和MBF混合对模拟Cr(Ⅵ)废水进行处理,测定处理后溶液的Cr(Ⅵ)浓度,分析其去除效果和作用机理。OBF对Cr(Ⅵ)去除率随着[OH1-]/[1/3Fe3+]摩尔比增加而降低;用MBF与OBF混合去除Cr(Ⅵ),形成的絮凝体密实稳定,易于沉淀分离;MBF与OBF混合对Cr(Ⅵ)的去除率随着MBF加入量增加呈线性递减关系,其线性方程为y=-0.0404x+0.936(R2=0.9678),OBF对Cr(Ⅵ)吸附动力学符合伪二级动力学方程:t/qt=0.1355t-0.0831(R2=0.9979);选择在添加OBF之前先加MBF和FeCl3,结果既能增加对Cr(Ⅵ)的吸附,还有利于分离沉降。FeCl3水解形成羟基铁离子可以置换有机膨润土中的一些阳离子,使有机膨润土表面带正电,增加改性有机膨润土对Cr(Ⅵ)的吸附能力。MBF利用其本身所带官能团和黏滞性可对吸附了Cr(Ⅵ)的OBF凝聚沉降,易于固液分离。此研究结果将为低浓度Cr(Ⅵ)废水治理提供技术支持和理论依据。     

载钛活性炭对Cr(Ⅵ)的电吸附行为

研究了载钛活性炭(TiAC)在一定电压下对水中Cr(Ⅵ)的电吸附/电脱附.结果表明,当Cr(Ⅵ)初始浓度为20mg/L,施加+1.2V电压时,TiAC对Cr(Ⅵ)的吸附率比相同条件下的普通活性炭提高了17.1%,电极倒向后的脱附率提高了69.4%.Cr(Ⅵ)在TiAC上的电吸附符合二级反应动力学方程,其速率常数与电压间关系符合指数函数;其吸附等温线符合Freundlich等温方程,KF和1/n值与电压线性相关.     

水铁矿纳米带的低成本合成及其去除Cr(Ⅵ)的研究

纳米粒级的铁氧化物因其具有高比表面积,在去除水中重金属时表现出优异的性能。采用水相合成的方法,以氢氧化镁硫酸盐水合物纳米带(MHSH)为模板,用低成本的方式首次获得了水铁矿结构的铁氧化物纳米带。水铁矿纳米带的宽度为50~200 nm,厚度为10~50 nm,长度从几微米到几十微米。水铁矿纳米带的BET比表面积为45.23 m~2/g。研究发现:水铁矿纳米带的Zeta电位零点出现在pH=8左右。且当溶液pH值为4时,水铁矿纳米带对水中Cr(Ⅵ)的吸附容量最大,可达47.17 mg/g。     

菌粉、生物质复合改良紫色土对Cr(Ⅵ)吸附的影响

为了提升紫色土对Cr(Ⅵ)的吸附固定效果,该文采用10%(质量比)的生物质和酵母菌粉对碱性、中性和弱酸性紫色土进行改良,批处理法研究各改良土样对Cr(Ⅵ)的等温吸附特征,并对比不同温度、pH值和离子浓度下的吸附差异。结果表明,不同改良紫色土对Cr(Ⅵ)的吸附均适合Langmuir模型描述。Cr(Ⅵ)的最大吸附量(q_m)保持在99.66～283.63 mg/kg之间,q_m表现为菌粉改良>菌粉和生物质复合改良>生物质改良>未改良。相同改良条件下,q_m随土壤pH的升高而降低。随着pH值的升高,各改良紫色土对Cr(Ⅵ)的吸附量均呈现下降的趋势,pH=2时最佳。供试改良紫色土对Cr(Ⅵ)的吸附量均随着离子强度的增加先增大后减小,以0.05 mol/L最佳。温度升高有利于各改良紫色土对Cr(Ⅵ)的吸附。热力学参数表明各改良紫色土对Cr(Ⅵ)吸附均为自发、吸热和熵增过程。     

聚乙烯亚胺改性纤维素纤维对Cr (Ⅵ)的吸附研究

采用低浓度H_2O_2氧化纤维素水凝胶纤维,再接枝聚乙烯亚胺(PEI),成功制得PEI改性纤维素纤维(PEI-OCF)吸附剂,并将其用于溶液中Cr(Ⅵ)的去除.同时,利用傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)和X射线能谱(EDX)分析,确证纤维素上的羟基被H_2O_2氧化成醛基,PEI通过席夫碱反应被接枝到氧化纤维素上.制备优化结果表明,H_2O_2氧化阶段的最佳条件为pH=4.0,H_2O_2质量分数0.2%,氧化时间3.0h,氧化温度85℃;PEI接枝阶段的最佳条件为pH=11.0,PEI质量分数3.0%,接枝时间0.5 h.吸附研究结果显示,Cr(Ⅵ)在PEI-OCF上的吸附具有强烈的pH依赖性,最佳pH值为2.0.在180 min时吸附达到平衡;吸附过程符合准二级动力学模型,且主要由化学吸附控制.与Freundlich模型相比,Langmuir模型能更好地描述吸附过程;当温度为15和25℃时,最大吸附量分别为110.61和119.04 mg·g~(-1).浓度为300和600mg·L~(-1)的共存离子Ca~(2+)、Mg~(2+)和Na~+对PEI-OCF吸附Cr(Ⅵ)的影响较小.上述结果表明,PEI-OCF对Cr(Ⅵ)吸附性能良好,使用中易于分离;且制备过程无需交联剂,使用可降解材料,绿色环保.     

老化前后微塑料对富里酸的吸附

由于微塑料(MPs)在地表水环境中的广泛存在以及对水中有机污染物的较强吸附能力,其与地表水中天然有机物间的相互作用不容忽视.为深入了解微塑料对天然有机物的影响,开展了老化前后聚酰胺66(PA66)和聚丙烯(PP)两种微塑料吸附富里酸(FA)的研究.结果表明,老化前后的微塑料吸附富里酸的试验数据较好地拟合了准二级动力学模...     

高岭土的改性及其对Cr(Ⅵ)的吸附特性

采用煅烧、酸浸的方法对高岭土进行改性,通过对SEM、XRD、FT-IR、EDS、孔结构表征及高岭土对Cr(Ⅵ)的去除能力研究,确定高岭土的改性条件,考察改性高岭土对Cr(Ⅵ)的吸附特性. 结果表明:①高岭土的改性适宜条件为煅烧温度800℃、煅烧时间3h、c(HCl)为4mol/L;煅烧使高岭土的结构发生变化,活性增强;酸改使高岭土孔隙通畅,吸附性能增强. ②改性高岭土吸附Cr(Ⅵ)的优化条件为粒度0.15mm、用量10g/L、吸附温度30℃、吸附时间15min,该条件下ρ〔Cr(Ⅵ)〕为100mg/L时废水中Cr(Ⅵ)的去除率可达91.4%. ③高岭土对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合准二级吸附动力学模型,相比于Freundlich方程,其吸附等温式更符合Langmuir方程.      

磁性荞麦壳炭的制备对水中Cr(Ⅵ)吸附性能的研究

以当地农业废弃物荞麦壳为原料,用硝酸改性后负载磁性Fe3O4,得到一种易于分离的吸附剂荞麦壳磁性炭。在空气为载气的氛围中,用SHMADZU DTG-60差热-热重分析仪得到荞麦壳的最佳热解温度为589℃,XRD分析结果表明磁性荞麦壳炭晶体构成主要由半晶体涡轮层碳和一些矿物质组成,并检测到了Fe3O4的特征峰,通过傅里叶红外光谱分析(FTIR)表明磁性荞麦壳炭表面在3 426 cm-1较宽的吸收峰为磁性物质与荞麦壳炭缔合形成的—OH。探究了在不同影响因素下荞麦壳磁性炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附效果,结果表明,当pH值为5、Cr(Ⅵ)浓度150 mg/L、吸附时间为150 min、荞麦壳磁性炭对Cr(Ⅵ)的去除率达到98.3%。用Langmuir和Freundlich吸附模型对该吸附过程进行拟合,发现磁性荞麦壳炭对Cr(Ⅵ)的吸附更符合Langmuir吸附模型。     

聚合多巴胺包覆的磁性微球吸附Cr(Ⅵ)

用聚合多巴胺(PDA)包覆溶剂热法制备Fe_3O_4磁性微球,得到Fe_3O_4@PDA复合材料,并采用红外光谱、扫描电镜、透射电镜对复合材料进行表征。同时,对Fe_3O_4@PDA吸附溶液中六价铬(Cr(Ⅵ))的性能进行研究,考察了溶液pH对其吸附性能的影响。结果表明:Fe_3O_4@PDA在溶液pH为3.0时对Cr(Ⅵ)有较好的吸附性能,其吸附动力学数据符合伪二级动力学方程,等温吸附符合Langmuir吸附模型,最大吸附容量达到108.8 mg/g,热力学实验计算出的吉布斯自由能为负值,表明Cr(Ⅵ)在Fe_3O_4@PDA的吸附为自发过程。