CoFe_2O_4/MgAl-LDO吸附水中的Cr(Ⅵ)

采用水热法、共沉淀法合成Co Fe2O4/Mg Al-LDH,于高温下焙烧4 h后,制备出同时具有高吸附性能和磁分离性能的镁铝复合氧化物(Co Fe2O4/Mg Al-LDO),研究其对水中Cr(Ⅵ)的吸附效果。采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)等技术对吸附剂进行表征。通过序批实验考察了焙烧温度、溶液初始p H值、吸附时间、温度等因素对Co Fe2O4/Mg AlLDO吸附Cr(Ⅵ)的影响。结果表明,当焙烧温度在450~550℃之间、溶液初始p H=2~6时,吸附剂对Cr(Ⅵ)均具有较好的吸附效果,且吸附反应在90 min内达到平衡。Co Fe2O4/Mg Al-LDO吸附Cr(Ⅵ)过程符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型,当温度为318 K时,理论饱和吸附容量为98.04 mg/g。热力学研究结果表明,该吸附过程为自发的、吸热反应过程。     

3种表面修饰活性炭对水体中磷的吸附

为克服活性炭磷吸附能力有限的问题,使用ZnCl_2、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)和Fe/Al(氢)氧化物纳米颗粒分别研究了物理结构法、表面活性剂法和载体法3种表面修饰方法对活性炭磷吸附能力的影响。实验发现,载体法为3种方法中最好的修饰方法。对载体法制备吸附剂的材料用量的比较发现,在Fe(Ⅲ)和Al(Ⅲ)摩尔比为9:1的条件下,把1.5 g活性炭加入到总浓度为1 mol·L~(-1)的200 m L Fe(Ⅲ)和Al(Ⅲ)混合溶液中,形成的纳米Fe/Al(氢)氧化物能够较好地利用活性炭表面,该复合材料1.5AC-Fe/Al在磷平衡浓度约为50 mg·L~(-1)时吸附量达到29.3 mg·g~(-1)。该材料表征结果表明,纳米Fe/Al(氢)氧化物颗粒被成功负载在活性炭表面。在酸性条件下,复合材料表面的—H~+和—OH_2~+所引起的静电吸附和配位交换是促进吸附带负电磷酸根离子的原因。     

改进水热法合成纳米Co_xFe_(3-x)O_4(0≤x≤2)及其对刚果红染料的吸附性能

采用快速水热法制备了纯相Co_xFe_(3-x)O_4(0≤x≤2)纳米颗粒,并对样品进行了XRD、EDX、FTIR、SEM、N_2吸附-脱附以及VSM表征,研究了Co含量、初始浓度和pH值对水中刚果红吸附性能的影响。实验结果表明,Co_(1.6)Fe_(1.4)O_4纳米颗粒具有最大的比表面积170.1 m2·g-1和最好的吸附性能,在pH=3,初始浓度为200 mg·L~(-1)时,饱和吸附容量达到475mg·g-1。对Co_xFe_(3-x)O_4进行了吸附过程动力学和热力学分析,该吸附过程符合准二级动力学模型,根据Langmuir等温吸附模型计算得出最大吸附容量为370.4 mg·g-1。良好的磁性能使Co_(1.6)Fe_(1.4)O_4纳米颗粒很容易从水中分离再利用,实验表明,经过多次脱附/吸附过程,Co1.6Fe1.4O4纳米颗粒对刚果红仍具有良好的吸附性能。     

介孔铁锆复合氧化物的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,以铁(Fe)和锆(Zr)为原料,采用不同Fe/Zr摩尔比例,制备出Fe/Zr复合氧化物吸附剂,对吸附剂的比表面积、孔径分布、晶型结构和零点电位(PH2pc)进行了表征.筛选吸附容量最佳的Fe/Zr吸附剂,考察了吸附条件对其去除水中Cr(Ⅵ)效果的影响,探讨了吸附动力学和等温线规律.结果表明:最佳吸附剂的Fe/Zr摩尔比为5/1,具有典型的介孔材料结构特征;该吸附剂在pH为2～8范围内均有良好的除Cr(Ⅵ)效率;30min内即可达到吸附平衡,最大吸附容量为60.90 mg/g.介孔Fe/Zr复合氧化物与现有除Cr(Ⅵ)吸附剂相比具有更高的吸附能力,是一种具有较好应用潜力的水处理除Cr(Ⅵ)吸附剂.     

FeAlOx/MMT催化Fenton反应降解高浓度苯酚废水

以蒙脱土为载体制备负载型Fe/Al复合氧化物(FeAlOx/MMT)用于催化Fenton反应降解高浓度苯酚废水。实验结果表明,活性相FeAlOx中Fe/Al摩尔比为0.22时制备所得催化剂对Fenton反应具有最佳活性,且Fe/Al复合氧化物并未嵌入蒙脱土层间。在低温和高pH条件下催化体系存在诱导期,诱导期内FeAlOx/MMT缓释出Fe离子并进而由Fe离子催化溶液中的Fenton反应。通过对非均相催化降解苯酚废水的动力学研究发现,H2O2初始浓度、溶液的pH和反应温度对COD降解效率具有显著影响。调节降解过程中的温度序列和氧化剂引入程序能够缓解高温和高双氧水浓度双重因素耦合导致的HO.自消耗。在优化的降解条件下使用理论用量的H2O2可使得1 g/L的苯酚废水中苯酚降解率达到100%,而COD的降解率则达到97%。     

煅烧的水滑石同时去除水体中砷和氟

为探讨水滑石类材料对水体中氟、砷离子的同时去除效果,采用共沉淀法合成(Mg∶Al=2∶1)纳米类水滑石(LDHs),用傅立叶转换红外光谱、电子扫描透射电镜、X射线晶体衍射等手段对合成的材料进行了表征,并研究纳米材料在不同初始浓度、pH、吸附时间、阴离子干扰条件下其同时除砷氟性能。结果表明,煅烧后的水滑石(LDOs)对砷最大吸附量为51.02 mg/g,对氟最大吸附量为36.63 mg/g。吸附动力学实验表明,煅烧水滑石对砷的吸附在前6 h内基本完成,对氟的吸附在前10 h内基本完成。砷氟共存溶液保持pH=4~10及pH=6~8时,水滑石分别对砷、氟保持良好的吸附效率。对比不同阴离子对水滑石共除砷氟效率的影响,水滑石除砷速率受到阴离子影响力大小为:HPO2-4CO2-3NO-3Cl-SO2-4;水滑石除氟速率受到阴离子影响力大小为:CO2-3HPO2-4SO2-4Cl-NO-3。材料再生循环利用4次后,对砷和氟的吸附效率均能达到90%以上。实验结果表明,所合成的水滑石是一种优秀的能共除砷氟的吸附剂。     

虾壳粉对水溶液中阴、阳离子型染料的吸附

采用废弃虾壳制备吸附剂处理含刚果红或亚甲基蓝的溶液。考察了温度、吸附时间、初始浓度、吸附剂投加量和初始溶液pH对吸附效果的影响并构建了去除率预测模型,并对吸附等温线、吸附动力学和吸附热力学进行系统研究。结果表明:虾壳粉对刚果红和亚甲基蓝的吸附分别在24 h和4 h时达到平衡,平衡吸附量随吸附时间、初始浓度及吸附剂投加量的增加而增大;刚果红平衡吸附量随pH升高而增大,亚甲基蓝平衡吸附量几乎不随pH变化。在15℃下,吸附剂投加量为1 g·L~(-1),刚果红吸附的最优条件为接触时间24 h、pH=4,在该条件下,虾壳粉对刚果红的饱和吸附量为276.64 mg·g~(-1);亚甲基蓝吸附的最优条件为接触时间4 h、pH=12,在该条件下,虾壳粉对刚果红的饱和吸附量为1.44 mg·g~(-1);虾壳粉对2种染料的吸附过程以物理吸附为主,符合准二级动力学方程。虾壳粉对阴离子型染料的吸附效果较优,对阳离子型染料有一定吸附性能,是一种经济高效的染料废水吸附材料。     

FeAlO_x/MMT催化Fenton反应降解高浓度苯酚废水

以蒙脱土为载体制备负载型Fe/Al复合氧化物（FeAlOx/MMT）用于催化Fenton反应降解高浓度苯酚废水。实验结果表明,活性相FeAlOx中Fe/Al摩尔比为0.22时制备所得催化剂对Fenton反应具有最佳活性,且Fe/Al复合氧化物并未嵌入蒙脱土层间。在低温和高pH条件下催化体系存在诱导期,诱导期内FeAlOx/MMT缓释出Fe离子并进而由Fe离子催化溶液中的Fenton反应。通过对非均相催化降解苯酚废水的动力学研究发现,H2O2初始浓度、溶液的pH和反应温度对COD降解效率具有显著影响。调节降解过程中的温度序列和氧化剂引入程序能够缓解高温和高双氧水浓度双重因素耦合导致的HO.自消耗。在优化的降解条件下使用理论用量的H2O2可使得1 g/L的苯酚废水中苯酚降解率达到100%,而COD的降解率则达到97%。     

PVDF/ZrO_2杂化膜的制备及其吸附刚果红的性能

采用浸没沉淀法制备了ZrO_2共混的聚偏氟乙烯杂化膜,通过扫描电子显微镜(SEM)和热重(TG)对其结构进行了表征,并将其应用于对染料刚果红的吸附。考察了pH、温度、吸附时间和ZrO_2用量对刚果红吸附的影响。结果表明:在弱酸性条件下有利于杂化膜对刚果红的吸附;随着ZrO_2用量的增加,吸附量逐渐增加;在25℃条件下,吸附平衡时间为25 min,吸附动力学过程符合准二级动力学方程;Langmuir吸附模型能较好的描述等温吸附过程,最大吸附量达到0.271 7 mg·cm-2。     

多孔水凝胶P(HEA/AMPS)对水溶液中 Fe(Ⅲ) 的吸附

以2-丙烯酸羟乙酯(HEA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体合成了聚合物水凝胶(PHEA/AMPS),采用水凝胶对水溶液中Fe(Ⅲ)的吸附行为进行了研究。实验主要考察了聚合物组分、溶液pH、初始Fe(Ⅲ)浓度和吸附时间对水凝胶吸附作用的影响,并通过FT-IR和XPS分析了吸附前后水凝胶的变化。结果表明,当单体摩尔比AMPS∶HEA=1∶1,pH=2时,水凝胶对Fe(Ⅲ)的吸附容量最大。水凝胶对水溶液中Fe(Ⅲ)的吸附容量随着溶液中初始Fe3+浓度的增加而增加,但当初始Fe3+的浓度达到1 g/L时,吸附容量基本达到饱和。吸附等温线符合Langmuir等温线方程,吸附动力学符合准二级模型。FI-IR和XPS的分析表明,水凝胶的磺酸基和酰胺基是吸附Fe3+的有效功能性基团,吸附机理为螯合和离子交换。     

改性锰矿的除砷性能研究

利用共沉淀—煅烧法对天然锰矿进行改性,研究了铁锰摩尔比(Fe/Mn)、pH、温度、共存离子对改性锰矿除砷效果的影响。采用X射线荧光光谱(XRF)、傅立叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)对其进行表征,探究改性锰矿除砷机理。结果表明:(1)Fe/Mn为12∶1时对As(Ⅲ)有最大去除率(88.63%),4∶1时对As(Ⅴ)有最大去除率(84.25%)。(2)弱酸性、中性及弱碱性的溶液反应环境有助于改性锰矿对砷的吸附。(3)Ca~(2+)促进砷吸附,HCO_3~-抑制砷吸附。(4)改性锰矿对砷的吸附过程符合Langmuir吸附等温方程和二级动力学方程。(5)可利用Na_2CO_3溶液对改性锰矿进行再生解吸,再生5次后的改性锰矿对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的去除率分别为81.27%、75.99%。     

MgAl型层状化合物对六价铬的吸附性能

尿素-水热法制备层状双金属氢氧化物Mg Al-LDH,系统考察了焙烧温度、p H值、初始Cr(VI)浓度、吸附时间和吸附温度对样品的吸附性能的影响。并对其吸附热力学、动力学和吸附机理进行研究。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)对吸附Cr(VI)前后的Mg Al-LDH进行表征。Mg Al-LDH的最佳吸附条件为p H=2.5,吸附过程符合Langmuir等温模型,最大吸附容量为105.15 mg·g-1,其对Cr(VI)的吸附为放热过程,并遵守准二级动力学模型,化学吸附为主导。Mg Al-LDH对Cr(VI)的吸附主要在酸性条件下进行,吸附机理主要为静电作用和离子交换:在酸性条件下,Mg Al-LDH表面带正电荷,并通过静电作用吸附Cr(VI)阴离子,同时Mg Al-LDH的层间CO2-3和NO-3与溶液中的Cr(VI)阴离子进行离子交换。     

焙烧态锂铝水滑石对水中氟离子吸附性能研究

采用尿素水热法合成了不同摩尔比的锂铝水滑石(Li/Al LDHs),经480℃煅烧后制备出焙烧态锂铝水滑石(Li/AlLDOs)。研究了Li/Al LDOs对水中氟离子的吸附性能,分别考察了吸附时间、吸附温度和pH等因素对吸附效果的影响,并对吸附机制进行了探讨。结果表明,Li/Al LDOs吸附水中氟离子的行为符合准二级动力学方程,吸附等温数据符合Freundlich吸附等温方程,pH对吸附效果影响较大。X射线衍射分析表明,水滑石样品经历了物相转变及重构过程,Li/Al LDOs可有效去除水体中的氟离子。     

应用于微波处理正丁酸模拟废水的催化剂制备及表征

通过正交实验对镍铁铈(Ni-Fe-Ce)、镍铁钛(Ni-Fe-Ti)、镍铁锆(Ni-Fe-Zr)3组复合催化剂的共沉淀-焙烧法制备工艺进行优化,并对优选出的催化剂进行SEM和XRD表征。结果表明,镍铁锆催化剂是最优催化剂,最佳制备条件为Ni∶Fe(摩尔比)0∶10、Zr∶Fe(摩尔比)4∶1、干燥时间6 h、焙烧温度350℃、焙烧时间6 h、沉淀时间5 h;此条件下制备的Fe-Zr催化剂的催化效能最高,TOC去除率达到75%;Zr的掺和改变了Fe催化剂的物相,进而提高了Fe催化剂的催化活性。     

羧甲基纤维素/有机蒙脱土纳米复合材料对刚果红的吸附与解吸性能

羧甲基纤维素(CMC)/有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料作为吸附剂应用于废水处理,对其结构进行了表征并对吸附时间、染料初始浓度、染料pH对该吸附剂吸附染料刚果红的影响进行了研究,同时探讨了吸附动力学和吸附热力学。结果表明,羧甲基纤维素与有机蒙脱土已经很好地复合,在吸附温度为30℃条件下,当吸附时间为4 h,染料初始浓度为800 mg/L,染料pH=10时吸附剂对染料表现出较好的吸附效果,吸附量可达156.64 mg/g。吸附符合伪二级动力学模型和Langmuir等温式。分别借助振荡器和超声波对吸附饱和的吸附剂进行解吸,研究解吸时间对吸附剂解吸实验的影响,结果表明,超声波条件下的解吸效果(34.45%)好于无超声波条件(15.69%),超声波有助于提高解吸率。     

复合金属氧化物的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了一系列钛基复合金属氧化物(Fe Ti Ox、Fe Al Ti Ox和Cu Mg Al Ti Ox),采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和透射电镜(TEM)等手段对材料的晶体结构、元素化学状态和结构形貌进行表征,以降解罗丹明B(Rh B)为模型反应来评价材料的光催化性能,实验考察了光源类型、催化剂用量、光照时间等因素对Rh B降解效果影响。结果表明:由于金属氧化物的协同作用,复合金属氧化物的光催化性能均优于纯二氧化钛的光催化性能,其中,以Fe Al Ti Ox催化剂的降解效果最好,Rh B的去除率高达97.5%。     

MgO-ZrO_2固体碱催化废弃动物油制备生物柴油

采用稀释共沉淀法制备了Mg O-Zr O2固体碱催化剂,通过催化预处理低酸值油的酯交换反应来制备生物柴油。采用BET、SEM、XRD等方法对催化剂进行表征。主要研究了固体碱制备中Mg O-Zr O2物料比和煅烧温度对催化剂催化活性的影响,通过对比发现:制备的催化剂孔径均在2~10 nm之间,Zr O2以单斜晶相微晶形式存在并很好地分散于Mg O相中,表现出较高的催化活性。当固体碱中Mg/Zr物料比为3∶1,煅烧温度为500℃时催化剂的活性最佳,通过对酯交换反应影响因素的考察得到了催化反应的最佳工艺条件;酯交换率达到96.9%。     

二乙烯三胺改性花生壳纤维素对水中刚果红的吸附

采用环氧氯丙烷和二乙烯三胺对花生壳中纤维素进行改性,制备了二乙烯三胺花生壳纤维素(DMPSC),运用红外光谱(FTIR)进行表征,并探究了DMPSC对刚果红的吸附性能和机理。结果表明,DMPSC的吸附率明显高于其他吸附剂。在原始p H,吸附剂用量为1 g·L~(-1),吸附时间为180 min,温度为8、30和50℃时,100 mg·L~(-1)的刚果红溶液吸附量分别达到83.24、99.04和99.78 mg·g-1。吸附过程符合Langmuir等温线模型,在8℃时饱和吸附量(qm)为111.86 mg·g-1。准二级动力学方程能更好地描述吸附动力学过程,表观活化能Ea为56.88 k J·mol-1,升高温度有利于DMPSC对刚果红的吸附,该过程属于化学吸附。     

磁性介孔锰铁复合氧化物对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

以复合金属草酸盐为前驱体制备了纳米晶构筑的介孔锰铁氧化物材料,采用透射电镜、X射线衍射仪和固体比表面测定仪等对产物进行了表征.并研究了其对水体Cr(Ⅵ)的吸附性能,考察了pH及离子强度对吸附容量的影响、吸附动力学、吸附等温线以及碱液对Cr(Ⅵ)的洗脱率。结果表明,获得的锰铁氧化物为纳米晶构筑的介孔材料,比表面达277.4 m2/g,对Cr(Ⅵ)在酸性条件下有较强的吸附性能。在初始Cr(Ⅵ)质量浓度为100 mg/L,pH值在2时,10 min内能使溶液中的Cr(Ⅵ)去除率达96.8%,最大Cr(Ⅵ)吸附容量Qm为40 mg/g。     

响应曲面法优化复合絮凝剂的制备工艺

为了提高染料废水中COD和色度的去除效果,采用响应曲面法对聚硅酸类新型复合絮凝剂的制备工艺进行了优化实验研究。在单因素实验基础上采用Box-Behnken Design(BBD)实验设计方法,设计出了影响染料废水处理效果的3因素3水平共15组实验,其中n(Fe+Al):n(Si)的摩尔比为4～6,n(B+Mg):n(Si)的摩尔比为0.3～0.7,熟化时间为1～3 d。根据15组实验结果,以COD去除率和色度去除率为响应值分别建立了二次多项式响应曲面模型。模型优化结果显示,在n(Fe+Al):n(Si)摩尔比为5∶1,n(B+Mg):n(Si)为0.5∶1,熟化时间为2 d的条件下,制备得到的新型复合絮凝剂聚硅酸铝铁硼镁具有最佳的絮凝处理性能和脱色效果,能有效去除染料废水中的COD和色度,其中出水色度接近于0,COD的去除率达到87.65%,模型验证实验进一步验证了本文所建立的响应曲面法在复合絮凝剂制备工艺优化中的有效性。