磁性纳米吸附剂Fe3O4·ZrO(OH)2的合成及对水中氟和砷的吸附性能

用共沉淀法将ZrOCl2·8H2O包裹在磁性纳米Fe3O4表面,合成了一种针对高浓度含砷含氟废水的高效新型磁性纳米吸附剂Fe3O4·ZrO(OH)2.研究考察了吸附剂对氟和砷的吸附容量、反应平衡时间以及pH对吸附效果的影响.实验表明,磁性纳米Fe3O4·ZrO(OH)2吸附剂对水中F-和As(Ⅲ/Ⅴ)等温吸附模型符合Langmuir和Freundlich模型.对溶液中总氟和总砷的吸附容量分别可达70.42 mg/g和133.33 mg/g.通过拟二级动力学方程可得知吸附过程在20 min左右即可达到平衡.随着pH的不断增加,吸附剂对氟的吸附容量逐渐降低,而对砷的吸附量则是先增加后减少.     

磁性壳聚糖/膨润土复合吸附剂吸附Cu~(2+)

以膨润土、壳聚糖、Fe_3O_4为原料,制备了在外加磁场作用下能实现快速固液分离的磁性壳聚糖/膨润土复合吸附剂。利用SEM、XRD、VSM、FTIR等分析手段对复合吸附剂的形貌及微观结构进行了表征。通过静态吸附实验研究了复合吸附剂对Cu~(2+)的吸附性能,探讨了溶液初始p H值、吸附剂投加量、吸附时间和吸附温度等对Cu~(2+)吸附效果的影响。结果表明,壳聚糖和Fe_3O_4均已负载到膨润土上。复合吸附剂吸附Cu~(2+)的效果随溶液p H值和吸附剂投加量的增加而增加,并最终趋于稳定;当吸附剂投加量为7.2 g/L、p H值为6、Cu~(2+)初始浓度为30 mg/L时,Cu~(2+)的去除率可达98.5%。吸附动力学和吸附等温线数据分别较好地符合准二级动力学模型和Langmiur吸附等温模型。热力学参数表明,吸附是自发、吸热的过程。     

磁性CoFe_2O_4/MgAl-LDH去除水中的磷酸盐

采用共沉淀法制备了磁性复合材料Co Fe2O4/Mg Al-LDH,通过静态吸附实验研究了Co Fe2O4/Mg Al-LDH对磷酸盐的吸附性能,考察了吸附剂投加量、溶液p H值、吸附时间、温度、共存离子等因素对磷酸盐去除效果的影响。结果表明,在实验条件下,Co Fe2O4/Mg Al-LDH对磷酸盐的吸附量随溶液p H值的增大而逐渐降低,吸附的最佳p H值为1.5。磁性Co Fe2O4/Mg Al-LDH对磷酸盐的吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmiur等温吸附模型,理论最大吸附容量为105.37 mg/g。吸附热力学参数表明,Co Fe2O4/Mg Al-LDH对磷酸盐的吸附是自发、吸热的过程。     

磁性金属有机骨架Fe3O4@ZIF-8的制备及对偶氮染料刚果红的高效吸附

采用常温搅拌法,在聚苯乙烯磺酸钠(PSS)处理过的Fe_3O_4表面诱导生长ZIF-8壳层,成功合成了磁性核壳金属有机骨架Fe_3O_4@ZIF-8,并对其吸附去除偶氮染料刚果红的性能进行了探究,考察了刚果红初始浓度和接触时间、Fe_3O_4@ZIF-8投加量以及pH对刚果红去除的影响。SEM、TEM、XRD、FT-IR及VSM表征结果证明,ZIF-8纳米颗粒已成功负载于Fe_3O_4表面,形成了典型的核壳结构,并且具有优异的磁学性能。吸附实验结果表明,反应最佳pH为6,吸附剂投加量为500 mg·L~(-1);当反应时间达到180 min时,吸附达到平衡。吸附反应的吸附动力学和吸附等温线分析表明,刚果红染料在Fe_3O_4@ZIF-8上的吸附动力学符合二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir模型。Fe_3O_4@ZIF-8吸附剂对刚果红具有高效的选择吸附性能并且在循环吸附中展现出良好的循环吸附性能。因此,磁性核壳金属有机骨架Fe_3O_4@ZIF-8作为吸附剂在去除刚果红染料方面有着广阔的应用前景。     

Fe_3O_4@PEG@SiO_2人工抗体的制备及其对噻吩磺隆的吸附性能

以FeCl_2·4H_2O和FeCl_3·6H_2O为原料采用共沉淀法制备Fe_3O_4磁性纳米粒子,在其表面修饰聚乙二醇2000(PEG-2000),在所得的修饰了PEG-2000的Fe_3O_4磁性纳米粒子溶液中加入模板分子噻吩磺隆、交联剂正硅酸乙酯和催化剂氨水,水解后制得印迹了噻吩磺隆的Fe_3O_4@PEG@SiO2人工抗体。用体积比为1:4的乙酸和丙酮溶液为洗脱剂,洗脱位于SiO_2壳层中的印迹分子,形成具有与印迹分子结构、大小和功能基团互补的特异性识别位点空穴。制备的Fe_3O_4@PEG@SiO_2人工抗体对目标分析物噻吩磺隆分子选择性识别和吸附,对噻吩磺隆的最大饱和结合量为41.28 mg·g~(-1),前30 min内,其吸附速率为0.45 mg·(min·g)~(-1),分别是非印迹方法的5.34倍和3.46倍。     

聚多巴胺包覆的Fe_3O_4去除水体中的染料

多巴胺作为海洋贝类生物分泌的粘附蛋白的模拟小分子物质,在典型的海洋环境条件下能够发生自聚合反应覆盖到不同基质上。通过多巴胺的自聚合在磁性纳米Fe_3O_4表面包覆一层聚合多巴胺(PDA),得到Fe_3O_4/PDA复合材料。材料的热重分析,磁滞回线,透射电镜,红外光谱等表明PDA包覆到了Fe_3O_4的表面。PDA具有丰富的酚羟基和氨基,可以通过络合、配位、氢键、π-π堆积等多种作用与其他物质结合。采用亚甲基蓝和日落黄染料作为目标物考察Fe_3O_4/PDA的吸附性能。研究表明,溶液p H对2种染料的吸附有显著的影响,随溶液p H的升高,阳离子染料亚甲基蓝的吸附容量显著增大,而阴离子染料日落黄吸附容量明显下降。由Langmuir吸附等温模型拟合出亚甲基蓝、日落黄的最大吸附容量分别为204.1和100.0 mg/g。动力学研究表明,这2种染料的吸附能够快速达到平衡。     

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。     

胺化麻黄废渣生物吸附剂对水中阳离子染料的吸附

以麻黄废渣为原料,采用环氧氯丙烷和二乙烯三胺对其进行化学改性,得到麻黄废渣的改性产物。将其应用到中性红和亚甲基蓝2种染料模拟废水的吸附实验,并研究了p H值、吸附剂用量、吸附时间等因素对吸附的影响。结果表明,在p H值为5.5,吸附温度为25℃的条件下,用4 g/L的胺化麻黄废渣生物吸附剂吸附初始浓度为1 000 mg/L的中性红溶液0.5 h,去除率为99.89%;用10 g/L的胺化麻黄废渣生物吸附剂吸附初始浓度为500 mg/L的亚甲基蓝溶液1 h,去除率为99.38%。改性吸附剂对中性红和亚甲基蓝的吸附可以用准二级动力学方程描述,吸附等温线符合Langmuir和Freundlich模型,根据Langmuir方程,25℃时胺化麻黄废渣生物吸附剂对中性红和亚甲基蓝的最大吸附量分别为362.3 mg/g和152.7 mg/g。实验结果显示,胺化麻黄废渣生物吸附剂是一种吸附性能优异的吸附剂,用于处理染料废水有较好的应用前景。     

O_3/H_2O_2体系氧化抗生素废水的实验研究

研究了O_3/H_2O_2体系催化氧化处理抗生素废水的效果。对比了O_3/H_2O_2与O_3氧化体系对抗生素废水的处理效果,并考察和优化了反应时间、初始pH、H_2O_2投加量及O_3气体流量等因素的影响。结果表明:O_3/H_2O_2体系氧化抗生素废水的最佳运行参数为反应时间40 min、初始pH9.0、H_2O_2投加量60mg/L、O_3流量450mL/min。在最佳实验条件下,COD由102.0mg/L降低至32.5mg/L,去除率为68.1%,废水色度及浊度的去除率分别为98.8%、42.3%,综合处理效果优于O_3氧化技术。     

超顺磁性纳米Fe_3O_4的制备及其类Fenton反应性能

以二甘醇/乙二醇醇热法制备了超顺磁性纳米Fe_3O_4,采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)以及磁滞回线等手段对制备的纳米Fe_3O_4进行表征,并通过纳米Fe_3O_4/H_2O_2类Fenton反应降解罗丹明B废水考察了纳米Fe_3O_4/H_2O_2的性能及其稳定性。研究表明,制备的纳米Fe_3O_4不仅分散性好、规整球状结构,磁性强且粒径比较均匀,平均粒径约为80 nm;从单因素实验(纳米Fe_3O_4投加量、H_2O_2/Fe_3O_4的摩尔比、pH以及反应时间)与正交实验获得了最佳反应条件:纳米Fe_3O_4投加量为2 g·L~(-1),pH=4,H_2O_2/Fe_3O_4摩尔比为4∶1,反应时间为3 h,此时罗丹明B与TOC去除率分别为100%和35%。重复4次使用纳米Fe_3O_4,通过表征发现纳米Fe_3O_4颗粒的晶体结构不变但是发生了团聚,纳米Fe_3O_4的催化性能有所下降。     

磁改性硅藻土对水中磷的吸附性能研究

利用硅藻土和FeSO_4·7H_2O为主要原料,采用共沉淀法制备应用于抑制水体富营养化的除磷吸附材料——磁改性硅藻土,通过BET比表面积、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)和磁滞回归对其进行表征。结果表明:磁改性硅藻土表面除了含SiO_2,还增加了Fe_2O_3和Fe_2SiO_4,且具有优良的磁性;当吸附时间为120min、酸性、吸附剂投加量为10g/L时,磁改性硅藻土对磷的去除率最大,是硅藻土的4.6倍;Langmuir拟合方程能更好地拟合磁改性硅藻土对磷的等温吸附曲线,表明磁改性硅藻土对废水中磷的吸附是单分子层吸附过程;吸附饱和的磁改性硅藻土在外加磁场作用下可迅速实现固液分离。     

超声波/Fenton处理含酚废水的影响因素

实验研究主要影响因素对超声波/Fenton试剂处理苯酚废水效果的影响,确定工艺参数。以人工配制的模拟苯酚废水为实验水样,通过静态实验研究p H值、Fe SO4·7H2O投加量、H2O2投加量和超声时间对苯酚和COD去除率的影响。研究结果表明,对于苯酚浓度为200 mg/L,COD为476.6 mg/L苯酚废水,在实验用水量为1 000 m L,p H值为6,Fe SO4·7H2O投加量为800 mg/L,H2O2投加量为Qth,超声时间为30 min的条件下,苯酚去除率可达到92.27%,COD去除率可达到82.48%,处理后苯酚浓度为14.80 mg/L,COD为83.50 mg/L。p H值、Fe SO4·7H2O投加量、H2O2投加量和超声时间对超声/Fenton工艺处理苯酚废水均有较显著地影响,工程应用时应给予足够的重视。     

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。     

UV/H_2O_2协同光降解处理酒石酸镍废水

含镍电镀废水中酒石酸的存在,使得废水中总镍无法通过化学沉淀法去除,无法满足达标排放要求。采用UV/H_2O_2光降解法处理酒石酸镍体系废水,考察了不同反应p H值、过氧化氢投加量、光照时间对酒石酸镍体系络合废水的处理效果。实验结果表明:UV/H_2O_2法对酒石酸镍体系废水有很好的协同处理效果,光降解过程呈拟一级动力学过程;优化的酒石酸镍废水处理工艺为反应p H值3.0,30%过氧化氢投加量2 m L·L~(-1),15 W功率紫外灯光照下反应120 min,在优化的工艺条件下,采用化学沉淀法去除水中镍,处理后电镀废水中总镍可满足《电镀污染物排放标准》(GB 21900-2008)中0.5 mg·L~(-1)要求。     

FeOOH对采矿废水中重金属的吸附

为了开发出吸附容量更大且制备过程更简便的新型重金属吸附剂,仅以三价铁化合物为原料,采用水热法一步合成羟基氧化铁,并用于矿山废水中铜、铁、锌、锰四种重金属的吸附分离。结果表明,在投加量为0.4 g·L-1、原水p H为1.50的情况下,合成的羟基氧化铁吸附剂对废水中重金属的总吸附容量为41.67 mg·g-1,其中铜、铁、锌、锰的吸附容量分别为6.17、19.55、2.22、2.53 mg·g-1。与羧甲基纤维素、活性炭、氧化铁相比,羟基氧化铁吸附剂在较低p H下仍然具有较高的吸附容量,无需事先投加碱性药剂,更适于吸附分离采矿废水中的重金属。     

抛光污泥掺杂Fe3O4复合微球吸附剂对Sb(Ⅲ)的吸附性能研究

为去除水中Sb(Ⅲ),采用改进的共沉淀法制备抛光污泥掺杂Fe_3O_4吸附剂(HCO/Fe_3O_4),并采用海藻酸钠(SA)固化交联形成HCO/Fe_3O_4复合微球吸附剂(SAB);利用吸附序批实验考察了pH、温度和共存离子对SAB吸附Sb(Ⅲ)效果的影响。结果表明,制备SAB的HCO/Fe_3O_4和SA最佳质量分数分别为2.5%和2.0%。在pH为7,温度为25℃时吸附72h,投加4.0g/L SAB对初始质量浓度为20.0 mg/L的Sb(Ⅲ),去除率达到80%以上。NO_3~-和SO_4~(2-)对SAB吸附Sb(Ⅲ)没有显著影响,而10mmol/L PO_4~(3-)对SAB吸附Sb(Ⅲ)有微弱的促进作用。SAB对Sb(Ⅲ)的吸附符合Langmuir模型和准二级动力学模型,吸附过程结合了化学吸附(离子交换)与物理吸附(扩散反应)作用。     

掺铁碳羟基磷灰石复合物对铅离子废水的吸附

采用废弃蛋壳和自制纳米Fe3O4为原材料,采用水热法制备Fe3O4/碳羟基磷灰石复合物(简称掺铁碳羟基磷灰石复合物,Fe-CHAP),将其用于吸附含Pb2+废水。通过BET比表面积、FTIR和XRD等表征手段对样品进行测试,分别探讨了影响吸附性能的主要因素,如pH、吸附剂用量、吸附时间、Pb2+初始浓度以及反应温度等。研究结果表明,在p H=5.0、0.03 g Fe-CHAP、150 mg/L Pb2+初始浓度、作用时间45 min和反应温度323 K等优化条件下,Fe-CHAP对Pb2+的去除率和吸附容量分别为98.59%和492.95mg/g。Langmuir等温模型较好地拟合了吸附实验数据,相关系数高达0.99,饱和吸附容量高达1 111.11 mg/g;准二级动力学模型较好地描述该吸附行为,相关系数高达0.999;热力学参数ΔG、ΔH和ΔS的计算值显示该吸附过程为自发吸热过程。     

Fe/AC內电解-H_2O_2联合技术降解浮选废水中苯胺黑药

研究了Fe/AC內电解-H_2O_2联合技术在降解浮选废水中浮选药剂苯胺黑药(DDA)的效果及可行性。通过正交和单因素实验,考察了其工艺条件参数对DDA和COD处理效果的影响。结果表明,在初始p H=3,Fe/AC质量比为2∶1,H_2O_2投加量为0.6 mmol·L-1,Fe/AC IME和Fenton氧化工段HRT分别为60 min和20 min的条件下,模拟废水DDA和COD浓度由200 mg·L-1、395 mg·L-1分别降至28.7 mg·L-1和32.9 mg·L-1,去除率分别高达85.6%和91.7%。Fe/AC IME-H_2O_2连续处理实际浮选废水(COD 880~910 mg·L-1)96 h后,COD去除率仍维持在88.0%以上,残留浓度低于《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)二级标准值。     

铝盐复合改性凹凸棒石及其除氟性能

通过静态吸附实验,研究了Al2(SO4)3、Al Cl3、Al(NO3)33种铝盐对凹凸棒石的复合改性及其除氟效果。复合改性的最优条件为Al2(SO4)3浓度0.05 mol·L-1、浸泡时间2 h、固液比1∶3,Al Cl3浓度0.4 mol·L-1、浸泡时间5 h、固液比1∶2,Al(NO3)3浓度0.2 mol·L-1、浸泡时间6 h、固液比1∶2。复合改性的凹凸棒石吸附容量达到1.317 mg·g-1,是改性前的13.9倍,吸附容量显著提高。复合改性的凹凸棒石对水中氟的吸附动力学符合拟二级动力学模型,吸附等温线更符合Langmuir等温吸附规律。吸附最佳p H为7,改性后的凹凸棒石表面更疏松粗糙,孔穴和孔道增多增大,但晶体结构未变。     

Fe_3O_4/石墨烯-H_2O_2预处理对污泥脱水性能的影响及其作用机理

采用共沉淀法制备四氧化三铁/石墨烯(Fe_3O_4/GE)材料,并对其进行表征,将其与H_2O_2组成非均相类Fenton体系用来预处理污泥,发现此类Fenton体系能显著降低污泥比阻(SRF),并深入分析其作用机理。研究了pH、反应时间、反应温度以及Fe_3O_4/GE-H_2O_2投加量对污泥胞外聚合物(EPS)破解的影响。结果表明,适宜反应条件为:pH 4.0,反应时间为90 min,反应温度为50℃,Fe_3O_4/GE投加量为1 g·L~(-1),H_2O_2与Fe_3O_4/GE投加量之比控制在8~12之间。在该条件下,污泥上清液中的SCOD、多聚糖和蛋白质浓度分别由56.47、11.48和8.21 mg·L~(-1)增加到498.31、406.72和286.29 mg·L~(-1)。Fe_3O_4/GE-H_2O_2非均相类Fenton体系在有效破解EPS的同时,对于污泥的脱水性能也有明显的改善作用,促进了污泥的后续处理。