Mg/Fe水滑石吸附水中磷的动力学及热力学研究

以MgCl2和FeCl3为原料通过共沉淀法制备了Mg/Fe水滑石,并对其进行焙烧得到了焙烧态Mg/Fe水滑石。采用X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)对所得产物进行了结构表征。利用焙烧前后的水滑石作吸附剂吸附处理含磷废水,比较了两者对磷的吸附能力,并在不同温度和pH条件下进行了吸附动力学实验。结果表明,焙烧前后的水滑石对磷都具有很好的吸附能力,但300℃焙烧后水滑石的吸附能力提高了约5%。动力学实验表明,水滑石对磷的吸附可很好地用准二级动力学方程进行描述,其线性相关系数达0.999以上。在15~35℃下进行了等温吸附实验,结果发现水滑石对磷的吸附更符合Langmuir方程。经热力学研究发现,标准吸附焓变(ΔH0)0J/mol、标准吸附自由能(ΔG0)0J/mol和标准吸附熵变(ΔS0)0J/(mol·K),说明水滑石对磷的吸附反应是自发的吸热反应,且是一个熵增加的过程。     

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。     

磁性花生壳基活性炭对亚甲基蓝的吸附特性

以花生壳为原料,在K2CO3和Fe3O4共活化条件下制备了磁性花生壳基活性炭(MPSAC)。通过扫描电子显微镜、氮气吸附脱附等温线、X射线衍射和振动样品磁强计等手段表征了材料的结构和性质,测定了其对亚甲基蓝的吸附特性,考察了初始pH、吸附时间、MPSAC投加量、亚甲基蓝初始浓度和温度对吸附的影响。结果表明:(1)初始pH对亚甲基蓝的吸附影响较小;吸附时间对亚甲基蓝的吸附效率有明显的影响,在120min时吸附达到平衡,吸附过程符合准二级动力学方程。(2)吸附平衡数据更好地符合Langmuir方程,在25、35、45℃下,MPSAC的理论饱和吸附量分别为617.28、617.28、666.67mg/g。(3)热力学参数吉布斯自由能变0J/mol、焓变0J/mol、熵变0J/(mol·K),说明MPSAC对亚甲基蓝的吸附属于熵变增加的自发吸热反应过程。     

粉末活性炭对水溶液中邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯的吸附

采用静态吸附法研究了邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)在粉末活性炭上的吸附性能,探讨了粉末活性炭对DEHP的吸附等温线、吸附动力学和吸附热力学特征。结果表明,粉末活性炭对DEHP吸附等温线符合Langmuir吸附等温式;分别采用拟一级反应、拟二级反应和颗粒内扩散反应模型对吸附动力学过程进行了拟合,实验数据遵循颗粒内扩散模型;在20、30、40和50℃下,对应的吉布斯自由能(ΔG0)分別为-2.014、-1.441、-0.868和-0.296 kJ/mol,表明该反应自发进行;焓变(ΔH0)<0,证实该反应为放热反应;熵变(ΔS0)<0,说明该吸附反应是熵值减小的过程;吸附活化能Ea=7.234 kJ/mol和粘附概率S*=0.036分别介于5～40 kJ/mol和0～1范围内,表明该吸附过程主要为物理吸附;活性炭吸附前后红外谱图分析,也验证物理吸附为PAC吸附DEHP之主要机制。     

花生壳活性炭对亚甲基蓝的吸附特性

以花生壳为原料,氯化锌为活化剂制备花生壳活性炭,采用高分辨电子扫描电镜(SEM)和氮吸脱附曲线对花生壳活性炭进行了表征.从热力学和动力学的角度,研究了花生壳活性炭对亚甲基蓝溶液的吸附行为.热力学研究表明,花生壳活性炭对亚甲基蓝的吸附符合Langmuir等温吸附方程,该吸附是自发吸热过程,吸附自由能为-52.4017～-95.1765 kJ/mol,吸附熵变为214 J/(mol·K),吸附焓变为57.49796 kJ/mol.动力学研究表明,花生壳活性炭对亚甲基蓝的吸附符合二级反应动力学方程反应特征.     

十六烷基三甲基溴化铵对重油在海洋沉积物上吸附的影响

研究了阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对重油在海洋沉积物上吸附的影响。结果表明,在CTAB初始质量浓度为0～20mg/L时,海洋沉积物对重油的吸附动力学过程符合伪二级吸附动力学方程,伪二级吸附速率常数随CTAB初始浓度增加、温度的升高而增大;吸附等温线符合Freundlich方程。随着CTAB初始浓度和盐度的增加、温度的降低,重油在海洋沉积物上的吸附量增大。标准吸附焓变(ΔH0)、标准吉布斯自由能变(ΔG0)、标准吸附熵变(ΔS0)的计算结果表明,重油在海洋沉积物上的吸附为物理吸附,是一个自发、放热、熵减小的过程。     

香菇下脚料对水体中十二烷基苯磺酸钠的吸附

香菇下脚料经甲醛/硫酸混合溶液处理后制备成吸附剂。研究了吸附剂对SDBS的吸附性能,考察了溶液pH值、吸附剂粒径、初始浓度、吸附时间、浓度和温度的影响。结果表明,吸附适宜条件的为:pH 4.0,吸附时间60 min,吸附过程可以很好地用准二级动力学方程描述,吸附等温线用Langmuir方程的拟合效果优于Freundlich和Tempkin方程。在热力学研究中,ΔG0<0,ΔH0>0,ΔS0>0,表明此吸附过程是自发、吸热和熵增加的过程。     

改性钢渣吸附氨氮和磷的特性研究

利用钢渣与氢氧化铝以4∶3质量配比混合,在700℃下进行2 h煅烧,得到改性钢渣。通过批次吸附实验,研究了改性钢渣在不同初始pH值、振荡时间和温度下对水溶液中氨氮和磷酸根的吸附情况,进而分析了改性钢渣对氨氮和磷酸根的吸附等温线、热力学和动力学特性。结果表明,改性钢渣脱氮除磷能力比原钢渣显著增强,且最适pH值为4～8。改性沸石对氨氮和磷酸盐的吸附均符合Langmuir等温吸附方程,氨氮(以N计)最大吸附量在10、20和30℃下分别为1.67、2.59和3.24 mg/g,磷酸根(以P计)的最大吸附量在10、20和30℃下分别为1.02、1.19和1.37 mg/g。热力学参数ΔG0、ΔH0和ΔS0表明,该吸附是一个自发、吸热、熵增型反应过程,且磷的吸附是化学吸附为主,氨氮的吸附是以离子交换吸附和物理吸附为主。改性钢渣对磷和氨氮的吸附动力学符合伪二级方程(R2>0.999)。     

改性水葫芦粉对水体中Hg~(2+)的吸附

通过二硫化碳(CS_2)对水葫芦粉进行改性,研究吸附时间、吸附剂浓度和溶液pH对改性前后水葫芦吸附溶液二价汞(Hg~(2+))的影响,并探讨其吸附动力学、热力学行为和除汞机理。结果表明:吸附剂浓度为2 g·L~(-1),溶液pH值为6,吸附时间180 min,改性水葫芦粉对Hg~(2+)浓度为2.0 mg·L~(-1)时的去除率大于93%;改性前后水葫芦粉对Hg~(2+)的吸附过程均符合拟二级动力学方程,化学吸附在整个吸附过程中起重要作用。吸附过程能够很好地用Langmuir方程拟合,吸附自由能变(ΔG)0、吸附焓变(ΔH)0、吸附熵变(ΔS)0,表明改性水葫芦粉对Hg~(2+)的吸附过程是自发的吸热过程;动力学拟合和热力学研究表明改性水葫芦粉对Hg~(2+)的吸附既有物理吸附又有化学吸附。     

污泥活性炭对次甲基蓝废水的吸附

立足于污泥的资源化,利用化学活化法制得的污泥基活性炭,处理次甲基蓝染料废水.考察了污泥活性炭的粒径以及染料废水的pH值对染料脱色效果以及活性炭的吸附量的影响,并对吸附过程进行等温吸附线和吸附动力学分析.结果表明,在本研究的范围内,污泥活性炭的粒径越小、染料废水的pH值越高,则污泥活性炭对染料废水的吸附效果越好.当粒径在200目以上时,去除率及吸附量分别为88.2％和136.7 mg/g;当pH值为11时,去除率和吸附量分别为90.4％和91.9 mg/g.污泥活性炭对次甲基蓝染料的吸附脱除符合Langmuir吸附等温线和Lagergren准二级动力学方程.     

改性粉煤灰对糖蜜废水的吸附效果及机理

采用改性粉煤灰(MCFA)吸附糖蜜废水中的有机污染物,对吸附行为和机理进行了考察和分析。结果表明,MCFA投加量为30 g/L及pH为5.0的优化条件下,COD去除率为88.6%,饱和吸附量为89.7 mg COD/g MCFA。准二级方程能更好地描述糖蜜废水在MCFA上的吸附动力学。颗粒内扩散方程结果表明孔扩散并非唯一的速度控制步骤。吸附平衡表明,Freundlich等温线最符合吸附模式,为优惠吸附。D-R模式中的吸附自由能Ea值推断更可能是物理吸附而不是化学吸附。吸附热力学参数ΔG0(<0)、ΔH0(5.130 kJ/mol)和ΔS0(19.936 J/(mol.K))表明MCFA对糖蜜废水的吸附过程为可行的,自发性的吸热反应。     

有机海泡石吸附水中刚果红的动力学和热力学研究

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为改性剂制备有机海泡石,研究有机海泡石对水相中刚果红的吸附行为,并从热力学和动力学方面探讨了其吸附机制.X射线衍射、傅里叶红外光谱分析结果表明,CTAB对海泡石有良好的修饰作用.吸附实验结果表明,刚果红在有机海泡石上的吸附符合Langumir模型,吸附焓变和熵变分别为8.25 kJ/mol、40.70 J/(mol·K),表现为自发的物理吸附,且吸附过程遵循准二级动力学方程,吸附活化能为7.7 kJ/mol.     

活性炭对水中微量酰胺咪嗪吸附规律

选择3种商品活性炭(煤质炭MAC、杏壳炭XAC、椰壳炭YAC),从其对水中微量药物酰胺咪嗪(carbamaz-epine,CBZ)的吸附平衡、吸附等温式、吸附动力学和热力学等方面详细考察了不同种类活性炭对CBZ的吸附去除规律。实验结果表明,3种活性炭与CBZ接触反应10 h后均达到吸附平衡,对CBZ的平衡吸附量在8.3 mg/g左右;比较了Lang-muir和Freundlich两种吸附等温式,发现Langmuir方程更适合描述3种活性炭对CBZ的吸附过程;计算表明3种活性炭的吸附过程均符合拟二级动力学方程,Weber-Morris方程的模拟结果则说明膜扩散和内扩散共同限制了3种活性炭对CBZ的吸附速率;3种活性炭的Ea值分别为29.87 kJ/mol(MAC)、36.02 kJ/mol(XAC)和38.86 kJ/mol(YAC),表明3种活性炭吸附CBZ时同时发生了物理吸附和化学吸附作用,且以化学吸附为主;20～40℃时3种活性炭的△G均为负值,说明3种活性炭对CBZ的吸附反应可以自发进行;MAC、XAC、YAC的△H值分别为-3.10、-3.05和-3.02 kJ/mol,负值表明吸附过程放热,上述△H值较小则说明温度对CBZ的吸附影响不大;3种活性炭吸附CBZ过程的△S值为0.94 J/(mol.K)(MAC)、2.24 J/(mol.K)(XAC)和2.97 J/(mol.K)(YAC),说明吸附过程熵值增加,在外界条件不改变的情况下该吸附过程不可逆,同时可以看出在3种活性炭中,CBZ分子更倾向于吸附在YAC上。     

斜发沸石处理氨氮废水

以斜发沸石为吸附剂处理氨氮废水,研究了斜发沸石粒径、反应时间、废水pH、废水氨氮初始浓度、斜发沸石用量对吸附的影响,分析了斜发沸石的吸附动力学和热力学特征。结果表明,在298 K下,当斜发沸石用量为7 g/100 mL,沸石粒径小于74μm,废水氨氮初始浓度为200 mg/L,pH为7,吸附时间为3 h时,废水中氨氮的去除率可达到92.71%,斜发沸石吸附氨氮符合拟二级动力学方程。在温度为298~318 K之间时,吸附等温线更好地符合Freundlich方程。在此基础上,热力学计算发现,ΔH00、ΔG00、ΔS00,表明氨氮在斜发沸石上的吸附是自发吸热过程,以物理吸附为主。     

污泥活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附研究

研究了污泥活性炭对含Cr(Ⅵ)废水的吸附性能.利用西安某污水处理厂未消化脱水污泥,采用ZnCl2化学活化热解炭化法制备污泥活性炭,研究其处理含Cr(Ⅵ)废水的效果,考察其吸附Cr(Ⅵ)的动力学行为.结果表明,最佳吸附条件为溶液pH在1左右、污泥活性炭投加量5 g/L、吸附时间10 min、Cr(Ⅵ)初始质量浓度10 m...     

天然和CPB改性沸石对Hg2+的吸附特征

通过静态实验研究溴代十六烷基吡啶(CPB)改性沸石和天然沸石对废水中Hg2+的吸附特性,探讨了吸附动力学、吸附平衡和吸附热力学机制。研究表明:Langmuir方程能较好地描述2种沸石对Hg2+的吸附,CPB改性沸石对Hg2+的吸附率得到显著提高。实验条件下,改性沸石对Hg2+的吸附率从67.5%提高到98.9%,吸附容量从0.521 mg/g提高到3.07 mg/g。利用准一级动力学方程、假二级动力学方程、颗粒内扩散模型和Elovich方程分别对动力学过程进行拟合,发现2种沸石对Hg2+的吸附均满足假二级动力学方程,且离子的颗粒内扩散对整个吸附过程有影响。动力学拟合、D-R方程拟合和热力学研究综合表明:2种沸石对Hg2+的吸附既存在化学吸附又存在物理吸附,吸附吉布斯自由能变(△G0)、焓变(ΔH0)、熵变(ΔS0)均小于0,反应为自发的放热反应,低温有利于吸附的进行。     

微波活化中孔酸性生物质炭对亚甲基蓝的吸附行为与机理

以甘蔗渣为原料,采用微波辅助磷酸活化法制备了同时富含中孔结构和含氧酸官能团的生物质炭,以氮气吸附、红外光谱FT-IR等技术对炭样品表面物化性质进行了表征,通过静态实验法测定了生物质炭对水中亚甲基蓝的吸附特性,分析了溶液pH、初始浓度、温度对吸附的影响,研究了不同pH下蔗渣生物质炭对亚甲基蓝的吸附行为,并从热力学及动力学角度探讨了生物质炭对亚甲基蓝的吸附机理。结果表明,不同制备参数下生物质炭的得率均大于39.2%,但表面物化性质因参数变化有较大差异。在浸渍比1∶1,烘干时间10 h,活化功率900 W,活化时间22 min的条件下,制得的生物质炭的比表面积为1 021 m2/g,亚甲基蓝值超过国家一级品标准1.70倍,表面富含微中孔结构和羟基、羰基、羧基等酸性官能团,中孔约占总孔的40%。静态吸附实验表明,溶液初始浓度对吸附有较大的影响,吸附量随初始浓度的增加,pH的升高及温度的上升而增大,Freundlich方程、Redlich-Peterson方程与Temkin方程能较好地描述等温吸附行为;吸附动力学结果表明,数据符合Elovich方程,吸附行为更倾向于化学吸附;热力学研究表明,吸附吉布斯自由能(ΔG0)0,吸附标准焓变(ΔH0)70 kJ/mol,说明该吸附为自发的吸热反应,且化学反应在吸附过程中发挥了重要作用。     

羟基磷灰石除氟滤料的吸附平衡及动力学

羟基磷灰石(HAP)是一种高容量、环保型饮用水除氟材料。以氢氧化钙和磷酸为原料采用沉淀法合成了羟基磷灰石,并用红外光谱和XRD图谱进行了表征。研究了接触时间、pH值和温度等因素对羟基磷灰石吸附氟性能的影响。通过对吸附过程中的热力学动力学参数的计算来判断吸附的实质过程。研究结果表明,60 min以内吸附速率较快,在约70 min时吸附过程趋于平衡;酸性环境中的吸附效果要比在碱性环境中要好;升高温度有利于吸附的进行。吸附过程更符合Langmuir吸附模型,说明化学吸附占主导地位;吸附过程是一个自发的吸热过程,其中ΔGo<0,ΔHo为13.10 kJ/mol,Ea为15.24 kJ/mol,ΔSo为31.42 J/(mol.K);吸附过程符合拟二级动力学模型。     

高岭石吸附水溶液中铅离子的动力学研究

研究了高岭石吸附水相中铅离子的动力学行为.结果表明:高岭石对水溶液中铅离子的吸附是一个复杂的非均相固液反应,从动力学角度来看,大致可以分为2个阶段:初期阶段反应速度快,动力学过程复杂,有待于深入研究;后期阶段反应速度较慢,并符合一级反应动力学方程.吸附速率常数k与温度T之间的关系符合阿累尼乌斯公式,吸附的活化能为Ea=26.44 J/mol,吸附的频率因子A=603s-1.ln(k/T)与1/T之间的关系符合Eyring公式,其活化焓△H=23.94J/mol,活化熵△S=-200J/K·mol.同时,k与铅离子初始浓度呈负相关性,与高岭石用量、介质pH值呈正相关性.     

活性炭对含铅废水吸附特性研究

采用静态法用活性炭吸附处理含铅废水,考察了活性炭对含铅废水的吸附特性。结果表明:活性炭对铅离子吸附平衡时间为100 m in;吸附等温方程为:Ce/qe=0.4298+0.0594Ce(25℃),该方程符合Langmu ir型吸附模式,不同温度下吸附平衡参数0RL1,表示该吸附为有利吸附。实验数据应用数学模型拟合,二级相关系数R2=0.9998,显示吸附过程动力学与二级动力学模型相关性较好;计算不同温度下各热力学参数:△Hθ大于零、△Gθ小于零,证实该吸附过程是一个自发吸热过程。△Sθ大于零,表明铅离子在固液界面有序性减小、混乱度增大。△Hθ值很小,说明该过程为物理吸附。