3种海洋硅藻藻粉吸附水中镉离子特性研究

利用3种海洋硅藻(角毛藻、菱形藻、海链藻)干粉对水中重金属镉离子进行吸附.实验结果表明,3种海洋硅藻对Cd~(2+)的吸附容量在一定范围内均与吸附时间、Cd~(2+)初始浓度和温度3个变量分别呈正相关关系.3种硅藻干粉对Cd~(2+)的吸附均很好地符合Pseudo二级动力学模型;吸附等温数据均更符合Langmuir等温吸附;在不考虑温度对吸附焓和吸附熵影响的前提下,计算得到的3种海洋硅藻的ΔG值均小于0.以上结果表明,3种海洋硅藻对Cd~(2+)的吸附过程是一个自发进行、有化学吸附参与的以单分子层吸附为主的吸附过程.角毛藻、菱形藻和海链藻最大实验吸附容量分别为275.25、303.75和224.36 mg·g~(-1),大大高于已报道各类生物吸附剂.以吸附容量最大的菱形藻干粉为吸附剂,考察实际水体中可能存在物质对其吸附性能的影响.结果表明,菱形藻对Cd~(2+)的吸附容量随着溶液中盐(Na Cl、Ca(NO_3)_2、Mg(NO_3)_2)浓度和浊度的增加而下降,而随着腐植酸浓度的增加不断升高.最后,利用HCl对吸附Cd~(2+)后的菱形藻进行解吸附再生实验,结果表明HCl可有效解吸菱形藻上的Cd~(2+),实现Cd~(2+)的脱附回收.     

固定化真菌对铅离子生物吸附的研究

采用多种固定化材料包埋枝孢霉属(Cladosporium sp.),结果表明:以一定比例混合的海藻酸钠-明胶包埋的枝孢霉小球对Pb2+具有最佳吸附效果。通过正交试验确定了固定化最优操作条件,最优条件为:菌量为10g/L,包埋剂量为1.5∶1.5,CaCl2浓度为4%,钙化时间为4h。并考察了不同因素如接触反应时间,溶液的pH,温度对生物吸附的影响。结果表明:平衡吸附的时间为3h左右,最适pH为4.0,在15℃~45℃的温度范围内,吸附量有缓慢增加,在一定的浓度范围(30~700mg/L)内,生物吸附随浓度的增加而增加,生物吸附过程较好地符合Langmuir模型。     

非活性菌丝体对水中铅离子的吸附

从发酵工业选取９种废弃的菌丝体,考察其对水中Ｐｂ离子的吸附行为。结果表明,其中半数菌丝体为Ｐｂ的最大吸附量接近或超过１００ｍｇ／ｇ干重,对林可链霉菌的吸附等温线和ｐＨ值、温度、共存离子等因素影响Ｐｂ离子吸附行为的研究表明,该菌丝体对Ｐｂ的吸附量随ｐＨ降低而升高,温度对吸附的影响不大,共存Ｃｕ＾２＋使Ｐｂ的吸附量降低,而共存Ｚｎ＾２＋无明显影响。     

黄原胶对水中铅离子吸附性能研究

作为生物大分子吸附剂,黄原胶具有吸附重金属离子的结构优势。该文主要研究了黄原胶对常见重金属Pb2+的吸附性能,并重点考察了吸附时间、溶液pH值2、温度、黄原胶浓度对吸附性能的影响。研究结果表明:吸附时间取30 min为宜;溶液的pH值在6.8~8.5之间时,黄原胶对Pb2+的去除率较高;适宜的吸附Pb2+温度为35℃;适宜的黄原胶用量为0.8 g/L。在此条件下,黄原胶对Pb2+的去除率达到80%以上。     

4A分子筛对水中铅离子的吸附及其机理分析

以4A分子筛、阳离子交换树脂和活性炭作为吸附材料对Pb2+吸附性能进行对比,并通过吸附等温线和动力学方程拟合得到,4A分子筛对Pb2+的吸附速率常数为0.014 9 g/(mg·s),吸附容量为595.2 mg/g,高于阳离子交换树脂的0.000 5 g/(mg·s)和203.3 mg/g,以及活性炭的0.001 9 g/(mg·s)和177.3 mg/g,且吸附过程主要受液膜扩散控制。对比分析4A分子筛对不同价态金属离子Ag+、Pb2+和Cr3+的吸附,结果表明:分子筛对金属离子的吸附与价态数成反比,价态越高,吸附反应速率越低;且吸附过程主要为同电性、等电量的离子交换吸附。分子筛吸附Pb2+前后元素组分、晶体结构和表观形貌的变化表明:分子筛对Pb2+的吸附是分子筛中的Na+与溶液中游离的Pb2+发生离子交换的过程,经吸附后的4A分子筛的晶体结构和表面形貌保持不变。Zeta电位分析表明,4A分子筛与铅离子的作用方式中存在着静电吸引的物理吸附。     

纳米塑料聚苯乙烯对水中铅离子的吸附行为研究

纳米塑料作为一种新兴污染物在水中可长久稳定存在,其表面吸附的重金属对水环境产生了潜在危害.本文研究了纳米塑料聚苯乙烯微球在吸附时间、溶液pH、氯化钠溶液、锰离子、温度等不同实验条件下对铅离子的吸附行为.结果表明,粒径为400 nm的单分散聚苯乙烯微球可快速吸附铅离子,吸附平衡时间约为30 min,吸附率达到53.30%.聚苯乙烯微球对铅离子的吸附动力学符合伪一级动力学,吸附等温线遵循Freundlich模型,吸附过程主要为非线性吸附.随着溶液pH的增加,铅离子平衡吸附量增加,静电作用是影响铅离子在聚苯乙烯微球上吸附的关键因素.增加溶液盐浓度,微塑料发生聚集,比表面积减小,吸附位点减少,铅离子的吸附量显著降低,在3.5%氯化钠溶液中,纳米塑料对铅离子的吸附率仅为7.5%.与重金属锰离子共存,可促进聚苯乙烯微球对铅离子的吸附.升高温度,纳米塑料对铅离子的平衡吸附量增加.     

紫茎泽兰制备活性炭对铅离子的吸附性能研究

制备出紫茎泽兰活性炭,采用SEM对其结构与形貌进行表征。考察了该活性炭附剂对Pb2+离子的吸附性能。并探讨了紫茎泽兰活性炭对Pb2+的吸附机理,获得了相关热力学参数,表明紫茎泽兰活性炭对Pb2+去除效果良好,是一种很有应用前景的水处理剂。     

固定化细菌吸附铅和镉最佳包埋条件的确定

以聚乙烯醇和海藻酸钠为包埋剂,对细菌进行包埋固定化,以吸附铅、镉能力为主要考察指标,同时从机械强度、传质性、耐酸性等方面综合考虑,选择最优化的固定化小球最佳配方。并按照最佳配方进行了验证实验,对铅的吸附量达到0.9820mg/g,对镉的吸附量达到0.4670mg/g,机械强度、传质性和耐酸性都较好。     

硅藻类粗多糖生物剂的制备及其对Cd2+的吸附性能

为了考察粗多糖对Cd2+的吸附性能,采用不同方法（稀酸法、稀碱法及超声-冻融-加热法）由海洋硅藻提取粗多糖,并进一步揭示硅藻粗多糖对Cd2+的吸附潜力.通过对比不同方法下粗多糖的组分质量分数（总糖、蛋白质和硫酸基）及其对Cd2+的吸附量,筛选出优质的粗多糖吸附材料,利用FTIR（傅里叶变换红外光谱）和SEM（扫描电镜）浅析粗多糖对Cd2+的吸附机制,采用吸附动力学和吸附等温模型详细探讨其对Cd2+的吸附特性.结果表明:①超声-冻融-加热法比稀酸法、稀碱法所提取的粗多糖的总糖质量分数高,分别为31.39%（480 nm）、26.74%（490 nm）;蛋白质杂质质量分数为7.09%,硫酸基质量分数为2.86%.②硅藻类细胞壁具有微孔结构,主要是由硅藻壳、多糖、蛋白质和脂肪组成,提取出的粗多糖表面均含有氨基、酰胺基、羰基、羟基等官能团,为其吸附重金属离子提供可能性.③超声-冻融-加热法在3倍体积乙醇沉淀时提取的粗多糖对Cd2+吸附量最大,为353.12 mg/g;该粗多糖对Cd2+的吸附更符合伪二级动力学模型,表明吸附过程有化学吸附参与;相比于Freundlich等温吸附模型,吸附数据更符合Langmuir等温吸附模型,表明该粗多糖对Cd2+的吸附主要为单层吸附.研究显示,利用超声-冻融-加热法提取出的硅藻粗多糖对Cd2+的吸附量为353.12 mg/g,是一种很有应用潜力的生物吸附材料.      

改良PVA包埋固定化活性污泥的特性研究

对比实验发现聚乙烯醇（PVA）中少量添加海藻酸钠包埋微生物效果较好，重点研究了PVA与海藻酸钠混合载体包埋固定化活性污泥系统降解有机物运行过程中凝胶体凝胶溶出特性、包埋工艺对微生物活性的损伤和恢复情况，以及凝胶的物理特性和抗持久性能变化情况。结果表明，包埋固定化微生物小球在反应器中运行时，其物理特性、微生物活性、降解能力及载体本身都要有一定程度的变化；对这些特性的探讨不但能为研究固定化后微生物微观特性打下基础，同时能为工程应用提供理论指导。     

新型胺化介孔炭的制备及其对Pb(II)的吸附

采用微波辅助磷酸活化制备了高中孔率蔗渣基介孔炭,并通过硝酸氧化和乙二胺聚合在其孔道内修饰了含氮多胺基团,探索了溶液浓度、温度、吸附剂剂量等对改性介孔炭的Pb(II)吸附性能、行为和热力学特性的影响.结果表明,蔗渣基介孔炭较宽的孔道结构可通过乙二胺缩水聚合反应在其表面接枝酰胺、仲胺等含氮基团;胺化改性增强化了介孔炭对水溶液中Pb(II)的固定作用,改性后介孔炭对Pb(II)的吸附量高达180mg/g,是改性前介孔炭的1.5倍;改性介孔炭对Pb(II)的去除率显著增加,对溶液浓度<60mg/L的Pb(II)去除率接近100%.等温吸附与热力学数据表明,胺化改性介孔炭对Pb(II)的吸附位能量存在差异化,吸附是自发的吸热反应过程,温度对铅(II)离子吸附有促进作用,化学作用在吸附过程中发挥了重要作用.     

Removal of copper ions from aqueous solution by calcium alginate immobilized kaolin

Kaolin has been widely used as an adsorbent to remove heavy metal ions from aqueous solutions. However, the lower heavy metal adsorption capacity of kaolin limits its practical application. A novel environmental friendly material, calcium alginate immobilized kaolin (kaolin/CA), was prepared using a sol-gel method. The e ects of contact time, pH, adsorbent dose, and temperature on Cu2+ adsorption by kaolin/CA were investigated. The Langmuir isotherm was used to describe the experimental adsorption, the maximum Cu2+ adsorption capacity of the kaolin/CA reached up to 53.63 mg/g. The thermodynamic studies showed that the adsorption reaction was a spontaneous and endothermic process.     

磁性氧化石墨烯制备及去除水中刚果红的研究

采用Hummer方法制备了氧化石墨烯(GO),采用化学共沉淀法把铁氧化物纳米粒子覆盖在GO上制成磁性氧化石墨烯(MGO),并把MGO用作吸附剂去除水中阴离子染料刚果红.采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、Zeta电位仪和磁强计对MGO进行了表征.研究了吸附动力学,吸附等温线及初始pH值,离子强度对吸附的影响.考察了MGO对自来水中刚果红的去除效果.结果表明,GO具有片状的二维纳米结构,表面有许多的褶皱;当pH3.5,吸附剂表面带负电荷,等电点为3.5;MGO的饱和磁化强度为31.2emu/g,足够从水溶液中分离出来.刚果红的吸附符合准二级动力学模型,且在吸附时间为7h内基本达到吸附平衡.在超纯水中最大吸附容量高达140.6mg/g,且吸附量随pH值升高先增加再降低,当pH4~5达到最大值.MGO对自来水中刚果红的最大吸附容量为287.6 mg/g,为在超纯水中的2倍,表明MGO对刚果红具有很好的去除效果.     

谷壳的差热红外扫描电镜分析及对铜铅离子的生物吸附研究

用差热分析(DTG-DTA)、红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM/EDS)等方法对谷壳的质量随温度上升而变化的情况、表面的官能团、表面形态及主要元素构成等进行了分析,并研究了谷壳对水溶液中Cu2 、pb2 的生物吸附作用.加热170℃时谷壳质量损失约6%,至170～290℃时质量损失约45%,至500℃时质量仅余约11%.在320℃、440℃分别有2个放热峰.谷壳的红外吸收光谱图主要由碳水化合物如木质素、纤维素等的吸收带组成.红外光谱分析表明,1735 cm-1和1615 cm-1处的吸收峰为不同C=O的伸缩振动峰;1515 cm-1处为苯环的骨架振动峰,而1243 cm-1处是苯羟基中C-O的伸缩振动峰.1456 cm-1处的吸收峰为CH3-和CH2-的弯曲振动峰,1374 cm-1处是甲基的弯曲振动峰.SEM/EDS分析表明,谷壳表面粗糙,且主要由碳氧硅铝元素构成.结果表明,吸附时间、溶液pH、吸附剂用量、金属离子初始浓度及Na 和Ca2 离子对吸附均有影响.谷壳对Cu2 、Pb2 的吸附在30min基本达到平衡,在pH为5左右吸附效果较好,Ca2 对吸附的影响比Na 严重.随初始浓度的增加,吸附量增大,且吸附可用Langmuir方程描述.在本实验条件下,谷壳对Cu2 、Pb2 的最大吸附量分别为3.46 mg·L-1、12.5mg·L-1.一种金属离子的存在能显著降低谷壳对另一种金属离子的吸附,且pb2 对Cu2 的影响较Cu2 对pb2 的影响更严重.单一体系和混合体系的实验结果表明,谷壳对单一体系中Cu2 、Pb2 的吸附能力分别大于对混合溶液中Cu2 、Pb2 的吸附能力.     

Heavy metal removal from aqueous solution using carbonaceous K2S-impregnated adsorbent

A novel carbonaceous adsorbent for heavy metal removal was prepared from raw coal by one-step simple sulfur impregnation using K2S. Raw coal was mixed with K2S powder and then heated at 800°C for 30 min in nitrogen to produce K2S char. The sulfur content and form in K2S char were determined, and the ability of K2S char to adsorb Zn2+, Cd2+ and Pb2+ was examined. The K2S impregnation was e ective at impregnating sulfur into coal, especially in the form of elemental, thiophenic and sulfatic sulfur. The sulfur content of K2S char was higher than those of raw coal and pyrolysis char. The Zn2+ removal in 2.4 mmol/L of Zn2+ solution by K2S char was higher than raw coal with the removal rate of 100%. K2S char adsorbed Pb2+ and Cd2+ in 24 mmol/L of Pb2+ and Cd2+ solution with the removal rate of 97% and 35%, respectively. The elution extents of adsorbed Pb2+ and Cd2+ were zero in distilled water and 27% in 0.1 mol/L HCl solution. These results indicated that an e ective adsorbent for heavy metal ions was prepared from coal using K2S sulfur impregnation, and that the adsorbed metals were strongly retained in K2S char.     

Heavy metals removal from aqueous solution using carbonaceous K_2S-impregnated adsorbent

A novel carbonaceous adsorbent for heavy metal removal was prepared from raw coal by one-step simple sulfur impregnation using K_2S. Raw coal was mixed with K_2S powder and then heated at 800℃ for 30 min in nitrogen to produce K_2S char. The sulfur content and form in K_2S char were determined, and the ability of K_2S char to adsorb Zn~(2+), Cd~(2+) and Pb~(2+) was examined. The K_2S impregnation was effective at impregnating sulfur into coal, especially in the form of elemental, thiophenic and sulfatic sulfur. The sulfur content of K_2S char was higher than those of raw coal and pyrolysis char. The Zn~(2+) removal in 2.4 mmol/L of Zn~(2+) solution by K_2S char was higher than raw coal with the removal rate of 100%. K_2S char adsorbed Pb~(2+) and Cd~(2+) in 24 mmol/L of Pb~(2+) and Cd~(2+) solution with the removal rate of 97 % and 35 %, respectively. The elution extents of adsorbed Pb~(2+) and Cd~(2+) were zero in distilled water and 27% in 0.1 mol/L HCl solution. These results indicated that an effective adsorbent for heavy metal ions was prepared from coal using K_2S sulfur impregnation, and that the adsorbed metals were strongly retained in K_2S char.     

锰氧化物/石英砂(MOCS)对铜和铅离子的吸附研究

研究了锰氧化物/石英砂(MOCS)吸附剂对Cu2+和Pb2+的吸附行为,考察了吸附剂用量、平衡时间、温度、盐浓度、溶液的pH值等因素对MOCS吸附的影响.结果表明,MOCS对Cu2+和Pb2+的吸附在3 h基本达到吸附平衡,吸附量随着溶液的pH值增大、温度的升高以及盐浓度的降低而增加,在单一体系以及混合体系中对Cu2+和Pb2+的吸附均符合Langmiur吸附等温式,温度从15 ℃升高到45℃,Cu2+和Pb2+的饱和吸附容量(qm)分别从13.4 μmol·g-1和15 5μmol·g-1升高到16.4μmol·g-1和18.1μmol·g-1.Cu2+和Pb2+吸附反应的ΔG°均为负值,焓变ΔH°为正值,说明该吸附过程是自发的吸热反应.利用准一级动力学方程、准二级动力学方程以及粒子扩散方程的数学模型检验了吸附过程的动力学性质,表明MOCS对Cu2+和Pb2+的吸附过程符合准二级反应动力学模型.计算了不同温度下3个动力学方程的吸附速率常数K值.根据准二级反应的吸附速率常数K值,求得MOCS对Cu2+和Pb2+的吸附活化能(Ea)分别为92.3 kJ·mol-1和119 kJ·mol-1.在混合体系中,共存离子的存在影响金属离子的吸附效率;Cu2+存在时,Pb2+的饱和吸附量下降了24.4%,而Pb2+存在时,Cu2+的饱和吸附量下降了93.8%.MOCS对Cu2+和Pb2+的吸附强弱顺序为Pb2+＞Cu2+.     

壳聚糖海藻酸钠铁锰泥吸附剂制备与除As(V)研究

将生物除铁除锰水厂反冲洗铁锰泥包埋在壳聚糖海藻酸钠水凝胶中,成功制备了一种具有高机械强度和稳定性的复合除砷吸附剂（CAFB）.表征结果显示,其表面粗糙,铁锰元素含量为69.31%,比表面积达117.20m²/g,且具有介孔结构.吸附动力学数据更符合准二级动力学模型（R²=0.963）.Langmuir等温吸附模型能更好地描述As （V）吸附过程（R²=0.969）,25℃时最大吸附容量为15.80mg/g.酸性条件有利于As （V）的吸附,在pH=3~7范围内As （V）去除率能达到80%以上.H²PO₄^-,SiO₃^2-离子对吸附过程抑制作用明显.用0.1mol/L的NaOH溶液再生4次后吸附量能达到初始值的70.68%,具有在工程上运用的前景.     

Kinetic adsorption of application of carbon nanotubes for Pb（II） removal from aqueous solution

The capability of carbon nanotubes (CNTs) to adsorb lead (Pb) in aqueous solution was investigated. Batch mode adsorption experiment was conducted to determine the effects of pH, agitation speed, CNTs dosage and contact time. The removal of Pb(II) was reach to maximum value 85% or 83% at pH 5 or 40 mg/L of CNTs, respectively. Higher correlation coefficients from Langmuir isotherm model indicates the strong adsorptions of Pb(II) on the surface of CNTs (adsorption capacity Xm = 102.04 mg/g). From this study, the results indicates that the highest percentage removal of Pb (96.03%) can be achieved at pH 5, 40 mg/L of CNTs, contact time 80 min, and agitation speed 50 r/min.