壳聚糖的改性及其去除废水中染料物质的性能研究

采用戊二醛交联FeCl_3制备改性壳聚糖吸附处理染料废水,以20 mg·L~(-1)的亚甲基蓝溶液作为处理对象,探究氯化铁改性壳聚糖(FeCl_3-CTS)投加量、废水p H值、反应时间对其处理亚甲基蓝废水性能的影响,并对吸附动力学、吸附等温线过程进行拟合.结果表明,FeCl_3-CTS对亚甲基蓝废水的处理效果远高于未改性壳聚糖(N-CTS),尤其是在投加量为0.1 g·L~(-1)、p H=6的条件下,经FeCl_3-CTS处理50 min后,亚甲基蓝废水的脱色率高达99.4%,FeCl_3-CTS对亚甲基蓝的吸附容量高达198.8 mg·g~(-1),与N-CTS的54.8%和109.6 mg·g~(-1)相比,均有显著的提高.吸附动力学、吸附等温线拟合结果显示,FeCl_3-CTS对亚甲基蓝废水的吸附过程符合准二级反应动力学方程(R2=0.9992)和Langmuir等温线方程(R~2=0.9995).     

榕树树叶对废水中亚甲基蓝的吸附研究

本研究以榕树树叶为吸附剂,考察了在投加量、p H、温度、吸附时间不同因素下对亚甲基蓝去除率的影响。建立正交实验,结果表明榕树树叶粉末吸附亚甲基蓝的最佳条件是当初始浓度为100mg/L,投加量为0.5g、p H为8、温度为35℃、吸附时间为75min时,去除率最高,达到99.05%。吸附动力学过程可用准一级反应动力学方程来描述,等温吸附过程可由Freundlich吸附等温式来描述,榕树树叶粉末对亚甲基蓝的吸附过程是一个吸热过程。实验证明榕树叶是一种具有潜力的亚甲基蓝吸附剂。     

对印染废水中甲基橙去除的新方法研究

本文主要研究了碳纳米管-铁氧化物磁性复合材料(磁性碳纳米管)在吸附处理甲基橙方面的应用。分别研究了甲基橙初始浓度、吸附剂投加量、吸附时间、溶液温度和p H值等工艺条件对甲基橙吸附率的影响。结果表明,在甲基橙初始浓度为2 mg/L,吸附剂投加量4 g/L,吸附时间30min,p H值为3的条件下,吸附率达到了63.99%。磁性碳纳米管吸附甲基橙的吸附率随着吸附剂的用量增大而增大;在20 min以前,甲基橙的吸附率随着时间的增加而增大,到达30 min后吸附率基本保持不变;甲基橙的吸附率随着起始甲基橙的浓度的增加而减小。另外,酸性溶液有利于磁性碳纳米管吸附甲基橙,随着p H的增大吸附率逐渐减小,当溶液呈碱性时,p H对吸附率的影响逐渐减小。     

一种新型复合吸附剂去除印染废水中亚甲基蓝

将丙烯酰胺接枝到淀粉上并负载到炭黑表面制备一种新型复合吸附剂(CLS),用于去除印染废水中亚甲基蓝,研究了引发剂浓度、反应温度、淀粉/炭黑和淀粉/丙烯酰胺的质量比对接枝参数与吸附效率的影响,得到较佳制备条件。同时对比了纯淀粉、炭黑与CLS对亚甲基蓝吸附性能,结果表明CLS吸附性能明显优于纯淀粉和炭黑。吸附动力学研究发现,CLS对亚甲基蓝的吸附行为符合准二级动力学模型,吸附过程为物理扩散吸附与化学吸附并存;CLS对亚甲基蓝的吸附以颗粒内扩散为控制步骤。     

改性小麦秸秆的制备及其对水中亚甲基蓝的吸附性能

用碳酸钾(K2CO3)溶液活化法成功地制备改性小麦秸秆。采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和静态吸附试验对改性前后样品的组成、形貌和吸附性能进行表征和测定,对比了秸秆改性前后的结构和组成变化。结果表明:改性后小麦秸秆半纤维素被部分溶解,出现了多孔疏松的结构。改性小麦秸秆用量、溶液p H和亚甲基蓝的浓度在一定范围内增大有助于改性小麦秸秆对亚甲基蓝吸附速率的提高,吸附类型符合Langmuir吸附等温方程模型且属于拟二级动力学吸附过程。     

Fenton改性多壁碳纳米管对亚甲基蓝的吸附性能研究

通过催化裂解法制备多壁碳纳米管,利用Fenton试剂对多壁碳纳米管改性,研究了Fenton改性对多壁碳纳米管表面物理化学特性的影响和对亚甲基蓝的吸附特性.投射电镜(TEM)、比表面积(BET)分析表明,Fenton改性多壁碳纳米管纯度高,孔隙均匀,外径为30nm左右,比表面积为120m2/g;且表面引入了大量含氧基团,等电点为1.8.未改性和Fenton改性多壁碳纳米管对亚甲基蓝的吸附动力学均符合Langergren模型,其平衡吸附量分别为24.5,36.4mg/g;吸附等温线均符合Freundlich模型,未改性和Fenton改性多壁碳纳米管的kF分别为7.92和25.37;温度和pH值升高均有利于Fenton改性多壁碳纳米管对亚甲基蓝的吸附.     

微波辐照制备花生壳活性炭研究

以花生壳为原料通过微波辐照制备了具有高比表面积并含有大量中孔的活性炭。讨论了活化剂类型、浸渍时间、浸渍比、活化剂浓度、微波功率和辐照时间对花生壳活性炭制备的影响。结果表明:相较磷酸和氢氧化钠,采用氯化锌活化剂制备的花生壳活性炭有更好的碘吸附性能;在浸渍浓度为40%,浸渍比为1∶6,浸渍时间为48 h,微波功率为500 W,辐照时间为6 min的条件下,制备的花生壳活性炭碘吸附值和亚甲基蓝吸附值分别为(898.6±12.8)mg/g和(46.2±3.8)mg/g;微波辐照工艺制备的活性炭,其碘吸附与亚甲基蓝吸附能力均优于马弗炉工艺;花生壳活性炭的碘吸附与亚甲基蓝吸附能力均优于市售活性炭。     

水热法制备玉米叶基生物炭对亚甲基蓝的吸附性能研究

以农业废弃物玉米叶和玉米秆为原材料,采用水热法制备生物炭,通过批试验方法考察了接触时间、污染物初始浓度、生物炭投加量、反应体系温度及溶液p H值等因素对2种生物炭吸附亚甲基蓝的影响,并对吸附规律进行了探讨.吸附动力学拟合结果发现,准二级动力学能更好地拟合吸附过程(R~2=0.9986~0.9999);颗粒内扩散方程拟合结果表明,2种生物炭对亚甲基蓝的吸附由液膜扩散和颗粒内扩散2个过程控制.玉米叶基生物炭对亚甲基蓝的吸附可以通过Freundlich方程来进行拟合(R~2=0.9898),说明吸附在生物炭表面是多分子层吸附过程;而玉米杆基生物炭对亚甲基蓝的吸附更符合Langmuir方程(R~2=0.9825),说明吸附在生物炭表面是单分子层吸附过程.与玉米杆基生物炭相比,玉米叶基生物炭具有更好的吸附性能,拟合理论最大吸附量为玉米杆基生物炭的1.25倍.     

山竹壳粉吸附亚甲基蓝性能研究

研究了山竹壳粉吸附亚甲基蓝的吸附性能,考察了亚甲基蓝溶液的p H、不同初始浓度、吸附时间、温度等条件对吸附效果的影响。应用准一级动力学方程、准二级动力学方程、颗粒扩散方程模拟了山竹壳粉吸附亚甲基蓝的动力学过程,结果表明准二级动力学方程适合描述整个吸附过程。用Langmuir和Freundlich模型模拟吸附等温线,Langmuir方程更适合描述此吸附过程,在298K下最大单层吸附量为88.49mg/g。计算了吉布斯自由能(ΔG~0)、焓变(ΔH~0)、熵变(ΔS~0)、吸附势(E)等热力学参数,ΔG~0、ΔH~0、ΔS~0均0,说明此吸附过程是一个自发进行的、放热的、趋于有序的吸附过程。     

以纤维为造孔剂的粉煤灰基材料对染料的吸附研究

以粉煤灰为骨料,膨润土为粘结剂,造纸废渣中的细小纤维为造孔剂,经过成型烧结后制备得到新型吸附材料(GAFF),应用于处理亚甲基蓝和龙胆紫这2种碱性阳离子染料,考察了染料溶液p H、浓度、温度等因素对吸附行为的影响。实验结果表明,吸附量随着染料p H值增大而增大,但当p H值大于5时,吸附量变化不大;升高反应温度及增大染料初始浓度,吸附量也随之增大。使用Langmuir、Freundlich和Tempkin吸附等温线拟合吸附数据,通过比较R2值可以得出Langmuir等温线更适合拟合GAFF对2种染料的吸附,且使用该模型计算得出的GAFF对亚甲基蓝和龙胆紫染料的最大吸附量分别是222.22和714.28 mg/g。使用拟一级动力学、拟二级动力学和颗粒内扩散模型拟合数据后发现该吸附过程更符合拟二级动力学方程。     

亚临界水解预处理稻草秸秆制备活性炭及表征

通过以稻草秸秆的亚临界预处理中产生的残渣作为实验材料,以氯化锌作为活化剂制备具有吸附性能的活性炭,研究了活化温度,活化时间,浸渍时间以及浸渍比等4个因素对生成活性炭的性能影响,设计正交实验制备活性炭.以低温液氮吸附测定活性炭的比表面积和孔容、孔径分布,以扫描电子显微镜(SEM)观测活性炭表面形貌,并以亚甲基蓝(MB)作为吸附质,研究了活性炭对亚甲基蓝的吸附动力学和吸附等温线.结果表明,活化温度900℃,活化时间60 min,浸渍比1∶5,浸渍时间12 h,当氯化锌质量分数为20%时,制得相应活性炭的碘值为1 122.79 mg.g-1,亚甲基蓝吸附值为136.50 mg.g-1.亚甲基蓝在活性炭上的吸附基本符合Langmuir方程,且准二级动力学模型能很好地描述活性炭对亚甲蓝的吸附过程;热力学研究表明,吸附吉布斯自由能(ΔG0)<0,而焓变(ΔH0)>0,说明吸附为吸热的自发反应过程,升温有利于吸附.     

离子束辐照活性炭吸附性能研究

利用离子束注入机对活性炭进行N+辐照改性,使用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、拉曼光谱仪(Raman)对活性炭表面形貌、结构等特性进行表征,研究了改性后活性炭对亚甲基蓝(MB)吸附性能的变化。实验表明:活性炭经离子束辐照后,比表面积和石墨化程度均降低,对亚甲基蓝的吸附能力降低,且辐照剂量增大,吸附能力减小。在活性炭浓度为0.667 g/L,吸附时间为360 min,振荡器频率为250 r/min,吸附温度为308 K时,活性炭对亚甲基蓝的吸附量为249.081 mg/g,改性活性炭(剂量为40 000 dose)在同等条件下吸附量为241.726 mg/g。改性活性炭对亚甲基蓝吸附过程符合Langmuir和Freundlich吸附等温模型。     

微生物絮凝剂及与壳聚糖复配处理亚甲基蓝废水

利用屠宰废水为原料制备了微生物絮凝剂,考察了微生物絮凝剂单独使用或与壳聚糖复配使用处理亚甲基蓝废水的性能,并通过响应面分析法优化了复配处理条件.实验结果显示,制备微生物絮凝剂的最佳培养基组分为1L屠宰废水、2g尿素、2g葡萄糖、2g K_2HPO_4、1g KH_2PO_4,在发酵温度35℃、摇床速度150r/min条件下发酵60h后,微生物絮凝剂产量达2.92g/L.对于浓度为20mg/L的亚甲基蓝废水,单独使用微生物絮凝剂处理时,在微生物絮凝剂投加量为15mg/L、废水p H=7的条件下,亚甲基蓝的去除率可达64.9%.响应面分析结果表明,在微生物絮凝剂12.9mg/L,壳聚糖0.07g/L,p H=6的最优复配条件下,亚甲基蓝的去除率达到94.7%,说明微生物絮凝剂与壳聚糖的复配使用显著提高了亚甲基蓝废水的处理效果,达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级A标准.     

改性膨润土吸附-催化氧化处理染料废水

研究了几种不同阳离子交换容量(CEC)的羟基铁柱撑膨润土吸附处理含亚甲基蓝染料的废水并利用铁的催化性能将污染物催化氧化,实现吸附剂再生。催化氧化过程中加入H2O2并利用超声波强化污染物降解。考察了H2O2用量、铁离子含量等因素对羟基铁柱撑膨润土再生效率的影响。结果表明在H2O2浓度为0.5mol/L、pH值为3.5、超声波功率90W的条件下超声3h,60%CEC羟基铁柱撑膨润土的回收率可达近80%,并且50%和60%CEC的羟基铁柱撑膨润土再生6次后对亚甲基蓝的吸附率仍保持在90%左右,证明其具有良好的重复利用性,并初步探讨了羟基铁柱撑膨润土的再生机理。     

秸秆及磁性秸秆吸附剂对废水中亚甲基蓝的去除行为及机理

以水稻秸秆(RS)为对象,通过化学沉淀法负载Fe_3O_4以制备秸秆负铁(RS-Fe)复合材料.同时,采用MBET、SEM、FTIR、XRD、XPS、VSM技术对RS、RS-Fe进行表征,研究了秸秆及复合材料对溶液中亚甲基蓝(MB)的去除效果,考察了固液比、溶液初始pH值对亚甲基蓝吸附效果的影响,并结合吸附动力学、吸附等温线、仪器表征及官能团封闭实验探究其作用机理.结果表明,吸附剂投加量为4.0 g·L~(-1)较合适;pH在3.0～11.0内,RS对MB去除率均在90%以上,碱性条件下有利于亚甲基蓝的高效去除.RS和RS-Fe对亚甲基蓝的吸附符合拟二级动力学模型.RS对亚甲基蓝的去除符合Langmuir模型,而RS-Fe对亚甲基蓝的去除更适合用Freundlich模型描述.FTIR、XPS和官能团封闭实验分析表明,秸秆表面官能团能在亚甲基蓝吸附过程中发挥重要作用,其中,羧基和氨基更为重要.秸秆对亚甲基蓝的吸附机理包括静电作用、氢键和π-π作用.Fe_3O_4的引入减少了秸秆官能团数量,降低了对亚甲基蓝的吸附量,但能实现快速固液分离.因此,RS具有作为亚甲基蓝染料废水吸附剂的潜力.负铁RS有利于提升固液分离效果.     

花生壳和玉米芯生物炭对亚甲基蓝的吸附性能

选择花生壳和玉米芯为原材料分别在700℃和450℃条件下制备生物炭,考察了亚甲基蓝初始浓度、生物炭投加量、温度和pH对生物炭吸附亚甲基蓝的影响,并对吸附动力学和等温吸附特征进行了探讨。结果表明,生物炭投加量的增加使其对亚甲基蓝的吸附量下降,而去除率升高;提高亚甲基蓝初始浓度、反应体系温度和pH均会使生物炭对亚甲基蓝的吸附量增高; 4种生物炭对亚甲基蓝的吸附动力学过程均能被准二级动力学方程很好地拟合(R~2=0.992～0.999),吸附过程以化学吸附为主要控制步骤; 4种生物炭对亚甲基蓝的吸附更适合用Langmuir方程描述(R~2=0.992～0.995),PSB700、PSB450、CCB700和CCB450对亚甲基蓝的理论最大吸附量Q_(max)分别为10.247mg/g、6.449mg/g、7.919mg/g和2.860mg/g,吸附能力由大到小为PSB700 CCB700 PSB450 CCB450。     

镍改性MCM-41介孔分子筛对水中甲基蓝的吸附

通过水热法合成介孔分子筛MCM-41,采用等体积浸渍法制备了Ni负载MCM-41分子筛吸附剂(Ni/MCM-41).小角X-射线粉末衍射(XRD)表征结果显示,Ni/MCM-41保持了纯硅MCM-41有序的介孔结构,并研究了Ni/MCM-41对水中甲基蓝的吸附去除性能,考察了投加量、反应时间、p H值、温度对水中甲基蓝去除率的影响,并从吸附等温线探讨了吸附机理.在优化条件下(25℃,20 mg投加量,6.32 p H,50 mg·L-1甲基蓝),反应120 min后,Ni/MCM-41对甲基蓝吸附量为36.85 mg·g-1,是MCM-41的7.1倍.研究表明吸附等温线符合Freuulich和Dubinin-Radushkevich模型,最大吸附量随着温度的升高而升高,吸附为吸热过程.通过Zeta电位分析认为,静电作用是甲基蓝吸附的主要机理.     

载锰活性炭吸附去除水中亚甲基蓝的研究

以啤酒酵母为原料制备了负载过渡金属锰(Ⅳ)的活性炭(Mn/AC),对其吸附去除水中亚甲基蓝的性能和机制进行了研究。结果表明,Mn/AC对亚甲基蓝的吸附在6 h内达到平衡,吸附去除量基本不受溶液pH值的影响,亚甲基蓝的最大吸附量可达269.97mg/g;吸附动力学过程和等温吸附过程分别符合准二级动力学模型和Langmuir模型。Mn/AC吸附去除水中亚甲基蓝主要是通过特异性吸附、单分子层吸附作用,Mn/AC表面Mn-O、羰基、醚键、羟基、羧基等基团参与了吸附亚甲基蓝的过程。     

秸秆生物炭对有机染料的吸附作用及机制

研究了裂解温度分别为500℃和700℃的两种水稻秸秆生物炭(分别标记为W500、W700)对有机染料日落黄和亚甲基蓝的吸附作用及机制.同时,针对实际印染废水的特点,考察了反应温度、p H和硫酸盐对吸附去除效率的影响.结果显示,生物炭对两种染料的吸附均符合准二级动力学方程,等温吸附曲线均可用Freundlich模型较好地描述,但其对两种染料的吸附机制显著不同.生物炭对阳离子染料亚甲基蓝的吸附主要通过离子交换作用,随着生物炭裂解温度升高,其极性基团减少,离子交换作用减弱.生物炭对阴离子染料日落黄的吸附则主要通过生物炭芳香结构与日落黄分子芳环之间的π-π相互作用,随裂解温度升高,生物炭芳香化程度增大,π-π作用随之增大;生物炭对两种染料的吸附去除效率均随反应温度的升高(5~45℃)而增大,且在3p H11、硫酸盐浓度25~2500 mg·L~(-1)的变化范围内,吸附去除效率均保持稳定.     

铜藻基载铁活性炭的制备及其对亚甲基蓝的吸附特性研究

以一种大型海藻——铜藻为原料,Fe Cl3·6H2O为活化剂,采用超声浸渍-原位合成法制备了铜藻基载铁活性炭(Fe/SAC),并以活性炭得率和亚甲基蓝吸附值为指标,通过正交法考察了活化温度、活化时间和浸渍比的影响.同时,采用X射线衍射、扫描电镜和比表面积分析仪对最优结果进行表征,并考察了Fe/SAC吸附亚甲基蓝的热力学与动力学特性.结果表明,Fe/SAC的最优制备工艺条件为活化温度600℃、活化时间1 h、浸渍比1∶1,此时的活性炭得率为39.5%,亚甲基蓝吸附值为255.67 mg·g~(-1);最优工艺条件下制得的Fe/SAC比表面积为558.31 m2·g~(-1),其负载的铁组分主要为Fe3O4和Fe O;亚甲基蓝在Fe/SAC上的吸附过程符合准二级动力学模型,Langmuir等温吸附模型能够很好地描述吸附平衡过程,该吸附是熵增加的自发吸热(ΔS0、ΔG0、ΔH0)过程,升温有利于吸附.