淀粉稳定Fe3O4纳米粒子对水中As(V)的吸附特性研究

以可溶性淀粉作为稳定剂制备纳米Fe_3O_4粒子,探讨了反应时间、p H值、初始砷浓度和腐殖酸对Fe_3O_4纳米粒子吸附水体中As(V)的吸附效果影响.实验结果表明,淀粉稳定的Fe_3O_4纳米粒子对水体中As(V)的吸附动力学过程符合准二级动力学,吸附等温线符合Langmuir吸附模型;吸附容量随着溶液p H的增加逐渐降低,在p H为8.0的弱碱性水体中对As(V)的最大吸附容量可达202.56 mg·g~(-1);此外,腐殖酸(HA)能降低纳米粒子对As(V)的吸附能力.     

添加生物炭对西北黄土吸附克百威的影响

研究了不同温度下制得的生物炭对西北黄土吸附农药克百威的影响,并对溶液p H值和初始浓度对吸附的影响进行了探讨.结果表明,克百威在添加生物炭黄土上的动力学吸附过程较好地符合准二级吸附动力学模型;热力学吸附较好地符合Freundlich等温吸附模型;随着系统温度的升高,添加生物炭的黄土对克百威的吸附量增大,且其对克百威的吸附自由能变(ΔGθ)小于0,吸附焓变(ΔHθ)及吸附熵变(ΔSθ)均大于0,表明吸附是一个自发吸热且体系混乱程度增大的等温吸附过程.溶液p H值和克百威的初始浓度对添加生物炭的土样吸附影响较明显.当p H值为4~7时,添加生物炭的土样饱和吸附量随p H升高呈缓慢降低,当p H值大于7时,吸附容量随p H升高呈明显降低趋势.克百威初始浓度从20 mg·L-1增至50 mg·L-1的过程中,吸附量快速上升,初始浓度大于50 mg·L-1时,吸附量随初始浓度的升高而缓慢增加并逐渐趋于平衡.     

流动搅动法研究针铁矿对亚砷酸盐的吸附特征

采用流动搅动法,在溶液p H、浓度和温度影响条件下,研究针铁矿对亚砷酸盐吸附的特征.结果表明,在不同条件下,亚砷酸盐的吸附过程分为快反应和慢反应这2个阶段.随溶液p H的升高,砷的吸附量逐渐降低,表观吸附速率常数(k')逐渐增大,半反应时间(t1/2)也就越小,砷的吸附反应达到平衡时间就越短,且砷的扩散速率常数b值也逐渐降低.溶液p H 3.0和p H7.0时,砷最大吸附量分别为246.9 mg·kg~(-1)和99.8 mg·kg~(-1).随着砷浓度的升高,针铁矿对砷的吸附量增加,表观吸附速率常数(k')逐渐增大;砷浓度为0.10 mg·L~(-1)和1.00 mg·L~(-1)时,砷的最大吸附量分别为96.5 mg·kg~(-1)和249.1 mg·kg~(-1).Freundlich方程中吸附常数Kf值随着时间的延长逐渐降低,其吸附能力是逐渐减弱的.Langmuir方程分配因子RL在0~1之间,表现为针铁矿上砷的吸附为优惠吸附.随着温度的升高,针铁矿对砷的吸附量增加,表观吸附速率常数k'值也逐渐升高.温度为298K和313 K时,砷最大吸附量分别为241.1 mg·kg~(-1)和315.6 mg·kg~(-1).用抛物线扩散方程b值来计算扩散过程的伪热力学常数,砷吸附反应的活化能(E*a)为14.60 k J·mol~(-1).砷扩散活化焓变(ΔHθ)随着温度的升高有所降低,ΔHθ均为正值,扩散过程为吸热反应,升高温度有利于砷的吸附;活化自由能变(ΔGθ)随着温度的上升而升高,升高温度有利于加快扩散过程;ΔSθ值均为负,说明吸附反应使体系有序度增加.     

磁性氨基功能化生物炭对水中Cr（Ⅵ）的吸附去除特性及机制

采用静态吸附实验方法,以一步水热碳化法制备的磁性氨基功能化生物炭(Fe₃O₄@C-NH₂)为吸附剂,重点考察了p H、共存离子对水中Cr(Ⅵ)去除性能的影响,并结合光谱学分析探究了Cr(Ⅵ)的吸附去除机制.结果表明,Cr(Ⅵ)去除率随p H值升高而降低,p H为2时Cr(Ⅵ)去除率高达95.8%;总铬去除率随p H值变化特征与Cr(Ⅵ)一致,但p H为2时总铬去除率为81.8%.Cr(Ⅵ)去除率随SO₄^2-浓度增加而降低,总铬去除率随SO₄^2-浓度变化趋势与Cr(Ⅵ)基本相同,但Cr(Ⅵ)去除率显著高于总铬.准二级动力学模型可以很好地描述Fe₃O₄@C-NH₂对Cr(Ⅵ)的吸附行为.除离子交换、孔填充、氢键及静电作用外,吸附去除Cr(Ⅵ)的主要机制是配位和还原作用.     

凹凸棒石@C纳米复合材料对Cr(Ⅵ)吸附-还原作用

以凹凸棒石和葡萄糖为原料,通过设置凹凸棒石与葡萄糖不同质量比,采用水热碳化法制备凹凸棒石@C纳米复合材料,并选择出去除Cr(Ⅵ)效果最佳的凹凸棒石@C纳米复合材料.同时,利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、Zeta电位仪(Zeta)、X光电子能谱(XPS)手段对复合材料进行了表征,考察了时间和p H对其去除水中Cr(Ⅵ)的影响,探讨了其吸附-还原机制.结果表明,最佳复合材料的凹凸棒石与葡萄糖质量比为1∶4;吸附平衡时间约为6 h,动力学过程符合准二级动力学模型.在p H为1~10时,Cr(Ⅵ)去除率随p H升高而减小,p H=1时Cr(Ⅵ)去除率最大,高达92.7%,吸附率为48.5%,还原率为44.2%;而总铬吸附率则随p H升高先增大后减小,p H=2时最大,吸附率为50.2%,还原率为13.0%,表明对Cr(Ⅵ)去除存在吸附-还原作用,酸性越强,越容易发生还原反应.FT-IR分析结果表明,凹凸棒石@C纳米复合材料表面存在含氧基团和还原性基团(Cx—OH、—CH等);XPS分析结果表明其对Cr(Ⅵ)的去除是吸附-还原相互作用的结果,包括Cr(Ⅵ)在复合材料表面与含氧基团络合配位吸附和静电吸附,以及Cr(Ⅵ)还原Cr(Ⅲ)再吸附,其中,Cr(Ⅲ)再吸附主要通过与Mg2+、Al3+等阳离子交换作用实现的.     

铝代水铁矿协同吸附砷镉的机制

通过室内试验,研究了铝代水铁矿对As(Ⅴ)和Cd(Ⅱ)的协同作用过程及机制.结果表明,溶液体系p H值和重金属加入顺序明显影响铝代水铁矿对砷和镉的协同吸附与共沉淀.在近中性砷镉共存体系下吸附72h(p H为6. 0～6. 5),含20%铝的铝代水铁矿(AF20)对砷和镉的吸附容量达到了60. 9 mg·g~(-1)和17. 1 mg·g~(-1),去除率分别为96. 0%和73. 0%,砷和镉协同吸附到AF20颗粒内部孔隙,AF20对砷和镉的协同吸附效应明显;在砷溶液中加入镉体系下吸附72 h(p H为6. 1～6. 5),AF20对砷和镉的吸附容量分别为58. 1 mg·g~(-1)和12. 4 mg·g~(-1),去除率分别为96. 0%和48. 3%,砷的吸附限制了镉的固定;在镉溶液中加入砷体系下吸附72 h(p H为9. 5～9. 8),AF20对砷和镉固定量分别为20. 9 mg·g~(-1)和24. 4 mg·g~(-1),去除率分别为38. 8%和98. 9%,AF20对砷和镉的共沉淀效应明显,生成的砷镉难溶物通过堵塞孔道使镉呈稀疏条带状分布,同时阻碍砷的进一步吸附.上述结果表明,铝代水铁矿可协同吸附、共沉淀污染环境介质中的砷和镉.     

超细粉煤灰对甲基橙的吸附性能和机理研究

以粉煤灰为原料,通过球磨制得超细粉煤灰,研究了其对水中偶氮染料甲基橙的吸附性能和机理。结果表明,在25℃,pH值为2,投加量为0.7g,反应时间为120min时,粉煤灰对甲基橙的去除率为79.4%,超细粉煤灰对甲基橙的去除率可达93.8%。随温度升高,吸附量降低,证明该吸附为放热过程,并计算不同温度下各热力学参数△G,△H和△S。对实验数据运用相关数学模型拟合,显示等温吸附平衡符合Freundlich吸附等温式,吸附过程动力学更适合二级吸附动力学模型。     

沸石负载氧化铁吸附剂吸附除磷研究

采用铁盐溶液蒸发法制备沸石负载氧化铁吸附剂,探讨其对磷的吸附性能。结果表明:随着沸石负载氧化铁吸附剂投加量的增加,单位质量吸附剂对磷的吸附量先升高后降低;磷的去除率随负载铁含量的增加而升高;p H=7时,去除率高达92.6%;吸附剂对磷的去除率受共存离子的影响较小;吸附数值可采用Freundlich等温模型拟合,相关性显著;吸附过程很好地遵循准二级动力学模型;采用Na OH为再生剂效果较好,再生率随着Na OH溶液浓度的提高而提高。     

铬渣堆周边土壤对Cr(Ⅵ)的吸附动力学和热力学研究

结合天津某铬渣堆周边地区的污染情况和地质状况,选取该区域有代表性的3种土壤(黏土、粉质黏土、粉土)作为研究对象,研究了其对Cr(Ⅵ)的吸附动力学和热力学。结果表明:3种土壤对Cr(Ⅵ)的吸附在120 min时达到吸附平衡,符合拟二级动力学方程,相关系数达到0.99以上,吸附等温模型符合Freundlich模型,且吸附能力由大到小的顺序依次为黏土、粉质黏土、粉土。土壤对Cr(Ⅵ)的吸附量随温度的升高而增加。土壤的吸附自由能△G~θ0、吸附焓变△H~θ0,表明Cr(Ⅵ)在土壤中的吸附是自发的吸热过程;吸附熵变△S~θ0,表明吸附是焓推动作用;△G~θ在-0.020 7~-1.352 2 k J/mol间,说明土壤对Cr(Ⅵ)的吸附以物理吸附为主、物理吸附和化学吸附共存的吸附过程。     

纳米复合水凝胶的制备及其对重金属离子的吸附

以N-羟甲基丙烯酰胺(HMAm)和2-丙烯酸羟乙酯(HEA)为共聚单体,采用60Co-γ射线低温辐照法,制备了具酰胺基和羟基的新型聚合物水凝胶p(HMAm/HEA),运用原位沉淀法制备了纳米复合水凝胶HMO-p(HMAm/HEA),用于对重金属离子Pb~(2+)和Cu~(2+)的去除.应用SEM、TEM、FTIR等方法对水凝胶进行表征,表征结果证明p(HMAm/HEA)是HMAm和HEA的共聚产物,且纳米水合氧化锰(HMO)成功负载.探讨了溶液初始p H值、反应温度、重金属初始浓度、反应时间、竞争性Ca~(2+)和Na+浓度等因素对纳米复合水凝胶吸附过程的影响,研究表明HMO-p(HMAm/HEA)对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附过程不受温度的影响;吸附量随着溶液初始p H的升高而增加;吸附过程属于Langmuir单分子层吸附;吸附动力学过程符合准二级动力学吸附;高浓度的Ca~(2+)和Na~+对吸附过程影响不大.XPS图谱进一步证明吸附机制是重金属离子与羟基间的离子交换作用.采用0.05 mol·L~(-1)的HCl溶液为脱附剂,经过4次吸附-脱附循环再生后,纳米复合水凝胶重复利用性好.     

纳米Fe3C/炭纤维非均相电芬顿降解二甲基砷的研究

针对结构稳定且难以靠常规方法去除的二甲基砷,制备新型负载Fe_3C纳米粒子的炭纤维催化剂,并对其非均相电芬顿降解二甲基砷进行了研究.结果表明,纳米Fe_3C/CF与阴极产生的H2O2发生电芬顿催化反应产生羟基自由基将二甲基砷降解为一甲基砷和As(V),As(V)可被同步吸附在Fe_3C/CF催化剂表面.通过考察电催化过程中初始p H、反应物初始浓度、电流强度和催化剂投加量等因素对催化氧化DMA效果的影响,表明在初始p H为3,二甲基砷初始浓度为5 mg·L~(-1),Fe_3C/CF投量为500 mg·L~(-1)的最佳条件下,经非均相电芬顿反应360 min后,二甲基砷去除率高达96%.     

纳米铁去除废水中硫离子的研究

研究了实验室自制的纳米铁对人工配制的含硫废水中S2-吸附的影响因素、吸附等温线、吸附动力学.并对纳米铁去除S2-的机制进行了初探.结果表明.增加纳米铁的投加量能增大S2-的去除率;增加初始S2-浓度,去除率下降,<100 mg·L-1的初始S2-浓度能被10 g·L-1纳米铁完全去除;纳米铁对S2-的吸附能力随pH值的升高而下降.且变化较大,pH为2、7、13时的去除率分别为87.34%、65.80%和44.61%;25℃时纳米铁对S2-的吸附能力最强,平衡吸附量为19.17 mg·g-1;温度升高或降低,吸附能力均下降,但变化不大;纳米铁对S2-的吸附等温线符合Langmuir和Freundlich方程;纳米铁吸附S2-的过程符合拟二级动力学方程,初始时刻的吸附速率h在25℃最大,为1.575 3 mg·(g·mg)-1,而吸附速率常数随温度的升高而增大;吸附反应的活化能E.为8.22 kJ·mol-1;纳米铁对S2-的去除主要是通过形成表面络合物、硫氢基氧化铁和硫化铁(FeS、FeS2、FeSn)沉淀吸附在纳米铁表面来去除.     

小麦秸秆生物炭对水中对羟基苯甲酸乙酯的吸附特性

对羟基苯甲酸乙酯属于尼泊金酯类物质,是一种典型的新兴环境污染物.本研究通过制得不同热解温度(300、500和700℃)下的小麦秸秆生物炭(分别表示为BC300、BC500、BC700),对水中对羟基苯甲酸乙酯进行间歇吸附.结果表明,热解温度升高会导致生物炭表面疏水性增强,且引起零电荷点从8.37升至9.42.溶液初始p H值由8升至12时,对羟基苯甲酸乙酯去除率显著递减;此外,溶液离子强度的增强会导致对羟基苯甲酸乙酯去除率的下降.生物炭吸附水中对羟基苯甲酸乙酯的等温吸附过程符合Langmuir方程,其中,最大吸附容量排序为:BC700BC500BC300.同时,吸附过程符合准二级动力学方程,且为吸热自发过程.此外,经过4轮再生吸附,生物炭吸附容量仍可达到最初的90%,其中,BC700展示出最高的吸附效率(92.76%).     

纳米零价铁对水中芴的去除研究

研究了实验室自制的纳米零价铁在不同投加量、初始浓度、pH及温度条件下,对芴溶液的吸附效果、吸附等温线及吸附动力学.结果表明,随着纳米铁投加量的增加,芴的去除率升高;增加芴的初始浓度,去除率则相应下降,同时平衡吸附量增加.另一方面,纳米铁对芴的吸附能力随pH的升高而下降;温度为15~35℃时,芴的平衡吸附量随温度的升高而增加,但变化不大.纳米铁对芴的吸附等温线符合Langmuir和Freundlich方程;纳米铁对芴的吸附过程很好地符合准二级速率方程,吸附速率随芴初始浓度的增大而减小,平衡吸附量随芴初始浓度的增大而增大.除上述结果以外,本文还对此反应体系的吸附机理进行了初步探讨.     

近岸表层沉积物粪固醇的吸附特性及影响因素

以大连湾近岸表层沉积物为吸附剂,粪固醇为吸附质溶液,采用批量平衡法,研究了粪固醇的吸附动力学特性,以及温度、溶液pH、盐度对其吸附的影响。结果表明,粪固醇在沉积物上的吸附动力学过程在24 h内基本达到吸附平衡,并且吸附速率经历先快后慢,最终趋于稳定;粪固醇在沉积物上的等温平衡吸附符合线性等温线方程及Freundlich方程,粪固醇吸附实验数据与Lagergren准二级动力学模型拟合的更好,热力学参数吸附焓△H0<0,熵变△S0<0,呈现出放热反应,非自发过程的特征;pH是影响沉积物对粪固醇吸附的主要因素,吸附分配系数随pH的增大而减小,实验结果表明当pH处于6.8时,粪固醇在沉积物上吸附分配系数达到最大;沉积物对粪固醇的吸附能力随盐度的升高呈线性递增。     

给水厂废弃铁铝泥对镉的吸附特征及影响因素

通过批量实验探讨了给水厂废弃铁铝泥(Ferric and Alum Water Treatment Residuals,FARs)对Cd2+的吸附特征及影响因素.实验结果表明,在最初的6 h内,FARs对Cd2+的吸附量已经达到其平衡吸附量的90%,吸附较符合伪二级动力学模型(R2=0.99),并且Langmuir(R2=0.99)和Freundlich(R2=0.90)方程均能较好地描述FARs对Cd2+的等温吸附过程,其Cd2+的饱和吸附量达35.39 mg·g-1.初始溶液p H由3.0增加到8.0时,FARs对Cd2+的吸附量缓慢增加,当p H升为9.0时,其对Cd2+去除率可达97%.FARs对Cd2+的吸附量随溶液体系离子强度的增加而减小.随着柠檬酸浓度的升高,FARs对Cd2+的吸附量显著降低,而水杨酸和酒石酸则微弱促进了对Cd2+的吸附.解吸实验证明,在p H为3.0时Cd2+的解吸率最高,但仅为11%左右.分级提取结果进一步表明,被吸附的Cd2+主要以酸溶态和残渣态存在.综合实验结果表明,FARs可以作为一种高效的吸附剂用于水体除镉.     

新型纳米结构铈锰复合氧化物的磷吸附行为与机制研究

采用共沉淀法制备了一种新型铈锰复合氧化物吸附剂,对其进行了表征,并对磷吸附行为与机制进行了研究.表征结果分析表明,此氧化物由纳米级颗粒组成;铈锰复合氧化物中的铈氧化物有类似水合氧化铈的无定形结构;BET比表面积为157 m2·g-1,等电点为6.5.吸附实验结果表明,Langmuir吸附等温线模型可以更好地拟合铈锰复合氧化物对磷的吸附,最大吸附量为28.6 mg·g-1(p H=7.0);铈锰复合氧化物对磷具有较高的吸附速率,更符合准二级动力学模型;溶液p H对铈锰复合氧化物吸附磷的影响较为明显,随p H升高,吸附量降低;离子强度则影响不大;共存阴离子对吸附影响的大小顺序为Si O2-3CO2-3Cl-≥SO2-4.通过对铈锰复合氧化物吸附磷前后Zeta电位和红外谱图(FTIR)分析,可以推断磷在铈锰复合氧化物表面发生了特性吸附,磷酸根主要通过取代复合氧化物表面的金属羟基而被吸附去除.     

改性活性炭纤维对废水中2,4-D的吸附性能研究

以改性活性炭纤维作为吸附剂,研究了改性活性炭纤维(activated carbon fiber,ACF)在不同初始浓度、p H、温度、吸附剂投加量、吸附平衡时间条件下对2,4-D的吸附特性。结果表明,HNO3改性活性炭纤维吸附能力较好;改性ACF的吸附平衡时间为90 min;2,4-D初始溶液最佳p H值为2.0;改性ACF的吸附速率随温度的升高而增加,升高温度有利于吸附进行。改性ACF对2,4-D的吸附符合Langmuir吸附模型;吸附动力学符合拟二级模型;热力学计算结果显示ΔG0、ΔH0、ΔS0,吸附是自发、吸热、熵增加的物理过程;吸附过程中主要有范德华力、氢键力、电子供体/受体和静电力作用。实验表明,改性活性炭纤维对废水中2,4-D的去除具有实际应用的潜力。     

腐殖质吸附重金属钼(MoO_4~(2-))的性能研究

模拟研究了腐殖质对含钼废水中钼(Mo O2-4)的吸附作用。分别考察了p H值、时间、温度和吸附剂投加量,以及竞争离子对吸附过程的影响,并应用热力学和动力学方法对吸附机理进行研究。结果表明:腐殖质在p H30 min,投加量为1 g,温度为25~30℃时,钼去除率至少达到90%。在最佳条件下,平衡吸附量可达1.014 mg/g。PO3-4对Mo O2-4的吸附表现了较强的竞争性,去除率从90%以上降低至60%左右,而SO2-4和Si O4-4对Mo O2-4的去除率没有显著影响。腐殖质吸附Mo O2-4符合Langmuir等温吸附模型,吸附动力学符合准二级动力学模型。腐殖质吸附钼属于化学吸附,受化学反应控制。结论表明,腐殖质在含钼废水治理领域具有良好的应用前景。     

对羟基联苯在黄河兰州段底泥上的吸附行为

为研究典型有机污染物在黄河兰州段的吸附规律及影响因素,以黄河兰州段的底泥为供试样品,选择对羟基联苯(phydroxy biphenyl,PHB)为代表性有机污染物,采用批量实验法研究了底泥对PHB的吸附动力学和热力学特征及其影响因素.结果表明,黄河兰州段底泥对PHB吸附动力学的最优模型为准二级动力学模型,吸附热力学过程更符合单分子层吸附的Langmuir等温吸附模型(R20.974),在25~45℃温度范围内,PHB在黄河兰州段底泥上的吸附平均自由能(E)在0.913~1.00 k J·mol~(-1)之间,吸附过程中,ΔGθ和ΔHθ均小于0,ΔSθ均大于0,表明黄河兰州段底泥对PHB的吸附过程主要是物理吸附,属于自发放热过程且体系的混乱度是增加的.分析黄河兰州段底泥对PHB吸附影响因素的结果表明,粒径越小,黄河底泥对PHB的吸附量越大;PHB的初始质量浓度越高,黄河底泥对PHB的吸附量越大;当p H在4.23~7.00之间时,吸附量随pH升高而缓慢下降,当pH7.00时,吸附量随pH升高急剧下降,且在pH=10.3附近,吸附量几乎为零;体系中离子强度增大,PHB吸附量增大,但当离子强度到一定值时,由于竞争吸附作用,会抑制底泥对PHB的吸附,造成吸附量的下降.