巯基功能化沸石吸附Hg2+特征及固化/稳定化含汞废物研究

采用3-巯基丙基三甲氧基硅烷在天然斜发沸石表面进行自组装巯基改性,制得巯基功能化沸石.研究了吸附剂用量、pH值、温度、Hg2+浓度和吸附时间对巯基功能化沸石吸附Hg2+的影响,测定了巯基含量,并进一步研究了吸附机理.同时,探讨了巯基功能化沸石吸附剂作为稳定化剂固化/稳定化含汞危险废物的可行性.结果表明,巯基功能化沸石具有较高的巯基含量（1.91%±0.01%）,对Hg2+的吸附容量为87.72 mg·g-1,比天然沸石对Hg2+的吸附容量（8.06 mg·g-1）提高了近10倍.巯基功能化沸石吸附Hg2+的机制主要是表面的巯基与Hg2+的反应,其受pH值、温度的影响小于天然沸石.动力学实验结果表明,巯基功能化沸石吸附Hg2+以较快的速率进行,3h时基本达到吸附平衡.巯基功能化沸石做稳定化剂能够促进汞的稳定,与单独使用水泥相比固化体浸出汞浓度显著降低,含汞1000 mg·kg-1的模拟废物固化体浸出汞浓度低于国家标准.     

磁性高交联纳米吸附树脂的合成及其对酚类的吸附

采用油酸双层包覆Fe3O4纳米粒子,然后进行共聚和交联反应,制备出耐酸性的磁性高交联纳米吸附树脂YQ-3.YQ-3树脂的比表面积为653.5 m2·g-1,平均孔径为4.12 nm,磁化强度为1.72 emμ· g-1,具有超顺磁性.苯酚(PN)、对苯二酚(HN)、对硝基苯酚(PNP)在YQ-3上的吸附等温线符合Fre...     

吸附树脂对苯甲酸的吸附动力学研究

对比超高交联吸附树脂NJ 8与AmberliteXAD 4对苯甲酸的静态吸附动力学性质 ,并深入讨论温度和起始浓度对平衡时间和吸附速率的影响。NJ 8和XAD 4两种树脂在吸附苯甲酸的过程中 ,膜扩散和颗粒内扩散均为主控步骤 ,但是前者颗粒内扩散占据优势 ,而后者膜扩散占据优势     

交联改性壳聚糖的制备及其对Ni2+的吸附性能

以壳聚糖为原料,甲醛为预交联剂,戊二醛为交联剂,通过反相乳液聚合法制备了改性壳聚糖吸附剂.通过正交试验考察了交联反应条件对改性壳聚糖吸附Ni2+性能的影响,得出的最佳交联条件为:甲醛用量1 mL,反应温度70℃,戊二醛用量2 mL,反应时间2h.在最佳条件下制备的交联壳聚糖对Ni2+的吸附量达1.98 mmol/g.对吸附Ni2+后的交联壳聚糖分别用0.1 mol/L盐酸和0.1 mol/L氢氧化钠溶液进行脱附,结果表明用0.1 mol/L氢氧化钠溶液脱附效果较好.     

巯基改性海泡石吸附水中的Hg(Ⅱ)

为发展高效低廉的重金属废水处理技术、促进海泡石的资源化利用,利用巯基乙酸改性天然海泡石,并对改性材料进行扫描电镜、X-射线衍射、比表面、Zeta电位和红外光谱分析;采用静态吸附实验,研究了改性海泡石对水中Hg(Ⅱ)的吸附动力学和热力学特征.结果表明,通过有机改性向海泡石中引入了巯基,改性海泡石的表面变得更加光滑,空隙增多,且带有更多的负电荷,有利于提高其对Hg(Ⅱ)的吸附能力.改性海泡石吸附水中Hg(Ⅱ)的最佳p H为6,30℃时可在60 min内达到吸附平衡,吸附过程符合假二级动力学方程,初始吸附速率常数为0.063 mg·(g·min)~(-1);吸附热力学特征可以用Langmuir等温吸附模型很好地描述,改性海泡石对Hg(Ⅱ)的最大吸附量为3.256 mg·g~(-1);该吸附过程为自发进行的吸热过程,是物理吸附和化学吸附共同作用的结果,但以物理吸附为主.     

巯基改性玉米秸秆吸附Hg(Ⅱ)的热力学特征研究

采用化学反应的合成方法向玉米秸秆中引入巯基官能团,并进行电镜扫描、红外光谱和X射线电子能谱分析.在此基础上,以巯基改性玉米秸秆为吸附剂,通过批处理试验讨论了吸附时间、体系pH和温度等因素对水体中Hg(Ⅱ)吸附的影响.结果表明,采用该合成方法可以成功地向玉米秸秆中引入0.98%的巯基官能团,巯基改性玉米秸秆对水体Hg(Ⅱ)的吸附最佳pH为6,吸附能在120min内达到平衡,在285K时对Hg(Ⅱ)的最大吸附量可达80.04mg·g-1.吸附过程是自发的放热过程,可用Langmuir模型描述,其吸附机理可能为络合反应控制的化学吸附.研究表明,巯基改性玉米秸秆是一种对水体Hg(Ⅱ)具有良好吸附能力的生物吸附剂.     

锰钾矿型化合物的合成和表征及对Pb2+的吸附

锰钾矿是一种对重金属离子有较强吸附作用的水处理剂。文章表征了由沉淀法合成的锰钾矿型化合物的多种理化特性,并应用于铅离子吸附的研究,对吸附反应机理进行了初步探讨。实验结果表明:合成的锰钾矿化合物属四方晶形,具有较大的比表面积和丰富的表面羟基,在中性pH值、低粒径条件下对铅离子具有较强的吸附能力。当铅离子的质量浓度<300mg/L时,吸附等温线符合Langmuir模型,最大理论吸附量为126.58mg/g。     

Hg2+离子的光催化还原的研究

研究了反应时间、pH值、d 半乳糖对锐钛型TiO2 光催化还原Hg2+离子(HgCl2 水溶液)影响,结果表明: 反应20min时,还原率达到最高,随后略下降;还原率随着pH值的降低而降低;d 半乳糖能有效促进 Hg2+离子的光催化还原,还原率一直上升, 不会出现最高点;加入量超过一定值(16mmol/L)后,促进效果几乎相同,反应90min时,还原率达100%。     

交联壳聚糖微球的制备及吸附性能研究

采用反相悬浮戊二醛交联、NaBH4还原制备了壳聚糖微球树脂,红外光谱和光学显微镜对微球进行表征。研究了微球树脂对2,4-二氯苯酚的吸附性能,试验了吸附时间、pH值、酚的浓度和树脂用量等因素对吸附的影响。结果表明,在pH=7,吸附时间2h,对酚的去除率达80%。     

污泥腐殖酸对Cd2+的吸附特性

为了促进污水处理厂剩余污泥的资源化利用,探索S-HA（sludge-based humic acid, 污泥腐殖酸）对溶液中重金属Cd2+的吸附特性.采用国际腐殖酸协会（IHSS）推荐的方法提取S-HA,通过元素分析、FT-IR（傅里叶红外光谱分析）和SEM-EDS（外观形态分析）等方法,考察溶液pH和共存阳离子对吸附过程的影响,并对吸附过程分别进行了吸附动力学模型、等温吸附模型和吸附热力学模型拟合,同时通过对比S-HA吸附前后的红外光谱和扫描电镜-能谱图片,探索S-HA对Cd2+的吸附机制.结果表明:①S-HA表面呈松散的簇团状,含有大量的羧基、醇羟基和酚羟基等含氧官能团,芳香度较高,含有较多的脂肪链结构;S-HA在吸附水中Cd2+的过程中,Cd2+与S-HA表面上的酚羟基、羧基等官能团发生了络合作用.②S-HA对Cd2+的吸附量随溶液pH升高而增加,溶液中Na+、NH₄+和Ca2+等共存阳离子的存在不利于S-HA对Cd2+的吸附,其中Ca2+的存在对S-HA吸附Cd2+影响最大.③S-HA对Cd2+的吸附由快吸附、慢吸附和吸附平衡3个阶段组成,吸附平衡时间为12 h;吸附过程符合准二级动力学模型,其整体吸附速度由液膜扩散和颗粒内扩散共同控制;吸附等温线符合Freundlich等温吸附模型,25℃下的最大吸附量为19.29 mg/g,Cd2+在S-HA上的吸附是自发吸热反应.研究显示:污水处理厂剩余污泥提取的S-HA对Cd2+具有较好的吸附效果;S-HA对Cd2+的吸附过程同时存在着物理吸附和化学吸附;高pH对S-HA吸附Cd2+有促进作用,而高离子强度对S-HA吸附Cd2+有抑制作用.      

好氧活性污泥对水相中Hg~(2+)的吸附特性

通过好氧活性污泥对Hg2+的静态吸附实验,及连续运行条件下,改变进水Hg2+浓度的吸附实验,研究了好氧活性污泥对污水中Hg2+的吸附特性,结果表明:好氧活性污泥对Hg2+的静态吸附集中在前8小时;好氧活性污泥对Hg2+的饱和吸附容量为0.35 mg/g;随着运行时间的增加,不同Hg2+浓度对比组中的活性污泥对Hg2+的去除率均有不同程度的下降;逐步提高进水Hg2+浓度,可以提高活性污泥对Hg2+的吸附能力:连续运行条件下,存在明显的生物吸附作用;在连续运行的过程中,5.73 mg/L的Hg2+对好氧活性污泥去除COD和氨氮的抑制作用不明显,但57.30 mg/L时对COD和氨氮的去除的影响较明显。     

Hg2+，Ni2+和Cu2+对嗜热四膜虫的急性及联合毒性效应

采用混合毒性指数法,研究了重金属离子Hg2 ,Ni2 和Cu2 对嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophila)BF5的急性及联合毒性效应.急性毒性效应研究表明:Hg2 ,Ni2 和Cu2 对嗜热四膜虫的毒性大小为Hg2 >Ni2 >Cu2 ,且3种重金属离子的,IC50值随时间的延长而变小.联合毒性效应研究表明:Hg2 与Cu2 ,Hg2 与Ni2 ,以及Hg2 ,Ni2 和Cu2 三者共存.在毒性比为1:1时,表现为先相加后协同作用;Hg2 与Cu2 在浓度比为1:1时,表现为先拮抗后相加作用;Hg2 与Ni2 在浓度比为1:1时,表现为先拮抗后独立作用;Ni2 与Cu2 在毒性比为1:1时,表现为协同作用.在浓度比为1:I时表现为相加作用;Hg2 ,Ni2 和Cu2 三者共存,在浓度比为1:1时,表现为拮抗作用.     

改性甘蔗渣对Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附行为研究

为提高废弃甘蔗渣对重金属离子Cd2+和Pb2+的吸附能力,文章采用简单的方法制备了乙二胺四乙酸二酐(EDTAD)修饰的甘蔗渣。经FTIR分析,有大量的羰基修饰在了甘蔗渣的表面,为其吸附重金属离子提供了更多的活性位点。实验结果表明:经过修饰后的甘蔗渣对Cd2+和Pb2+的吸附量分别为46.46 mg/g、119.36 mg/g,是未修饰的3.69和12.31倍,且均能在20 min内达到最大吸附量并保持平衡,其吸附符合Langmuir等温吸附模型,且吸附过程遵循二级动力学模型。在pH 4~7范围内,修饰SCB对Cd2+和Pb2+具有较高的吸附能力。除此之外,在Cd2+、Pb2+、Cu2+和Zn2+共存的情况下,修饰SCB对Pb2+仍能保持较高的吸附量。修饰后的甘蔗渣对Cd2+和Pb2+的吸附能力有了显著提高,且具有一定的抗干扰能力,有望应用于实际工业废水处理。     

不同填埋污泥对Cu~(2+)、Zn~(2+)吸附特性差异研究

比较研究了直接填埋污泥A和固化填埋污泥B对Cu2+、Zn2+吸附、解吸规律及吸附动力学行为.结果表明,污泥A及污泥B对Cu2+、Zn2+的吸附等温线均与Freundlich和Henry方程具有较好的拟合性,且污泥A和污泥B分别对Cu2+和Zn2+具有较强的吸附固定能力,10～20g·L-1的污泥A对初始浓度为128mg·L-1的Cu2+及5g·L-1的污泥B对初始浓度为128mg·L-1的Zn2+的吸附率均可达95%.随着外源Cu2+、Zn2+浓度的增大,2种污泥对Cu2+、Zn2+的解吸率均逐渐减小,且以污泥A对Cu2+的解吸率和污泥B对Zn2+的解吸率相对最小.2种污泥对Cu2+、Zn2+的吸附均符合一级动力学方程,且污泥A和污泥B分别对Cu2+和Zn2+的吸附速率相对较高.红外光谱特征分析表明,脂肪酸或芳香酸中的COO-和硅酸盐中的Si—O是污泥A吸附Cu2+的主要活性基团,而脂肪醇中的—OH和金属氧化物中的Me—O是污泥B吸附Zn2+的主要活性基团.     

球衣菌吸附重金属Hg2+的理化条件及其机理研究

采用球衣菌(Sphaerotglus natans)FQ32为生物吸附剂,研究了初始离子浓度、吸附剂用量、菌龄、pH值、温度和吸附时间等理化因素对其吸附重金属Hg2 的影响,并进一步研究了吸附机理.结果表明,球衣菌在Hg2 浓度为16 mg·L-1、吸附剂用量0.4g·L-1、菌龄16h、pH 7、温度30℃、吸附时间90 rmin时的优化条件下,对Hg2 的吸附量为72.86 mg·g-1;该吸附过程是一个快速的过程,在吸附5 min时,吸附量达总吸附量的74.10%,90 min达到吸附平衡;此过程符Langmuir等温方程.等温模型、透射电镜观察和红外光谱分析显示,菌体细胞表面的活性基团与Hg2 的络合反应是球衣菌吸附Hg2 的主要机理.     

液/固体系Cu2+、Zn2+、Mn2+在硅藻土表面的吸附行为与特性

为了深入了解液/固体系Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)在硅藻土表面的吸附行为与特性,为硅藻土在含重金属离子废水处理上的应用提供充分的理论依据,采用静态吸附试验对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)在硅藻土表面的吸附条件、性能、行为与特性进行了系统的研究.结果表明,硅藻土投加量和离子初始浓度对硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的影响均可归结为液/固比(液相离子与硅藻土的质量比)的影响,过高或过低的液固比均不利于吸附,硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)所需的最佳液/固比分别为0.025、0.100和0.100.溶液初始pH值对硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的影响主要与溶液初始pH值与硅藻土等电点(2.0)之间的距离有关,接近或低于硅藻土等电点都不利于吸附,过高的pH值会使Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)发生沉淀,也不利于吸附,硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)所需的最适溶液初始pH值区间分别为4.0~6.0、4.0~7.0和4.0~7.0.溶液温度对硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的液膜扩散、颗粒扩散和吸附反应3个过程的影响不一致,导致对吸附量的影响无明显规律.硅藻土对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的吸附分别符合Langmuir、Tenkin、Freundlish等温吸附模型,以物理吸附为主,吸附反应容易进行,在40 min达到平衡,吸附容量(25℃时)理论值分别为4.335、23.031、3.844 mg·g~(-1).吸附是自发的、吸热的、无序性增加,符合二级动力学模型.吸附速率的控制步骤为发生在孔道内部的吸附反应.     

有机改性蛭石的特性及其对Hg~(2+)吸附性能的研究

以巯基乙胺(MEA)为改性剂制备有机改性蛭石(MEA-VER),研究其对Hg2+的吸附行为,并用XRD、FTIR、BET、Zeta potentials等技术对有机改性蛭石进行表征与分析.XRD、FTIR、BET、Zeta potentials等分析结果显示,MEA成功负载到蛭石上.吸附实验结果表明,改性蛭石对Hg2+的吸附量明显增加,吸附基本在2 h内达到平衡,在p H为5~10范围内都有较好的吸附效果.改性蛭石对Hg2+的吸附更符合Langmuir等温吸附模型和Pseudo-second-order动力学模型.改性蛭石对Hg2+的吸附机理主要为配位吸附、电荷吸附.     

牛粪源蚓粪及其生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附特性

以牛粪源蚓粪(CV)为原料,于350℃下热解制备蚓粪生物炭(标记为CVC350)并表征其物理化学性质,进一步就CV和CVC350对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附性能进行了研究,结果表明:与CV相比,CVC350的比表面积增大,孔径变小,芳香性和非极性增强.CV和CVC350对Pb~(2+)和Cd~(2+)的等温吸附曲线均符合Langmuir方程,两者对Pb~(2+)的最大吸附量表现为CVC350CV,而两者对Cd~(2+)的最大吸附量间差异不明显.解吸特性研究表明,CV和CVC350对Pb~(2+)的吸附率明显高于其对Cd~(2+)的吸附率,且两者的吸附态Cd~(2+)与其吸附态Pb~(2+)相比均相对更易解吸.CV和CVC350对Pb~(2+)的吸附动力学均为快速吸附过程,而CV和CVC350对Cd~(2+)的吸附动力学则均表现为快速吸附和慢速吸附两个阶段.当溶液初始pH较低时,CV和CVC350对Pb~(2+)和Cd~(2+)吸附量受pH影响明显,且CV和CVC350对Cd~(2+)的吸附受pH变化的影响相对更大.FTIR分析表明,CV对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附位点主要集中在脂肪醇或脂肪酸、碳酸盐和磷酸盐,而CVC350对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附位点主要为芳香醇或芳香酸和碳酸盐.     

Zn2+和Mn2+处理水钠锰矿后对Pb2+吸附量的影响

分别采用Zn2+和Mn2+处理锰平均氧化度较高的水钠锰矿,对比研究了经不同浓度的Zn2+和Mn2+处理后矿物的锰平均氧化度、d110面网间距、对Pb2+的最大吸附量以及吸附过程中Zn2+和Mn2+的最大释放量等的变化.同时,通过Zn2+和Mn2+与水钠锰矿表面反应行为的不同,进一步明确矿物结构中的八面体空穴数量与重金属吸附量的关系.研究结果表明,水钠锰矿经Zn2+和Mn2+分别处理后,矿物类型未改变,并具有相似的晶体形貌.Zn2+溶液处理水钠锰矿时,随着Zn2+浓度的增大,水钠锰矿的锰平均氧化度和d110面网间距不变,说明结构中空穴数量未改变,Zn2+通过占据部分吸附点位,导致其对Pb2+的最大吸附量从3190 mmol·kg-1减少为2030 mmol·kg-1.而Mn2+溶液处理水钠锰矿时,大多数Mn2+被氧化为Mn3+,这些Mn3+部分位于八面体空穴上下方的吸附位点,部分进入八面体空穴中.随着加入的Mn2+浓度增大,Mn2+被氧化为Mn3+而进入八面体空穴的数量增多,锰平均氧化度减小,d110面网间距从0.14160 nm增大至0.14196 nm,说明结构中空穴数量减少,对Pb2+的最大吸附量从3190 mmol·kg-1减少至1332 mmol·kg-1.对比研究结果表明,水钠锰矿结构中的八面体空穴数量对Pb2+的吸附量的大小起着非常重要的作用.