生物质炭对溶液中Cd2+的吸附

以玉米秸秆、稻壳在350~500℃制成的生物质炭作为吸附剂,研究其对溶液中Cd2+的吸附特性。通过模拟实验,考察了初始pH、生物质炭用量、吸附时间和Cd2+的起始浓度对吸附的影响。结果表明,2种生物质炭对Cd2+的吸附反应适应pH范围较宽(4.0~7.0);玉米秸秆炭和稻壳炭对Cd2+的吸附速度较快,分别在10和20 min时达到吸附平衡;玉米秸秆炭对溶液中Cd2+的吸附遵循Langmuir等温线模型,而稻壳炭对Cd2+的吸附遵循Freundlich等温线模型。在实验设定的条件下,玉米秸秆炭对溶液中Cd2+的吸附能力强于稻壳炭。     

钝顶螺旋藻和小球衣藻富集Cd2+

为了探究我国北方水体中藻类对Cd2+的富集行为,选取常见的蓝藻(钝顶螺旋藻)和绿藻(小球衣藻),模拟天然藻类对Cd2+的吸附和吸收,研究藻液浓度、时间、pH值、温度、共存阳离子类型对富集过程的影响。结果发现:2种藻对Cd2+的富集性能优于活性炭,富集量高出2~17倍左右。藻对Cd2+的富集率随着藻液浓度的增加而升高,而单位富集量则呈现下降趋势;8 h后富集达到饱和;当pH值在3.0~9.0范围内,富集量随着pH值的升高而增加;在室温25℃时富集量最高,低温或高温时富集量都有明显下降;Fe3+对钝顶螺旋藻富集Cd2+几乎没有影响,但对小球衣藻有拮抗作用,Na+、Ca2+对2种藻类富集Cd2+均表现为拮抗作用,且价态越高,拮抗作用越明显。因此,在适宜的环境中,钝顶螺旋藻和小球衣藻对Cd2+具有良好的富集效果。     

羟肟酸功能化PMMA/AM/HOA的合成及对Hg2+和Cd2+的吸附性能

用悬浮聚合法合成了甲基丙烯酸甲酯（MMA）与丙烯酰胺（AM）的共聚物PMMA/AM,再经羟胺改性制备了含羟肟酸功能基的改性PMMA/AM/HOA 树脂。通过红外光谱（FTIR）和热重分析（TG）对PMMA/AM/HOA树脂的结构和稳定性进行了表征。以PMMA/AM/HOA为吸附剂,考察了温度、吸附时间、pH值和金属离子浓度等条件对Hg2+、Cd2+两种金属离子吸附性能的影响。结果表明,改性树脂对Hg2+、Cd2+具有良好的吸附能力,其实验吸附量分别为0.822和0.384 mmol·g-1。改性树脂对Hg2+和Cd2+的吸附过程符合拟二级动力学方程,25℃时其二级动力学吸附速率常数分别为5.301×10-2和3.582×10-2 g·（mmol·min）-1;改性树脂对Hg2+和Cd2+的吸附量随温度的升高有所增大,吸附过程符合Langmuir和Freundlich吸附等温式。     

废旧碱性电池-活性污泥炭的制备及对废水中Cd2+的吸附

以污水厂污泥为主要原料,掺杂不同量的废旧碱性电池电极材料,采用ZnCl2活化法制备出废旧碱性电池-活性污泥炭,表征分析污泥炭样品的碘吸附值、BET、FT-IR、SEM-EDX、XRD和Zeta电位,并进行污泥炭Cd2+吸附实验。结果表明,电池材料掺杂量为25%时,改性污泥炭吸附性能最优,碘吸附值和比表面积分别达到543.0 mg·g-1和426.5 m2·g-1,中孔孔径集中在3~4 nm左右,Zeta电位为-16.30 mV;对比纯污泥炭,废电池-污泥炭吸附金属离子性能更优,Cd2+吸附量增加了近60%,而ZnCl2活化剂用量减少了40%;回归分析发现,准二级动力学和Langmuir等温方程式适用于描述废电池-污泥炭对Cd2+的吸附行为。     

蚓粪腐殖酸对Cd2+的吸附作用研究

以蚯蚓粪中提取到的腐殖酸为研究材料,采用傅里叶变换红外光谱仪分析了蚓粪腐殖酸的功能基团组成,考察了pH、Cd~(2+)初始浓度和吸附时间对蚓粪腐殖酸吸附Cd~(2+)的影响,得到蚓粪腐殖酸对Cd~(2+)的最佳吸附条件。研究结果表明:蚓粪腐殖酸的红外光谱特征吸收峰主要位于3 300～3 600cm-1,主要功能基团为羧基、羟基和胺基;pH小于4.0时,蚓粪腐殖酸对Cd~(2+)的吸附效果较差,近中性条件下吸附效果最佳;Cd~(2+)初始浓度对吸附效果影响较大,Langmuir模型模拟得到Cd~(2+)的最大饱和吸附量为4.47mg/g;蚓粪腐殖酸对Cd~(2+)的吸附作用较为稳定,吸附40min后基本达到饱和;蚓粪腐殖酸对Cd~(2+)有较强的吸附能力,为土壤Cd~(2+)污染修复提供参考。     

不同热解温度下污泥基生物炭的性质及对Cd2+的吸附特性

以市政污泥为原料,在300、500和700 ℃无氧气氛下热解制备污泥基生物炭,探讨不同热解温度对污泥基生物炭性质的影响,研究污泥基生物炭对水溶液中重金属Cd2+的吸附特性。结果表明,随着热解温度升高,污泥基生物炭的产率降低,pH值增大,碳、氢、氧和氮含量降低,芳香化程度增强,亲水性和极性降低,稳定性增强;随热解温度的升高,比表面积不断增大,生物炭表面变得粗糙并且出现明显的孔隙,但平均孔径呈现先增大后减小。在 700 ℃下制备的污泥基生物炭对水溶液中Cd2+的吸附效果优于其他制备温度下获得的生物炭,温度为 298.15 K 时,最大吸附容量为27.47 mg·g-1。污泥基生物炭对Cd2+的吸附动力学符合准二级动力学方程模型,吸附速率主要由化学吸附控制。污泥基生物炭对Cd2+的吸附表现为快速吸附过程,生物炭前10 min的吸附量超过饱和吸附量的80%。Langmuir吸附等温模型能很好的描述污泥基生物炭对Cd2+的吸附行为,吸附容量随热解温度升高而增大。     

Cd2+和Pb2+对四环素超声降解性能的影响

通过紫外分光光度法,研究了Cd2+和Pb2+对四环素超声降解过程的影响。研究结果表明,Cd2+和Pb2+在水中与四环素发生络合反应后,在紫外光谱上发生蓝移,在206 nm处产生新的峰值。同时,在低摩尔比(四环素:重金属2+和Pb2+可以加快四环素的超声降解。0.01 mmol/L四环素溶液24 h的超声降解率为7.54%,加入Pb2+和Cd2+离子后,四环素去除率分别升高至20.82%和18.75%。在高摩尔比(四环素:重金属>2)时,Cd2+和Pb2+抑制了四环素的降解,在0.08 mmol/L四环素溶液中,加入Pb2+和Cd2+离子反而使四环素去除率从4.69%分别降低至2.04%和1.40%。     

4A沸石对复合污染水体中Pb2+、Cu2+和Cd2+的去除

采用静态吸附法以4A沸石为吸附剂研究其对复合污染水体中Pb2+、Cu2+和Cd2+的竞争吸附特性,并探讨了影响吸附的环境因素。实验表明,在室温条件下,溶液pH5～6,4A沸石15 mg对10 mL复合污染溶液(Pb2+、Cu2+和Cd2+浓度分别为100 mg/L)吸附20 min时,对溶液中3种重金属的吸附去除率均可达99.8%以上。反应过程中4A沸石对3种重金属的吸附速率大小为Pb2+>Cu2+>Cd2+。复合污染水体中4A沸石对Pb2+、Cu2+和Cd2+的吸附符合Langmuir和Fre-undlich等温吸附方程,相关系数分别为0.9981、0.9901、0.9916和0.9638、0.9194、0.9689。经计算,4A沸石对Pb2+、Cu2+和Cd2+的饱和吸附量分别为129.9 mg/g、107.5 mg/g和99.0 mg/g。4A沸石吸附重金属离子达到吸附平衡的时间较短,对溶液pH值的适应性较好。吸附后的4A沸石可以再生利用,对铅离子洗脱重复利用性较铜离子和镉离子强。     

表面活性剂对Cd2+在沉积物上吸附行为的影响

以Cd2+为重金属代表,阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、阳离子表面活性剂氯化十六烷基吡啶(CPC)、非离子表面活性剂辛基酚聚氧乙烯醚(TX-100)为表面活性剂代表,用实验模拟法研究了3种类型的表面活性剂对Cd2+在沉积物上吸附行为的影响.结果表明,不同种类的表面活性剂对Cd2+在沉积物上的吸附影响不同,SDBS对Cd2+的吸附影响可分为2个阶段,当SDBS初始质量浓度从0 mg/L增加到2 600 mg/L,Cd2+的吸附量从1.52 mg/g增至1.88 mg/g,增加了23.7%,随着SDBS初始浓度继续增加,Cd2+的吸附量开始下降,当SDBS初始质量浓度增至16 000 mg/L,Cd2+的吸附量降低至0.34 mg/g;CPC主要通过在溶液中电离出CP+,CP+与Cd2+竞争沉积物表面的吸附位从而抑制Cd2+的吸附,当CPC初始质量浓度从0 mg/L增加至16 000 mg/L,Cd2+的吸附量从1.50 mg/g降低至0.52 mg/g;TX-100能轻微抑制Cd2+在沉积物上的吸附,当TX-100初始质量浓度从0 mg/L增加到16 000 mg/L时,Cd2+吸附量从1.52 mg/g减少至1.35 mg/g.     

不同膨润土对含镉废水的吸附性能

研究了不同投加量和吸附时间时,钠基膨润土、钙基膨润土和高胶质价钙基膨润土对含镉废水中Cd2+的吸附特性。研究结果表明,在相同投加量时钙基膨润土对Cd2+的吸附性能最佳,吸附可在30 min达到平衡。3种膨润土-Cd2+吸附体系中,Freundlich模型对钠基膨润土-Cd2+吸附体系的拟合较好。由膨润土对Cd2+的吸附动力学可知,该吸附过程符合准二级动力学。     

不同热解温度污泥生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附特性

采用剩余污泥为原料,分别于300、400、500℃缺氧条件下制备污泥生物炭,利用X射线能谱仪（EDS）、环境扫描电镜（SEM）、红外光谱（FTIR）对其进行表征,并探究不同吸附时间,不同pH和不同Pb2+、Cd2+浓度下污泥生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附特性,以期拓展污泥资源化利用途径。结果表明,准二级动力学方程能更好地描述污泥生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附过程,约30 h达到平衡,其吸附主要受化学吸附控制。随溶液初始pH的升高,重金属的吸附量呈先增高后降低趋势,在pH 4.5时对Pb2+的吸附量最大,而Cd2+在pH 6.5时最大。在25℃时,低温热解制备的污泥生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附量为RC500 > RC400 > RC300,RC500的饱和吸附量分别为Pb2+（14.39 mg·g-1）>Cd2+（1.45 mg·g-1）,污泥生物炭对重金属离子的吸附量与其水合离子半径呈负相关。     

垫料生物炭对Cd2+的吸附性能

以发酵床废弃垫料和秸秆为原料,采用限氧热解法制备不同温度（300、400和500℃）下的垫料生物炭（D300、D400和D500）和秸秆生物炭（S300、S400和S500）,通过X-ray能谱仪、扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪等手段表征其物理化学性质,研究不同吸附时间、Cd2+浓度和初始pH下垫料生物炭对Cd2+的吸附性能,并与秸秆生物炭进行比较。结果表明,D300和D400的吸附过程较符合准二级动力学模型,D500的吸附过程更符合颗粒内扩散模型,吸附时间以30 h为宜;垫料生物炭对Cd2+的等温吸附实验更符合Freundlich模型,400℃制备的垫料生物炭对Cd2+的吸附效果最好;D300和D400对Cd2+的吸附能力受pH的影响较大,D500对Cd2+的吸附能力受pH的影响较小,pH在4.5~7.5之间吸附效果较好。秸秆生物炭吸附Cd2+到表观平衡所用的时间在20 h左右,而最大吸附量比垫料生物炭多2.727 mg·g-1。     

血粉对废水中镉离子的高效去除效应

以屠宰场废弃动物血液为原料,经高温干燥、粉碎为血粉,以此血粉为吸附剂,研究血粉添加量、溶液初始浓度、吸附温度、溶液pH、吸附时间对废水中Cd2+吸附量与去除率的影响。结果表明,在25℃、pH=5时,4 g血粉对初始浓度为20 mg·L-1的镉离子溶液（100 mL）振荡吸附2 h后,溶液中剩余镉离子浓度为0.1 mg·L-1,Cd2+的去除率为99.38%,达到污水综合排放标准（GB 8978-1996）中镉排放限值0.1 mg·L-1;血粉对镉离子的吸附反应符合Langmuir等温吸附方程,可决系数为0.999 7,Cd2+的理论饱和吸附量为10.24 mg·g-1。为了使剩余Cd2+浓度达到更低（电镀废水排放标准）,在吸附工艺上设计出2步吸附法,即第1次吸附后的混合液进行过滤,再将滤液加1 g血粉进行第2次吸附。结果表明,2步吸附法大大降低了溶液中剩余Cd2+离子浓度,即经过第1步、第2步吸附后,溶液中剩余Cd2+离子浓度降至0.006 mg·L-1,达到或低于电镀污染物排放标准（GB 21900-2008）对Cd2+的排放限值（0.05 mg·L-1）。这是常规吸附剂活性炭、石英砂、高岭土等所不能达到的技术指标,为废水去除Cd2+提供了一种可能的新技术。