氧化铝负载镧去除水中F-的研究

通过固相反应合成了氧化铝负载的氧化镧吸附剂并研究了其对水中F-的吸附.结果表明.合成的材料对F-有很好的去除效果,最大吸附量达到53.4 mg·g-1;适当提高吸附温度和氧化镧负载量都能在一定范围内提高吸附量;较低的固相反应焙烧温度有利于提高去除率,随着焙烧温度的升高,吸附量从170℃焙烧的42.2 mg·g-1下降到了350℃焙烧的32.9 mg·g-1.同时,吸附剂表现出了很好的适应性,在较宽的pH范围内都能保持较高的吸附量.     

钢渣-蒙脱石复合吸附剂对水中Cd~(2+)的吸附去除

研究了钢渣-蒙脱石复合吸附剂对废水中Cd2+的吸附性能,并探讨了影响吸附的因素和吸附机理.结果表明,钢渣蒙脱石质量比为1∶1的复合吸附剂对Cd2+的吸附效果优于钢渣及蒙脱石对Cd2+的单一吸附.当温度为25℃,废水pH=6~7时,1.2 g钢渣-蒙脱石复合吸附剂对100 mL Cd2+溶液(100 mg·L-1)吸附60 min后,Cd2+的去除率可达到96.99%.钢渣-蒙脱石复合吸附剂对镉离子的吸附反应符合二级动力学方程,可决系数为0.9991;符合Langmuir方程,可决系数为0.9725.对Cd2+的理论饱和吸附量为12.45 mg·g-1.溶液中Pb2+、Cu2+的存在会降低复合吸附剂对Cd2+的吸附量,且Cd2+受Cu2+的影响较大.吸附饱和的钢渣-蒙脱石颗粒材料用1 mol·L-1的氯化钠溶液再生效果好.     

壳聚糖改性竹制粉末活性炭吸附剂对微囊藻毒素的吸附特性研究

研究了壳聚糖改性的竹制粉末活性炭吸附剂对饮用水中微囊藻毒素Microcystin-RR(MCRR)的吸附效果和机理.结果表明,这种新合成的吸附剂具有一定的孔结构,比表面积为203.63m·2g-1,平均孔径为7.23nm,并且具有较高比例的介孔分布,这种特性使得其对最长分子尺寸为2.86nm的MCRR具有较好的捕捉效果.吸附动力学实验表明,接触时间达到100min后,吸附趋于稳定,该吸附剂对MCRR的吸附行为可以用Langmuir模型(Ce/Qe=0.014Ce+0.81,R2=0.99)和Freundlich模型(lnQe=0.61lnCe+1.04,R2=0.99)较好地描述;在中性条件下该吸附剂对MCRR的最大吸附量达到69.93μg·g-1,具有较强的吸附能力.受吸附剂本身等电点及MCRR分子带电性能的影响,吸附剂对MCRR的吸附受pH影响较大,在pH=3时吸附能力最强;此外,天然有机物(NOM)的存在会对MCRR的吸附产生明显的竞争作用.脱附实验表明,改变脱附溶液的pH对提高脱附效率影响不大,甲醇作为脱附剂具有较好的脱附效果,脱附率可达到96%.     

高比表面生物质炭的制备、表征及吸附性能

以废弃生物质互花米草与棉秆为原料,采用KOH活化制备了高比表面积微孔生物质活性炭.研究了原料类别、浸渍比、炭化温度及保温时间对炭组成与吸附性能的影响,利用氮气吸附、X-射线衍射、红外光谱FT-IR、扫描电子显微镜SEM等技术对活性炭表面物化性质进行了分析,并通过BET方程、DFT密度函数理论及Horvath-Kawazoe方程对比表面积与孔分布进行了表征测定.结果表明,氢氧化钾活化制备互花米草与棉秆活性炭的适宜条件为浸渍比3:1、活化温度800℃、活化时间1.5 h.在此条件下制得的互花米草活性炭与棉秆活性炭的得率为16.36%和11.22%,BET比表面积高达2 825 m2.g-1和2 135 m2·g-1,孔容积分别为1.374 mg·g-1和1.038 cm3·g-1;孔径分布狭窄,95%的孔集中在3 nm以内.该条件下制备的互花米草与棉秆活性炭吸附性能好,对碘的吸附值分别为1 797 mg·g-1和1 251 mg·g-1,亚甲基蓝吸附值为495 mg·g-1和478mg·g-1,均超过了国家水处理用活性炭一级品标准;2种生物质炭样品对水中2,4-二硝基苯酚的Langmuir最大吸附量分别为932 mg.g-1、747 mg·g-1,均优于普通活性炭与活性炭纤维.     

疏水性分子筛对焦化废水生物处理尾水的吸附过程解析

采用表面活性剂为模板剂常温一步合成疏水性介孔分子筛(MCM-41-dry)和通过煅烧去除模板剂得到亲水性介孔材料(MCM-41-cal).分别以制备的两种分子筛作为吸附剂吸附焦化废水生物出水中COD和TOC组分,考察吸附剂浓度、pH值等对吸附过程的影响,并对吸附过程进行动力学拟合.结果表明,MCM-41-dry的吸附效果远远强于MCM-41-cal,归因于含有模板剂的材料表面具有较强的疏水性及含有高吸附容量的季铵基团.在25℃、吸附剂浓度为2g·L-1时,MCM-41-dry对焦化废水中COD和TOC的去除率分别达53%和66%,吸附量分别为64mg·g-1和17mg·g-1.拟二级动力学模型能够真实反映整个吸附过程.水样吸附前后的GC/MS数据表明,焦化废水生物出水中残留了长链烷烃、卤代物、多环芳烃等难降解有机物,经MCM-41-dry吸附后,各种物质浓度均得到降低,MCM-41-dry尤其对疏水性烷烃类有较好的吸附效果,表明该吸附剂能够优先吸附疏水性物质.此外,吸附剂对水具有一定的润湿性能,能与废水充分接触,从而利于其吸附水中的污染物,这使其用于实际废水的处理成为可能.     

2,6-二氨基蒽醌/石墨烯复合电极强化电吸附Pb2+

电吸附高效去除水中重金属离子的关键在于开发性能优异的电极材料.采用2,6-二氨基蒽醌(DA)修饰还原氧化石墨烯(r GO),通过溶剂热法成功制备了DA@rGO复合电极,考察了复合电极的电化学性质及电吸附Pb~(2+)性能.循环伏安测试表明,复合电极电化学性质优异,比电容在电流密度为1 A·g-1时达到304. 4 F·g-1,DA修饰显著提高了复合电极的赝电容.电吸附Pb~(2+)测试表明,施加电压为-1. 2 V时电吸附效果最优,反应60 min后Pb~(2+)去除率达94. 8%.电吸附过程符合一级动力学方程,Langmuir模型拟合得到Pb~(2+)的饱和吸附量为356. 66 mg·g-1,明显高于r GO电极(319. 40 mg·g-1),DA修饰引起的电容增加是复合电极Pb~(2+)吸附量提高的重要原因.使用0. 5 mol·L-1硝酸处理可使电极吸附的Pb~(2+)在5 min内脱附完全,实现吸附剂再生.经过10次电极吸附-脱附循环后,DA@rGO复合电极对Pb~(2+)的吸附去除率保持在88%左右,电极循环性能稳定.     

壳聚糖-g-聚丙烯酸/海泡石复合物对Pb2+的去除性能研究

制备了一种壳聚糖接枝聚丙烯酸/海泡石复合吸附剂,考察了吸附剂对Pb2+吸附的pH依赖性、吸附等温线、吸附动力学以及吸附剂的重复使用性能.结果表明,聚丙烯酸成功接枝到壳聚糖骨架上,形成有机-无机复合吸附剂.吸附剂表面呈现粗糙多孔、凹凸不平的形貌,有利于吸附体系更快达到吸附平衡.在pH=6.00、吸附时间30 min、Pb2+溶液初始浓度0.02 mol.L-1和吸附剂用量0.10 g的条件下,复合吸附剂对Pb2+的平衡吸附量达到638.9 mg.g-1,约为海泡石的3倍.重复吸附-脱附5次,复合吸附剂对Pb2+的吸附量下降到489.2 mg.g-1,仍可达初始吸附量的76.6%,而海泡石使用3次之后即对Pb2+丧失吸附性能.与海泡石相比,复合吸附剂具有更高的吸附容量、更快的吸附速率和更好的重复使用性能.     

磁性壳聚糖衍生物对阴离子染料的吸附行为

以自制的阳离子磁性壳聚糖季铵盐(CS/EPTAC/Fe3O4)为吸附剂,采用静态法研究了其对酸性红1、二甲酚橙的吸附行为.结果表明,在25℃,p H=3.0的条件下,两种酸性染料的吸附等温线由Langmiur方程拟合的吸附量分别为781.55 mg·g-1和537.40 mg·g-1;由Frendlich方程得到的n值分别为1.71和1.92,说明染料吸附为优惠吸附;Temkin方程说明吸附剂的非均匀表面为主要吸附位.两种染料的吸附动力学符合拟二级动力学模型,说明吸附过程以化学吸附为主.与粉末活性炭相比,CS/EPTAC/Fe3O4体现出吸附性能优良,快速分离和容易再生的优点.     

改性明矾浆吸附剂的制备及其除镉性能研究

以明矾生产中产生的废弃物明矾浆为原材料,采用热酸改性、热碱改性、焙烧改性和巯基化改性4种方法进行活化处理,得到新型除镉(Cd)吸附剂.同时,考察了Cd2+初始浓度、pH值和吸附剂投加量对改性明矾浆吸附去除Cd2+的影响,并采用扫描电镜(SEM)、比表面积(BET)、用红外光谱(IR)等仪器对吸附剂进行表征.结果表明,热碱改性明矾浆具有较好的吸附Cd2+的性能,其饱和吸附量为5.41mg·g-1,而原明矾浆的饱和吸附量仅为0.40mg·g-1;热酸改性、焙烧改性和巯基化改性3种明矾浆对Cd2+的吸附性能与原明矾浆相比没有显著差异.改性明矾浆对Cd2+的吸附规律符合Langmuir等温方程式,其吸附机制主要为表面吸附.溶液pH值会显著影响改性明矾浆对Cd2+的吸附量和吸附率.综合而言,在pH≥7时,热碱改性明矾浆具有较好的去除Cd2+能力.     

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.     

以粉煤灰为原料制备低温CO2吸附剂的工艺参数优化

利用高铝粉煤灰预脱硅液作为载体原料,通过使用胺基化合物对载体改性制备低温CO_2吸附剂.应用6 sigma中的工具,对制备工艺进行优化,得到理想的吸附剂,并对吸附剂样品进行表征.结果表明制备的CO_2吸附剂表现出良好的CO_2吸附性能.此类CO_2吸附剂具有吸附容量高(160 mg·g~(-1))、吸附速率快、对设备腐蚀低、成本低廉等特点,是一种极具工业应用潜力的CO_2吸附剂.     

Sorbents with high efficiency for CO2 capture based on amines-supported carbon for biogas upgrading

Sorbents for CO_2 capture have been prepared by wet impregnation of a commercial active carbon(Ketjen-black, Akzo Nobel) with two CO_2-philic compounds, polyethylenimine(PEI)and tetraethylenepentamine(TEPA), respectively. The effects of amine amount(from 10 to70 wt.%), CO_2 concentration in the feed, sorption temperature and gas hourly space velocity on the CO_2 capture performance have been investigated. The sorption capacity has been evaluated using the breakthrough method, with a fixed bed reactor equipped with on line gas chromatograph. The samples have been characterized by N_2 adsorption–desorption,scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray(SEM/EDX). A promising CO_2 sorption capacity of 6.90 mmol/gsorbenthas been obtained with 70 wt.% of supported TEPA at 70℃ under a stream containing 80 vol% of CO_2. Sorption tests, carried out with simulated biogas compositions(CH_4/CO_2mixtures), have revealed an appreciable CO_2 separation selectivity; stable performance was maintained for 20 adsorption–desorption cycles.     

3种吸附剂对污水磷污染去除性能与机制比较

为探索高效利用膨润土、红壤和炉渣去除农业污水磷污染的可行性,对比分析了3种吸附剂对人工合成含磷污水的吸附去除特性,结合SEM、XDS和BET等测试结果以及等温吸附、吸附动力学及Ca2+释放量探讨了3种材料对磷的吸附机制.结果表明,炉渣对磷的吸附能力高于膨润土和红壤,吸附过程均适合Langmuir等温吸附方程(R2 0. 96),对磷的理论饱和吸附量为:炉渣(16. 87 mg·g~(-1))红壤(1. 21 mg·g~(-1))膨润土(0. 92 mg·g~(-1)).炉渣对磷的吸附动力学特征符合Elovich方程(R2=0. 966),而膨润土和红壤对磷的吸附特征则更适合准二级动力学方程(R2为0. 982和0. 959).炉渣的Ca2+释放量(10. 46 mg·g~(-1))显著大于膨润土(0. 31 mg·g~(-1))和红壤(0. 03 mg·g~(-1))(P 0. 05).红壤对磷的吸附量随着p H的升高而降低;膨润土在初始p H为7. 0时,吸附量最低;但初始p H值对炉渣去除磷的影响不大.相比红壤和炉渣,膨润土解吸较快,易于进行重复利用.综上所述,吸附材料的磷吸附能力主要与其结构、化学组成、Ca2+释放能力及溶液初始p H值等有关,炉渣较膨润土和红壤对磷酸盐有着更强的去除能力,适合处理农村污水磷污染.     

磷酸水热预处理制备高比表面积高介孔率活性炭

以锯末为原材料,采用磷酸水热预处理后活化的工艺制备高介孔率活性炭,以比表面积和孔容为评价标准,通过单因素实验探究了酸料比、活化温度、活化时间对活性炭比表面积及总孔容的影响规律,验证了该工艺的可行性.最优条件下所制备的活性炭比表面积为2579 m~2·g~(-1),介孔率达到96.6%,充分说明磷酸水热预处理工艺能够显著提高活性炭介孔孔容占比.亚甲基蓝(MB)吸附实验数据与Redlich-Peterson模型拟合度较好,样本活性炭对MB的吸附为单分子层吸附,最大单层吸附量为618.35 mg·g~(-1),接近于实验测试值632.79 mg·g~(-1),表明该方法制备的活性炭具有良好的MB吸附性能.     

多种材料对水中氨氮的吸附特性

针对黑臭水体中氨氮难以去除的问题,选取沸石、麦饭石、硅藻土、膨润土和活性炭这5种材料,通过实验考察所选材料对水中氨氮的吸附性能.结果表明,准二级动力学方程更加适用于5种材料的数据拟合,得出最大吸附量分别为2. 067 3、0. 998 2、0. 758 0、1. 748 6和1. 016 0 mg·g~(-1),且接近实验值,因此化学吸附是主要的吸附方式;采用Langmuir和Freundlich等温方程对数据进行拟合,得出硅藻土更适合Langmuir等温方程,属于单层吸附,其他4种材料则更加适合Freundlich等温方程为多层分子吸附,且5种材料的吸附都为有利吸附;通过投加量实验得知,沸石、硅藻土、膨润土和活性炭对氨氮去除率随投加量增加而升高,最大去除率分别为100%、10. 46%、49. 25%和16. 87%,而麦饭石先升高后降低,投加量为0. 4g时,取得最大值为48. 85%;在p H为4～10,沸石和麦饭石吸附量先增加后减少,而硅藻土、膨润土和活性炭的吸附量缓慢升高; 5种材料氨氮解吸量随初始浓度升高而升高.     

TiO2@酵母复合微球固定床吸附荧光增白剂-VBL的研究

研究了Ti O2@酵母复合微球在固定床中吸附阴离子型荧光增白剂-VBL(FWA-VBL)的特性,考察了溶液p H(2.0~8.0)、床层高度(1~3 cm)、进水浓度(20~80 mg·L-1)和进水流速(5~11 m L·min-1)等因素对固定床吸附特性的影响.结果表明在溶液p H为2.0,床层高度为1 cm,进水浓度为80 mg·L-1和进水流速为5 m L·min-1时,吸附剂的最大吸附量为223.80 mg·g-1.BDST、Thomas和Yoon-Nelson模型均能很好地描述不同条件下动态吸附行为,相关系数均大于0.980.同时,Ti O2@酵母复合微球具有很好的再生性能,可以重复利用4次.     

NaHCO3活化荞麦皮生物炭对碘帕醇的吸附

采用NaHCO₃活化荞麦皮生物炭,优化得到生物炭0.25N-BC[m（NaHCO₃）：m（荞麦皮）=0.25：1],通过SEM、BET、XRD、Raman、FTIR和XPS等方法进行表征,分析NaHCO₃对生物炭理化性质的影响,探究其对非离子型碘代X射线造影剂碘帕醇（IPM）的吸附性能和机制.结果表明,与荞麦皮生物炭相比（BC）,NaHCO₃活化生物炭的结构缺陷程度更高（比表面积和孔体积分别由480.40 m²·g^-1和0.29 cm³·g^-1增至572.83 m²·g^-1和0.40 cm³·g^-1,I_D/I_G是BC的1.22倍）,表面含碳和含氧官能团数量发生显著变化,极性增强[（N+O）/C由0.15增至0.24],能够有效吸附IPM,0.25N-BC对IPM最大吸附量达到74.94 mg·g^-1,是BC （7.88 mg·g^-1）的9.51倍.拟二级吸附动力学和Langmuir、Freundlich等温线模型可很好地拟合0.25N-BC对IPM的吸附,吸附过程主要以化学吸附和单层、非均质多层吸附为主;孔隙填充、氢键、π—π和n—π相互作用是0.25N-BC吸附IPM的主要机制.对比不同碱[KOH、Na₂CO₃、NaHCO₃、KHCO₃和Ca （HCO₃）₂]活化荞麦皮生物炭对IPM的吸附,0.25N-BC吸附效率高,达到吸附平衡时间短,能有效去除实际水体（二沉池出水和湖水）中IPM的残留,并具有良好的循环使用性能,吸附-解吸3次后对IPM的去除率仍保持在74.91%.研究表明NaHCO₃活化荞麦皮生物炭是一种绿色有效,可持续去除含碘有机物的优良吸附剂.     

新安江水库二氧化碳排放的时空变化特征

新安江水库是我国华东地区最大的水库,面积580 km2,平均深度30 m,水库水体处于中贫营养状态.为了研究新安江水库中CO_2排放的时空变化特征,2014年12月至2015年12月采用静态浮箱法收集水库表面以分子扩散方式排放的CO_2,使用气相色谱仪分析CO_2浓度.结果表明,新安江水库CO_2排放通量从上游入库河流[(120.39±135.41)mg·(m~2·h)~(-1)]至库区主体[(36.65~61.94)mg·(m~2·h)~(-1)]呈下降趋势,而大坝下游河流中CO_2排放通量[(1 535.00±1 447.46)mg·(m~2·h)~(-1)]显著增加,约分别是上游入库河流和库区主体的13倍和25~42倍.但随着与大坝距离增加,大坝下游河流中CO_2排放通量显著下降,如7 km处的CO_2排放通量仅为出库水体处的20%.在库区主体中,CO_2排放通量具有明显的季节变化:CO_2排放通量在秋、冬季时为正值,最大值出现在冬季(12月或1月),说明此时库区表层水体是CO_2排放源;而CO_2排放通量在春、夏季为负值,最小值出现在春季(3、4或5月),说明此时库区表层水体是CO_2吸收汇,这可能与春、夏季时水体中藻类繁殖有关.所以,在调查水库表面CO_2排放时,应对水库的上游入库河流、库区主体和坝下河流进行全面长期的观测,才能避免低估水库中CO_2排放总量.     

黏土矿物不同腐殖质组分团聚体对苯酚的封存特征

为探讨不同腐殖质组分团聚体对苯酚封存能力的影响,应用国际腐殖酸协会推荐的方法提取腐殖质,以Ca²⁺、Al³⁺、Fe³⁺为桥键离子,制备了高岭石、蒙脱石不同腐殖质组分团聚体,并采用平衡吸附/解吸试验、应用饱和吸附量与最大解吸量差减法研究了不同腐殖质组分团聚体对苯酚的封存特征.结果表明,团聚体对苯酚的吸附等温线可用Freundlich吸附/解吸方程（R²=0.991~0.998）和Langmuir吸附/解吸方程（R²=0.993~0.999）描述.高岭石不同腐殖质组分团聚体对苯酚的封存量（Q_m^irr）排序为：富里酸团聚体（（133.71±6.14）mg·kg^-1） > 胡敏酸团聚体（（49.59±8.93）mg·kg^-1） > 胡敏素团聚体（（21.68±2.95）mg·kg^-1）;封存系数（SR）排序为：富里酸团聚体（0.53±0.04） > 胡敏酸团聚体（0.27±0.05） > 胡敏素团聚体（0.18±0.03）;蒙脱石不同腐殖质组分团聚体对苯酚的封存量（Q_m^irr）排序为：富里酸团聚体（（319.44±8.95）mg·kg^-1） > 胡敏酸团聚体（（92.96±22.10）mg·kg^-1） > 胡敏素团聚体（（36.22±6.36）mg·kg^-1）;封存系数（SR）排序为：富里酸团聚体（0.76±0.02） > 胡敏酸团聚体（0.32±0.09） > 胡敏素团聚体（0.23±0.05）.考查腐殖质团聚体对苯酚的封存能力时不但要考虑腐殖质的含量,更要考虑腐殖质的赋存形态,它也是影响团聚体对苯酚封存能力的重要因素.富里酸、胡敏酸和胡敏素与黏土矿物结合形成有机矿质复合体后,对苯酚的封存能力发生了显著改变,团聚体对苯酚的封存系数与团聚体有机碳含量和内表面积呈显著正相关（p<0.01）,团聚体对苯酚的吸附/解吸分配系数（k/k_d）与团聚体有机碳含量和内表面积呈显著正相关（p<0.01）,土壤/沉积物团聚体的有机碳含量和内表面积是影响对苯酚封存特征的重要因素.研究显示,不同腐殖质组分团聚体对苯酚的封存能力排序为：富里酸团聚体 > 胡敏酸团聚体 > 胡敏素团聚体.     

Carbon dioxide capture using polyethylenimine-loaded mesoporous carbons

A high efficiency sorbent for CO2 capture was developed by loading polyethylenimine (PEI) on mesoporous carbons which possessed well-developed mesoporous structures and large pore volume. The physicochemical properties of the sorbent were characterized by N2 adsorption/desorption, scanning electron microscopy (SEM), thermal gravimetric analysis (TG) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) techniques followed by testing for CO2 capture. Factors that affected the sorption capacity of the sorbent were studied. The sorbent exhibited extraordinary capture capacity with CO2 concentration ranging from 5% to 80%. The optimal PEI loading was determined to be 65 wt.% with a CO2 sorption capacity of 4.82 mmol-CO2 /g-sorbent in 15% CO2 /N2 at 75°C, owing to low mass-transfer resistance and a high utilization ratio of the amine compound (63%). Moisture had a promoting effect on the sorption separation of CO2 . In addition, the developed sorbent could be regenerated easily at 100°C, and it exhibited excellent regenerability and stability. These results indicate that this PEI-loaded mesoporous carbon sorbent should have a good potential for CO2 capture in the future.