磁性活性炭的制备及其对水中甲基橙的吸附

活性炭被广泛应用于水处理领域,然而吸附饱和后难以分离和再生的缺点却限制了其应用。本研究采用化学共沉淀法将铁氧化物和活性炭进行复合,制备出同时具有磁分离性能和较强的吸附性能的磁性活性炭复合材料,并对制备的复合材料进行表征,考察其对水中甲基橙的吸附性能。结果表明,制备的磁性活性炭的比表面积为666.72 m2/g,平均孔径为3.16 nm,具有良好的磁性能,在外加磁场下能快速地从溶液中分离出来且磁性能相对稳定,铁氧化物对活性炭吸附性能的影响不大。在温度为25℃、p H为5、吸附剂用量为3 g/L的情况下,吸附3 h后,该磁性活性炭对甲基橙的吸附率可达99.1%,预示着该磁性活性炭在水处理方面具有潜在的应用前景。     

共基质型微生物燃料电池降解偶氮染料与产电

通过构建一个双室微生物燃料电池,以葡萄糖-偶氮染料(甲基橙)混合物为基质,探讨甲基橙初始浓度以及pH对甲基橙在阳极室中同步脱色和产电性能的影响。结果表明,当葡萄糖浓度为1 000 mg·L~(-1),甲基橙初始浓度为300 mg·L~(-1),pH=7.00时,甲基橙脱色率在6 h已经超过了90.00%,且在1 000Ω外阻下最大输出电压能达到0.587 V。而厌氧对照下,脱色率仅为32.06%,MFC能显著提高脱色效果。从甲基橙降解前后紫外可见光谱扫描图上看出,甲基橙的脱色主要依赖于降解脱色而不是微生物的吸附,且脱色过程有中间产物生成。     

铜铈复合氧化物催化降解甲基橙

采用水热法制备的铜铈复合氧化物能够直接催化降解甲基橙,探究了铜铈摩尔比、pH、投加量对催化降解效果的影响。研究发现,pH=3.5、Cu/Ce=1、投加量1.0 g·L~(-1)时,甲基橙的降解效果最佳。在0.5～1.0 g·L~(-1)之间时,随着投加量的增加,甲基橙的脱色速率加快,脱色率也有所增加。随着溶液中的pH逐渐下降,甲基橙脱色率有所增加,pH=3.5时,甲基橙脱色率最高;而进一步降低pH至3.0时,脱色率反而下降,可能是强酸腐蚀了金属氧化物表层,降低了甲基橙的降解效果。甲基橙主要因其被降解而脱色,促使甲基橙脱色的活性物质为·OH,且与体系中的分子氧有关,反应过程消耗一定的H+。     

聚乙烯醇(PVA)改性膨胀石墨对亚甲基蓝废水的吸附

以天然鳞片石墨为原料,聚乙烯醇(PVA)为改性剂,采用浸渍法制备改性膨胀石墨(M-EG),对改性膨胀石墨(M-EG)的官能团结构组成、比表面积、孔径分布及孔隙度等进行了表征,研究了其对亚甲基蓝染料废水的吸附性能,并对其吸附动力学、等温吸附类型和吸附热力学进行了研究。结果表明,经PVA改性后,M-EG的比表面积、孔隙度均增大,表面极性降低;M-EG对亚甲基蓝染料的吸附符合二级动力学吸附模型,并符合Langmiur等温吸附模型和Freundlich等温吸附模型;该反应为吸热的自发反应。     

松果活性炭对有机染料的吸附

以松果为原料,利用ZnCl2活化法和FeCl3改性剂进行活性炭的制备和改性,测定了松果活性炭的比表面积,并研究其对甲基橙染料的吸附性能。结果表明:改性后的松果活性炭比表面积达到681 m2·g~(-1),并以中孔为主,有利于大分子有机染料的吸附;当松果活性炭的投加量为0.3 g·L~(-1)、吸附30 min、甲基橙初始浓度100 mg·L~(-1)、pH=7以及25℃温度条件下,吸附效果最佳,甲基橙去除率高达99.41%;Langmuir模型比Freundlich模型能更好地描述甲基橙染料的吸附行为,说明吸附以表面单层覆盖为主;吸附动力学符合Lagergren准二级动力学方程,R2大于0.999。可为松果的开发利用和制备低成本、高吸附性的吸附剂提供参考。     

银钛共负载型光催化材料降解甲基橙废水简

以膨胀珍珠岩为载体,采用溶胶凝胶法对其进行负载,制备出不同类型的光催化材料（TiO₂-EP、Ag⁺-TiO₂-EP）,并在模拟日光条件下,研究其对甲基橙溶液的降解效果。结果表明,浸渍3次且担载0.04% Ag⁺的负载型TiO₂光催化活性最高,在光催化剂用量为0.3 g,20 mL初始浓度为10 mg/L甲基橙溶液光照4 h后降解率可达81.6%,且甲基橙的光催化降解服从一级动力学方程。回收3次后仍有较强的活性,其2 h降解率为24.8%。     

聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)复合磁性微球的吸附性能

以共沉淀法制备纳米Fe3O4,通过分散聚合法制备了磁性聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)(Fe3O4@P(St-MMA))微球,采用光学显微镜、红外光谱、样品磁力振荡计和X射线衍射(XRD)对磁性微球进行了表征。考察了复合磁性微球在不同的p H、离子强度和吸附时间等条件下对其吸附性能的影响,运用吸附动力学和吸附等温线研究了磁性微球对亚甲基蓝的表面吸附机理。结果表明,制备的磁性微球粒径在100~200μm之间,表面含有羧基,饱和磁化强度为9.44 emu/g,在外加磁场的作用下能够快速分离出来。亚甲基蓝的吸附符合准二级动力学模型,在100 min内基本达到吸附平衡;25℃下,最大吸附量高达144.9 mg/g,且吸附随着p H值的升高而增加,当p H7时,吸附量基本不变;随着离子强度增加,吸附量逐渐下降;Langmuir等温线能比较好地拟合磁性微球对溶液中亚甲基蓝的吸附。     

阳离子表面活性剂改性油茶果壳对水溶液中甲基橙的吸附

以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对油茶果壳进行改性,制备CTAB-油茶果壳(CTABCOS)吸附材料,并采用批实验法对其对水溶液中甲基橙的吸附去除进行了研究。考察了溶液p H、吸附剂用量和离子强度等对水溶液中甲基橙的吸附影响,并研究了体系的吸附动力学和吸附热力学特征。结果表明,向100 m L浓度为50 mg/L的甲基橙溶液中加入0.40 g CTAB-COS,在最佳实验条件下,CTAB-COS对甲基橙的去除率可达96.66%。溶液离子强度增大,甲基橙去除率降低。CTAB-COS对甲基橙的吸附行为符合拟二级动力学模型,吸附等温线可用Langmuir模型进行较好拟合,在20℃时最大吸附量为18.31 mg/g。吸附热力学结果表明,吸附过程为可自发进行的放热过程。再生性实验结果表明,再生6次后,CTAB-COS对甲基橙的吸附去除率仍可达到80%。该改性油茶果壳可应用于阴离子型染料废水的吸附法处理。     

磷钨酸季铵盐-β-环糊精包合物光催化降解甲基橙

制备了磷钨酸季铵盐-β-环糊精包合物,并进行了初步表征,用正交实验优化了包合物的制备条件。在光催化反应仪中,以紫外灯为光源,以包合物为光催化剂,研究了其对模拟染料废水甲基橙溶液的光催化降解脱色的影响。讨论了影响光催化降解效果的溶液初始酸度、催化剂投加量和甲基橙的初始浓度等几个重要因素。     

银钛共负载型光催化材料降解甲基橙废水

以膨胀珍珠岩为载体,采用溶胶凝胶法对其进行负载,制备出不同类型的光催化材料（TiO2．EP、Ag＋-TiO2-EP）,并在模拟日光条件下,研究其对甲基橙溶液的降解效果。结果表明,浸渍3次且担载0．04％Ag＋的负载型TiO2光催化活性最高,在光催化剂用量为0．3g,20mL初始浓度为10mg／L甲基橙溶液光照4h后降解率可达81．6％,且甲基橙的光催化降解服从一级动力学方程。回收3次后仍有较强的活性,其2h降解率为24．8％。     

无硫膨胀石墨的制备及吸油性能

通过单因子实验考察了无硫膨胀石墨制备过程中氧化剂及插层剂用量、氧化反应及插层反应时间、氧化反应及插层反应温度对无硫膨胀石墨膨胀体积的影响。通过正交实验确定了制备无硫膨胀石墨的最优条件是:石墨(g)∶浓硝酸(mL)∶30%H2O2(mL)∶乙酸酐(mL)=1∶2.25∶0.25∶0.6,在30℃条件下氧化反应60 min,加入插层剂后在60℃条件下插层反应90 min,此条件无硫膨胀石墨的膨胀体积达317 mL/g使用XPS、FT-IR、XRD和SEM对无硫膨胀石墨进行了表征并对其吸油性能和再生性能进行了研究。结果表明,所制备无硫膨胀石墨对原油和柴油的最大吸附量分别为66.3 g/g和62.7 g/g。吸附原油后的无硫膨胀石墨抽滤再生后首次再生率为49.1%,原油的回收率为64.5%。     

Activated carbon/Fe(3)O(4) nanoparticle composite: fabrication, methyl orange removal and regeneration by hydrogen peroxide

In the water treatment field, activated carbons (ACs) have wide applications in adsorptions. However, the applications are limited by difficulties encountered in separation and regeneration processes. Here, activated carbon/Fe₃O₄ nanoparticle composites, which combine the adsorption features of powdered activated carbon (PAC) with the magnetic and excellent catalytic properties of Fe₃O₄ nanoparticles, were fabricated by a modified impregnation method using HNO₃ as the carbon modifying agent. The obtained composites were characterized by X-ray diffraction, scanning and transmission electron microscopy, nitrogen adsorption isotherms and vibrating sample magnetometer. Their performance for methyl orange (MO) removal by adsorption was evaluated. The regeneration of the composite and PAC-HNO₃ (powdered activated carbon modified by HNO₃) adsorbed MO by hydrogen peroxide was investigated. The composites had a high specific surface area and porosity and a superparamagnetic property that shows they can be manipulated by an external magnetic field. Adsorption experiments showed that the MO sorption process on the composites followed pseudo-second order kinetic model and the adsorption isotherm date could be simulated with both the Freundlich and Langmuir models. The regeneration indicated that the presence of the Fe₃O₄ nanoparticles is important for a achieving high regeneration efficiency by hydrogen peroxide.     

溴化十六烷基吡啶改性沸石对水中甲基橙的吸附

采用溴化十六烷基吡啶(CPB)对天然沸石进行改性制备得到了CPB改性沸石,通过批量吸附实验考察了CPB改性沸石对水中阴离子染料甲基橙的去除作用。结果表明,天然沸石对水中甲基橙的吸附能力很差,而CPB改性沸石则可以有效吸附去除水中的甲基橙。CPB改性沸石对水中甲基橙的吸附能力随CPB负载量的增加而增加,CPB负载量最大的改性沸石对水中甲基橙的吸附能力最强。双分子层CPB改性沸石对水中甲基橙的去除率随吸附剂投加量的增加而增加,而CPB改性沸石对水中甲基橙的单位吸附量则随吸附剂投加量的增加而降低。双分子层CPB改性沸石对水中甲基橙的吸附平衡数据可以采用Langmuir等温吸附模型加以描述。根据Langmuir模型计算得到的CPB负载量为341 mmol/(kg沸石)的双分子层CPB改性沸石对水中甲基橙的最大吸附容量为63.7 mg/g(303 K和pH 7)。准二级动力学模型适合用于描述双分子层CPB改性沸石对水中甲基橙的吸附动力学过程。pH和反应温度对双分子层CPB改性沸石吸附水中甲基橙的影响较小。以上结果说明,双分子层CPB改性沸石适合作为一种吸附剂用于去除废水中的甲基橙。     

Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒吸附水体中的Cd2+和Zn2+

一种新型纳米固相萃取吸附剂,由阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)包裹在Fe3O4磁性纳米颗粒表面形成,用于吸附水溶液中的重金属离子。研究了吸附过程的主要影响因素(如SDS浓度、溶液pH等)以及解吸过程的最佳条件,并对其机理进行了初步的探讨。研究结果表明,共沉淀法制备的Fe3O4颗粒粒径分布均匀,平均粒径约为54 nm;SDS浓度为300 mg/L时,Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒吸附Cd2+和Zn2+的能力最强;在一定浓度范围内,Fe3O4/SDS体系对Cd2+和Zn2+的吸附平衡数据符合Langmuir吸附等温方程,饱和吸附量分别为22.42 mg/g和13.95 mg/g。最终结果表明,Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒具有较强磁分离能力和较好的吸附效果。     

Fe_3O_4/SDS磁性纳米颗粒吸附水体中的Cd~（2＋）和Zn~（2＋）

一种新型纳米固相萃取吸附剂,由阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠（SDS）包裹在Fe3O4磁性纳米颗粒表面形成,用于吸附水溶液中的重金属离子。研究了吸附过程的主要影响因素（如SDS浓度、溶液pH等）以及解吸过程的最佳条件,并对其机理进行了初步的探讨。研究结果表明,共沉淀法制备的Fe3O4颗粒粒径分布均匀,平均粒径约为54 nm;SDS浓度为300 mg/L时,Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒吸附Cd2＋和Zn2＋的能力最强;在一定浓度范围内,Fe3O4/SDS体系对Cd2＋和Zn2＋的吸附平衡数据符合Langmuir吸附等温方程,饱和吸附量分别为22.42 mg/g和13.95 mg/g。最终结果表明,Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒具有较强磁分离能力和较好的吸附效果。     

黄麻纤维活性炭对亚甲基蓝和甲基橙吸附动力学

以黄麻纤维为原料,采用磷酸活化法制备活性炭。研究黄麻纤维活性炭对亚甲基蓝和甲基橙2种染料的吸附行为。结果表明,采用磷酸制备的活性炭,由于表面含有羧基和含磷官能团等酸性基团,能够促进活性炭对亚甲基蓝的吸附;黄麻纤维活性炭对2种染料的平衡吸附量、初始吸附速率均随着初始浓度的增加而升高;相同条件下,黄麻纤维活性炭对亚甲基蓝的平衡吸附量大于甲基橙;黄麻纤维活性炭对两种染料的吸附行为更符合准二级动力学模型。     

纳米Fe_3O_4磁性粒子的制备及吸附性能研究

采用共沉淀法制备了纳米Fe3O4磁性粒子。应用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)等对纳米磁性粒子的粒径、结构、形貌、磁性能进行了表征,进行了磁分离沉降性能和腐殖酸吸附去除实验研究。结果表明:在未添加任何分散剂的条件下,制得的纳米Fe3O4磁性粒子主要呈球状,平均粒径约11 nm,为典型的反尖晶石结构;饱和磁化强度、矫顽力和剩余磁化强度分别为73.10 emu/g、159.2 A/m和0.41 emu/g;磁分离沉降速度为重力场的50倍;纳米Fe3O4磁性粒子对腐殖酸的吸附符合Langmuir型吸附等温线。     

四环素在石墨上的吸附行为研究

考察了石墨和四环素的相关性质,并通过静态吸附实验探讨了四环素在石墨表面的吸附行为及其机理。结果表明,四环素在石墨表面的吸附量、四环素的K_(ow)值以及四环素(+,-,0)的形态分布在pH尺度上的变化趋势表现出较高的相似性。据此推断四环素主要通过疏水力作用吸附于石墨表面,该作用力最大值出现在pH=5～6之间,而其他pH条件下,该作用力会随吸附剂、吸附质间静电斥力的增强和四环素自身溶解度的增加而被削弱。     

Thermodynamic analysis of fatty acid harvesting by novel carbon-based adsorbent

In this study, separation and concentration of fatty acids (FA) from the synthetic food processing wastewater containing low concentration of FA (250 mg/L) were investigated using expanded graphite (EG) as a novel adsorbent at different temperatures (298~318 K). The adsorption results were further analyzed to verify adsorption mechanisms and thermodynamics of FA onto EG. Results show that the adsorption of FA onto EG was explained well by the Langmuir model with the maximum adsorption capacity up to 8.01 g FA/g EG at 298 K, and considerably affected by temperature. The adsorption kinetics fitted with pseudo-second-order kinetic model and the adsorption mechanism analysis showed that the intraparticle diffusion was not the rate-limiting step, but the coalescence of FA droplets played the significant role for novel adsorption of FA onto EG. The calculated activation energy and thermodynamic parameters such as Gibbs free energy change (ΔG⁰), enthalpy change (ΔH⁰), and entropy change (ΔS⁰) indicated that the adsorption of FA onto EG was very feasible, was highly spontaneous, occurred physically, was exothermic in nature, and was stable in aquatic environmental changes. Overall, FA can be effectively harvested and concentrated from the food processing wastewater by EG even at low concentration.     

Solar photocatalytic degradation of mono azo methyl orange and diazo reactive green 19 in single and binary dye solutions: adsorbability vs photodegradation rate

The objective of this study was to examine the effects of adsorbability and number of sulfonate group on solar photocatalytic degradation of mono azo methyl orange (MO) and diazo Reactive Green 19 (RG19) in single and binary dye solutions. The adsorption capacity of MO and RG19 onto the TiO₂ was 16.9 and 26.8 mg/g, respectively, in single dye solution, and reduced to 5.0 and 23.1 mg/g, respectively, in the binary dye solution. The data obtained for photocatalytic degradation of MO and RG19 in single and binary dye solution were well fitted with the Langmuir–Hinshelwood kinetic model. The pseudo-first-order rate constants of diazo RG19 were significant higher than the mono azo MO either in single or binary dye solutions. The higher number of sulfonate group in RG19 contributed to better adsorption capacity onto the surface of TiO₂ than MO indicating greater photocatalytic degradation rate.