高分子多孔小球GDX系列对水中微量有机物富集作用的研究——吸附容量及吸附速度的测定

本文采用间歇法和可见及紫外分光光度法测定了GDX系列对苯胺、邻甲酚、苯甲酸、邻苯二甲酸二甲酯、亚甲基兰的吸附速度和吸附容量。实验结果表明:GDX系列对五种芳香族化合物都有一定的吸附容量和吸附速度,均可用作富集剂使用,GDX—102对苯胺的吸附容量为7.77mg/g,表示吸收速度的K值为136;邻甲酚的吸附容量是17mg/g,K=134,苯甲酸的吸附容量是18.02mg/g,K=98.邻苯二甲酸二甲酯的吸附容量是37.28mg/g;K=103,亚甲基兰的吸附容量是34.30mg/g,K=88.5。其平均吸附容量为22.87mg/g,平均K=112,所试验的六种GDX树脂(GDX-101,GDX-102,GDX-203,GDX-301,GDX-401,GDX-501)中,GDX-102的平均吸附容量较大,平均吸附速度较快,因此GDX-102作为富集剂似较合适。 文中还讨论了影响吸附容量和吸附速度的因素,在实验条件下,GDX系列吸附速度经验公式的一般形式为(1/Q)=a (1/(Kt))。。     

高分子多孔小球GDX系列对水中微量有机物富集作用的研究 Ⅱ.GDX—102富集回收率的测定

前文用间歇法和可见及紫外分光光度法测定了GDX系列对水中微量有机物的吸附性能,筛选出吸附性能较佳的CDX-102。但在实际水样分析中经常使用的是柱吸附法,评价富集剂性能的可靠指标是回收率。因此本文采用柱吸附法和可见及紫外分光光度法进一步测定了GDX-102对苯胺、苯甲酸、邻苯二甲酸二甲脂、亚甲基兰、氯苯、硝基苯、联苯、苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚的富集回收率,分别为102,102,96.2,75.3,93.5,101,88.1,94.9,93.6,97.7和94.5％,11种芳香族化合物的回收率平均值为94.4%,其中苯酚的回收率为94.9％,甲酚类化合物的回收率为95.3%,这对被酚污染的水质的分析具有重要的意义,说明在实验条件下 GDX-102具有较佳的吸附性能。使用GDX-102为富集剂似较合适。 实验结果表明GDX-102因与亚甲基兰分子间有较强的相互作用力而对亚甲基兰有较强的保留,不易被甲醇洗脱,回收率较低,75.3％。其他化合物很容易用少量有机溶剂定量洗脱,(联苯用二氯甲烷洗脱,氯苯和硝基苯用乙酰洗脱,其他化合物用甲醇洗脱),这表明树脂与被吸附的溶质分子间作用力较弱,主要是范德华力,基本上不涉及离子交换作用。实验表明在柱吸附过程中存在着柱头浓缩现象,因此用做富集剂的树脂具有适当大一些的孔径结构似乎是有益的。实验使用的GDX-102     

改性碳纳米管原始样品吸附亚甲基蓝的性能研究

利用直接制备的碳纳米管原始样品作为染料亚甲基蓝的吸附剂,采用次氯酸钠溶液对于碳纳米管原始样品进行表面修饰改性,改性处理后碳纳米管对亚甲基蓝吸附性较好,本工艺简单有效,所获得的吸附剂具有磁性,吸附过后用磁铁易于达到固液分离的效果.吸附性能结果表明:本吸附剂对水溶液中亚甲基蓝的吸附在60 min基本达到平衡,吸附过程符合准二级动力学模型(R2>0.99).改性后的磁性碳纳米管吸附亚甲基蓝的平衡吸附量qe与亚甲基蓝溶液的平衡浓度Ce的关系满足Langmuir(R2>0.99)、Freundlich(R2>0.91)以及Dubinin-Radushkevich(D-R)(R2>0.92)等温吸附模型.通过Langmuir模型计算可知改性磁性碳纳米管对亚甲基蓝的最大吸附容量为101.6 mg.g-1,由D-R模型计算结果可以推断,次氯酸钠改性后的磁性碳纳米管对水溶液中亚甲基蓝的吸附机理以化学吸附为主.     

染料化合物在改性介孔TiO_2上的吸附

以聚乙烯醇-碘复合物修饰的介孔TiO2纳米材料为吸附剂,研究了介孔TiO2对亚甲基蓝、甲基橙、茜素红和二甲酚橙染料化合物的吸附作用.考察了4种染料初始浓度和初始pH值对吸附的影响.实验结果表明,染料化合物的结构和性质影响介孔TiO2对它们的吸附平衡时间和吸附量.二甲酚橙、甲基橙、茜素红和亚甲基蓝有最佳吸附去除率的初始pH值分别为2.0、2.0、3.0和8.0;平衡吸附时间分别为100 min、10 min、100 min和60 min.介孔TiO2对亚甲基蓝、茜素红、二甲酚橙的饱和吸附量分别为80.32 mg·g-1、78.72 mg·g-1、71.64 mg·g-1,甲基橙的饱和吸附量超过200 mg·g-1.改性介孔TiO2对亚甲基蓝、茜素红、二甲酚橙的吸附符合二级动力学方程.     

二氧化钛改性油页岩渣对水溶液中亚甲基蓝和六价铬的吸附

以油页岩渣及其二氧化钛改性材料为吸附剂,探究它们去除水溶液中亚甲基蓝和六价铬的能力.通过实验,控制溶液的pH值、温度、初始浓度和接触时间,观察吸附效果变化特征,研究其动力学和热力学性能.实验表明,改性油页岩渣吸附亚甲基蓝和六价铬的吸附率是未改性的2—3倍,且改性油页岩渣对亚甲基蓝的吸附率可达97%,对六价铬的吸附率不到25%.吸附亚甲基蓝时,pH值越大,吸附效果越好;而吸附六价铬时,最适pH值为4.改性油页岩渣吸附亚甲基蓝实验符合准二阶动力学方程,计算得反应活化能为13.29 kJ.mol-1,表明此过程主要是物理吸附.在热力学方面,由范特霍夫方程计算得ΔG〈0、ΔH〉0,表明此过程自发吸热,可见此过程还伴有化学吸附.Langmuir和Freundlich等温模型拟合结果表明,Langmuir模型数据拟合甚佳,R2=0.9999,说明改性油页岩渣吸附亚甲基蓝是单分子层吸附.二氧化钛改性油页岩渣经7次回收利用后,对亚甲基蓝的吸附效果仅减少约1.5%.     

TEMPO氧化废纸纤维对甲基紫的吸附性能

以废纸纤维(WF)为原料,2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO)为氧化剂,制备不同氧化度的废纸纤维(OWF-1,OWF-2,OWF-3),用于吸附甲基紫染料.采用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜对吸附剂的结构和形貌进行表征.结果表明,氧化反应在WF上引入了羧基,降低了结晶度,但并没有改变纤维状形貌.吸附实验结果表明,OWF氧化度越高吸附容量越大,pH对吸附容量影响显著,温度对吸附容量影响较小,表明OWF与甲基紫之间的存在电荷吸附.在30℃,pH=9,甲基紫初始质量浓度为50 mg·L~(-1),OWF-3质量浓度为1000 mg·L~(-1)的条件下,吸附容量达到48.1 mg·g~(-1).对吸附过程的等温线及动力学进行研究,发现Freundlich吸附等温线和拟二级动力学模型能够更好描述吸附过程.此外,OWF-3具有良好的分离和再生性能.     

甘氨酸改性TiO_2材料的合成及其对染料的吸附性能

本文以钛酸异丙酯为钛源,以甘氨酸(gly)为改性材料,通过水解法在比较温和的条件下合成了二氧化钛(TiO_2-gly)吸附剂,同时以亚甲基蓝(MB)和酸性红G (ARG)两种染料为处理对象,考察了合成的TiO_2的吸附性能,并将之与P25材料进行对比.结果表明,经过甘氨酸改性的TiO_2吸附剂的比表面积大幅提升到354.2 m2·g~(-1);改性TiO_2对亚甲基蓝(100 mg·L-1)和酸性红G (100 mg·L-1)两种染料的吸附能力得到较大提高,最大吸附量分别为49.25 mg·g~(-1)和43.98 mg·g~(-1),远高于P25对二者的吸附容量(分别为28.24 mg·g~(-1)和16.40 mg·g~(-1)); P25的吸附主要受物理吸附作用控制,而改性TiO_2吸附剂20 min即可达到吸附平衡,并展现出准二级动力学和Langmuir吸附等温线特性,这表明吸附剂与染料分子之间主要为化学吸附.另外,通过吸附影响因素实验发现通过延长吸附时间、控制p H都能提高该吸附剂的吸附性能,而改性TiO_2-gly吸附剂经过5次再生循环实验后仍展现出较好的吸附性能.     

双孔介孔碳的合成及其对亚甲基蓝的吸附

以三嵌段共聚物F108为模板剂,苯酚/甲醛为碳源,在中性条件下制备了平均孔径为3.14 nm,最可几孔径分布为3 nm和8 nm,BET比表面积为1541 m2·g-1,孔容为1.01 cm3·g-1的双孔分布介孔碳.通过静态实验法测定了介孔碳对亚甲基蓝的吸附特性,分析了初始浓度、溶液p H、温度对吸附量的影响,并从热力学及动力学角度探讨了介孔碳对亚甲基蓝的吸附机理.结果表明,溶液初始浓度、溶液p H以及温度对吸附量有较大的影响,介孔碳对亚甲基蓝的吸附随着初始浓度、p H、温度的上升而增大,吸附为吸热反应,提高温度有利于吸附的进行.实验制备的介孔碳对亚甲基蓝的最大吸附量为421 mg·g-1,相比于普通活性炭,双孔分布介孔碳对亚甲基蓝显示了更优的吸附性能.亚甲基蓝在介孔碳上的吸附行为符合Langmuir吸附等温线和Elovich动力学模型.计算得到的吸附吉布斯自由能(ΔG0)0,吸附标准焓变(ΔH0)70 k J·mol-1,说明亚甲基蓝在介孔碳上的吸附是自发进行的单分子层吸热反应,且化学反应在吸附过程中发挥了重要作用.     

微塑料对普萘洛尔在针铁矿上吸附的影响

本实验研究了微塑料对新兴污染物普萘洛尔在针铁矿上吸附行为的影响,探讨了针铁矿、微塑料及微塑料共存时针铁矿对普萘洛尔的吸附动力学、吸附等温线,考察了pH、腐殖酸浓度、离子强度对普萘洛尔吸附行为的影响.结果表明,普萘洛尔在3种吸附剂上的吸附动力学均符合伪二阶动力学模型,吸附等温线均符合Langmuir等温吸附模型.对比发现,普萘洛尔的吸附效率顺序为微塑料>微塑料+针铁矿>针铁矿.溶液pH值在2—6时,微塑料对普萘洛尔在针铁矿上吸附的影响较弱,当溶液pH值大于6时,微塑料能显著影响普萘洛尔在针铁矿上吸附.普萘洛尔在3种吸附剂上的吸附量随着腐殖酸浓度的增加而增加,且对普萘洛尔在针铁矿上吸附的促进作用最强.同时,Ca²⁺的加入对普萘洛尔的吸附抑制较强.本文的研究结果可为全面认识微塑料共存时污染物在环境中的迁移行为提供基础数据.     

活性炭对乙腈-水溶液中新型POPs六溴环十二烷的吸附

选用活性炭作为吸附剂,研究了新型持久性有机污染物六溴环十二烷(HBCD)在乙腈-水溶液中的吸附行为.结果表明,活性炭的投加量(0.2—2 g·L-1)、HBCD初始浓度(0—60 mg·L-1)及溶液中乙腈的比例(40%—100%)对吸附效果产生显著影响;吸附动力学分析表明活性炭对HBCD的吸附速率受颗粒内扩散过程控制;通过对比Langmuir、Freundlich和Sips模型发现Sips模型更适于描述在0.05 g·L-1的活性炭投加量,HBCD初始浓度为0—60 mg·L-1的条件下,HBCD在乙腈溶液中的吸附过程,且呈现出S型吸附等温线特点,说明在吸附剂表面可能存在较强烈的竞争吸附;通过Sips模型求得的饱和吸附容量为62 mg·g-1;在40%—100%的乙腈比例下,吸附量随着乙腈比例的提高而线性降低.在活性炭投加量为0.05 g·L-1,HBCD初始浓度为5 mg·L-1条件下,获得平衡吸附量随乙腈浓度(40%—100%)变化的回归方程,并且估算乙腈比例为0%情况下,HBCD的平衡吸附量为127.35 mg·g-1.     

活性污泥对水中低浓度无机汞和甲基汞的吸附特性

为研究活性污泥对汞的吸附特性,本研究以焦作市第一污水处理厂活性污泥为原料,制取干污泥作为吸附剂,开展了干污泥对水中低浓度(ng·L~(-1))无机汞和甲基汞的吸附动力学实验和等温吸附实验.吸附动力学实验结果表明,干污泥对无机汞的吸附表现为吸附量在前30 min急剧增加,30 min后缓慢增加直至平衡.干污泥对甲基汞的吸附速率远远快于无机汞,在1 min内基本达到吸附平衡状态.干污泥对无机汞和甲基汞的吸附过程均符合Pseudo-second Order模型,属于化学吸附过程.等温吸附实验结果表明,干污泥对无机汞和甲基汞的吸附量与平衡浓度呈近似线性关系,等温线与Henry方程拟合较好.干污泥对水中无机汞和甲基汞的去除率随着初始汞浓度的增加呈现上升趋势,达到一定浓度后趋于稳定.     

互花米草活性炭对镉的吸附

进行了磷酸活化法不同浸渍比（0.5—3.0）及活化温度（400℃—700℃）条件下制备的互花米草活性炭对镉的吸附性能研究,采用静态吸附法,考察不同初始浓度条件下活性炭对镉的平衡吸附量,旨在探索吸附机理、影响因素、除镉吸附剂的最佳制备条件以及活性炭物化性质对镉吸附性能的影响.实验表明,浸渍比和活化温度是影响成品活性炭镉吸...     

生物炭对极性与非极性有机污染物的吸附机理

以玉米秸秆为原料,分别在200、400、600、700℃下制备了不同性质的生物炭,对其性质进行了表征.研究了极性物质普萘洛尔和非极性物质萘在生物炭上的吸附,并对不同物质的吸附机理进行了探讨.结果表明,随裂解温度的升高,生物炭芳香性增强,极性降低,比表面积增大.普萘洛尔和萘的吸附都随生物炭裂解温度的升高而增大,普萘洛尔的lgKoc由3.10(低平衡浓度3 mg·L~(-1))和2.88(高浓度10 mg·L~(-1))增加到3.89和3.67;萘的lgKoc由2.74(低平衡浓度3 mg·L~(-1))和2.65(高浓度15 mg·L~(-1))增加到4.59和4.05.疏水分配作用对萘在低温生物炭上的吸附起主要作用,而随裂解温度升高,表面吸附和孔填充所占贡献逐渐增强.除了以上机理,普萘洛尔还可通过静电吸引进行吸附,而且在BC200上,由于大量极性官能团的作用,有利于静电吸附,其对普萘洛尔的吸附显著大于对萘的吸附;而且存在分子的倾斜吸附或多分子层吸附,单位表面积的吸附量远远大于单分子层吸附预测值.而在高温生物炭上,由于萘的分子较小而憎水性较高有利于孔填充作用,其对萘的吸附大于对普萘洛尔的吸附.     

离子型表面活性剂对菲在碳纳米管上吸附的影响

采用批量实验法,研究了菲在碳纳米管上的吸附以及阴/阳离子表面活性剂,十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和十二烷基三甲基氯化铵（DDTMA）对菲吸附的影响.菲在单壁碳纳米管和多壁碳纳米管上吸附符合Freundlich等温线,n值分别为0.24和0.37,呈高度非线性;lgKF值分别为7.34和6.41,比一般土壤有机质吸附能力高出2个数量级以上,并且单壁碳纳米管对菲的吸附能力强于多壁碳纳米管.总体上,SDBS和DDTMA对菲在碳纳米管上的吸附均表现为抑制作用,抑制程度随表面活性剂浓度增加而增加,随菲浓度增加而减弱.但是当DDTMA浓度较大时（1000 mg.L-1）,对于菲在吸附能力较低的多壁碳纳米管上的吸附的抑制程度降低;特别是当菲浓度较大时,对菲的吸附反而有促进作用.这是因为DDTMA在碳纳米管表面形成的类（混合）胶束结构对菲的吸附促进作用部分抵偿（或超过）了其占据多壁碳纳米管表面的吸附抑制作用.     

热解工艺参数和污泥理化性质对污泥残渣特性的影响

研究了热解工艺参数和污泥理化性质对热解残渣特性的影响,着重分析了不同热解工艺参数和污泥理化性质下,污泥热解残渣的吸附性能与内部孔结构.研究表明,当热解终温Tend在300℃—550℃之间,污泥热解残渣的碘值在450℃时最大,亚甲基蓝值在500℃时最小.热解残渣的碘值随着RT的延长先增大,当停留时间RT=75 min时达到最大值;亚甲基蓝值的最小值随着RT的延长逐渐往低温区移动.污泥热解残渣的碘值随着升温速率β的增大而减小,无论Tend的高低,亚甲基蓝值的最小值都出现在β=3℃.min-1.污泥热解残渣的比表面积随着颗粒粒径d的增大迅速减小,但d对残渣吸附性能的影响却不大.当含水率M=10%—40%,热解残渣的吸附性能基本不受M的影响;继续提高含水率,热解残渣的碘值迅速减小,而亚甲基蓝值却随M的增大而增大.Tend为450℃、RT为75 min和β为3℃.min-1是较佳的污泥热解工艺参数.     

牛粪源生物炭对水中甲基紫的吸附动力学和热力学

600℃缺氧热解制得牛粪源生物炭(CBC),采用SEM、FTIR和XRD等分析手段对生物炭理化性质进行表征,并通过静态平衡吸附法研究了CBC对甲基紫的吸附动力学及热力学过程.结果表明,甲基紫的吸附量随着其初始浓度的增加而增大,初始浓度由10 mg·L~(-1)增加到40 mg·L~(-1),平衡吸附量由5 mg·g~(-1)提高到30 mg·g~(-1),吸附过程先快后慢,60 min后吸附达到平衡;甲基紫的吸附量还随溶液pH的增加而增大,随温度的升高而增大;用准一级动力学方程、准二级动力学方程、Langmuir吸附等温方程、Freundlich吸附等温方程对试验数据进行拟合,结果表明,准二级动力学模型更准确地反映其吸附动力学过程,Freundlich等温方程与实验数据拟合度更好,即甲基紫在CBC上的吸附以化学吸附为主;吸附热力学参数ΔG~o0、ΔS~o0、ΔH~o0,表明甲基紫在CBC上的吸附是自发进行的吸热过程.     

膨润土基共聚复合物的制备及对亚甲基蓝的脱色性能

将乙酸乙烯酯、马来酸酐和丙烯酸作为功能性单体,在钠基膨润土分散体系中进行原位共聚反应,制备了一种膨润土基共聚复合物(P(MAVM)/NaB),采用FT-IR、XRD、SEM等手段对其结构进行了表征.结果表明,NaB与共聚物均匀复合,其中部分高分子链进入了膨润土层间,扩大了缝隙.将膨润土基共聚复合物用于染料亚甲基蓝(MB)的吸附,考察了影响膨润土基共聚复合物吸附亚甲基蓝的主要因素.结果表明:25℃,吸附剂用量为0.1 g.L-1,振荡5 min,MB初始浓度为20 mg.L-1的条件下,MB脱色率可达97.7%,吸附容量达195.46 mg.g-1.处理后水样的色度达到国家污水综合排放一级标准.同时研究了吸附机理,结果发现:吸附过程符合准二级动力学模型,MB通过电中和、氢键及范德华力作用被P(MAVM)/NaB吸附.     

Pseudomonas fluorescens Z1999降解邻苯二甲酸酯的二级动力学特征

通过驯化富集培养,从处理焦化厂废水的活性污泥中分离获得一株可以在好氧条件下利用邻苯二甲酸酯(PAEs)作为唯一碳源和能源的荧光假单胞菌(Pseudomonasfluorescens编号Z1999),研究了P.fluorescensZ1999对PAEs的降解条件,揭示了P.fluorescensZ1999降解PAEs的动力学特征.试验结果表明,P.fluorescensZ1999对PAEs降解的最佳条件为pH65—80,温度20—35℃,菌种量002—45%,富集驯化时间18—24h.P.fluorescensZ1999可有效降解邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)和邻苯二甲酸二丁酯(DnBP).在初始浓度为100—750mg·ml-1范围内,DMP,DEP,DnBP的降解反应遵循二级反应动力学方程∶-dS/dt=K2S2 K1S K0,r2=09686—09997.随PAEs浓度和支链烷基碳数的增加,P.fluorescensZ1999对PAEs的最大降解速率p下降,半衰期T1/2增大,抑制作用增强.     

岩溶区石灰性土壤对Cd~(2+)吸附的解吸特性及滞后效应

采用一次平衡法对Cd~(2+)在岩溶区典型石灰性土壤(棕色石灰土和黑色石灰土)中的解吸特性及滞后效应进行研究.结果表明,Cd~(2+)在两种石灰性土壤中的解吸量及解吸率均随初始Cd~(2+)浓度和吸附量的增加而增大,解吸量与吸附量呈极显著二次幂函数关系;Cd~(2+)于两种土壤中的解吸率均较小,分别为4.64%—28.93%(棕色石灰土)和2.27%—10.02%(黑色石灰土),显然黑色石灰土对Cd~(2+)的固持性较好.Linear模型是描述Cd~(2+)在2种石灰性土壤中解吸等温模型的最佳方程.Cd~(2+)吸附-解吸等温线不重合,解吸等温线明显滞后于吸附等温线,表明滞后效应的存在.基于Freundlich系数、Cd~(2+)分配系数及吸附量与解吸量间的差异3种方法计算滞后指数,计算结果表明,石灰土中Cd~(2+)初始浓度越高则解吸滞后程度越大,且黑色石灰土中Cd~(2+)的滞后程度略高于棕色石灰土.     

羟甲基—β—环糊精对土壤中萘的洗脱去除作用

研究了不同浓度的羟甲基－β－环糊清溶液对不同组分土壤中萘的洗脱去除作用,同非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚的洗脱去除作用比较,讨论了其对洗脱效果的影响因素,结果表明：羧甲基－β－环湖精溶液对土壤中的萘有较好的洗脱去除效果,20g.1^-1的羟甲基－β－环湖精溶液的洗脱率可达90％以上;洗脱液浓度和土壤质地是影响洗脱去除率的主要因素;适当地增加洗脱液浓度对洗脱去除率有显著提高;与脂醇醇聚氧乙烯醚相比,以羟甲基－β－环糊清溶液作为增溶试剂,对土壤中的弱极性有机污染物进行洗脱处理具有更好的效果。