氧化锰改性活性炭的优化制备及其对Cd(Ⅱ)的吸附研究

采用浸渍焙烧法制备了活性炭负载氧化锰的除镉(Cd(Ⅱ))吸附剂,通过L_9(3~4)正交试验确定最优制备条件如下:浸渍时间7 h,KMnO_4质量分数2.7%,焙烧温度470℃,焙烧时间2.5 h。通过BET、SEM、FTIR、XRD对改性活性炭(MOAC)进行表征,研究了pH值、吸附时间、初始浓度、吸附温度等对Cd(Ⅱ)吸附效果的影响。结果表明:MOAC表面烃基含氧官能团增多,氧化锰以MnO_2的形式负载到其表面;当MOAC的投加量为0.5 g/L,Cd(Ⅱ)的初始浓度为50 mg/L,溶液pH值为6.0,温度为298 K,吸附时间为12 h时,MOAC对Cd(Ⅱ)的吸附量高达84.15 mg/g,吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附方程,热力学参数表明该吸附过程为放热、自发的过程。     

活性炭对水中Cr(Ⅵ)吸附行为的研究

采用批量吸附实验,研究了活性炭对水中Cr（Ⅵ）的吸附行为,探讨了溶液pH值、活性炭用量、吸附时间、吸附过程中加入酸对Cr（Ⅵ）吸附的影响和吸附前后pH值的变化以及活性炭的再生。结果表明,利用活性炭处理Cr（Ⅵ）,具有处理效果好、再生容易等特点。在pH为4．00的缓冲系统中,等温吸附线符合Langmuir型,并可以用Freundlich等温吸附方程对其吸附进行描述;在pH为3．52的非缓冲系统中,等温吸附线类型属于BDDT吸附等温线分类中的类型Ⅱ。     

Zn-LDHs覆膜改性麦饭石对Cd(Ⅱ)吸附性能及其作用机理研究

采用水浴共沉淀法在碱性条件下制备两种Zn系层状双金属氢氧化物(Zn-LDHs),并对天然麦饭石进行覆膜改性得到Zn-LDHs覆膜改性麦饭石.运用能谱分析仪(EDS)配合场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)检测改性前后麦饭石,及吸附试验后ZnFe-LDHs覆膜改性麦饭石的形貌和元素变化;采用X射线衍射仪(XRD)对天然麦饭石和ZnFe-LDHs覆膜改性麦饭石的结构进行表征;通过等温吸附试验、解吸附试验、吸附动力学试验、吸附热力学试验、不同pH值条件下的吸附试验和竞争离子吸附试验,探究Zn-LDHs覆膜改性麦饭石对Cd(Ⅱ)的吸附效果及其作用机理.结果表明,Zn-LDHs覆膜改性麦饭石对Cd(Ⅱ)的吸附性能显著提升,其中ZnFe-LDHs覆膜改性麦饭石饱和吸附容量(2500 mg·kg~(-1))较天然麦饭石(714.29 mg·kg~(-1))提高了3.5倍;吸附时间、pH值和温度条件均对吸附容量产生影响;Zn-LDHs覆膜改性麦饭石吸附过程更符合Langmuir等温模型、准二级动力学模型、Elovich模型,为均匀的单分子层化学吸附,而天然麦饭石吸附过程符合Freundlich等温模型和准一级动力学模型,吸附类型为非均匀多分子层物理吸附;Zn-LDHs覆膜改性麦饭石热力学参数ΔG~θ0,ΔH~θ0,ΔS~θ0,说明Zn-LDHs覆膜改性麦饭石对Cd(Ⅱ)的吸附是自发放热过程,天然麦饭石吸附则为自发的吸热过程.研究结果可为ZnFe-LDHs覆膜改性麦饭石有效应用于生态工程除Cd(Ⅱ)提供理论依据和技术参考.     

锰氧化物改性硅藻土对水中Cd(Ⅱ)的吸附性能研究

以硅藻土精土为基体,用锰氧化物作为改性剂制备了改性硅藻土,采用SEM、FT-IR、XRD、比表面积仪对锰氧化物改性的硅藻土进行表征。通过静态吸附试验考查了吸附剂用量、溶液初始浓度、反应温度、溶液初始pH、反应时间等因素对改性硅藻土吸附模拟废水中Cd(Ⅱ)的影响。结果表明:环境温度为25℃,溶液pH为4,投加量为5 g/L时,改性硅藻土对4 mg/L的Cd(Ⅱ)吸附效果最好,去除率可达到97.5%以上,处理后的废水中ρ(Cd(Ⅱ))<0.1 mg/L,低于GB 8978—1996《污水综合排放标准》中总镉的排放标准。     

煤质活性炭对水中DBP的吸附效能研究

以煤质活性炭为吸附剂,选用邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为吸附质,通过改变DBP的浓度(2~10 mg/L)、环境温度(25~35℃)以及吸附时间(2~12 h)进行平衡、动力学、热力学研究,并讨论了吸附剂投加量和溶液pH对吸附的影响。结果表明,吸附过程可以由Langmuir吸附等温线模型描述,理论吸附量达到了81.3 mg/g;吸附符合伪二级动力学模型;由热力学计算得出,自由能变ΔG为负值,说明吸附过程是自发的;在一定范围内,增大投加量可以提高吸附效果;酸性及碱性条件下的吸附效果更佳。     

高硫煤基高比表面积活性炭吸附处理焦化废水的研究

采用高硫煤基高比表面积活性炭对焦化废水进行吸附处理,研究了吸附温度、活性炭投加量、吸附时间等工艺条件对处理效果的影响,并对活性碳的再生进行了初步探讨.结果表明,在32℃时,活性炭投加量1g/50 mL,吸附3h后,焦化废水中氨氮去除率为23.4%,苯酚去除率为85.8%,COD去除率可达90%.该活性炭能够进行有限的再生利用.     

活性炭表面改性及其对磷(V)吸附性能的研究

以硝酸、氢氧化钠、氯化铁、海藻酸钠(SA)为改性剂,采用浸渍法制备了六种改性粉末活性炭,研究其对磷(V)的吸附性能。结果表明,以FeCl3直接改性和NaOH/FeCl3复合改性的粉末炭(分别标记为PAC-3和PAC-6)对磷(V)的吸附能力最强,在室温下,处理质量浓度为30 mg/L的磷(V)溶液25 mL,pH为5.0,PAC-3用量为0.4 g,吸附90 min,吸附率可达99%,吸附后的PAC-3可用0.1 mol/LNaOH溶液洗脱再生。共存物质中,NaNO3没有影响,Na2SO4抑制作用不大,Na2CO3和C(rⅥ)有增强作用,其中C(rⅥ)的增强作用显著。吸附机制是静电吸引、离子交换和络合反应共同起作用,以络合反应为主。     

高锰酸钾改性椰壳生物炭对水中Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的去除性能及机制

以高锰酸钾改性商业椰壳生物炭(MCBC)为吸附剂,探讨了它对Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的去除性能及机制.当初始pH和MCBC投加量分别为5和3.0 g·L^-1时,Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的去除率均高于99%.Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的去除更符合准二级动力学模型,表明它们的去除以化学吸附为主;Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)去除的控速步骤为快速去除阶段,而该阶段的速率取决于液膜扩散和颗粒内扩散(表面扩散).Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)主要通过表面吸附和孔隙填充附着在MCBC上,表面吸附的贡献更大;MCBC对Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的饱和吸附量分别为57.18 mg·g^-1和23.29 mg·g^-1,约为前驱体(椰壳生物炭)的5.74倍和6.97倍.Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的去除是自发的、吸热的,具有较为明显的化学吸附热力学特征.Cd(Ⅱ)通过离子交换、共沉淀、络合反应和阳离子-π相互作用附着在MCBC上;而Ni(Ⅱ)则是通过离子交换、共沉淀、络合反应和氧化还原反应被MCBC去除;其中,共沉淀和络合作用是Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)表面吸附的主要方式,且络合...     

铌酸盐改性钛酸纳米片对水中Cd(Ⅱ)的吸附行为及机制

采用温和水热法合成了负载铌酸盐纳米粒子的钛酸纳米片(Nb-TNS),并应用于水体中重金属离子Cd(Ⅱ)的吸附去除.XRD、TEM和SEM等多种表征证实了新合成的复合材料为未卷曲成管的纳米片状结构.Nb-TNS对Cd(Ⅱ)的吸附机制为Cd(Ⅱ)阳离子与层间Na+的离子交换.Nb-TNS对Cd(Ⅱ)的吸附动力学过程很快,60 min内即可达到吸附平衡,且符合准二级动力学方程.吸附等温线符合Langmuir模型,且对Cd(Ⅱ)的理论最大吸附量高达287.9 mg·g-1.高p H利于Nb-TNS对Cd(Ⅱ)的吸附,原因是带负电的材料表面易于通过静电作用捕集Cd(Ⅱ)阳离子进而发生离子交换,而酸性环境会抑制Cd(Ⅱ)吸附.共存离子Na+和Ca2+抑制Cd(Ⅱ)在Nb-TNS上的吸附,主要因为共存离子与Cd2+竞争吸附位点所致.腐殖酸(HA)对Nb-TNS吸附Cd(Ⅱ)抑制作用较小.经HNO3处理,Cd(Ⅱ)离子易从Nb-TNS上解吸,Na OH再生后,Nb-TNS的-ONa位点恢复.由于Nb-TNS简易的合成方法、对金属阳离子的高效去除效果及可再生性能,在重金属废水修复领域具有很好的应用前景.     

两种碳酸系Fe-LDHs负载改性沸石对Cd(Ⅱ)吸附特性对比研究

为提升以沸石为代表的天然吸附材料对重金属污染物吸附效果,并将新型功能材料层状双金属氢氧化物（layered double hydroxides,LDHs）有效应用于实际工程,采用水浴-共沉淀法制备两种Fe系碳酸型LDHs即时负载于沸石填料表面,利用场发射扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）对改性前后的沸石表面形态、化学成分和晶体结构进行表征;通过等温吸附及解吸附、吸附动力学、吸附热力学、竞争离子吸附和不同pH吸附试验,对比原始及改性沸石对Cd（Ⅱ）的吸附效果及其作用机理.结果表明:①改性沸石对Cd（Ⅱ）的吸附过程更符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型.②相较于原始沸石,两种改性沸石对Cd（Ⅱ）的吸附性能明显提升,且MgFe-LDHs负载改性沸石理论最大饱和吸附容量更高.③沸石改性后对Cd（Ⅱ）的吸附由放热过程变为吸热过程.④吸附时间、竞争离子及pH对沸石吸附Cd（Ⅱ）的效果产生不同程度的影响.研究显示,MgFe-LDHs负载改性沸石最大饱和吸附容量显著提升,吸附能力更强,且在不同条件下均表现出优良的吸附特性,具有作为高效除镉填料的潜力.      

改性活性炭对水中PFOS的吸附去除研究

分别用FeCl3及中功率微波对煤质和椰壳2种粉末活性炭进行改性.序批式实验研究了活性炭改性前后对全氟辛烷磺酸(PFOS)的吸附特性.结合活性炭改性前后表面化学官能团和孔结构的变化特征,探讨了不同改性方式对PFOS吸附去除的影响效应以及天然有机物中的主要组成成分腐殖酸对PFOS在原炭及改性炭上的竞争吸附效应.结果表明,Fe3+及中功率微波处理对煤质炭和椰壳炭的孔结构和表面性质都有影响,但变化趋势不同.椰壳活性炭经Fe3+及中功率微波改性后对PFOS的吸附量明显提高,而煤质活性炭经改性后对PFOS的吸附量出现下降.改性椰壳活性炭与原炭吸附PFOS达到吸附平衡的时间基本相同,均为6 h左右.在腐殖酸存在下,改性椰壳炭对PFOS的吸附量因竞争吸附而有所下降,但改性炭的吸附量仍明显高于原炭.     

多孔SBA-15颗粒对Cd(Ⅱ)的吸附缝合及其对土壤Cd(Ⅱ)的修复潜力

为拓展多孔硅酸盐等矿物材料在钝化土壤重金属中的应用,以Na2Si O_3为硅源,制备了二氧化硅多孔材料SBA-15,用透射电镜、X射线衍射、氮气吸附-解吸和红外光谱等手段对其结构进行了表征,并在此基础上,以批试验法研究了SBA-15对Cd(Ⅱ)吸附特征和缝合性能,并通过小青菜盆栽试验法探讨了其对土壤Cd的钝化潜力.结果表明,合成的SBA-15具有规则中孔特征,比表面积507.3 m2·g-1,孔径7.38 nm;体系pH≥7.0时,在100 mg·L~(-1)的Cd(Ⅱ)溶液中SBA-15的最大吸附量可达76.43 mg·g-1,吸附过程可用Langmuir模型描述,增加介质离子强度对Cd(Ⅱ)的吸附具有抑制作用.吸附Cd(Ⅱ)后的SBA-15可以用0.1 mol·L~(-1)HNO_3进行再生,但当向吸附Cd(Ⅱ)的SBA-15中引入Na2Si O_3后,可以通过SBA-15的孔隙缝合有效地固定被吸附的Cd(Ⅱ),从而抑制Cd(Ⅱ)向环境中释放.小青菜盆栽试验表明,SBA-15对Cd(Ⅱ)污染土壤的改良效果明显,能有效地降低土壤有效态Cd(Ⅱ)的含量,促进土壤Cd水溶态和交换态向碳酸盐和铁锰氧化物结合态及残渣态的转化,抑制Cd(Ⅱ)在小青菜体内的积累,增加小青菜产量.研究表明,利用SBA-15的吸附缝合能力以SBA-15和Na2Si O_3配合使用,是进行土壤中Cd修复的有效方法.     

改性污泥活性炭吸附废水中Cr(Ⅵ)的性能研究

以污水处理厂剩余污泥为原料,1.0 mol/L KOH做活化改性剂,制备污泥活性炭,探讨不同条件下其对废水中Cr(VI)的吸附性能.结果表明,污泥活性炭对Cr(VI)吸附的最佳条件为:pH为2,温度为25℃,污泥活性炭投加量为5 g/L,吸附时间为40 min.此条件下,废水中Cr(VI)的去除率可达99%以上.动力学分析表明,污泥活性炭对Cr(VI)废水的吸附符合准二级动力学方程与Langmuir等温式.     

巯基改性玉米秸秆对水中Cu(Ⅱ)的吸附特性

采用巯基乙酸改性玉米秸秆(MACS)为吸附剂,研究不同影响条件下其对Cu(Ⅱ)的吸附特性.结果表明,当振荡速率为250r/min、吸附温度为40℃、吸附时间为60min、水样初始pH值为6.0时,吸附去除效果最佳,Cu(Ⅱ)去除率可达97.94％.准二级动力学可准确描述MACS对Cu(Ⅱ)的吸附过程,在吸附温度为45℃...     

颗粒活性炭对水中邻苯二甲酸二甲酯的吸附特性

研究了颗粒活性炭(GAC)对水中邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的静态与动态吸附特性.结果表明,Freundlich和Langmuir等温线模型可以较好的拟合GAC对DMP的吸附.GAC对DMP的吸附容量较大,溶液初始浓度为200mg/L时,GAC对DMP的动态和最大静态吸附容量分别为484.60,450.89mg/g.考察了不同流速条件下(0.65～4.00mL/min)GAC吸附DMP的穿透特性,Yoon-Nelson模型能很好地拟合DMP在GAC柱中的穿透曲线,根据试验数据和Yoon-Nelson模型计算出穿透参数K′、T和穿透点t1以及平衡点t2.在建立了进水流量与Yoon-Nelson穿透模型的参数之间的关系基础上,得到了活性炭柱出水浓度与进水流量和穿透时间之间的动态关系模型.     

羧基甲壳素对Pb(Ⅱ)的吸附性能及机理研究

为了提高甲壳素对Pb²⁺吸附性能,采用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基（TEMPO）/次氯酸钠（NaClO）/溴化钠（NaBr）氧化体系对甲壳素羧基化改性.采用FTIR、Solid ¹³C-NMR、XRD和SEM-EDX等对羧基甲壳素结构和形貌进行表征,考察了不同NaClO用量制备的羧基甲壳素、溶液pH值、Pb（Ⅱ）初始浓度、吸附时间和离子强度对吸附量的影响,利用XPS探究其吸附机理.结果表明,氧化改性不改变甲壳素的晶型,羧基出现在甲壳素晶体表面;NaClO用量和溶液pH值对吸附量影响显著,pH值为4.0~6.0,NaClO用量为30mL制备的羧基甲壳素吸附效果好,60min达到平衡,室温下饱和吸附量达233.64mg/g;吸附动力学符合准二阶动力学方程,吸附等温线符合Freundlich等温吸附模型,吸附机理包括静电作用、络合配位和离子交换.     

FAAS法研究六钛酸钾晶须对Cd(Ⅱ)的动/静态吸附行为

以火焰原子吸收光谱法(FAAS)为检测手段,研究了六钛酸钾晶须对镉的动态、静态吸附性能,考察影响吸附率的相关因素,对比了静态、动态解吸回收率的影响,同时考察了解吸剂的酸度、流速、用量等对回收率的影响,结果表明:在动态实验中,pH7,流速1.0mL/min.,吸附剂用量0.1g时,Cd(Ⅱ)的吸附效果最佳;以10mL0.1mol/LHNO3为洗脱剂,流速为0.5mL/min时,可将Cd(Ⅱ)完全洗脱。静态实验中,pH7,六钛酸钾晶须用量0.2g,吸附率可达到90%以上。以25mL2mol/L的硝酸溶液对Cd(Ⅱ)进行洗脱,Cd(Ⅱ)的回收率可达99%以上。在优化的试验条件下,本法的检出限为12ng/mL;相对标准偏差为0.7%(Cd(Ⅱ):1μg/mL,n=11)。     

浮萍生物炭的老化作用对其性质及对Cd(Ⅱ)吸附的影响

为了研究老化作用对生物炭性质及其对重金属Cd吸附的影响,将浮萍生物炭(LM)分别进行了高温老化(high temperature aging)、冻融循环老化(freeze-thaw cyclesaging)和自然老化(spontaneous aging),通过SEM-EDS、FTIR和吸附实验探究可能存在的变化机理。结果显示:冻融循环老化和高温老化会使生物炭表面O/C分别增加56.98%和90.14%,自然老化比较缓慢,对生物炭O/C影响不大。高温老化使生物炭表面羟基转化为羧基,为羧基化过程;冻融循环老化会使生物炭表面羟基增加,其他官能团基本不变;自然老化条件下,生物炭表面官能团无明显变化。老化作用增强了生物炭对Cd(Ⅱ)的吸附,冻融循环、高温、自然老化作用使LM最大平衡吸附量分别增加了32.67%,83.17%,15.97%。研究表明生物炭的老化会使生物炭本身性质发生变化,但这一变化有利于生物炭对Cd(Ⅱ)的吸附,生物炭在环境中具有较好的稳定性。     

离子强度和pH对针铁矿吸附水溶液中Cd(Ⅱ)的影响

探讨了初始浓度、接触时间、pH、离子强度等因素对针铁矿对去除水溶液中Cd(Ⅱ)的影响。利用X射线粉末衍射仪(XRD)对针铁矿进行表征,并通过批量实验研究了针铁矿对Cd(Ⅱ)吸附动力学和等温吸附机理。结果表明:针铁矿比表面积为82. 36 m~2/g;准二级动力学和Langmuir等温吸附适用于针铁矿对Cd(Ⅱ)的吸附,相关系数分别为0. 9535和0. 9915;当25℃、pH为5时,用Langmuir等温线计算得到其最大吸附量为35. 29 mg/g;针铁矿吸附Cd(Ⅱ)能力随pH增大而增大;随着CaCl_2的浓度增大,针铁矿对Cd(Ⅱ)的吸附量减小,随着MgCl_2的浓度增大,针铁矿对Cd(Ⅱ)的吸附量先减小后上升,总体有抑制作用。     

霉菌吸附水体中Cr(Ⅵ)Cd(Ⅱ)离子研究

采用从活性污泥中筛选的ZYL霉菌,进行吸附水体中Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)离子研究。研究结果表明:在Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)浓度分别为300mg/L时,菌种生长良好。吸附水体中[Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)]的最佳条件是pH=5.0,时间1h,温度为10℃。吸附规律符合Langm uir等温吸附模型,由回归方程得到Cr(Ⅵ)的表观最大吸附量为14m g/g;Cd(Ⅱ)的表观最大吸附量为52m g/g,说明该霉菌可以很好的去除低温水体(地下水)中Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)离子。