MnO2/FeOOH复合材料对水中U(Ⅵ)的去除及机理试验研究

采用化学沉积法制备了二氧化锰/羟基氧化铁(MnO2/FeOOH)复合材料,并将其用于吸附去除水中的放射性重金属铀。通过静态吸附试验,考察了Fe/Mn物质的量比、pH值、吸附时间和干扰离子等因素对MnO2/FeOOH吸附U(Ⅵ)效果的影响,利用扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)对材料结构和形貌进行表征,并分析其吸附机理。结果表明,在投加量为150 mg/L、温度为30℃、U(Ⅵ)初始质量浓度为10 mg/L、pH值为5、Fe/Mn物质的量比为1/2及吸附时间为120 min的条件下,MnO₂/FeOOH对U(Ⅵ)的去除率最大可达97.7%,且pH值对铀去除效果的影响最为明显。MnO₂/FeOOH对U(Ⅵ)吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线均能符合Langmuir和Freundlich模型,且最大吸附容量达260.34 mg/g。干扰离子试验表明,SO₄^2-、CO₃^2-和Fe³⁺对MnO₂/FeOOH吸附U (VI)几乎没有影响,而Ca²⁺和Cu²⁺具有明显的抑制作用,且抑制随浓度的增大而增强。FTIR和XPS分析表明MnO2/FeOOH对U(Ⅵ)的主要作用机制为表面羟基、Mn-O与铀的配位作用。因此,MnO2/FeOOH可作为一种潜在的铀吸附材料。     

CNT/MnO2复合电极吸附去除水中Cd2+的研究

为了探讨CNT/MnO_2复合电极的电极特性及对Cd~(2+)的电吸附性能、机理和影响因素,采用氧化还原法制备了碳纳米管负载二氧化锰(CNT/MnO_2)材料,并涂覆在不锈钢网上制成复合电极;通过扫描电子显微镜技术、BET比表面积测试、循环伏安法、X射线光电子能谱仪和傅里叶变换红外光谱仪分别对该复合电极的表面形貌、比表面积、电化学性能、元素成分及所含官能团进行了表征。表征结果证实,复合电极材料的比表面积及比电容相比于CNT电极材料明显增大。进一步试验结果表明,复合电极对Cd~(2+)的吸附量较CNT电极提高了6.125倍,且复合电极电吸附Cd~(2+)的过程符合准二级动力学方程。     

玉米叶吸附剂对水溶液中Pb2+的吸附性能研究

研究了玉米叶对水溶液中Pb2+的吸附性能,借助正交和单因素试验探讨各因素对吸附率的影响,利用红外光谱研究吸附机理,并采用Langmuir、Freundlich和Temkin模型对吸附数据进行拟合.结果表明:金属初始质量浓度和体系pH值是影响吸附的重要因素;玉米叶吸附铅离子的最佳pH值为5.0,金属质量浓度和吸附剂投加量最佳比值为80 mg/L:0.170 g,在25℃时玉米叶对铅离子的吸附较快,180min后达到吸附平衡;吸附数据更加符合Freundlich和Temkin等温吸附模型,由Langmuir等温吸附模型可知玉米叶最大吸附量为103.266mg/g,吉布斯自由能△Ge为负值,该过程吸热且自发进行.红外光谱分析表明,参与作用的官能团为羟基、羧基、酰胺或脂肪族C-x(x代表Cl、Br、I).     

低温阶段煤吸附C2H4的吸附特性研究

为研究煤矿采空区封闭区遗煤吸附C₂H₄的演化特征,以宁夏灵新煤矿不粘煤为研究对象,采用容量法进行煤吸附C₂H₄试验,分析温压与粒径对煤吸附C₂H₄过程中的吸附量、吸附速率和吸附热力学等特征变化的影响。研究表明：当温度为30～60℃、压力为0.15～0.45 MPa、粒径为20～120目时,无论是温度降低、压力升高还是粒径减小,C₂H₄的吸附量均增加;吸附过程随时间由快变慢,进而趋于平衡,吸附速率快速趋于0;温度与粒径不变,平衡压力越大吸附速率越大;温度与压力不变,粒径越小吸附速率越快。吸附量相同,粒径越小等量吸附热越低;各粒径煤样吸附C₂H₄的等量吸附热为0.69～40.23 kJ/mol,属于物理吸附。引入压力修正系数进行拟合,温度不变,压力和粒径与吸附自由能降低值呈正比关系;粒径不变,温度与吸附自由能降低值呈反比关系。各粒径煤样吸附C₂H     

纳米γ-Fe2O3对汞离子的吸附行为研究

为了研究用于含汞离子废水处理的新型高效材料,研究了纳米γ-Fe₂O₃对汞离子的吸附行为。探讨pH值(3、8和12)、温度(288 K、298 K、308 K、318 K)和离子强度(Ca²⁺,0.001 mol/L、0.01 mol/L、0.1 mol/L)对该吸附的影响。使用吸附动力学方程(拉格朗日准一级、准二级)和等温吸附方程(Langmuir和Freundlich)分别对吸附数据进行拟合,并讨论吸附机理。结果表明:pH值为3、8、12时,纳米γ-Fe₂O₃对汞离子的吸附动力学方程符合准二级动力学模型(R2=0.997~0.999);288 K、298 K、308 K、318 K时,纳米γ-Fe₂O₃对汞离子的吸附过程更符合Langmuir吸附模型(R²=0.970~0.995),并且随温度升高,吸附量增加;在不同pH值下,纳米γ-Fe₂O₃对汞离子的吸附等温式可使用Langmuir模式(R²=0.983~0.996)进行表征,随p H值降低,吸附量减少,中性环境有利于吸附;在不同Ca²⁺浓度下,可用Langmuir等温吸附式拟合(R²=0.990~0.996)。通过Langmuir等温吸附式推算出最大吸附量随Ca²⁺浓度增加而减少。     

磁性CoFe2O4/MgAl-LDH的制备及对水中刚果红的去除

采用水热法制备了CoFe_2O_4,采用化学共沉淀法将镁铝水滑石(Mg Al-LDH)覆盖在CoFe_2O_4上,制成磁性CoFe_2O_4/Mg Al-LDH复合材料,用于去除水中阴离子染料刚果红。考察了溶液p H值、吸附时间、共存阴离子等对吸附过程的影响,研究了CoFe_2O_4/Mg Al-LDH对刚果红吸附动力学、吸附等温线。结果表明,溶液p H值、共存离子对CoFe_2O_4/Mg Al-LDH去除刚果红效果的影响较小。吸附剂对刚果红的吸附过程符合准二级动力学模型,且在吸附时间180 min内基本达到吸附平衡。吸附等温线符合Langmuir等温吸附模型,CoFe_2O_4/Mg Al-LDH对刚果红的理论最大吸附容量为610.8 mg/g。     

UiO-66-(COOH)2对水溶液中In(Ⅲ)的吸附性能

以水作溶剂,采用简单的回流法合成了一种稳定的金属有机骨架材料UiO-66-(COOH)2,并首次将其用于In(Ⅲ)离子的吸附分离。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)、N2吸附-脱附和X射线衍射(XRD)等手段对材料进行了表征。通过静态吸附试验,探讨了pH值、接触时间和溶液初始质量浓度等因素对材料吸附In(Ⅲ)离子性能的影响。结果表明,在pH值为3.0、温度为303 K的条件下,UiO-66-(COOH)2对In(Ⅲ)的最大饱和吸附容量可达84.29 mg/g,优于大多数文献的报道值;整个吸附过程在90 min左右完成,且符合Langmuir等温吸附方程,而吸附动力学可以用准二级动力学模型进行描述。其可能的吸附机理是UiO-66-(COOH)2中的羧基与In(Ⅲ)离子的配位作用。此外,该材料能够实现重复使用,且在Na(Ⅰ)、K(Ⅰ)、Mg(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)等竞争性金属离子的存在下,对In(Ⅲ)仍具备较好的吸附选择性。研究结果为含铟废水的处理提供了一种有效的新途径,也进一步拓展了MOFs材料的实际应用。     

不同条件下活性啤酒酵母对Cr(Ⅵ)吸附的研究

研究吸附时间、pH值、温度、Cr(Ⅵ)初始浓度等因素对活性啤酒酵母吸附Cr(Ⅵ)的影响及最佳条件.采用制备的啤酒酵母菌体吸附剂在摇床(145 r/min)中对Cr(Ⅵ)进行吸附试验,当吸附时间分别为5 min、10 min、20 min、30 min、60 min、120 min、180 min、240 min和300 min时,Cr(Ⅵ)去除率随吸附时间的增加而增加并趋于稳定;当吸附4 h时,去除率达到最大值94.33%,而当吸附1 h时,去除率可达到最大去除率的94.67%.当溶液pH值分别为0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9和10时,33 ℃下去除率随着溶液pH值的增加先增大后减小;当pH＝2时吸附效果最好,去除率达到99.31%.吸附温度为25 ℃、33 ℃和40 ℃时,去除率随着温度的升高而增加,但温度过高会使啤酒酵母失活且能耗较大,而常温吸附即可达到较高的去除率(78.19%).当Cr(Ⅵ)初始质量浓度分别为15 mg/L、20 mg/L、25 mg/L、30 mg/L、35 mg/L和40 mg/L时,去除率总体上随着Cr(Ⅵ)质量浓度的增加而减小.本研究可为含Cr(Ⅵ)废水的生物吸附处理提供指导.     

新型高分子絮凝剂对水中Hg2+的去除研究

为提高含汞废水的处理效率及简化处理流程,用化学合成方法将二硫代羧基引入到聚乙烯亚胺中,制备出一种新型高分子絮凝剂聚乙烯亚胺基黄原酸钠(PEX)。考察了絮凝剂投加量、水样初始pH值对PEX去除Hg2+效果的影响,并研究了水样中存在无机阳离子(Na+、Ca2+、Fe3+)、含浊物质时,PEX对Hg2+的捕集性能。结果表明,该絮凝剂对Hg2+具有很好的捕集效果,当PEX投加量为6.6 mg/L时,Hg2+的去除率达到最大值(96.1%)。pH值为2.0~5.0时,PEX对Hg2+的捕集能力随着水样初始pH值的增大而增强,在其等电点pH=3.0时,Hg2+的去除率最低,仅为35.3%。水样中存在一定质量浓度(50 mg/L)Na+、Ca2+、Fe3+时,会促进Hg2+的去除;而含浊物质(77.0NTU)的存在会对Hg2+的去除起一定的抑制作用,加大PEX的投加量,此抑制作用会减弱,而体系中的浊度会明显降低。     

采用Mg(OH)2调节pH值对富磷剩余污泥厌氧消化过程氮磷释放的影响

以A/O工艺排出的富磷剩余污泥为对象,通过两组厌氧消化反应器(1组目标,1组对照),对比研究了Mg(OH)2作为pH值调节剂对污泥厌氧消化过程氮磷释放的影响。结果表明,Mg(OH)2在促进污泥水解的同时,可以有效降低消化液中NH4+-N、PO34--P质量浓度。经过21 d消化,目标反应器中VSS比对照试验多削减10%,但上清液中NH4+-N、PO4--P质量浓度仅为对照的25%、10%。消化后污泥中灰分增加,导致污泥浓缩与脱水性能显著提高。     

固定食用菌加工废弃物对废水中重金属Cu2+的吸附性能

用聚乙烯醇-海藻酸钠(PVA-SA)将金针菇(Flammulina velutipes)、毛木耳(Auricularia polytricha)、杏鲍菇(Pleurotus eryngii)和平菇(Pleurotus ostreatus)加工废弃物固定制成吸附小球,研究初始p H值、反应时间对Cu~(2+)吸附的影响及吸附特性,并应用到实际废水的处理中。结果表明:固定金针菇、毛木耳、杏鲍菇和平菇废弃物吸附小球的最大吸附率分别为81.3%、60.8%、42.8%和50.0%;伪二级动力学模型比颗粒内扩散模型能更好地描述固定食用菌加工废弃物吸附小球对Cu~(2+)的吸附过程;固定金针菇、毛木耳和平菇废弃物吸附小球的等温吸附过程与Langmuir等温模型拟合度高,吸附过程主要是单层吸附,固定杏鲍菇废弃物小球的等温吸附过程则更符合Freundlich等温模型;扫描电镜(SEM)分析显示,固定金针菇废弃物吸附小球吸附Cu~(2+)后,细胞壁增厚,细胞壁上形成了明显的Cu~(2+)无机沉淀或晶体,表现为物理性吸附。研究表明,固定金针菇废弃物吸附小球对自然废水中Cu~(2+)的去除率为73.11%,具有一定的实际应用价值。     

花生壳改性及其对Cu2+的吸附研究

研究了花生壳改性及改性花生壳对溶液中Cu2+的吸附特性及最佳吸附条件.结果表明,热水煮沸、乙醇加热回流可对花生壳有效脱色,脱色后对花生壳进行黄化处理使花生壳的表面及内部结构发生改变,有利于对Cu2+的吸附.以Cu2+初始质量浓度、pH值、时间、温度为影响因素,进行正交试验确定了改性花生壳对Cu2+最佳吸附条件:Cu2+初始质量浓度为20 μg/mL,pH=7,温度为25℃,时间为30min.Cu2+的吸附效率可达98%,吸附量约为2.7 mg/g.     

Sr改性椰壳炭吸附分离CH4/N2的试验研究

针对甲烷气体(煤矿乏风瓦斯)的富集与分离,研究Sr改性椰壳炭在变压吸附和变温吸附过程中的性能。结果表明:1)Sr改性椰壳炭的比表面积明显减小,主要是由于Sr在椰壳炭表面的负载导致孔道堵塞和高温焙烧产生的孔道坍塌;2)在常温变压吸附测试中,Sr改性椰壳炭对CH4的吸附量急剧降低,Sr(NO3)2改性椰壳炭下降了62%,SrCO3改性椰壳炭下降了67%,分离系数也由原来的4.7分别下降至3.0和2.7;3)在程序升温脱附测试中,Sr改性椰壳炭对CH4和N2的吸附峰都减弱,但S(CH4)/S(N2)从1.0升至3.2和4.4;4)Sr改性椰壳炭适合变温吸附分离CH4/N2。     

壳聚糖负载MnO2对As(Ⅲ)的吸附性能研究

利用壳聚糖负载MnO2制备一种复合吸附剂.研究了溶液pH值、吸附时间、温度对As(Ⅲ)吸附行为的影响,并探讨了吸附动力学.结果表明,在pH值为5～8,吸附时间为60 min,温度为60℃,复合吸附剂对As(Ⅲ)的吸附率达98％以上,吸附能力明显优于壳聚糖.对试验数据运用相关数学模型拟合表明,复合吸附剂对As(Ⅲ)的吸附符合Langmuir和Freundlich吸附等温式,最大吸附量qmax为19.798mg/g,特性常数n为4.3341,决定系数R2分别为0.9975、0.9804.吸附过程动力学适合二级动力学方程.     

沉淀酵母菌对Pb(Ⅱ)的吸附机理研究

应用红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等研究了沉淀酵母菌对Pb(Ⅱ)的吸附机理.从扫描电镜图片可以看出,吸附Pb(Ⅱ)后沉淀酵母菌细胞发生变形,细胞之间相互粘连;能量分析谱证实Pb(Ⅱ)与细胞表面的K进行了交换吸附;比较吸附Pb(Ⅱ)前后沉淀酵母菌的红外光谱可以发现,糖醛酸COOH基团C-O伸缩振动蓝移了13.59cm-1,C=O伸缩振动红移了5.42 cm-1,N-H伸缩振动峰红移了4 cm-1,C-O伸缩振动蓝移了2.86 cm-1,说明了COOH、C=O、C-O、N-H为沉淀酵母菌吸附Pb(Ⅱ)的主要活性基团.X射线光电子能谱进一步证实了吸附后Pb(Ⅱ)主要同N、O、P等元素形成配合物.沉淀酵母菌对Pb(Ⅱ)的吸附是离子交换和表面络合共同作用的结果.     

巯基修饰竹粉生物吸附剂对Cd(Ⅱ)的吸附性能

以楠竹竹粉(BP)为原料,经氢氧化钠预处理,再由巯基乙酸化学改性制备两种新型竹粉生物吸附剂SBP和TBP,对其结构进行了红外表征。考察了溶液pH值、温度、吸附剂量和吸附时间对SBP和TBP吸附Cd(Ⅱ)性能的影响,研究了其吸附动力学和等温吸附模型。结果表明,pH值和吸附剂用量对吸附率影响显著,温度降低更有利于吸附的进行。吸附动力学可用准二级动力学方程描述,吸附过程为化学吸附所控制。SBP和TBP对Cd(Ⅱ)的吸附行为符合Langmuir和Freundlich模型,其最大吸附量分别为81.30 mg/g和163.93 mg/g。     

聚磷菌协同生物炭对水中U(Ⅵ)的去除特性及机理研究

低浓度含铀废水中铀的高效去除是铀矿冶安全生产过程中亟待解决的问题。生物吸附法是处理较低浓度重金属废水的高效廉价的方法之一。采用生物炭负载聚磷菌,制备了一种新型吸附剂,通过对比分析普通生物炭与负载聚磷菌生物炭对水中U(VI)的去除特性,结合BET、SEM及XPS等检测手段,考察聚磷菌对生物炭去除水中U(VI)的协同作用,探究低浓度铀废水处理新方法。结果表明,通过负载聚磷菌,生物炭能够快速降低水中U(VI)的浓度,去除率可达99.86%。BET及SEM表征手段表明,聚磷菌被固定在生物炭表面,负载聚磷菌的生物炭比表面积大大减小,但对铀的去除率反而增加。结合XPS结果可知,吸附后沉淀产物为四价铀和六价铀的混合物,表明聚磷菌对水中铀进行了还原、微沉淀,具有协同生物炭除铀作用。吸附动力学试验表明,该吸附过程符合准二级动力学模型;Freundlich吸附等温线模型能更好地描述吸附剂对铀的吸附行为。     

改性硅酸钙(CSH)对重金属废水中Ni2+的吸附特性研究

以硅灰石和氧化钙为原料制备改性硅酸钙(CSH),为了探讨改性硅酸钙对Ni~(2+)的吸附特性和机理,考察了初始p H值、吸附剂投加量、初始Ni~(2+)质量浓度和硅酸钙使用次数等因素对模拟废水中Ni~(2+)去除率的影响。结果表明,p H值在3.0~6.0、吸附剂投加量为1g/L、含Ni~(2+)废水质量浓度小于200 mg/L、硅酸钙前两次使用时,CSH对Ni~(2+)均有较高的去除效果。采用Langmuir等温吸附模型拟合CSH对Ni~(2+)的吸附,得到CSH对Ni~(2+)的最大吸附量为417 mg/g。结合吸附前后的扫描电镜-能谱(SEM-EDS)和X射线衍射(XRD)图谱分析,推测出CSH的主要结构为Ca Si2O5,CSH对Ni~(2+)的吸附主要发生在CSH表面并且是通过离子交换作用进行的。通过对CSH吸附去除Ni~(2+)过程中溶液离子浓度变化的研究推断出97%的Ni~(2+)通过离子交换作用被去除,剩余的Ni~(2+)通过表面络合作用去除。     

羧基功能化螯合纤维对In(Ⅲ)的吸附行为及机理研究

以聚丙烯腈纤维为基质,通过化学接枝的方式将羧基引入纤维表面,制备得到含有羧基的螯合纤维,并应用于水溶液中In(Ⅲ)吸附分离.采用傅里叶变换红外光谱、扫描电镜、X射线光电子能谱和热重分析技术对样品进行表征.间歇吸附试验表明,所制备螯合纤维对In(Ⅲ)的最大吸附容量为37.5 mg/g,整个吸附过程在120 min以内达到基本平衡,吸附过程复合准二级动力学模型.竞争性吸附试验表明,在含有In(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)、Zn(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)的混合溶液中,吸附材料对In(Ⅲ)显示出一定的亲和能力.研究依靠路易斯酸碱理论在纤维表面构建了能用于In(Ⅲ)捕捉的吸附位点,为In(Ⅲ)的吸附分离提供了新的思路或方法.