硅胶表面Cd~(2+)印迹聚合物的制备及其吸附性能的研究

以Cd2+作为模板,γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)为交联剂,硅胶作为载体,制备特性Cd2+硅胶表面印迹聚合物,利用扫描电镜和X射线衍射仪表征了聚合物的结构,采用平衡吸附法研究了该印迹聚合物的吸附性能和选择识别能力。结果表明,该印迹聚合物的最大吸附量分别为4.3mg/g;对Cd2+的吸附行为符合Lagergren第一速率定律;25min即可达到吸附平衡;当pH=5~7时,该印迹聚合物保持了较好的吸附容量。     

离子印迹技术及其在重金属污染治理和回收中的应用

综述了国内外离子印迹技术在金属离子污染治理和回收利用方面的研究现状和进展.对本体聚合、原位聚合、沉淀聚合、表面分子印迹技术、膜技术、微乳液聚合、原子转移自由基聚合等离子印迹聚合物的制备方法进行了比较、分析和总结,重点对离子印迹技术在重金属污染治理和回收利用方面进行述评.除了报道离子印迹技术在Cu2+、Fe3+、Hg2+、Zn2+、Cd2+、U6+等金属离子污染治理的成功案例外,还特别介绍了几种表面离子印迹聚合物制备采用的材料,如壳聚糖、硅胶、菌丝体.研究表明,与传统方法制备的聚合物相比,离子印迹聚合物的吸附容量和吸附速率大幅提高,尤其是离子印迹聚合物微球和表面印迹聚合物,对目标离子有突出的选择性.离子印迹聚合物因其可靠的机械稳定性、识别能力、易解吸和再生等性能,在离子分离、净化和回收领域已广为人们所接受,并为金属离子污染治理和回收的工业应用提供了技术基础.最后探讨了离子印迹技术研究领域面临的问题和趋势.     

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。     

新生成Ti(OH)4沉淀物对水中Mn2+的吸附机理研究

采用氧化Ti³⁺方法得到水合Ti(OH)₄絮体沉淀物，研究了以新生成Ti(OH)₄絮体作为吸附剂吸附去除水中Mn²⁺的效率，分析了吸附热力学、动力学及吸附前后Ti(OH)₄絮体的ζ电位变化，研究了pH值和几种常见离子对该吸附的影响。结果表明：Ti(OH)₄絮体对Mn²⁺的吸附可以较好地符合拟二级动力学模型；热力学结果显示，吉布斯自由能变化值ΔG^Θ为负值，吸附反应可自发进行；吸附可以较好地用Langmuir等温式描述，pH值为7.0和8.5时，计算的Q_max分别为58.8 mg/g、92.6 mg/g,但pH值为8.5时不能排除Mn²⁺通过形成沉淀而去除的途径。在试验的条件下，吸附反应进行较快，吸附很快达到准平衡，而且平衡吸附容量与最大吸附容量在数值上较为接近，吸附性质属于单分子层化学吸附。吸附容量还与Ti(OH)₄絮体表面的ζ电位值有一定的相关性，...     

香菇废弃物包埋方法优化及对锌的吸附热力学动力学研究

为寻找1种高效且价格低廉含Zn²⁺废水的生物吸附剂,资源化利用香菇废弃物,以聚乙烯醇（PVA）、海藻酸钠（SA）包埋香菇残粉制成PVA-SA香菇小球。进行了以PVA、SA、香菇残粉、一次交联时间、磷酸盐浓度、二次交联时间为影响因素的6因素3水平正交实验来确定包埋香菇的最优方案,得到PVA-SA包埋香菇最佳配方是8%PVA+2%SA+3%香菇残粉,在质量分数为2%CaCl₂饱和硼酸中一次交联12 h后,在质量浓度为3 g/L磷酸盐溶液中交联8 h。最佳香菇小球对Zn²⁺平衡吸附时间为1 h,伪二级动力学模型能很好地拟合包埋香菇对Zn²⁺的吸附动力学过程,相关系数R²为0.999 5,速率参数k₂为0.395 2 g/（mg·min）。Langmuir和Freundlich模型都能较好地描述Zn²⁺的等温吸附过程,Langmuir吸附等温模型推算出在20、30、40℃时香菇小球对Zn²⁺的最大吸附量为5.82、7.5...     

转运蛋白在细菌吸附铜(Ⅱ)中的作用机理研究

为研究转运蛋白在细菌响应铜(Ⅱ)胁迫中发挥的作用，从Transporter Classification Database(TCDB)数据库中检索得到嗜根寡养单胞菌(Stenotrophomonas rhizophila)JC1基因组中4个参与Cu(Ⅱ)吸附、转运和外排的转运蛋白，并对其结构和功能进行分析。此外，研究菌株JC1对不同质量浓度的Cu²⁺的吸附能力和耐受能力，并利用扫描电镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)分别分析Cu²⁺胁迫后，菌株JC1的形态学、元素组成和官能团的变化。结果显示，菌株JC1可耐受Cu²⁺的质量浓度为160 mg/L,但对120 mg/L Cu²⁺有最大吸附率，为72.3%。经Cu²⁺胁迫后，菌株JC1光滑的杆状结构消失，表面褶皱、呈短杆状，且其元素组成中出现了3个Cu²⁺吸收峰。FT-IR分析结果表明，—OH、—C—O和—C—C等官能团在菌株JC1胞外吸附Cu²⁺     

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。     

Fenton法处理生活垃圾渗滤液工艺方案分析及展望

综述了反应温度和时间、pH值、Fe²⁺投加量、H₂O₂投加量以及H₂O₂/Fe²⁺投加比例对Fenton法处理生活垃圾渗滤液效果的研究,在详细分析Fenton法分解污染物机理的基础上,结合生活垃圾渗滤液经Fenton法处理后的产物特征,建议将Fenton法用于生活垃圾渗滤液处理,并对Fenton法用于生活垃圾渗滤液达标处理进行了展望。     

原位负载木麻黄单宁树皮的制备及其对Ca2+的吸附

以富含单宁的木麻黄树皮为原料,通过甲醛与单宁等的反应及氧化处理制备固化、固化-H2O2固化-NaClO 3种原位固化木麻黄单宁改性树皮吸附材料,利用FT-IR和胶体滴定法研究改性前后树皮性质的变化,并考察了3种改性树皮对水溶液中Ca2+的吸附行为.结果表明:氧化处理增加了吸附剂表面的带负电基团,提高了对Ca2+的吸附能力,NaClO氧化效果更佳;氧化剂用量对Ca2+的吸附效果影响不大;3种改性树皮对Ca2+的吸附量随Ca2+初始质量浓度增大而增大,随溶液pH值增大而缓慢增大;3种树皮对Ca2+的平衡吸附量依次为27.32 mg/g、31.15 mg/g、34.72 mg/g,其对Ca2+的吸附行为符合准二级动力学方程.     

凤眼莲干粉对水中Sb~(3+)的吸附特性初探

以凤眼莲植株干粉为吸附材料,研究了起始pH值、反应时间、Sb3+初始浓度、温度、摇床转速和吸附剂用量等对凤眼莲干粉吸附Sb3+效果的影响及吸附特性。结果表明,凤眼莲干粉对Sb3+的吸附过程符合准二阶动力学模型(t/Qt=1/KQe2+1/Qe);凤眼莲干粉对Sb3+的吸附速度较快,当Sb3+初始质量浓度为50 mg/L,摇床转速为250 r/min,吸附剂用量为40 g/L时,反应1 h后凤眼莲对Sb3+的吸附率达80.66%;凤眼莲干粉在pH值为3.5~6.8的弱酸性范围内对Sb3+的吸附效果最佳。     

SBR活性污泥系统对废水中Cu2+去除研究

为探究活性污泥法处理含铜废水的可行性,以活性污泥和模拟含铜废水为研究对象,开展了静态吸附和SBR系统动态去除试验,分别研究了Cu²⁺静态吸附效果、影响因素、吸附模型和吸附机理,以及Cu²⁺动态处理效果和系统变化。结果显示,活性污泥静态吸附Cu²⁺的适宜pH值为4～7,25℃下最大吸附量为41.13 mg/g;准二级动力学模型和Langmuir模型对吸附过程拟合较好,吸附机理主要包括表面有机络合、离子交换和静电吸附;SBR活性污泥系统对不同质量浓度(3 mg/L、5 mg/L、10 mg/L)Cu²⁺的去除率分别为95%～98.7%、67.8%～76.2%、72.9%～82.4%,化学需氧量(Chemical Oxygen Demand, COD)去除率稳定在90%以上,系统中污泥浓度(Mixed Liquid Suspended Solids, MLSS)和污泥体积指数(Sludge Volume Index, SVI)明显下降;在Cu²⁺长期作用下,活性污泥系统性能呈现先波动...     

细菌-矿物复合吸附剂对重金属离子的吸附与解吸作用

将胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)KO2菌株在无氮培养基中培养得到细菌吸附剂,将K02分别接种到含有硅藻土或沸石粉的培养基中培养,得到细菌-硅藻土复合吸附剂和细菌-沸石复合吸附剂,研究三者对几种重金属离子的吸附和解吸作用.结果表明,细菌与矿物的复合吸附剂效果更好,解吸率也更高,其中细菌-沸石复合吸附剂效果最好.比较对Cu2+、Zn2+、Cd2+、Cd3+、pb2+的吸附作用.该吸附剂对Pb2+选择性最好,吸附率达97%,且吸附后可以自动聚集成团沉降,相比细菌和矿粉单独使用,沉降时间明显加快.用浓度均为0.1 mol/L的草酸、草酸铵、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)、硝酸钠4种溶液作解吸剂,分别对上述3种吸附剂体系进行解吸.EDTA-2Na对3种吸附条件下的Pb2+解吸效果最好,最高达到90%.在应用细菌吸附剂和细菌-硅藻土吸附剂条件下,EDTA-2Na解吸效果从大到小为Pb2+、Cu2+、Cr3+其他解吸剂均对Cu2+效果最好;草酸的解吸率从大到小依次为Cu2+、Cr3+、Cd2+、Zn2+、Pb2+.而在采用细菌-沸石吸附剂条件下,不同解吸剂对不同重金属解吸效果完全不同.用EDTA-2Na做解吸剂,5种离子的解吸率都明显高于其他组,草酸对Cr3+解吸率最高.研究表明,对重金属离子废水吸附和解吸效果较好的组合为细菌-沸石吸附剂和EDTA-2Na.     

微量Fe3+对过氧化氢异丙苯热稳定性影响研究

为研究微量铁离子（Fe³⁺）对过氧化氢异丙苯（CHP）热稳定性的影响,采用绝热加速量热仪（ARC）对CHP及含4种不同浓度Fe3+的CHP进行了绝热分解测试,测试分析了5个样品在绝热条件下的起始分解温度（To,s）、绝热温升（ΔTad,s）、最大温升速率（mm,s）和最大温升速率到达时间（θm,s）等参数,并利用热惰性因子Φ对实验数据进行了修正。研究结果表明:在绝热条件下,微量Fe3+的存在对CHP分解的To,s,ΔTad,s,mm,s和θm,s均有较大影响,且浓度不同对各参数的影响不一样;Fe³⁺的存在增加了CHP分解的剧烈程度,且浓度越大,CHP分解越剧烈,其热分解失控可能性越大,危险性越高;储存运输CHP时要避免与高浓度的Fe³⁺接触。研究结果可为CHP的热稳定性安全提供一定参考。     

内源Fe2+活化过硫酸盐联合生物炭增强厌氧消化污泥脱水性能的研究

为实现厌氧消化污泥脱水性能提升，利用厌氧消化污泥内源Fe²⁺活化过硫酸盐(PDS)联合核桃壳生物炭开展其脱水性能调理，并探讨了作用机理。结果表明，调理体系在pH值为6、PDS质量浓度为6.2 g/L、生物炭投加量为25.6 g/L、粒径范围125～150μm条件下，低压抽滤后泥饼含水率为70.3%,厌氧消化污泥的毛细吸水时间(CST)降低至114.7 s, CST降低率达到81.3%,脱水性能明显提升。在调理过程中，PDS氧化污泥中含铁矿物释放内源Fe²⁺,进一步活化PDS生成·SO■和·OH,降解胞外聚合物(EPS),释放结合水，显著增强厌氧消化污泥脱水性能；生物炭能够吸附EPS中的亲水性有机物，并提供骨架支撑作用，实现脱水性能进一步提升。对抽滤后泥饼重金属分级提取结果表明，调理体系能够明显削弱污泥固相重金属的环境浸出能力，并降低其浸出毒性；环境效益成本比值(BCR)结果表明提出的联合调理手段可行性较强，需进一步研究实现工业化应用。     

Pb2+、Cu2+、Cd2+在胡敏酸上的吸附和竞争吸附

研究了金属离子Pb2+、Cu2+、Cd2+在胡敏酸上的单一吸附和两两组分竞争吸附.结果表明,总体胡敏酸对Cu2+、Pb2+的吸附明显强于Cd2+.Freundlich方程对Pb2+、Cd2+单一金属离子吸附等温线的拟合呈极显著关系,Langmuir方程为胡敏酸吸附Cu2+的最佳拟合方程.Pb2+、Cu2+、Cd2+的两两组分竞争吸附表明,胡敏酸对3种离子均具有"选择性吸附",竞争能力从大到小依次为Pb2+、Cu2+、Cd2+.     

苯酚分子印迹聚合物对苯酚的吸附研究

以苯酚为模板分子,二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂,偶氮二异丁腈为引发剂,通过悬浮聚合法合成了苯酚印迹聚合物。考察了包含酸性、中性、碱性的3种功能单体对聚合物性能的影响,研究了印迹聚合物吸附去除苯酚的工艺条件以及吸附等温线、动力学。结果表明,以4-乙烯基吡啶为功能单体合成的印迹聚合物对苯酚具有更高的吸附量。最佳的吸附工艺条件为:温度为25℃,溶液pH值为8.0,苯酚底液质量浓度为30 mg/L,聚合物投加量为2 g/L。此外,聚合物对苯酚的等温吸附过程服从Langmuir模型,饱和吸附量为10.493 mg/g;吸附动力学过程服从准二级动力学方程,吸附速率常数为0.002 5 g/(mg·min)。     

生物锰氧化物对4种重金属的吸附特性研究

通过培养锰氧化细菌Sphingopyxis sp.4-15,制备生物锰氧化物,研究了生物锰氧化物的结构性质及其在不同影响因素下对4种重金属Cu、Zn、Cr和As的吸附特性。结果表明该生物锰氧化物中含有MnO₂、Mn₃O₄和MnO等晶体锰氧化物,包裹在菌体细胞表面呈现出规则的花球状。其锰主要以高价态的Mn⁴⁺和Mn³⁺形式存在,平均孔径为35.56 nm,比表面积为41.49 m²/g。锰氧化物对重金属的吸附过程受pH值影响,最适pH值为4~6;离子强度对吸附过程干扰较小;升高温度有利于其对Cu和Zn的吸附,而对As的吸附产生抑制;锰氧化物对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、As(Ⅲ)的吸附在反应360 min时可达到平衡,对Cr(Ⅲ)的吸附在反应5 min内达到平衡;在4种重金属最大初始浓度下,生物锰氧化物对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、As(Ⅲ)的吸附量依次为:70.184、15.140、9.141、0.089 mg/g,具有较大的重金属吸附容量。     

钛/钙氢氧化物的制备及其对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附研究

采用共沉淀法制备了钛/钙氢氧化物新型吸附剂,并对其吸附除As的性能进行了初步研究.考察了不同制备方法、Ti/Ca比例、pH值、Ca2+、磷酸根离子对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)去除率的影响,研究了所制备吸附剂对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附热力学特性,并对其吸附机理进行了探讨.结果表明:所制备吸附剂对As(Ⅲ)具有优异的选择性;吸附去除率试验中,吸附剂投加量0.2 g/L、As质量浓度1 mg/L、20℃、吸附3h条件下,TC-45/5吸附剂对As(Ⅲ)的去除率达到97.3％,对As(Ⅴ)的去除率为78.2％;酸性条件和Ca2+可显著提高As(Ⅴ)去除率,但对As(Ⅲ)吸附去除的影响不大;磷酸根离子由于竞争吸附而导致As去除率下降,且对去除As(Ⅴ)的抑制作用更强烈;30℃时,As(Ⅲ)与As(Ⅴ)的Langmuir饱和吸附量分别为30.21 mg/g和16.61mg/g.研究表明,钛/钙氢氧化物对As(Ⅲ)去除效果良好.     

化学改性硅藻土基吸附甲醛材料的制备及结构研究

为探索制备绿色、低碳的甲醛吸附材料，通过碱溶(1 mol/L的Na₂SiO₃和2 mol/L的NaOH)-水热反应改性硅藻土，制备出可吸附甲醛的硅藻土基材料，其对甲醛去除率达82.6%，且符合伪-二级吸附模型。红外光谱(FT-IR)结果表明硅藻土中的≡Si—O—Si≡结构发生了“解聚-重组”过程，并与硅藻土中的铝反应形成具有Al—O—Si结构物质；X-射线衍射(XRD)结果表明硅藻土中的硅铝化合物可原位合成少量ZSM-5沸石分子筛及大量的无定形物质；²⁹Si核磁共振(²⁹Si NMR MAS)结果进一步证实Al和Si的结合方式主要为2个Al取代三维≡Si—O骨架结构Q₀⁴，并形成具有Q₂⁴的结构单元；扫描电镜(SEM)结果表明碱溶-水热处理可促使具有规则孔洞结构的硅藻土形成更多无定型、结构更复杂的孔网结构，进而提高其对甲醛的吸附性能。     

霉菌/膨润土复合吸附剂对Cr~(6+)的吸附研究

用霉菌/膨润土复合吸附剂吸附Cr6+,通过单因素试验探讨复合吸附剂对Cr6+的吸附条件,并对其吸附机理进行了研究。结果表明,在pH值为5、吸附剂投加量为0.9 g(即18 g/L)、搅拌时间为20min、静置时间为1 h的条件下,对Cr6+的去除率达93%以上。霉菌/膨润土复合吸附剂对Cr6+的吸附特性较好地符合Langmuir等温吸附模型,吸附剂对Cr6+的吸附过程容易进行,属于单分子层吸附,且吸附动力学数据符合准二级动力学模型。