锐钛矿型二氧化钛的低温合成及其吸附除氟性能的研究

通过水解法在50℃低温条件下合成了锐钛矿型TiO₂,使用XRD、FT-IR、BET等方法对TiO₂进行了表征,并研究其对水中氟离子的吸附行为。结果表明:所合成锐钛矿型TiO₂比表面积达到278.93 m2/g,常温下对氟离子的最大吸附量为30.02 mg/g。吸附过程符合Langmuir等温线模型和准一级动力学模型,是自发性的吸热过程,吸附机理为静电吸引。     

地质聚合物及其原位合成沸石去除水溶液中氟离子研究

以NaOH和KOH混合碱液作激发剂,偏高岭土为固体原料,利用相同的工艺,分别制得地质聚合物和沸石样品,采用X射线衍射、扫描电子显微镜、比表面积和孔径分布分析对样品的物相和结构进行了表征,并将其用于水溶液中氟离子的吸附处理,探讨了其吸附去除氟离子的效率和特性。研究结果表明,沸石样品主要以I型钾沸石和F型钾沸石为主,比表面积为74.4 m²/g,远高于地质聚合物的41.1 m²/g。地质聚合物及其原位合成沸石对水溶液中氟离子都具有较好的吸附性能。在pH<4,温度为30℃条件下,地质聚合物样品最大氟离子吸附容量可达236.97 mg/g,沸石样品的吸附容量略大于地质聚合物。地质聚合物样品对氟离子的吸附等温线符合Langmuir模型,而沸石更符合Freundlich模型;两者的吸附动力学可用准二级动力学模型描述,属化学吸附过程。     

氟羟基磷灰石的制备及对重金属离子吸附研究

采用动态水热法制备出了含氟硅酸钙粉体。磷酸盐改性后得到含氟羟基磷灰石(FHAs)吸附材料。采用SEM、BET等手段对吸附材料的形貌和比表面积进行了表征;通过静态吸附实验探究了溶液pH、初始离子浓度、温度和吸附时间等因素对材料吸附性能的影响。实验结果表明,吸附过程符合准二级动力学方程;氟羟基磷灰石对污水中Pb~(2+)、Cd~(2+)重金属离子具有高效的吸附能力,吸附量分别可达112.5 mg/g和95.3 mg/g,重金属离子去除率均高达99.6%。     

磁性纳米复合材料CoFeM48对水中磺胺类抗生素的吸附去除研究

通过自组装技术在CoFe2O4表面包裹分子筛MCM-48,合成了一种新型的“核/壳”结构磁性纳米复合材料CoFeM48.采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、BET比表面积仪、振荡样品磁强计(VSM)等分别对CoFeM48的晶型、形貌、比表面积及磁性能等进行了系统表征分析.该复合材料对水中5种常见磺胺类抗生素表现出了良好的吸附性能,15℃时的平衡吸附量在68.9 μg·g-1(磺胺二甲嘧啶)至99.6μg·g-1(磺胺甲二唑)之间.吸附过程符合准二级动力学模型,吸附等温线能用Freundlich模型拟合.热力学计算结果表明CoFeM48对磺胺类抗生素的吸附是以物理吸附为主的自发放热过程.红外结果表明氢键是CoFeM48表面官能团和磺胺之间的一个主要作用力.此外,分子筛外壳有序的二氧化硅结构和磺胺之间的π-π电子共轭作用也可能促进两者之间的吸附.     

荷叶基生物炭的制备及对水中氟离子的吸附研究

以荷叶为原料,以KOH为活化剂,制备了高比表面积的荷叶基生物炭,利用扫描电镜和氮气吸脱附仪对样品的微观形貌和微观结构进行了表征,并对该荷叶基生物炭对水中氟离子的吸附性能进行了考察。结果表明,该荷叶基生物炭的比表面积为704.5 m~2/g,孔容为0.38 cm~3/g;可以明显看到生物炭表面均匀分布的大孔孔道;在质量浓度为10 mg/L的氟离子溶液中,氟离子在荷叶基生物炭上的吸附基本达到平衡;每100 mL氟离子溶液中加入1 g荷叶基生物炭时,除氟效果最佳,对氟离子的吸附容量为0.85 mg/g;荷叶基生物炭吸附动力学符合准二级动力学模型。     

聚吡咯改性生物炭对氟的吸附特性研究

以聚吡咯(PPy)改性芦苇-底泥生物炭(LB)制备了一种特异性吸附阴离子的吸附剂材料(LB/PPy)并实现水体中氟离子的高效去除.通过扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、孔径分析仪(BET)和傅里叶红外光谱(FTIR)对LB/PPy材料进行结构表征,并通过批量吸附实验探究LB/PPy对氟离子的吸附动力学和关键影响因素,最终揭示了该材料对氟离子的特异性吸附机理.PPy增加了LB材料的比表面积及表面官能团丰度,赋予其较高的吸附容量及特异性吸附阴离子性能.LB/PPy对氟离子的吸附动力学过程均符合准二级动力学模型,吸附过程同时存在物理吸附和化学吸附作用,但主要以化学键合为主;40℃时,达到最大吸附容量,为45.34mg/g,温度增加,吸附容量提升.该材料去除氟离子的最适p H值范围为8～10,具有高效的吸附效果,在多离子混合存在下仍能够保证对氟离子良好的特异性吸附能力,具有极高的应用价值.     

滨湖底泥对2种喹诺酮类抗生素的吸附作用研究

吸附-解吸是环境中抗生素发生迁移转化的重要过程。文章研究选择鄱阳湖滨湖底泥,采用批平衡实验法进行2种喹诺酮类抗生素的底泥吸附-解吸实验,并考察了pH、阳离子种类及阳离子浓度等因素对吸附的影响。结果表明,底泥对2种喹诺酮类抗生素的吸附过程符合拟二级动力学方程(R~20.99)。在298 K下,Langmuir模型能够更好地描述底泥对2种抗生素的等温吸附行为,底泥对CIP和ENR的最大吸附容量Q_m分别为15.289 0 mg/g和8.649 6 mg/g。底泥对2种抗生素在pH 3～9时均具有较好的吸附率,其中pH=5时其吸附率均达90%以上。底泥对2种抗生素的吸附-解吸行为受到水环境中Ca~(2+)的明显影响。研究表明,2种喹诺酮类抗生素在鄱阳湖滨湖底泥中具有较好的吸附作用,但考虑鄱阳湖流域水环境中以Ca~(2+)为主的常量阳离子的存在,则底泥对2种抗生素的平衡吸附率为40%～50%。研究可为喹诺酮类抗生素在鄱阳湖水环境中的环境行为及归趋研究提供科学依据。     

针铁矿-高岭石复合体的表面性质和吸附氟的特性

采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外(FT-IR)光谱、质子电位滴定、比表面及微孔分析等方法对针铁矿、高岭石及其复合体的基本性质进行了表征;研究了供试样品对氟的吸附容量及吸附模型.结果表明,在悬浮液体系中,针铁矿可包被在高岭石表面形成二元复合体.复合体的孔径主要分布在0.42 nm和0.61 nm左右,BET表面积为34.08 m2/g,表面分形度D=2.726,质子电荷零点(pHPZNPC)位于5.50～6.50间.初始pH=6.00时,针铁矿对氟的吸附容量(qmax)为4.506 mg/g,高岭石的吸附容量为0.608 mg/g,复合体的吸附容量为3.520 mg/g.用Langmuir和Freundlich方程拟合了针铁矿、高岭石及复合体对氟的等温吸附数据,其中Langmuir方程拟合的相关系数(R2)分别为0.964、0.991和0.799,Freundlich方程拟合的相关系数分别为0.925、0.886和0.995.3种矿物吸附氟的主要机制有阴离子配体交换、表面配位和静电作用;此外,"F-键桥"对复合体吸附氟也有重要贡献.与2种单体的平均值比较,针铁矿-高岭石复合体的孔体积和孔径分布无明显变化,比表面积和表面分形度增加,表面羟基含量和质子电荷量减少,吸附氟的能力增强.针铁矿和高岭石单体对氟的吸附属于单层吸附模式,适合用Langmuir方程拟合;多层吸附模型Freundlich方程可很好地描述复合体对氟的吸附.     

表面改性秸秆生物质环境材料对水中PAHs的吸附性能

300~700℃下热解炭化芝麻秸秆8h后,再用H3PO4溶液进行表面改性,制备了芝麻秸秆生物质环境材料.测定了生物质环境材料比表面积及其对亚甲基蓝和碘的吸附能力,并以多环芳烃(PAHs)为目标污染物,探讨了生物质环境材料对水中不同固液比(0.01g/32ml和0.02g/32mL)下单一PAHs菲以及复合PAHs萘、苊、菲的吸附性能.结果表明,随热解温度升高,秸秆生物质环境材料比表面积增大,对碘和亚甲基蓝的吸附能力也增强,700°C时比表面积、碘值和亚甲基蓝吸附值的最大值分别为269.95m2/g、434mg/g和150mg/g.生物质环境材料吸附水中PAHs的能力强,700℃时0.01g材料对32mL水中萘、苊、菲的去除率分别高达94.44%、95.47%和100%,均比相同条件下未经H3PO4改性的秸秆生物质环境材料高.     

掺硅碳羟基磷灰石的制备及其对Pb2+的吸附性能

以废弃蛋壳、硅酸钠为原料,采用水热法制备掺硅碳羟基磷灰石(Ca10(PO4)6-x-y(SiO4)x(CO3)y(OH)2-x-y,Si-CHAP),研究其对溶液中Pb2+子的吸附性能.采用BET比表面积、红外光谱、X光衍射、扫描电镜等分析手段对样品进行表征,实验考察了pH值、反应时间以及温度等对Si-CHAP吸附Pb2+的影响.结果表明,Si-CHAP是一种具有较大比表面积的介孔材料,其比表面积为323.25m2/g.Pb2+初始浓度为300mg/L并加入2g/L的吸附剂,室温下反应时间90min后,Si-CHAP对溶液中铅离子去除率和吸附容量分别为99.39%和149.09mg/g. Langmuir等温吸附方程能较好描述铅离子在Si-CHAP上的吸附平衡,准二级动力学方程式描述铅离子在Si-CHAP上吸附的最佳吸附动力学模型,热力学参数表明Si-CHAP吸附铅离子是自发、吸热和熵值增加过程.