生物质电厂底渣对水溶液中Cu~(2+)的吸附特性

本实验选用安徽某生物质发电厂燃烧炉底渣,通过研究吸附等温线、吸附时间以及电厂灰投加量和溶液初始p H对生物质灰吸附Cu2+的影响,以确定其对水溶液中Cu2+的吸附特性.结果表明,Cu2+初始浓度在50—100 mg·L~(-1)范围内,Langmuir模型能很好地描述生物质电厂底渣对Cu2+的等温吸附规律,其理论饱和吸附量为20 mg·g~(-1),非常接近实际饱和吸附量19.45 mg·g~(-1).溶液初始p H值在2—6范围时,Cu2+的去除率随p H值的升高而增加,当p H在6附近时去除率最佳,接近100%.溶液Cu2+初始浓度为100 mg·L~(-1),体积为50 m L时,随生物质电厂底渣投加量增加,其对Cu2+的去除率上升,但去除效率下降,0.2 g左右可能是达到最佳去除效率和去除率的用量.溶液中Cu2+的去除率随吸附时间的增加而升高,用量越大达到吸附平衡的时间越短,但90 min左右时各个用量的去除率均趋于稳定.     

KMnO_4存在下利用水热法由牛粪制备水热炭及其吸附Pb(Ⅱ)性能

以牛粪为生物质原料,在水溶液和KMn O4溶液中分别制备出牛粪水热炭(HC)和改性牛粪水热炭(MHC),对其灰分、元素组成、形貌、表面基团和织构性质进行了表征,并采用批量吸附实验研究了KMn O4改性对牛粪水热炭吸附Pb(Ⅱ)性能的影响.结果表明,KMn O4改性使牛粪水热炭的灰分和氧含量升高,碳、氢、氮的含量降低,芳香性和极性增强,并使比表面积和孔体积显著提高;在p H=4.0—7.0范围内,MHC对Pb(Ⅱ)的吸附率均高于未改性的水热炭;对Pb(Ⅱ)的吸附过程均遵循准二级动力学模型,KMn O4改性可改善吸附动力学性能;未改性的牛粪水热炭对Pb(Ⅱ)的吸附符合Freundlich等温方程,而MHC的吸附遵循Langmuir等温方程,其饱和吸附量随温度的升高而增大,25℃时其饱和吸附量为82.25 mg·g-1.对MHC吸附过程的ΔGθ、ΔHθ和ΔSθ的计算结果表明,该过程是自发的且固液界面自由度降低的放热过程.     

生物遗态氧化锰基镁铝水滑石的制备及铅吸附性能

本文以棉花为模板,浸渍醋酸锰溶液进而再煅烧的方法制备出具有棉花生物遗态的氧化锰.以氧化锰为基底,采用水热合成法制备出氧化锰基镁铝水滑石.利用热重差热(TG-DTA)分析、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对其进行表征.将所得样品在500℃下煅烧,研究所得氧化物对铅离子的吸附性能,对吸附剂用量、初始浓度、温度、时间等对吸附有影响的因素进行了系统的研究.结果表明,在25℃下,50 mg生物遗态氧化锰基镁铝氧化物吸附浓度为50 mg·L-1的铅离子溶液,去除率可达99%以上,吸附可在120 min基本达到平衡,吸附动力学模型符合准二级动力学.吸附等温线符合D-R模型,吸附属于物理吸附,且升温有利于吸附.     

NaCl改性人造沸石去除废水中氨氮的性能及其影响因素

采用NaCl溶液对人造沸石进行改性处理,考察NaCl溶液浓度对改性效果的影响.通过表面特征分析、静态吸附试验及吸附等温分析,进一步比较了人造沸石和改性人造沸石对氨氮的吸附去除性能.由X射线衍射(XRD)分析可知,沸石经改性后表面变粗糙,同时出现NaCl晶体特征衍射峰.试验结果表明,1.0 mol·L-1NaCl溶液对人造沸石的改性效果最佳;在沸石用量为1.0 g(50 mL废水)、氨氮浓度为10 mol·L-1、反应时间为40 min、反应温度为25℃和pH值为6.52条件下,改性人造沸石对氨氮的吸附效果最佳,去除率为96.02％.Langmuir和Freundlich吸附等温方程均可较好地拟合2种沸石对氨氮的吸附过程.改性人造沸石对氨氮的吸附饱和容量(21.46 mg·g-1)远大于人造沸石(9.03 mg·g-1).     

两种盐复合改性活性氧化铝对水中氟的吸附特性

采用Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3两种盐对活性氧化铝进行改性,通过静态吸附实验,研究了改性活性氧化铝对水中氟离子的吸附特性及影响因素.改性后的活性氧化铝吸附容量显著提高,25℃下吸附容量达到6.25 mg·g-1.改性活性氧化铝对氟的吸附动力学符合拟二级动力学模型,吸附等温线更符合Langmuir等温吸附规律.吸附过程ΔG0<0、ΔH0>0、ΔS0>0,表明改性吸附剂对氟的吸附是自发的,是吸热、熵增加的反应.吸附最佳p H值为6,吸附过程中,共存PO3-4对吸附效果影响最大.     

镧和阳离子表面活性剂联合改性活性炭对水中磷酸盐和硝酸盐的吸附作用

采用镧(La)和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(HDTMA-Cl)对活性炭进行联合改性,并考察了La和HDTMA联合改性活性炭(La-HDTMA改性活性炭)对水中磷酸盐和硝酸盐的吸附性能.实验结果表明,La-HDTMA改性活性炭对磷酸盐和硝酸盐具备一定的吸附去除能力.La-HDTMA改性活性炭对水中磷酸盐和硝酸盐的吸附动力学过程符合准二级动力学模型,吸附平衡数据可以采用Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)等温吸附模型加以描述.根据Langmuir等温吸附模型计算得到的La-HDTMA改性活性炭对磷酸盐和硝酸盐最大吸附量分别为4.15 mg·g-1和11.2 mg·g-1.当p H值由4增加到8时,La-HDTMA改性活性炭对水中磷酸盐的吸附能力增加;当p H值超过8时,对磷酸盐的吸附能力则下降.LaHDTMA改性活性炭对水中硝酸盐的吸附能力随p H值的增加而下降.水中共存的Cl-、HCO-3和SO2-4等阴离子会抑制La-HDTMA改性活性炭对磷酸盐和硝酸盐的吸附.水中共存的硝酸盐会抑制La-HDTMA改性活性炭对磷酸盐的吸附,共存的磷酸盐亦会抑制La-HDTMA改性活性炭对硝酸盐的吸附.采用1 mol·L-1Na OH溶液可以使71%吸附剂上的磷酸盐解吸下来,采用1 mol·L-1的Na Cl溶液可以使97%吸附剂上的硝酸盐解吸下来.La-HDTMA改性活性炭对水中磷酸盐的吸附机制主要是阴离子交换、静电吸引、配位体交换作用和路易斯酸碱反应,对硝酸盐的吸附机制主要是阴离子交换和静电吸引作用.     

表面印迹材料对水中Cd(Ⅱ)的吸附动力学

采用表面印迹技术,以硅胶为载体、Cd(Ⅱ)为模板离子、γ-脲基丙基三甲氧基硅烷为偶联剂和功能单体、环氧氯丙烷为交联剂,合成了脲基功能化的镉离子表面印迹材料.用制备好的印迹材料为吸附剂进行静态吸附实验,考察了溶液的不同p H值、反应时间、温度和Cd(Ⅱ)的初始浓度等因素对镉离子吸附效果的影响.并用准一级动力学和准二级动力学对实验数据进行拟合,计算出相应的速率常数.结果表明,表面印迹材料对Cd(Ⅱ)的吸附是一个快速的过程,在20 min内即可达到吸附平衡,且准二级动力学方程(R20.99)能更好地描述其吸附动力学行为.吸附等温线符合Langmuir等温吸附模型,这表明了吸附过程是以单层吸附为主.在最佳的吸附条件下,Cr(Ⅱ)的吸附量可达到83 mg·g-1.此外吸附热力学研究表明该吸附过程是一个自发的、吸热过程.     

富磷污泥生物炭去除水中Pb(Ⅱ)的特性研究

以城市污水厂富磷剩余污泥为研究对象,考察高温热解制备生物炭吸附剂对水中Pb(Ⅱ)的去除效果.研究表明,随着热解温度升高,制备的生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力增强;在相同热解温度下,生污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力比消化污泥生物炭大.采用700℃热解1 h制备生污泥生物炭以研究对Pb(Ⅱ)吸附的影响因素,结果显示:吸附180 min达到吸附平衡;富磷污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的去除率随pH增加而升高;生物炭投加量增加,对Pb(Ⅱ)去除率上升,而单位吸附容量迅速减小.污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附符合准二级反应动力学,Langmuir模型比Freundlich模型能更好地拟合等温吸附线.在pH 5.0、吸附时间3 h、生物炭投加量20 g.L-1条件下,对Pb(Ⅱ)的最大吸附量为34.5 mg.g-1,表明富磷污泥生物炭可以作为一种廉价的吸附剂.     

水热法制备榴莲碳对水体中四环素的去除性能

本文利用榴莲壳和氯化高铁水热法制备具有磁性的榴莲碳,利用XRD、FTIR和SEM对榴莲碳进行结构表征,并研究榴莲碳对水体中四环素的吸附性能,以及水热反应温度、溶液p H和盐浓度等对榴莲碳吸附去除四环素性能的影响.结果表明,在水热温度170℃加热10 h条件下制备的榴莲碳D170具有明显的纳米片状和颗粒状结构,随着温度的升高,制备的榴莲碳XRD衍射峰增强,形成的结晶更好.吸附实验表明,随着水热制备温度的升高,制备的榴莲碳对四环素的吸附去除率呈降低趋势.榴莲碳对四环素的吸附热力学模型拟合表明:D170、D180和D200对水体中四环素的最大吸附容量分别为153.97 mg·g~(-1)、80.26 mg·g~(-1)和34.14 mg·g~(-1),其中D170对四环素的吸附效果最好,最佳吸附溶液p H值约为6.0,吸附热力学过程符合Freundich模型,吸附动力学过程符合假二级动力学模型.溶液中添加Na Cl能促进榴莲碳对四环素的吸附作用,当Na Cl浓度高于0.1 mol·L~(-1),榴莲碳对四环素的去除率达到100%;而添加Ca(NO_3)_2可降低榴莲碳对四环素的吸附能力,当Ca(NO_3)_2浓度从0.1 mol·L~(-1)增加到1.0 mol·L~(-1)时,水溶液中四环素的去除率从93%降低到78%.     

聚乙烯醇-海藻酸钠固定香菇废弃物吸附Pb和Cd的最佳配方

选用香菇废弃物作为生物吸附剂,用聚乙烯醇(PVA)-海藻酸钠(SA)同定香菇粉制成PVA-SA固定香菇,以吸附溶液中铅(Pb)和镉(Cd)的能力为主要评价指标,结合成球性、机械强度和耐酸性等,通过正交试验确定出吸附Pb的PVA-SA固定香菇最佳配方是8%PVA+1%SA+3%香菇粉+2%CaCl2的饱和H3BO3,对Pb的吸附率为95.4%,吸附Cd的PVA-SA同定香菇的最佳配方是5%PVA+1%SA+3%香菇粉+2%CaCl2的饱和H3BO3,对Cd的吸附率为63.7%.二小球的成球性、机械强度和耐酸性都较好.Langmuir等温吸附模型能最好地拟合香菇吸附Pb的热力学过程,相关系数R2达0.993 9;Freundlich模型能更好地描述香菇吸附Cd的热力学过程,R2为0.999 3.Freundlich等温吸附模型适合描述PVA-SA同定香菇吸附Pb和Cd的热力学过程,R2分别为0.958 7和0.982 3.自由香菇对Cd的理论最大吸附量qm-Langmuir (2.832 1 mg g-1)小于PVA-SA固定香菇的理论最大吸附量qm-Langmuir (6.447 5 mg g-1),自由香菇吸附Pb的Freundlich模型参数k(0.312 7)小于PVA-SA固定香菇吸附Pb的k(0.431 0),香菇固定后吸附Cd和Pb的能力有所提高.PVA-SA固定香菇吸附Pb和Cd的吸附平衡时间分别为3 h和7 h,比自由香菇吸附Pb和Cd的平衡时间(1 h)长.伪二级动力学模型能很好地拟合固定香菇吸附Pb和Cd的动力学过程,R2分别为0.999 9和0.994 6,由该模型计算出的对Pb和Cd的平衡吸附量理论值分别为0.453 6 mg g-1和0.2060 mg Cd g-1.伪二级动力学模型能很好地拟合同定香菇吸附Pb和Cd的动力学过程,由该模型计算出的固定香菇对Pb和Cd的平衡吸附量理论值分别为0.453 6 mg g-1和0.206 0 mg g-1,自由香菇对Pb和Cd的平衡吸附量理论值分别为1.817 2 mg g-1和0.842 5 mg g-1.PVA-SA固定香菇吸附Pb/Cd的伪二级动力学反应速率常数k2为1.324 1/1.253 1,自由香菇吸附Pb/Cd的k2为0.780 510.213 0,自由香菇吸附Pb/Cd的k2大于固定香菇的k2,表明固定香菇吸附Pb/Cd达到平衡所需要的时间比自由香菇所需要的时间长.图3表6参16     

Cu~(2+)和Pb~(2+)存在下改性玉米秸秆对Cd~(2+)的吸附

以丙烯腈改性的玉米秸秆为吸附剂,对水体中的Cu2+,Pb2+,Cd2+进行吸附,用双组分竞争模型和LCA模型对实验结果进行拟合,结果表明:改性玉米秸秆对三种重金属离子的吸附能很好地符合Lang-muir方程,相关性(R2)分别为0.98,0.95和0.98,最大吸附容量分别为9.34,31.8和12.7mg·g-1;在Cu2+和Pb2+存在下,改性玉米秸秆对Cd2+的吸附受到明显的抑制,且随Cu2+和Pb2+浓度的增大抑制作用加强;在低浓度时,该吸附材料优先吸附顺序为:Cu2+＞Pb2+＞Cd2+,高浓度时为:Pb2+＞Cu2+＞Cd2+.     

高性能铅离子吸附剂聚间苯二胺微粒的包埋

以聚乙烯醇为包埋剂、硼酸为交联剂,将高性能铅离子吸附剂聚间苯二胺微粒包埋成球.着重考察包埋剂浓度、包埋比、交联时间等对包埋小球的力学性能和吸铅性能的影响.结果表明,最佳包埋工艺为:聚乙烯醇浓度为8wt%、包埋比为1:1(W/W)、交联时间为24h.包埋小球对初始浓度为500mg·l-1左右Pb2 的吸附容量达129.1mg·g-1.     

固定化多酚氧化酶对水中苯酚和氯酚的去除

以壳聚糖/蒙脱土插层复合物为载体,吸附法制备固定化多酚氧化酶,并以此催化氧化去除水中的苯酚、4-氯苯酚和2,4-二氯苯酚.考察了固定化多酚氧化酶的制备条件,对酚类化合物的催化氧化条件、动力学特性以及固定化酶的重复使用性能.结果表明,固定化多酚氧化酶的最佳制备条件为p H 5.0,酶与载体质量比20 mg·g-1,固定化6 h,所得固定化酶的载酶量为12.12 mg·g-1,每克单位载体酶活为12.76×103U·g-1.固定化多酚氧化酶对酚类化合物的最佳去除条件为:苯酚溶液p H 7.0,温度30℃;4-氯苯酚溶液p H 5.0,温度20℃;2,4-二氯苯酚溶液p H 5.0,温度30℃.在最佳反应条件下,酶与底物质量比为20 mg·mg-1时,固定化多酚氧化酶对苯酚、4-氯苯酚和2,4-二氯苯酚溶液去除率分别为63.6%、85.8%和87.8%.苯酚、4-氯苯酚和2,4-二氯苯酚的米氏常数Km值依次减小,最大反应速率Vmax依次增大,表明固定化酶对2,4-二氯苯酚的亲和力最强,催化速度最快.固定化酶循环使用6次(24 h)后对苯酚、4-氯苯酚和2,4-二氯苯酚的去除率分别为15.7%、24.2%和27.8%.     

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.     

黄铁矿对水体中腐殖酸的吸附特性

选择富里酸(fulvic acid,FA)和胡敏酸(humilic acid,HA)作为吸附对象,通过铁矿物吸附筛选实验,以黄铁矿(pyrite)为吸附剂研究其对水体中两种典型腐殖酸(humic acid)的吸附特性.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(IR)、纳米粒度及电位(Zeta)分析仪和比表面仪(BET)对黄铁矿进行组成及结构表征.考察了腐殖酸溶液p H、离子强度和温度等条件对黄铁矿吸附的影响.结果表明,黄铁矿是层状结构,吸附腐殖酸后,在黄铁矿表面形成了大小均匀的分子簇,且黄铁矿晶粒尺寸减小了约10 nm;黄铁矿对FA、HA的最大吸附量分别为11.8 mg·g-1和13.1 mg·g-1.随着p H增加,黄铁矿对腐殖酸的吸附量均表现为先增大后减小;离子强度(NaCl)对吸附的影响较小;随着温度升高,其吸附量不断增大.两种腐殖酸吸附数据与Langmuir吸附模型拟合良好且其吸附动力学规律均符合二级动力学模型,热力学研究表明,黄铁矿吸附两种腐殖酸均属于自发进行的吸热反应.     

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.     

改性木薯秸秆对硝酸根的动态吸附及脱附

利用以环氧氯丙烷、N,N-二甲基甲酰胺、吡啶、二甲胺溶液对天然木薯秸秆进行化学改性得到的新型阴离子吸附剂,研究在不同条件下对KNO3溶液的动态吸附及脱附再生效果.结果表明,与改性前相比,木薯秸秆的吸附性能有了很大提高.随着KNO3溶液质量浓度由50 mg·L-1增加至150 mg·L-1,改性木薯秸秆吸附硝酸根至饱和的时间由120 min缩短至65 min,动态饱和吸附量由11.73 mg·g-1增至26.58 mg·g-1;当KNO3溶液流速分别为3、5、10 mL·min-1时,动态吸附至饱和时间分别为150、120、65 min,改性吸附剂对硝酸根的饱和吸附量和去除率降低;改性木薯秸秆在中性溶液时,吸附效果较好,120 min后达饱和,而在碱性和酸性时40 min即达饱和.Thomas模型能够很好地描述改性木薯秸秆对KNO3的动态吸附动力学.分别选用0.05 mol·L-1NaCl、NaOH和HCl溶液做脱附剂可以得到较好的脱附效果.     

活性焦吸附处理五氯酚钠废水

以活性焦为吸附剂,采用静态吸附实验考察活性焦对PCP-Na模拟废水的吸附性能,研究了反应时间、温度、p H值、活性焦用量对吸附效果的影响,采用急性毒性法评价吸附前后废水急性毒性的变化.结果表明,在原始p H下,温度40℃,活性焦用量4 g·L-1,反应时间180 min时,废水中PCP-Na的浓度由100 mg·L-1降为2.92 mg·L-1,去除率97.07%.吸附后废水的急性毒性下降99.09%.PCP-Na在活性焦表面的吸附是拟二级反应,吸附速率常数为2.52×10-2g·mg-1·min-1,其吸附行为可用Langmuir等温线模型进行描述;热力学计算结果表明吸附反应是自发和吸热过程.     

脂肪胺-硅胶的制备与其吸附Pb(Ⅱ)性能

该研究以二氧化硅、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酸甲酯和乙二胺为原料合成了脂肪胺-硅胶树脂,并利用FTIR、TG对其结构及官能团接枝率进行分析;利用所制备的脂肪胺-硅胶材料进行了重金属离子Pb(Ⅱ)的吸附研究,考察了吸附时间、温度、p H值及重金属离子对吸附的影响,并利用Langmuir和Freundlich吸附等温方程进行拟合.结果表明,该材料对Pb(Ⅱ)的吸附量达到1.67 mmol·g~(-1);合成树脂对Pb(Ⅱ)的吸附过程可用Langmuir吸附等温方程进行拟合,根据G.E.Boyd方程可知,吸附过程符合液膜扩散控制机理.     

皇竹草生物炭的结构特征及对重金属吸附作用机制

本研究以皇竹草秸秆为生物质原料,在不同温度(400—700℃)下利用限氧热解法烧制一系列秸秆生物炭.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和拉曼光谱对所得生物炭样品进行分析,结果表明,500℃可使皇竹草秸秆生物炭充分热解,所得的生物炭晶体构成主要由半晶体结构涡轮层碳和一些矿物晶体组成,表面含有芳香类化合物、不饱和的醚类物质、无定形碳和C—C、C—O、C—OH等官能团.吸附实验表明,不同热解温度的皇竹草秸秆生物炭对混合重金属(Cr(Ⅵ)、Cu~(2+)、Cd~(2+))的吸附效果差异显著.在EDTA共存的条件下,皇竹草秸秆生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附量远高于Cu~(2+)、Cd~(2+),其中500℃下热解得到的生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附量达1.525 mg·g-1,而对Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附量约在0.05—0.15 mg·g-1.p H影响实验表明,在酸性条件(p H 1—4)下有利于Cr(Ⅵ)的吸附,其吸附量最高可达1.836 mg·g-1,在碱性条件(p H 9—13)下有利用于Cu~(2+)的去除,其吸附量最高可达0.836 mg·g-1.Cu~(2+)和Cd~(2+)在生物炭的吸附作用主要发生在C—C/C—H、C—O/C—OH等官能团上,重金属与生物炭中C—O官能团中的氧原子可能存在配位作用.