石英砂负载氧化铁吸附除锑、磷的XRD、FTIR以及XPS研究

通过XRD、FTIR以及XPS方法研究了石英砂负载氧化铁(IOCS)吸附锑、磷的机理.研究结果表明,IOCS表面氧化铁的晶型为α-Fe2O3;OH-及Fe-O键可以在FTIR谱图上检测到.XPS测定结果表明,IOCS吸附锑过程中氧原子及铁原子发生了电子转移,而IOCS吸附磷的过程几乎没有发生电子转移.XPS的价带谱研究表明,IOCS与锑的结合强度大于IOCS与磷的结合强度.由于锑、磷的吸附,导致IOCS表面铁原子的浓度有所降低;XPS溅射结果表明,锑较磷更能与深层的氧化铁发生反应.     

沸石负载氧化铁吸附剂吸附除磷研究

采用铁盐溶液蒸发法制备沸石负载氧化铁吸附剂,探讨其对磷的吸附性能。结果表明:随着沸石负载氧化铁吸附剂投加量的增加,单位质量吸附剂对磷的吸附量先升高后降低;磷的去除率随负载铁含量的增加而升高;p H=7时,去除率高达92.6%;吸附剂对磷的去除率受共存离子的影响较小;吸附数值可采用Freundlich等温模型拟合,相关性显著;吸附过程很好地遵循准二级动力学模型;采用Na OH为再生剂效果较好,再生率随着Na OH溶液浓度的提高而提高。     

氧化铁涂层砂变性滤料除砷性能研究

氧化铁涂层砂和未涂层石英砂除砷过滤实验比较表明,氧化铁涂层砂除砷效果显著,去除率达95%以上,基本遵循低pH,高去除率的规律,除砷吸附等温线属于Langmuir型,单层吸附。     

沸石负载羟基氧化铁对铬（VI）吸附的固体浓度效应研究

本文利用沸石负载羟基氧化铁作吸附剂对六价铬进行吸附和解吸附实验。探讨了沸石负载羟基氧化铁对六价铬的吸附机制和固体浓度效应。实验结果表明：当吸附剂的用量从0.05g增加到0.2g时,在实验条件下,六价铬的吸附量从27999.493μg/g降低到8930.610μg/g,吸附剂对Cr6＋的吸附存在明显的固体浓度（Cs）效应。吸附滞后角随着Cs的增加而减小,吸附反应的可逆性增大。将实验数据分别用Languir和Freundlich吸附模型进行拟合,发现Freundlich吸附模型对实验数据拟合效果较好,表明该吸附反应以单分子层吸附为主。     

石英砂负载β-FeOOH (ACS)吸附除Cr(Ⅵ)的机理分析

研究了吸附材料石英砂负载β-FeOOH(ACS)对Cr(Ⅵ)的吸附机理.结果表明,Cr(Ⅵ)在ACS表面的吸附率随ACS表面Zeta电位的降低而显著降低,说明Cr(Ⅵ)的吸附以静电作用为主.石英砂负载β-FeOOH后表面Zeta电位由负变正,说明β-FeOOH在石英砂表面的负载改变了石英砂表面的电荷性质,也表明ACS能对Cr(Ⅵ)产生静电吸附.ACS吸附除Cr(Ⅵ)的能量色散X射线光谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)测定结果表明,ACS吸附Cr(Ⅵ)的过程发生了一定的离子交换作用,且吸附反应伴随着部分氧化还原反应的进行,氧提供电子,铁、铬接受电子,氧、铁分别起Lewis碱和Lewis酸的作用.     

碳酸盐岩红土中氧化铁矿物表面化学特征及其吸附机理研究

应用ＸＰＳ技术，首次较系统地研究了碳酸盐岩红土中氧化铁矿物表面化学特征及其吸附机理，氧公铁矿物表面的ＸＰＳ分析表明，矿物表面和整体之间在化学成分，状态和结构等方面存在明显差异，矿物表面的这种非均匀性特征是其表面化学反应的重要动力学起因。     

3种耐锑土壤细菌的筛选及对锑的吸附研究

从湖南省冷水江锡矿山尾渣土壤中筛选分离出3株具有较高锑耐性的细菌,通过宏观吸附结合X射线光电子能谱（XPS）,阐明3株细菌对Sb（Ⅲ）和Sb（Ⅴ）的吸附机制.根据生理生化指标和16S rDNA序列同源性对比,鉴定出1株革兰氏阴性菌和2株革兰氏阳性菌,分别为人苍白杆菌（Ochrobactrum anthropi）、芽孢杆菌（Bacillus sp.）及蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）.3株细菌都呈杆状,且都能在高锑含量营养液中良好生长.3株细菌对锑的等温吸附符合Langmuir模型,对锑的最大吸附量约为11.0~14.3 mg·g^-1,其中,蜡状芽孢杆菌对锑的吸附能力高于其它两株细菌,3株细菌对Sb（Ⅲ）的吸附量略高于Sb（Ⅴ）.XPS结果表明,细菌表面的羧基和氨基在锑吸附过程中发挥主导作用.本研究结果对于理解土壤微生物吸附固定锑机制及其在土壤修复中的应用有重要意义.     

Zn系LDHs负载改性石英砂和沸石对Cr(Ⅵ)吸附效果对比及其作用机理研究

为提升人工湿地常用填料对受污染水体中Cr(VI)的吸附性能,采用水热-共沉淀法在碱性条件下制备了Zn系LDHs涂层负载改性沸石和石英砂填料,并运用场发射扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和BET等手段对改性前后填料的表面形态和化学成分进行了表征.最后,通过等温吸附试验、动力学吸附试验、吸附热力学试验对Zn系LDHs改性填料和天然填料的Cr(VI)吸附效果及其作用机理进行了对比研究.结果表明,通过Zn系LDHs涂层负载,沸石和石英砂对Cr(VI)的吸附类型由以物理吸附为主的多分子层吸附向以化学吸附为主的单分子层吸附转换,有利于吸附水中的Cr(VI);热力学相关参数ΔS~00,ΔG~00,ΔH~00,表明对Cr(VI)的吸附是自发放热过程.相比于天然沸石和石英砂,Zn系LDHs负载改性沸石和石英砂的表面物化性状发生明显变化,最大饱和吸附容量明显提高,尤其是石英砂的最大饱和吸附容量从21 mg·kg~(-1)提升到125 mg·kg~(-1).改性同种天然填料时,ZnAl-LDHs负载改性的效果更佳;而相对于天然沸石的改性,Zn系LDHs负载改性能更有效地提高石英砂对Cr(VI)的吸附能力.因此,本实验中ZnAl-LDHs负载改性石英砂可推荐用于实际人工湿地中Cr(VI)的去除.     

铁锰复合氧化物同时吸附锑镉性能研究

以五价锑（Sb（V））和镉（Cd²⁺）为对象,考察了二者单独存在和共存体系下铁锰复合氧化物（FMBO）对其吸附性能,探讨了Sb（V）（或Cd²⁺）的吸附对Cd²⁺（或Sb（V））吸附的影响.研究发现,单独存在体系下Sb（V）和Cd²⁺的吸附常数K_F分别为0.48和1.13 L·mg^-1,而共存体系下则分别提高至1.88和1.51 L·mg^-1;Elovich动力学模型可较好地描述共存条件下Cd²⁺与Sb（V）在FMBO表面的吸附,表明该体系的吸附为多层吸附且为非均相扩散过程;吸附48 h后Sb（V）和Cd²⁺的最大吸附量分别达到0.32和1.43 mmol·g^-1;Sb（V）在偏酸性而Cd²⁺在偏碱性pH范围具有较好的吸附效果.Sb（V）（或Cd²⁺）通过改变FMBO表面ζ电位和反应平衡pH等机制影响Cd²⁺（或Sb（V））的吸附.此外,XPS和吸附后水相铁锰浓度结果显示,Cd²⁺可能与FMBO体相中Mn²⁺进行晶格置换并促进Mn²⁺的溶出,进而促进了Sb（V）的吸附.     

铁锰复合氧化物吸附去除五价锑性能研究

对比研究了铁锰复合氧化物(FMBO)、羟基氧化铁(FeOOH)和二氧化锰(MnO₂)吸附去除五价锑(Sb(V))的性能.结果表明FMBO对Sb(V)具有很好的吸附性能,在pH=5.0的条件下,最大吸附容量达到1.05 mmol·g^-1,略高于FeOOH (0.82 mmol·g^-1)及远高于MnO₂ (0.43 mmol·g^-1);采用Freundlich模型可以很好地描述Sb(V)在FMBO的吸附行为(R² = 0.98).就吸附动力学而言,假二级动力学可很好地描述Sb(V)在FMBO (R² = 0.93)和MnO₂表面的吸附过程(R² = 0.96),而Sb(V)在FeOOH表面的吸附过程可用Elovich模型拟合 (R² = 0.94).Sb(V)的吸附量随着pH值的升高而降低;磷酸盐显著抑制了Sb(V)的吸附,而硫酸盐和碳酸盐影响不大.提高体系离子强度可促进Sb(V)在FMBO表面的吸附,推断Sb(V)在FMBO表面形成内层络合物后被吸附去除.     

磺胺嘧啶在覆铁石英砂中迁移特征及数值模拟

为了探讨磺胺类抗生素在土壤中的迁移特征,以磺胺嘧啶（SDZ）为研究对象,以石英砂（QS）为介质,采用高温加热法制备覆铁石英砂（IOCS）,通过土柱出流实验,研究不同铁含量和离子强度对SDZ在IOCS中迁移的影响,并利用Hydrus-1D软件对结果进行模拟.土柱出流实验结果表明,随着IOCS表面铁含量增加,其表面粗糙度越大,且表面携带的正电荷越多,SDZ越容易吸附在IOCS表面,其相对浓度峰值越低,不利于SDZ的迁移;离子强度的增加,促进了SDZ在QS和IOCS中的迁移,这主要是受静电作用、表面络合作用和竞争吸附作用的控制.模拟结果显示,非平衡单点吸附模型（OSM）可以较好地模拟不同铁含量和离子强度下SDZ的迁移过程,拟合曲线与实测曲线几乎重合,R²>0.97,RMSE<0.032,拟合效果较好;反演所得吸附分配系数k_F随着铁含量的增加而增加,随离子强度的增加而减小;阻滞因子R_d与其呈现相同的变化趋势;吸附特征参数β>1,而一阶动力学速率常数α均较小.     

铁锰复合氧化物包覆海砂的吸附除磷研究

利用铁锰复合氧化物包覆海砂制备了一种用于污水除磷的新型颗粒状吸附剂,并对其表面特性与磷吸附行为进行了研究.扫描电镜(SEM)分析结果表明,包覆后海砂颗粒表面凹凸不平且多孔,BET比表面积由0.06增至2.52 m2·g-1.磷吸附实验结果表明,包覆后海砂对磷的吸附能力显著提高,最大吸附容量为1.01~1.23 mg·g-1,优于多数文献报道的负载改性砂颗粒吸附剂;吸附动力学更符合准二级动力学方程,推测磷在包覆海砂表面发生了化学吸附;溶液p H对磷吸附有一定影响,离子强度则影响不大;共存阴离子对磷吸附影响的大小顺序为Si O2-3CO2-3F-SO2-4Cl-.     

Antimony(V) removal from water by iron-zirconium bimetal oxide: Performance and mechanism

A Fe-Zr binary oxide adsorbent has been successfully synthesized using a co-precipitation method. It showed a better performance for antimonate (Sb(V)) removal than zirconium oxide or amorphous ferric oxide. The experimental results showed that the Fe-Zr adsorbent has a capacity of 51 mg/g at an initial Sb(V) concentration of 10 mg/L at pH 7.0. Sb(V) adsorption on the Fe-Zr bimetal oxide is normally an endothermic reaction. Most of the Sb(V) adsorption took place within 3 hr and followed a pseudo second-order rate law. Co-existing anions such as SO₄^2-, NO₃^- and Cl^- had no considerable effects on the Sb(V) removal; PO₃^4- had an inhibitory effect to some extent at high concentration; while CO_₃^2- and SiO₄^4- showed significant inhibitory effects when they existed in high concentrations. The mechanism of Sb(V) adsorption on the adsorbent was investigated using a combination of zeta potential measurements, XPS, Raman, FT-IR observations and SO₄^2- release determination. The ionic strength dependence and zeta potential measurements indicated that inner-sphere surface complexes were formed after Sb(V) adsorption. Raman and XPS observations demonstrated that both Fe-OH and Zr-OH sites at the surface of the Fe-Zr adsorbent play important roles in the Sb(V) adsorption. FT-IR characterization and SO₄^2- release determination further demonstrated that the exchange of SO₄^2- with Sb(V) also could promote the adsorption process. In conclusion, this adsorbent showed high potential for future application in Sb(V) removal from contaminated water.     

铜藻基载铁活性炭的制备及其对亚甲基蓝的吸附特性研究

以一种大型海藻——铜藻为原料,Fe Cl3·6H2O为活化剂,采用超声浸渍-原位合成法制备了铜藻基载铁活性炭(Fe/SAC),并以活性炭得率和亚甲基蓝吸附值为指标,通过正交法考察了活化温度、活化时间和浸渍比的影响.同时,采用X射线衍射、扫描电镜和比表面积分析仪对最优结果进行表征,并考察了Fe/SAC吸附亚甲基蓝的热力学与动力学特性.结果表明,Fe/SAC的最优制备工艺条件为活化温度600℃、活化时间1 h、浸渍比1∶1,此时的活性炭得率为39.5%,亚甲基蓝吸附值为255.67 mg·g~(-1);最优工艺条件下制得的Fe/SAC比表面积为558.31 m2·g~(-1),其负载的铁组分主要为Fe3O4和Fe O;亚甲基蓝在Fe/SAC上的吸附过程符合准二级动力学模型,Langmuir等温吸附模型能够很好地描述吸附平衡过程,该吸附是熵增加的自发吸热(ΔS0、ΔG0、ΔH0)过程,升温有利于吸附.     

涂铁砂吸附镉的动力学研究

研究了10℃,20℃,40℃的温度下,涂铁砂(Iron oxide coated sand,简称IOCS)对镉的吸附动力学。镉在IOCS表面的吸附可分为两个阶段,吸附反应的前60min为快速吸附阶段,60min后,吸附速率明显变慢。温度升高加快了镉在IOCS表面的吸附速率。用Elovich动力学模型,准一级反应模型,准二级反应模型,二级反应模型和粒内扩散动力学模型对实验数据进行回归分析,准二级反应模型能更好地描述镉在IOCS表面的吸附,各吸附模型的模拟优劣顺序为:准二级模型>二级模型>Elovich模型>准一级模型>粒内扩散模型。     

Removal of heavy metals through adsorption using sand

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷａｔｅｒｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓｉｎｃｌｕｄｅａｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｓｒａｎｇｉｎｇｆｒｏｍａｒｏｍａｔｉｃｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ,ｏｒｇａｎｉｃｓｏｌｖｅｎｔｓ,ｐｅｓｔｉｃｉｄｅｓａｎｄｍｅｔａｌｓ.Ｈｅａｖｙｍｅｔａｌｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｉｓｃｏｍｍｏｎｌｙｆｏｕｎｄｉｎａｒｅａｓｗｈｅｒｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｅｆｆｌｕｅｎｔｓａｒｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｄｉｎｔｏｎａｔｕｒａｌｗａｔｅｒｓ .Ｔｈｅｈａｒｍｆｕｌｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｕｃｈｍ…     

离子型表面活性剂改性绿色合成单分散纳米氧化铁的制备及其吸附磷的性能

由于绿色合成单分散纳米氧化铁(IONP)易团聚,本研究分别利用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)作为分散剂和稳定剂改善单分散纳米氧化铁的性能从而提高其对水体中磷的吸附.在磷酸根初始浓度20 mg·L-1,反应温度25℃的条件下,CTAB-IONP对磷酸根的去除率为92.47%,IONP对磷酸根的去除率为81.94%,SDS-IONP对磷的吸附率略微降低至79.38%.SEM表明IONP、CTAB-IONP,SDS-IONP的平均粒径依次约为180、90、60 nm.同时,EDS、UV-vis、FTIR和Zeta电位的结果说明这些表面活性剂改善了单分散纳米氧化铁的粒径,提高其分散度,改变其表面带电情况.此外,动力学结果均符合伪二级吸附动力学(R20.9).最后,表面活性剂具有调控绿色合成单分散纳米氧化铁活性的潜能,是绿色合成在原位环境修复中新的亮点.     

两种新型涂铁改性砂的过滤性能及反冲洗条件研究

以两种新型涂铁改性石英砂(纳米氧化铁改性砂,Nano-OCS;氧化铁改性砂,IOCS)及普通石英砂(RQS)为研究对象,考察了两种新型改性砂对沉后水腐殖酸及浊度的直接过滤效果,对其反冲洗条件进行优化研究,并对3种滤料的过滤效果进行了比较.结果表明,1滤层厚度为45 cm时,最佳滤速为6 m·h-1;3种滤料对腐殖酸和浊度的直接过滤效果依次为:Nano-OCSIOCSRQS,其中两种涂铁砂对腐殖酸的去除率分别为71.70%和61.61%;2Nano-OCS和IOCS滤柱的反冲洗流程分4步,对应的流程及最佳操作条件为:首先,用0.5 mol·L-1NaOH的溶液浸泡,气冲强度13 L·s-1·m-2,气冲时间6 min;然后,用0.075 mol·L-1的NaOH溶液与空气同时反冲洗,NaOH溶液冲洗强度为8 L·s-1·m-2,气冲强度13 L·s-1·m-2,冲洗时间3 min;接着用0.015 mol·L-1的FeCl3溶液与空气同时反冲洗,FeCl3溶液冲洗强度为8 L·s-1·m-2,气冲强度13L·s-1·m-2,冲洗时间2 min;最后,用清水冲洗,冲洗强度8 L·s-1·m-2,冲洗时间4 min.两种涂铁砂反冲洗前后表面形态结构更加复杂、粗糙度增加,对腐殖酸去除率进一步提高.3当滤层厚度由45 cm增加到80 cm时,Nano-OCS对腐殖酸直接过滤的最高去除率由74.6%提高至80.3%,平均去除率由57.9%提高至68.5%.     

基于铁锰泥的除砷吸附剂性能比较及吸附机理

为解决反冲洗铁锰泥粉末吸附剂（BSPA）使用后难以泥水分离问题,将除铁锰水厂生物滤池产生的反冲洗泥制成颗粒吸附剂（GA）和磁性粉末吸附剂（MPA）,并对BSPA、GA和MPA的除砷性能进行了比较,通过SEM、TED、XRD、BET、FTIR等技术对3种材料进行了表征,寻找3种吸附剂之间除砷性能差异的根源.结果表明,BSPA、GA和MPA对As （V）的最大吸附容量分别为40.980,5.048,8.694mg/g,改性后的吸附材料GA和MPA对砷的吸附能力下降.BSPA是一种以纤铁矿为主的无定形结构混合物,并混有针铁矿和结晶度差的水铁矿,GA的XRD图谱中出现石英晶体和少量赤铁矿晶体的衍射峰,而MPA的主要成分为结晶程度较高的磁赤铁矿.3种材料中均存在有利于吸附的含羟基官能团.BSPA、MPA和GA的比表面积分别为253.150,238.660,43.803m²/g.物相改变且结晶程度增加、表面羟基减少和比表面积降低是导致GA和MPA的砷吸附容量比BSPA低的主要因素.