壳聚糖/聚乙二醇/丙烯酸吸附剂对Cu2+、Co2+和Ni2+的吸附选择性和重复利用性

采用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)对辉光放电电解等离子体(GDEP)技术引发制备的壳聚糖/聚乙二醇/丙烯酸(CS/PEG/AA)聚合物吸附剂的形貌和结构进行了表征.研究了该吸附剂对Cu~(2+)、Co~(2+)和Ni~(2+)的吸附选择性、重复利用性和解吸动力学行为,同时结合X射线光电子能谱(XPS)探讨了可能的吸附机理.结果表明,CS、PEG和AA发生接枝共聚形成聚合物,其表面呈现疏松、多孔的三维网络结构;吸附最佳pH为4.8;在含有Cu~(2+)、Co~(2+)和Ni~(2+)的混合溶液中,CS/PEG/AA对Cu~(2+)有较好的吸附选择性;在EDTA-4Na洗脱液中CS/PEG/AA具有优异的再生和重复利用性,解吸动力学符合解吸准二级模型;Cu~(2+)在CS/PEG/AA上的吸附是由离子交换、配位螯合等共同作用的复杂的物理化学过程.     

新型钛酸钠填料对Cu2+、Pb2+、Zn2+和Cd2+的竞争吸附研究

以钛酸钠纳米纤维为原材料制备新型钛酸钠填料,对水体中常见的重金属(Cu~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)和Cd~(2+))进行竞争吸附实验研究,分析了四元、三元及双组分竞争吸附的选择性吸附特性,并探讨了4种金属离子在钛酸钠填料上的相互作用关系.结果显示,初始浓度较低时,4种离子之间的相互影响差异性不明显;随着初始浓度的升高,4种离子的竞争吸附分配系数都呈下降的趋势,竞争吸附系数大小顺序为:Pb~(2+)Cu~(2+)Zn~(2+)Cd~(2+),这与重金属离子的第一水解常数大小顺序一致.竞争吸附结果表明,水中存在Pb~(2+)时,其余3种离子的吸附都会被抑制,尤其对Zn~(2+)和Cd~(2+)的抑制更显著,即在钛酸钠填料上Pb~(2+)的竞争吸附能力最强,Cu~(2+)次之,而Zn~(2+)和Cd~(2+)的竞争吸附能力较弱,其吸附过程容易受到其他二价金属离子的抑制.     

Cu2+和Cd2+在改性纳米黑碳表面上的吸附-解吸

通过Cu2+或Cd2+单体系和Cu2+-Cd2+复合体系中Cu2+或Cd2+的吸附-解吸试验,研究了改性纳米黑碳(MBC)对Cu2+和Cd2+的吸附特性和吸附稳定性.结果表明:Cu2+和Cd2+在MBC上的吸附可以分为快、慢2个阶段,30 min达到饱和吸附量的90%以上.Cu2+和Cd2+在MBC上的吸附等温线均能用Langmuir方程和Freundlich方程拟合.Cu2+和Cd2+在MBC上的最大吸附量分别为417和245 mmol/kg,n值分别为2.56和3.85.MBC对Cu2+和Cd2+是优惠吸附,且对Cu2+的吸附能力大于Cd2+.吸附在MBC上的Cu2+和Cd2+的解吸率均随着吸附量的增加而增大,Cu2+在MBC上的解吸率为1.45%～20.20%,Cd2+为2.67%～31.40%.Cu2+和Cd2+在MBC上存在着竞争吸附,其最大吸附量均随着竞争离子浓度的增加而降低.MBC对Cu2+吸附量和吸附稳定性均大于Cd2+.MBC对重金属有强的吸附作用,可探索其在含重金属废水处理和重金属污染土壤钝化修复中的应用.     

水环境中典型纳米颗粒对菲的吸附特征

以典型三环多环芳烃菲为代表,选取11种典型纳米颗粒对水中不同浓度的菲进行吸附实验,探究水体中的纳米颗粒对菲的吸附特征.结果表明,Freundlich模型对所有样品的拟合结果最好.logKFr值显示,有机膨润土及3种炭黑对菲的吸附作用最强,且远远大于其他纳米颗粒.有机膨润土对菲的吸附表现为线性吸附(n=1.08),而3种炭黑均表现出显著的非线性特征(n＜0.5),且非线性特征随吸附能力的增强而增强,其他几种纳米颗粒均表现出非线性吸附特征(n＜0.9).水中所有的纳米颗粒在与菲作用的过程中,吸附的强弱与颗粒表面电位、粒径及比表面积均无显著相关性,即对于所有纳米颗粒来说,这几种性质并不是决定吸附作用的最主要因素,而吸附剂的化学组成及结构特性可能是引起吸附作用差异的主要原因.     

磁性竹基炭对Pb2+、Cd2+与Cu2+的吸附机理研究

采用微波辐照技术,以枯竹子为碳源制备了磁性竹基炭(BBMC),并将其用于对重金属离子Pb2+、Cd2+与Cu2+的吸附去除.同时,分析了吸附时间、pH值、离子强度及初始金属离子浓度等条件对吸附的影响,讨论了BBMC对3种金属离子的吸附特性与吸附机理.结果表明,金属离子在BBMC上的吸附符合Langmuir等温模式和准二级动力学吸附方程;吸附的机理可归结为金属阳离子与BBMC上的H+之间的离子交换作用,且吸附能力可能与金属离子半径有关,呈现出Pb2+Cd2+Cu2+的趋势,重金属离子Pb2+、Cd2+与Cu2+的最大平衡吸附量分别为16.2、14.0和9.5 mg·g-1.     

膨润土-白云石复合吸附剂对Fe2+和Mn2+的吸附性能

针对煤矿排出的大量含重金属离子的酸性矿山废水污染问题,采用自制膨润土-白云石复合颗粒吸附剂对含Fe2+和Mn2+的酸性矿山废水进行吸附试验研究。结果表明:膨润土-白云石复合颗粒吸附剂释放总碱度达118.39mg/g(以CaCO3计),可中和酸性矿山废水;随着废水中Fe2+和Mn2+浓度增加,膨润土复合颗粒吸附剂的吸附量在不断增加,且大于原膨润土颗粒吸附剂;建立了膨润土复合颗粒吸附剂对Fe2+和Mn2+的吸附等温式和吸附动力学方程式:膨润土复合颗粒吸附剂对Fe2+的吸附符合BET吸附,对Mn2+的吸附符合Freundlich吸附,对Fe2+、Mn2+的吸附动力学均符合准二级动力学。膨润土-白云石复合颗粒吸附剂既能释放碱度、又对Fe2+和Mn2+具有优良的吸附性能,可作为处理含重金属离子酸性矿山废水的绿色环保矿物材料应用于实际。     

Zn2+和Mn2+处理水钠锰矿后对Pb2+吸附量的影响

分别采用Zn2+和Mn2+处理锰平均氧化度较高的水钠锰矿,对比研究了经不同浓度的Zn2+和Mn2+处理后矿物的锰平均氧化度、d110面网间距、对Pb2+的最大吸附量以及吸附过程中Zn2+和Mn2+的最大释放量等的变化.同时,通过Zn2+和Mn2+与水钠锰矿表面反应行为的不同,进一步明确矿物结构中的八面体空穴数量与重金属吸附量的关系.研究结果表明,水钠锰矿经Zn2+和Mn2+分别处理后,矿物类型未改变,并具有相似的晶体形貌.Zn2+溶液处理水钠锰矿时,随着Zn2+浓度的增大,水钠锰矿的锰平均氧化度和d110面网间距不变,说明结构中空穴数量未改变,Zn2+通过占据部分吸附点位,导致其对Pb2+的最大吸附量从3190 mmol·kg-1减少为2030 mmol·kg-1.而Mn2+溶液处理水钠锰矿时,大多数Mn2+被氧化为Mn3+,这些Mn3+部分位于八面体空穴上下方的吸附位点,部分进入八面体空穴中.随着加入的Mn2+浓度增大,Mn2+被氧化为Mn3+而进入八面体空穴的数量增多,锰平均氧化度减小,d110面网间距从0.14160 nm增大至0.14196 nm,说明结构中空穴数量减少,对Pb2+的最大吸附量从3190 mmol·kg-1减少至1332 mmol·kg-1.对比研究结果表明,水钠锰矿结构中的八面体空穴数量对Pb2+的吸附量的大小起着非常重要的作用.     

EDTA-nSiO2纳米颗粒对Cd2+的吸附

nSiO_2纳米颗粒是一种广泛应用的工程纳米材料,为增加其对水溶液中Cd~(2+)的吸附性能,采用接枝改性的方法制备出乙二胺四乙酸(EDTA)改性nSiO_2纳米颗粒(EDTA-nSiO_2),并用透射电镜、氮气吸附-解吸、红外光谱和差热分析等手段对其进行了结构表征,同时以其为吸附剂,通过批处理实验法探讨了体系pH、吸附时间、温度、离子强度等因素对Cd~(2+)吸附的影响,并结合X射线能谱(XPS)分析对其吸附机制进行了分析.结果表明,以EDTA为改性剂,可以成功制备出稳定性良好的EDTA-nSiO_2纳米颗粒,其对Cd~(2+)的吸附受体系p H控制;nSiO_2对Cd~(2+)的吸附量较小,EDTA改性可增加nSiO_2对Cd~(2+)的吸附作用,随着p H的升高,Cd~(2+)的吸附效果逐渐增强,在p H大于4.0后逐渐趋于稳定.EDTA-nSiO_2对Cd~(2+)的吸附速率较快,可在1 h内达到吸附平衡.EDTA-nSiO_2对Cd~(2+)的吸附为吸热的自发过程,吸附等温线可用Langmuir模型描述.NaCl浓度增加会导致Cd~(2+)的吸附量下降,当体系Na Cl浓度从0增加到100 mmol·L~(-1),Cd~(2+)的最大吸附量从0.433 mmol·g-1降低至0.294mmol·g-1.0.1 mol·L~(-1)HCl是较为合适的吸附剂再生液,Cd~(2+)洗脱率约94.36%.结合pH、温度、离子强度、再生和XPS分析结果,可以推测出EDTA-nSiO_2对Cd~(2+)的吸附是包含有简单的物理吸附和离子交换过程,并以化学络合为主的吸附过程.EDTA-nSiO_2是一种对水体Cd~(2+)具有较好吸附能力的工程纳米材料吸附剂.     

Ni2+生物吸附动力学及吸附平衡研究

研究了金属离子Ni²⁺在酿酒酵母上的生物吸附特性,内容包括生物吸附动力学和吸附等温线.生物吸附动力学结果表明,当Ni²⁺初始浓度为65.6 mg/L时,Ni²⁺在酿酒酵母上的生物吸附可以分为2个阶段,第1阶段为物理吸附,在10　min内快速达到平衡.Ni²⁺在酵母上的吸附过程可以很好地用准二级动力学方程来描述 （R²=0.999）,动力学参数k₂为0.018 4 g/(mg·min),q_e为5.96 　mg/g.吸附等温线结果表明,Ni²⁺在酿酒酵母上的生物吸附可以用Langmuir和Freundlich方程来描述,最大吸附量q_max为6.32 　mg/g.酿酒酵母可用于处理低浓度的含Ni²⁺废水.     

改性水凝胶的制备及其对Pb2+、Cd2+吸附性能研究

采用60Co-γ射线低温辐射技术,以丙烯酸羟乙酯(HEA)和N-乙烯基甲酰胺(NVF)为共聚单体,合成了一种新型共聚物水凝胶:聚(丙烯酸羟乙酯/N-乙烯基甲酰胺)[p(HEA/NVF)],并采用三乙烯四胺(TETA)对其进行胺化改性,制得一改性水凝胶:聚(丙烯酸羟乙酯/N-乙烯基甲酰胺)-三乙烯四胺[p(H/V)-T].对制备的p(HEA/NVF)凝胶进行了SEM分析和FTIR分析,并对改性后的p(H/V)-T进行XPS分析及FTIR分析.研究了改性前后水凝胶对重金属Pb2+、Cd2+的吸附性能,改性后水凝胶对Pb2+、Cd2+的吸附动力学,以及重金属离子初始浓度、pH值等对改性凝胶吸附性能的影响,并对吸附重金属前后的水凝胶进行电子能谱分析.SEM分析表明,p(HEA/NVF)水凝胶是一种具有多孔结构的高分子材料;吸附实验结果表明,相比较p(HEA/NVF),p(H/V)-T对Pb2+的吸附量增加了700%,对Cd2+的吸附量增加了600%;p(H/V)-T对Pb2+、Cd2+的吸附量随着pH的升高而增加,吸附过程满足准二级动力学方程,并均能较好地符合Freundlich和Langmuir等温吸附模型(R2>0.95);红外分析证实,HEA和NVF已成功聚合为一新型共聚物水凝胶,且多胺基团已被成功地接于共聚物水凝胶表面;XPS分析得出,改性后水凝胶p(H/V)-T对重金属Pb2+、Cd2+的吸附机制为两者之间的螯合作用.     

小麦秸杆对水中Pb（2＋）和Cd（2＋）的吸附特性

以农业废弃物小麦秸杆为吸附材料,探讨了小麦秸杆对Pb2＋、Cd2＋的吸附特性,重点研究了吸附时间、离子浓度、溶液pH值等对小麦秸杆吸附Pb2＋、Cd2＋的影响.结果表明,溶液pH值对吸附的影响大,在pH 2.0～6.0范围内,吸附量随溶液初始pH值的升高而升高.小麦秸杆吸附Pb2＋、Cd2＋的速度快,吸附动力学过程可以...     

天然富碳沉积物中菲的吸附行为研究

根据密度和粒度,对受煤矿活动影响的天然沉积物进行分离,并研究原始沉积物和各组分对菲的吸附行为.岩相分析鉴别出沉积物中富含煤和各种煤的生成物,这些富碳物质对沉积物中PAHs的行为意义重大.分别应用了Freundlich以及分配和填孔二元模型对实验数据进行拟合.结果表明,各组分对菲的吸附均表现出非线性的吸附特征,其n值在0.72～0.76之间.轻组分lgKFr高达4.03,显示出与原煤相当的吸附容量.同时,相比Freundlich模型,二元模型表现出更好的拟合度,揭示了低cw下以“填孔”为主导,高cw下以“分配”为主导的吸附机制.富含富碳物质的轻组分虽然在沉积物中含量不足5%,但该组分对整个沉积物吸附量的贡献率高达60%以上.     

萘和菲在黄土上的吸附动力学

研究了萘和菲在天然黄土和阳离子表面活性剂改性黄土上的吸附动力学过程。结果表明,萘和菲在阳离子表面活性剂改性黄土上吸附速率比在天然黄土上的快,同时吸附数据都能很好的符合一级动力学方程;吸附速率与起始浓度、温度及黄土本身的性质有关;萘和菲的吸附速率常数k与温度T成负相关。吸附反应的活化能分别为:-6.196~-1.172kJ/mol和-28.86~-15.70kJ/mol;萘和菲在天然黄土和阳离子改性黄土上的吸附速率由膜扩散和孔扩散过程控制,实验数据可以用扩散动力学方程拟合。本研究为理解多环芳烃在土壤中的迁移规律提供了理论基础,同时有助于理解土壤环境中石油污染物的迁移。     

菲在沉积物上的吸附-解吸研究

采用批量实验的方法,研究了盐度对菲在沉积物上的吸附的影响以及菲的初始浓度、沉积物结构性质改变、盐度对菲解吸的影响,并深入讨论了不可逆吸附的机制.结果表明,提高盐度促进菲的吸附,促进程度与沉积物所含有机质（SOM）有关.由菲吸附增加计算得到的盐常数0.299 L·mol^-1高于由菲溶解度降低计算得到的盐常数0.125 L·mol^-1.菲的解吸具有不同程度的迟滞性,实验数据用Freundlich方程拟合,解吸迟滞性用热力学指数TII表征.随着菲初始加入浓度增加,TII值先降低后又增加,以淡水中菲的解吸为例,随着菲初始浓度由0.5 mg·L^-1增加到2.5 mg·L^-1,TII值先由0.80降到0.38又增加到0.55,表明解吸迟滞性呈先下降后增加的趋势.氢氧化钠处理后的沉积物与原沉积物相比解吸迟滞性减弱,TII值由0.55降到0.33,说明对菲的锁定能力变弱.首次报道了盐度对菲解吸的迟滞性影响,结果表明,菲的解吸迟滞性指数TII值由淡水中的0.55减少到盐水中的0.42,说明盐水中菲解吸迟滞性比淡水中弱,解吸迟滞性的变化可以用菲分布到的吸附点位能量高低不同以及菲分子是否能够锁定在吸附剂内部微孔来解释.     

铜离子对水葫芦根系吸附镉离子的竞争抑制研究

研究了水葫芦根系作为生物吸附剂净化废水中的Cu和Cd污染。结果表明,在单金属污染条件下,水葫芦根系对2种重金属都表现出较高的去除率,但在Cu-Cd复合污染条件下,Cu²⁺的存在对Cd²⁺的吸附表现出强烈的抑制作用。通过测定吸附前后溶液中Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺和H⁺浓度变化确定了生物选择性吸附过程中离子交换机理的作用。X射线光电子能谱检测表明,根系表面的胺和含氧官能团在吸附过程中通过螯合方式去除重金属离子起到了非常重要的作用。Cu²⁺的存在可以替代吸附剂上Cd²⁺的所有吸附位点。在多种金属复合污染条件下,竞争抑制作用是导致净化效果差异的关键因素,并阐明了竞争抑制机理。     

中国南方河流和湖泊沉积物对菲的吸附特性

采用循环吸附/解吸实验法,研究了西湖,滇池,太湖,甬江和钱塘江表层沉积物对菲的吸附特性.结果表明5水域沉积物对菲的吸附行为与沉积物有机碳含量有关,西湖和滇池沉积物对菲的吸附表现出明显不可逆性.研究发现当将总吸附量分解成可逆和不可逆吸附2个部分后,其可逆吸附部分可以很好地用脂/水分配机理进行预测.本工作认为河流和湖泊表层沉积物中的有机碳是控制菲环境行为的一个重要因素,但是其生态风险同时取决于沉积物的不可逆吸附特性.     

静电纺壳聚糖/聚乙烯醇纳米纤维膜对Cu~(2+)、Ni~(2+)及Cd~(2+)的吸附特性

采用SEM、FTIR、XRD、BET等技术对静电纺丝制得的吸附材料壳聚糖/聚乙烯醇(CS/PVA)纳米纤维膜进行表征,并通过对模拟重金属离子废水的吸附实验,系统考察了溶液pH、重金属离子(Cu2+、Ni2+及Cd2+)初始浓度和反应温度对吸附的影响.结果表明,在外加电压25kV、接触距离15.0 cm、纺丝速度0.15 m L·h-1的条件下,可制得CS/PVA质量比为20/80的连续无缺陷的平均直径76.31 nm、比表面积219.4m2·g-1的纤维膜.CS/PVA纳米纤维膜对重金属离子的吸附在2 h内达到平衡,其吸附容量随着温度的升高而升高,随着初始浓度的增大而增大,随着pH值的升高而提高,在pH=5.5时达到最大.在25℃和pH=5.5的条件下,用CS/PVA纳米纤维膜吸附浓度100 mg·L-1的Cu2+、Ni2+和Cd2+溶液,吸附容量分别为98.65、116.89和124.23 mg·g-1,且对重金属吸附无选择性.吸附过程符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型,吸附动力学同时匹配准一级动力学模型和准二级动力学模型.热力学参数(ΔG、ΔH和ΔS)计算结果表明,CS/PVA纳米纤维膜对重金属离子的吸附是自发的吸热反应.     

Ni2+对2-氯酚厌氧降解系统的影响

针对重金属对难降解有毒有机物厌氧降解的影响问题,采用间歇试验法研究Ni2 对2-氯酚(2-CP)厌氧降解系统的影响规律.结果表明,当ρ(Ni2 )＜5 mg/L时,Ni2 对2-CP厌氧降解表现出轻度促进,当ρ(Ni2 )为5～500 mg/L,Ni2 以抑制作用为主,抑制作用随ρ(Ni2 )的增加而增强.Ni2 对原基质及关键中间产物苯酚和苯甲酸的抑制程度表现为:苯酚＞苯甲酸＞2-CP;ρ(Ni2 )低时的驯化能有效提高厌氧污泥对Ni2 毒性的耐受性能,300 mg/L Ni2 对2-CP降解的抑制从驯化前的65%降至驯化后的21%.Ni2 对2-CP厌氧降解的抑制作用与污泥中Ni的截留量之间存在正相关关系.抑制浓度CIP值和方程αC=[1-(I/I*)m]/[1 (I/I*)n)]能较好地表征厌氧生物处理过程受抑制程度.