载钠硅碳羟基磷灰石的制备及其对水中As(Ⅴ)的吸附特性

由于自然和人为活动导致自然水体和土壤被As（砷）污染,严重危及生态环境并已受到广泛关注.为实现更大程度地去除含As废水的新型吸附材料,以废弃蛋壳为原材料,采用超声波法制备多孔状且较大比表面积的Na-Si-CHAP[Ca_10-xNa_x（PO₄）_6-y-z（SiO₄）_z（CO₃）_y（OH）_2-α,载钠硅碳羟基磷灰石],深入分析去除含As（Ⅴ）废水的吸附特性.通过BET比表面积、扫描电镜（SEM）、EDX（能量色散X射线光谱）、X-射线衍射（XRD）等手段对样品进行表征,并进一步探讨了pH、吸附时间、初始ρ[As（Ⅴ）]以及反应温度等因素对吸附效果的影响.结果表明:在pH为6.0、作用时间为60 min、反应温度为313 K等优化条件下,0.2 g Na-Si-CHAP对100 mL 30 mg/L含As（Ⅴ）废水的去除率和平衡吸附容量分别为96.53%和14.48 mg/g.Langmuir等温吸附模型较好地拟合了吸附试验数据,313 K下相关系数（r2）高达0.998 0,饱和吸附容量达46.73 mg/g,明显高于其他同类材料;准二级动力学模型可较好地描述该吸附行为,相关系数高达0.999 9;热力学参数△G（吉布斯自由能变）、△H（焓变）和△S（熵变）的计算值显示,该吸附过程为自发吸热过程.研究显示,Na-Si-CHAP作为一种吸附剂,对含As（Ⅴ）的去除效果明显优于同类材料.      

羟基磷灰石的湿法制备及其对F^-的吸附特性研究

通过湿法制备了不同Ca／P比的羟基磷灰石，并研究了其对P的吸附特性。结果表明，HAp晶体的结晶形态对吸附效果有很大影响。Ca／P越低，吸附效果越差；结晶度越低，吸附效果越好。最佳吸附条件为：P^-初始浓度为,20mg／L；HAp用量为2g；吸附时间为120min，pH值为5。HAp晶体对F^-的吸附机理主要为溶解-沉淀、离子交换作用。合成羟基磷灰石对F^-的吸附研究，对开发我国丰富的磷矿石资源也有重要的指导意义。     

载镧或铈生物炭吸附水体中As(Ⅴ)的作用机制

本实验采用一步热解法制备载稀土元素镧和铈生物炭(La-BC、Ce-BC),并对其吸附As(Ⅴ)的机制进行讨论.吸附实验结果表明,相对于BC、Ce-BC,La-BC对As(Ⅴ)有较强的吸附能力,在pH=7时理论最大吸附量为20.1 mg·g-1.在pH为5~9范围内随pH升高吸附量降低,最高(pH=5)为39.1 mg·g-1,最低(pH=9)仅为17.6 mg·g-1,在酸性条件下吸附能力较强.根据SEM-EDS、FTIR、XPS分析,吸附机制为La-BC上C=O与La—O官能团参与吸附As(Ⅴ)并分别转化为C—O和La—OH.Ce-BC对As(Ⅴ)吸附能力较差,是由于Ce-BC上虽然存在C=O与Ce—O官能团,但无法参与吸附As(Ⅴ).     

羟基磷灰石的湿法制备及其对Fˉ的吸附特性研究

通过湿法制备了不同Ca/P比的羟基磷灰石,并研究了其对Fˉ的吸附特性。结果表明,HAp晶体的结晶形态对吸附效果有很大影响。Ca/P越低,吸附效果越差;结晶度越低,吸附效果越好。最佳吸附条件为Fˉ初始浓度为20mg/L;HAp用量为2g;吸附时间为120min,pH值为5。HAp晶体对Fˉ的吸附机理主要为溶解沉淀、离子交换作用。合成羟基磷灰石对Fˉ的吸附研究,对开发我国丰富的磷矿石资源也有重要的指导意义。     

壳聚糖/羟基磷灰石复合材料对Cu~(2+)的吸附性能

文章采用乳化交联法成功地制备出形貌好去除Cu2+能力强的壳聚糖/羟基磷灰石复合材料,用SEM对其形貌进行了表征并研究了其对水体中Cu2+的吸附行为。SEM扫描结果显示:复合材料为表面粗糙、粒径为微米级的规则球形颗粒,并有类网球的结构;实验结果表明:复合材料在Cu2+溶液中180 min时达到吸附平衡,吸附能力明显强于改性前的壳聚糖单体的吸附能力,吸附符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型。     

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%。     

铁锰泥除砷颗粒吸附剂对As(Ⅴ)的吸附去除

以除铁除锰生物滤池反冲洗泥为主要原料制备除砷颗粒吸附剂(granular adsorbents for arsenic removal,GA),使用SEM、XRD与BET等技术对其进行表征,并考察了GA对As(Ⅴ)的吸附机制和性能.结果表明,GA表面粗糙且孔隙发达;XRD图谱中出现石英晶体和少量赤铁矿晶体衍射峰,内部结晶度差;比表面积为43.8 m~2·g~(-1),存在大量介孔.吸附动力学过程符合准二级动力学模型.Freundlich等温方程更符合其吸附行为(R2=0.994).最大吸附容量为5.05 mg·g~(-1).进一步分析表明,在pH为1.1~9.5的范围内,GA对As(Ⅴ)具有较好的吸附效果.H_2PO_4~-与SiO_3~(2-)能显著抑制As(Ⅴ)的吸附,而HCO_3~-、SO_4~(2-)对吸附效果影响相对较小.GA的可再生性好,3次再生后吸附量相当于初始吸附量的82%.     

羟基磷灰石球状滤料的合成及其吸附性能研究

通过不同钙/磷物质的量比条件下合成羟基磷灰石(HAP),选用除氟容量最高的产物成球,并用FTIR、XRD、SEM对产物的结构进行表征.结果表明,成球以后羟基磷灰石的结构性质并没有发生改变.吸附试验表明,球状滤料的吸附过程受到吸附时间、温度、pH的影响;温度升高有利于吸附过程的进行,80 min内吸附基本达到平衡,吸附过程的最佳pH值在3左右.吸附过程接近单层吸附,吸附过程的△Hθ＞0,△Gθ＜0,说明吸附过程是自发吸热的过程.吸附过程中的ASθ为0.0292 kJ·mol-1·K-1.     

海藻酸钙﹣羟基磷灰石复合材料制备及其对Pb2+的吸附性能

采用超声共沉淀法制备羟基磷灰石(HAP),用海藻酸钙固定羟基磷灰石制得吸附剂(SA/HAP-1.5),考察SA/HAP-1.5吸附剂对Pb²⁺吸附性能。研究结果表明,当Pb²⁺初始质量浓度分别为1000 mg/L、1200 mg/L和1500 mg/L,pH=6.0,SA/HAP-1.5投加量为2 g/L,吸附时间为60 min时,吸附量分别为508.89 mg/g、615.53 mg/g、766.79 mg/g。SA/HAP-1.5对Pb²⁺的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,吸附主要为单分子层的化学吸附。热力学模型拟合得ΔH为19.98 kJ·mol^-1,ΔS为157.57 J·mol^-1·k^-1,吸附是自发过程。SA/HAP-1.5经过4次再生循环使用依然表现出优异吸附性能。     

多孔炭/硅胶复合吸附剂吸附除铬(Ⅵ)研究

用静态吸附法研究了吸附条件对多孔炭/硅胶复合吸附剂的吸附除铬(Ⅵ)性能的影响,这些条件包括接触时间、溶液pH值、吸附剂用量、初始溶液浓度和吸附温度等。结果表明多孔炭/硅胶是有效的吸附除铬(Ⅵ)材料,除铬(Ⅵ)过程强烈依赖于溶液pH值,优化的pH值为2.3,在此pH下有部分铬(Ⅵ)被还原。吸附剂用量、吸附温度、初始溶液浓度等也影响吸附过程。20h可以达到吸附平衡。吸附等温线可以用Langmuir方程描述。     

壳聚糖改性生物炭的制备及其对水溶液中Cd2+的吸附机制

以猕猴桃枝为原料,壳聚糖作为胺基表面改性剂,制备了一种绿色环保、对环境中重金属有良好吸附效果的功能性生物炭材料.采用批量吸附实验研究了改性前后生物炭的吸附性能.借助SEM-EDS、FTIR 和XPS表征方法,分析了改性前后生物炭的形貌结构和官能团变化,探究了其对溶液中Cd²⁺的吸附机制.结果表明,改性后的生物炭表面,引入了羟基（—OH）、羰基（—C=O）和氨基（—NH₂）等基团,显著提高了吸附性能,对Cd²⁺的吸附量较改性前增加107.12%.Lagergren准二级动力学模型和Langmuir等温吸附方程能较好地描述吸附过程,说明吸附速率由材料表面活性位点决定,吸附过程以化学吸附为主.对Cd²⁺的吸附机制主要是配位作用、表面沉淀作用、离子交换作用和阳离子—π键作用,吸附过程为自发的吸热过程.经过5次吸附-解吸循环后,改性后生物炭对Cd²⁺的吸附容量仍保持在初始吸附量的80%以上,表现出良好的可重复利用性.研究成果体现绿色化学的理念,所制备的壳聚糖改性生物炭可应用于镉污染水体和土壤的修复.     

丙基胺键合蔗渣的制备及其对Cd~(2+)的吸附性能

该研究在一定条件下,基于3-氨丙基三甲氧基硅烷试剂与蔗渣纤维素发生硅烷化反应,成功将丙基胺基团键合至蔗渣纤维素,制备出丙基胺键合蔗渣。采用静态吸附实验,研究了丙基胺键合蔗渣对Cd2+的吸附性能,通过考察吸附量随吸附时间的变化趋势确定吸附平衡时间,同时考察了温度和pH对吸附量的影响,研究了不同吸附温度下的吸附等温式。结果表明,丙基胺键合蔗渣对Cd2+的适宜吸附pH范围为3~7;吸附平衡时间为8 h;吸附过程在室温(20℃)和40℃下均可用Langmuir等温吸附方程描述。20℃时,丙基胺键合蔗渣对Cd2+的最大吸附量为17.24 mg/g,40℃为20.40 mg/g。明显高于未改性的蔗渣纤维素和活性炭对Cd2+的最大吸附量。可见,丙基胺键合蔗渣可作为重金属离子捕集剂使用。     

荷梗生物炭理化性质及其对水中Cd的吸附机制

为探究HBC（荷梗生物炭）的基本理化性质及其对水中Cd2+的吸附机制,以荷梗为原料,在300~700℃热解温度下制得HBC,通过灰分分析、元素分析、SEM（扫描电镜）分析及FTIR（傅里叶红外光谱）分析初步探明HBC的基本理化性质并确定其最优热解温度,同时利用经典的吸附动力学模型和等温吸附模型对HBC吸附水中Cd2+的内在机制进行分析.结果表明:HBC的最优热解温度为400℃,灰分物质显著影响了HBC的pH,进而对其吸附性能产生影响.SEM分析结果显示,HBC具有发达的多孔结构,其中400℃下制备的HBC（记为HBC-400）多孔结构最优.元素分析结果显示,HBC中φ（C）逐渐升高而H/C[φ（H）/φ（C））]、O/C[φ（O）/φ（C）]下降,表明随热解温度升高HBC逐渐失水且炭化程度逐渐增强.FTIR分析表明,HBC表面存在大量羟基、羧基和羰基等含氧官能团,随热解温度升高,HBC芳构化程度增强而表面官能团丰度降低.试验条件下,HBC对Cd2+的平衡吸附量已达39.239 mg/g,吸附平衡时间为600 min.通过对吸附动力学及等温吸附模型拟合结果分析可知,水中Cd2+在HBC上的吸附是发生在多相异构表面的多分子层混合吸附.综合考虑HBC的理化性质及模型拟合结果可以推测Cd2+在HBC上的吸附可分为3个过程:① Cd2+在浓度梯度力作用下由溶液迅速扩散到HBC表面.② Cd2+与HBC表面官能团发生络合、离子交换反应,与金属氧化物、碳酸盐等发生共沉淀反应.③ Cd2+扩散到HBC的多孔结构中,与苯环上普遍存在的π电子结构发生阳离子-π作用.研究显示,HBC具有碱性、发达的多孔结构、丰富的表面官能团和高稳定性等优良性质,HBC对水中Cd2+的吸附是在其多孔介质表面进行的化学主导吸附过程,因此,可为生物炭类环境功能材料的研制提供选材依据.      

丙基硫醇键合蔗渣的制备及其吸附Hg~(2+)的性能

文章构建了(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷试剂与蔗渣纤维素发生的硅烷化反应,成功将丙基硫醇基团键合至蔗渣纤维素,制备出丙基硫醇键合蔗渣(SBM)。采用静态吸附方法,设置吸附液与吸附剂质量比为50:1,考察了SBM对重金属离子Hg2+的吸附性能,结果表明:SBM对Hg2+的吸附平衡时间为22 h;pH、温度和电解质对其吸附性能无明显影响,即使在pH=0这一极强酸性条件下,SBM对Hg2+仍具有很好的吸附效果;当溶液中Hg2+初始浓度为200 mg/L溶液时,SBM对Hg2+一次吸附率高达88%;当溶液中Hg2+初始浓度小于50 mg/L,SBM对Hg2+一次吸附率高于99.9%,经一次吸附即可达标排放(≤0.05 mg/L)。SBM对水溶液中Hg2+的饱和吸附量为12.24mg/g,而在相同条件下,蔗渣纤维素原料对Hg2+无吸附,活性炭的饱和吸附量仅有3.58 mg/g。该研究制备的SBM对水溶液中Hg2+的吸附性能明显优于蔗渣纤维素原料和活性炭。     

富含钙/铝的污泥生物炭复合材料对水溶液中磷酸盐的吸附机制

剩余污泥富含有机物,同时也含有重金属和病原体等有害物质.以水铝钙石和剩余污泥为原料,通过共混凝和共热解技术制备生物炭以降低污泥中重金属溶出风险,并对其磷酸盐吸附性能开展研究.结果表明,污泥生物炭中的Zn、Cu、Cd和Ni浸出量随水铝钙石投加量的增加而减少.水铝钙石与剩余污泥质量比为1∶1时,共热解制备得到的富含钙/铝污泥生物炭复合材料(1∶1HB800)重金属浸出风险最低,并对磷酸盐表现出较高的吸附能力,其过程可用Langmuir吸附等温线(R²=0.93)拟合,在25℃条件下对磷的最大吸附容量为51.38 mg·g^-1.1∶1HB800对高浓度磷的吸附过程符合拟二阶动力学模型,吸附速率由表面吸附和颗粒内扩散共同控制.相较于中性溶液,1∶1HB800对酸性和碱性水溶液中的磷酸盐具有更好的去除效果,这与1∶1HB800中钙/铝在不同pH条件下的浸出量及铝元素的存在形式有关.FTIR、XRD、SEM、零点电位和钙/铝离子的浸出实验分析结果表明,1∶1HB800对磷的吸附机制主要是共沉淀(Ca²⁺/Al³⁺     

土壤重金属钝化修复剂生物炭对镉的吸附特性研究

目前以生物炭为代表的生物质对重金属的吸附表现出良好的应用前景.为确定生物炭对溶液中镉的吸附性能,选用由棉花秸秆制备的生物炭,研究吸附等温线、吸附动力学以及温度、pH和离子强度等对生物炭吸附Cd2+的影响.研究表明,生物炭对Cd2+的吸附可以用Freundlich等温线较好地拟合,在不同温度下其饱和吸附量分别为9.738 mg.g-1(288.15 K)、10.14 mg.g-1(298.15 K)、10.40 mg.g-1(308.15 K)和10.71 mg.g-1(318.15 K),热力学参数表明生物炭吸附Cd2+的过程是自发的吸热过程;吸附动力学过程符合二级动力学模型,在40 min即可达到平衡;pH对生物炭吸附Cd2+的影响较大,在pH2～8范围时,生物炭对Cd2+的吸附量随pH的增加先上升后下降;生物炭对Cd2+的吸附量随着溶液离子强度的增大呈降低趋势.该项研究可为生物炭在土壤重金属污染修复中的应用提供一定的理论基础.     

茶渣生物炭制备及其对溶液中四环素的去除特性

以茶渣(tea waste)为对象,在300、 500和700℃限氧条件下热解制备成生物炭(TWBC300、 TWBC500和TWBC700),研究其对溶液中四环素(tetracycline,TC)的去除特性.采用元素分析、比表面积分析仪、傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)对TWBC300、 TWBC500及TWBC700进行表征;考察生物炭添加量、溶液初始pH、离子类型及强度等因素对四环素去除效果的影响;结合吸附动力学、吸附等温线和仪器表征结果探究生物炭对溶液中四环素的作用机制.结果表明,适合的生物炭投加量为4.0g·L^-1.溶液初始pH对生物炭去除四环素的影响较小.溶液中阳离子类型对生物炭吸附四环素的抑制作用依次是Mg²⁺>Ca²⁺>K⁺>Na⁺.NH⁺₄能略微促进生物炭对四环素的吸附,而铜离子却显著抑制生物炭对四环素的去除.环境温度增加能提升生物炭对四环素的去除效果.拟二级动力学方程和Lan...     

改性壳聚糖的制备及其对水中酞酸酯的吸附

以柠檬醛化学改性壳聚糖,制备柠檬醛交联壳聚糖树脂。采用红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面测定及孔径分析方法表征柠檬醛交联壳聚糖树脂的结构。在25℃,pH为7条件下,考察柠檬醛交联壳聚糖树脂对3种酞酸酯(PAEs)邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸2-乙基己酯(DEHP)的吸附性能,剖析吸附机理。研究结果表明,壳聚糖对DMP、DEHP和DBP的吸附容量分别为92、113和87 mg/g,而柠檬醛交联壳聚糖树脂对DMP、DEHP和DBP的吸附容量分别为147、166和190 mg/g,柠檬醛交联壳聚糖树脂对3种PAEs的吸附效果明显提高,吸附动力学均满足一级动力学方程。经吸附剂再生实验,柠檬醛交联壳聚糖树脂对PAEs的脱附率达到96.5%~97.1%,可重复使用。     

PAAm/HACC半互穿网络水凝胶的制备及其对水中腐殖酸的吸附性能

采用原位聚合热合成法成功制备了聚丙烯酰胺-壳聚糖季铵盐半互穿网络水凝胶(PAAm/HACC semi-IPN)新型吸附剂(s-IPN 1.5)和(s-IPN 3),并用于吸附水体中的腐殖酸.利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、X射线衍射光谱(XRD)等方法对吸附剂的结构进行表征.考察了溶液pH、离子强度、接触时间、腐殖酸初始浓度及温度等对吸附剂吸附腐殖酸的影响.结果表明s-IPN 3的吸附效果要优于s-IPN 1.5.吸附剂对腐殖酸的吸附量随着pH的增大而减小,随温度的升高而增大,且一定的离子强度有助于吸附剂对腐殖酸的吸附.吸附过程能较好地用准二级动力学模型及Sips等温模型进行拟合.吸附剂在pH 7.0,离子强度0.01 mol·L-1,温度为298 K条件下的最大吸附量可高达238.08 mg·g-1,吸附效果显著,能有效去除水体中的腐殖酸.     

铁锰氧化物/生物炭复合材料对水中硝酸根的吸附特性

热解经过氯化铁和高锰酸钾浸渍的小麦秸秆,制备铁锰金属氧化物/生物炭复合材料,用以去除水中硝酸根.通过X射线光电子能谱和扫描电镜分析,发现复合材料表面形成了Fe(Ⅲ)/Mn(Ⅳ)二元金属氧化物颗粒.制备优化结果表明,复合材料比表面积可达153.116 m2·g-1,零电荷点可达9.76.同时,还调查了固液比、溶液初始pH值和共存阴离子等因素的影响.研究发现,复合材料在溶液pH值1.00~9.05时对NO-3的去除率维持在75.40%~78.70%,且以配位交换为主要吸附机制.共存阴离子对吸附NO-3竞争吸附的影响顺序为:Cl-SO2-4PO3-4.等温吸附实验数据符合Langmuir方程,且最大吸附量为37.361 3 mg·g-1.吸附动力学分析发现,吸附过程遵循二级动力学方程,且以化学吸附为主.热动力学分析表明,吸附过程为自发吸热过程.上述结果说明铁锰氧化物/生物炭复合材料对于去除水中NO-3具有潜在价值.