碳纳米管-海藻酸钠复合吸附材料的制备及其对高浓度Cr(Ⅲ)的吸附

以碳纳米管(CNTs)和海藻酸钠(SA)为主要原料,制备了环境友好型的复合吸附材料——CNTs-SA。采用TEM和FTIR技术对吸附材料进行了表征,并采用静态法考察了溶液pH、吸附时间、原料固液比(m(CNTs)∶V(SA))等因素对CNTs-SA吸附Cr(Ⅲ)的影响。表征结果显示,CNTs-SA表面引入了更多的—COOH和—C O基团,导致其吸附Cr(Ⅲ)的效果较CNTs有了显著的提高。实验结果表明:在室温、初始Cr(Ⅲ)质量浓度4 000 mg/L、CNTs-SA加入量21 mg/mL、溶液pH 5、吸附时间3 h、m(CNTs)∶V(SA)=1.0 mg/mL的条件下,CNTs-SA对Cr(Ⅲ)的吸附量为120 mg/g,Cr(Ⅲ)去除率为61.5%;Freundlich等温吸附方程适合描述CNTs-SA对Cr(Ⅲ)的吸附行为。     

Ti-MCM-41分子筛对Cr（Ⅵ）的吸附性能

以发烟硅胶为硅源、钛酸四丁酯为钛源,采用水热合成法制备了一系列不同n（Si）∶n（Ti）的Ti-MCM-41分子筛,采用XRD、UV-Vis、BET及ICP技术对其进行了表征,考察了其对溶液中Cr（Ⅵ）的吸附性能及重复使用性能。结果表明：制备的Ti-MCM-41分子筛保持了MCM-41的介孔结构,但随着Ti含量的增加分子筛的比表面积、孔径和总孔体积均降低;在初始Cr（Ⅵ）质量浓度为100 mg/L、Ti-MCM-41分子筛（投料n（Si）∶n（Ti）为40）投加量为1 g/L、吸附时间为60 min、吸附温度为323 K、溶液pH为6的条件下,Cr（Ⅵ）吸附率可达96.3%;Ti-MCM-41分子筛对Cr（Ⅵ）的吸附符合Langmuir等温吸附模型;Ti-MCM-41分子筛的重复使用性能良好。     

多酚原位固化茶渣对水中Cr（Ⅵ）的吸附

通过甲醛与茶渣中多酚类组分的反应制备了多酚原位固化茶渣吸附材料,并将其用于对水中Cr（Ⅵ）的吸附。表征结果显示：茶渣多酚的原位固化提高了其热稳定性,同时对茶渣粒料起到了修补增强作用。固化茶渣对Cr（Ⅵ）的吸附量随溶液pH的减小而增大。在吸附温度303 K、初始Cr（Ⅵ）质量浓度60 mg/L、吸附剂投加量1.0 g/L、吸附时间300 min、溶液pH为2的条件下,固化茶渣对Cr（Ⅵ）的吸附量为56.56 mg/g,去除率达94.3%。固化茶渣对Cr（Ⅵ）的吸附符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学方程,吸附是一个自发的、吸热过程,303,318,333 K下的Langmuir饱和吸附量分别为83.26,107.64,129.20 mg/g。     

磁性氧化石墨烯和磁性竹炭对Cr（Ⅵ）的吸附

制备了两种磁性碳基材料——磁性氧化石墨烯（MGO）和磁性竹炭（MBC）,并将其用于模拟含Cr（Ⅵ）废水的吸附。采用SEM,BET,FTIR技术对吸附剂进行了表征。表征结果显示：MBC具有与MGO相似的薄片层结构,且MBC的BET比表面积更大（为32.872 6 m²/g）,可为Cr（Ⅵ）提供大量的吸附位点。实验结果表明：向100 mL废水中加入20.0 mg吸附剂,在废水pH为1.0、吸附温度为30 ℃、初始Cr（Ⅵ）质量浓度为10.0 mg/L的条件下,MGO和MBC的平衡吸附时间分别为50,70 min,平衡吸附量分别为37.7,49.7 mg/g,吸附平衡时的Cr（Ⅵ）去除率分别为75.4%和99.4%;两种磁性材料对Cr（Ⅵ）的吸附均很好地符合Langmuir等温吸附模型;在酸性介质中,MGO和MBC的表面基团与HCr₂O₇^-和Cr₂O₇^2-之间有氢键作用。     

炭化核桃壳对废水中Cr（Ⅵ）的吸附

制备了炭化核桃壳,采用SEM,EDX,FTIR等方法对炭化核桃壳进行了表征,研究了炭化核桃壳对废水中Cr（Ⅵ）的吸附效果。表征结果显示,炭化后的核桃壳为片状结构,且形成了大量的微孔,微孔数量的增加使得核桃壳的比表面积明显增大。实验结果表明,炭化核桃壳吸附处理含Cr（Ⅵ）废水的最佳工艺条件为：初始废水pH 2.0、炭化核桃壳加入量16 g/L、吸附温度25 ℃、转速150 r/min、吸附时间180 min,在此最佳工艺条件下吸附处理Cr（Ⅵ）质量浓度为20 mg/L废水,Cr（Ⅵ）去除率高达98.7%,最大吸附量为8.731 mg/g。Langmuir吸附等温模型可更好地描述炭化核桃壳对Cr（Ⅵ）的吸附过程,吸附属于单分子层吸附。拟二级动力学方程能更好地描述炭化核桃壳对Cr（Ⅵ）的吸附行为,此吸附过程以化学吸附为主控步骤。     

钼蓝分光光度法测定水中As（Ⅲ）含量

采用钼蓝分光光度法测定水中的As（Ⅲ）含量。以10.8%（质量分数,下同）的抗坏血酸、3%的钼酸铵、0.56%的酒石酸锑钾和13.98%的硫酸按照体积比为2∶2∶1∶5配制的混合溶液为显色剂,在P（Ⅴ）加入量为10.00 μmol/L、显色时间为30 min的条件下,As（Ⅲ）质量浓度与吸光度的线性相关性最好。该方法的As（Ⅲ）质量浓度检测范围为0~4 mg/L,加标回收率为92%~103%,相对标准偏差为3.0%~5.6%。     

改性生物炭对Sb（Ⅲ）的吸附行为及机理

采用氯化铝和高锰酸钾对生物炭进行改性,研究生物炭表面Sb（Ⅲ）的吸附规律及吸附机理。实验结果表明,在固液比为2.5 g/L、pH为4、吸附温度为25 ℃、吸附时间为240 min、溶液初始质量浓度为10.0 mg/L时,BC、Al-BC和KMnO₄-BC对Sb（Ⅲ）的平衡吸附量分别为1.13,2.12,2.98 mg/g。KMnO₄-BC和Al-BC的吸附机理不同,KMnO₄-BC等温吸附曲线符合Langmuir等温模型,吸附动力学过程遵循拟二级动力学方程;Freundlich模型和拟一级动力学方程更适合描述Al-BC对Sb（Ⅲ）的吸附。3种生物炭的吸附过程都以物理吸附为主,同时有化学吸附的参与。BET比表面积与FTIR分析结果表明,Al-BC吸附量大主要得益于比表面积及孔体积的增大。     

木质素活性炭的制备及其对硝基苯的吸附

利用工业碱木质素分别经KOH及H3PO4活化制备两种木质素活性炭（KAC和PAC）,并用于模拟硝基苯废水的处理。采用SEM和IR等手段对木质素活性炭进行了表征。考察了木质素活性炭加入量、废水pH、吸附时间等因素对硝基苯吸附量的影响。表征结果显示,KAC具有丰富的孔结构,PAC表面含有多种功能基团。实验结果表明： 在吸附温度298 K、初始硝基苯质量浓度250 mg/L、木质素活性炭加入量1.0 g/L、废水pH 3、吸附时间24 h的条件下,KAC及PAC对硝基苯的吸附量分别为237.8 mg/g和211.9 mg/g,去除率分别达到91%和84%; KAC及PAC对硝基苯的吸附过程符合拟二级动力学方程,吸附等温线满足Langmuir等温吸附方程;当解吸剂的V（乙醇）∶V（去离子水）=9时,在PAC和KAC上吸附的硝基苯的解吸率分别达到99%和93%;木质素活性炭重复使用5次后,KAC和PAC对硝基苯的吸附量分别为115.4 mg/g和130.7 mg/g。     

高比表面积介孔α-FeOOH的制备及其Sb（Ⅴ）吸附性能

采用水热合成的方法制备了高比表面积介孔α-FeOOH吸附剂,并探究其对水中Sb（Ⅴ）的去除效果。采用XRD、SEM、ATR-FTIR等方法对吸附剂进行了表征。考察了吸附剂投加量、溶液pH对Sb（Ⅴ）去除效果的影响,以及Sb（Ⅴ）吸附过程的动力学和热力学特性。表征结果显示：介孔α-FeOOH具有棒状结构,长度大约为50~100 nm,最可几孔径为20 nm,比表面积为137.6 m²/g。实验结果表明,当初始Sb（Ⅴ）质量浓度为10 mg/L、pH为7、介孔α-FeOOH投加量为0.25 g/L、吸附时间为2 h、吸附温度为25 ℃时,Sb（Ⅴ）去除率可达100%;pH为4~7时,Sb（Ⅴ）去除率受pH的影响较弱;Sb（Ⅴ）吸附过程符合拟二级动力学模型及Langmuir吸附模型。     

多酚原位固化茶渣对水中Cr(Ⅵ)的吸附

通过甲醛与茶渣中多酚类组分的反应制备了多酚原位固化茶渣吸附材料,并将其用于对水中Cr(Ⅵ)的吸附。表征结果显示:茶渣多酚的原位固化提高了其热稳定性,同时对茶渣粒料起到了修补增强作用。固化茶渣对Cr(Ⅵ)的吸附量随溶液pH的减小而增大。在吸附温度303 K、初始Cr(Ⅵ)质量浓度60 mg/L、吸附剂投加量1.0 g/L、吸附时间300 min、溶液pH为2的条件下,固化茶渣对Cr(Ⅵ)的吸附量为56.56 mg/g,去除率达94.3%。固化茶渣对Cr(Ⅵ)的吸附符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学方程,吸附是一个自发的、吸热过程,303,318,333 K下的Langmuir饱和吸附量分别为83.26,107.64,129.20 mg/g。     

白腐菌改性的中药渣对Cr（Ⅵ）的吸附性能

以白腐菌的典型菌种黄孢原毛平革菌为改性菌种,对中药渣进行改性处理,研究了改性中药渣对Cr（Ⅵ）的吸附性能。采用SEM技术对改性中药渣进行表征。研究了废水pH、改性中药渣加入量、吸附温度和吸附时间对Cr（Ⅵ）吸附效果的影响。表征结果显示,中药渣经过改性后表面出现许多孔隙,比表面积增大,为吸附Cr（Ⅵ）提供了更多的吸附位。实验结果表明：在初始Cr（Ⅵ）质量浓度50 mg/L、改性中药渣加入量5 g/L、废水pH 2、吸附温度45 ℃、吸附时间20 h的条件下,改性中药渣对Cr（Ⅵ）的去除率达99.5%,吸附量可达9.82 mg/g;改性中药渣对Cr（Ⅵ）的吸附等温线符合Langmuir等温吸附方程和Freundlich等温吸附方程;准二级动力学方程能很好地对改性中药渣吸附Cr（Ⅵ）的数据进行拟合。     

改性沸石负载纳米β-FeOOH对溶液中Cr(Ⅵ)的吸附性能

采用恒温水浴法制得纳米β-Fe OOH,将其负载在改性沸石(SMZ)上制得复合材料β-Fe OOH/SMZ。用β-Fe OOH/SMZ吸附溶液中的Cr(Ⅵ)。考察了吸附时间、溶液p H、初始Cr(Ⅵ)质量浓度等因素对其吸附Cr(Ⅵ)效果的影响。实验结果表明:β-Fe OOH/SMZ对Cr(Ⅵ)的最佳吸附时间为5 h,适宜的溶液p H为6.0;随着初始Cr(Ⅵ)质量浓度的增加,β-Fe OOH/SMZ对Cr(Ⅵ)的吸附量逐渐增加;在β-Fe OOH/SMZ加入量为5.0 g/L、溶液p H为6.0、初始Cr(Ⅵ)质量浓度为250 mg/L、吸附温度为25℃的条件下,吸附量最高(为22.1 mg/g)。准二级动力学方程适用于描述β-Fe OOH/SMZ对Cr(Ⅵ)的吸附过程。该吸附由多个过程共同控制,颗粒内扩散并非唯一控速步骤。Freundlich等温方程比D-R等温方程更适于描述Cr(Ⅵ)在β-Fe OOH/SMZ上的吸附行为,β-Fe OOH/SMZ对Cr(Ⅵ)的吸附为多层吸附。     

改性核桃壳对Cr(Ⅵ)的吸附

采用甲醛-硫酸改性法制备改性核桃壳吸附剂,利用静态吸附法研究了改性核桃壳对模拟废水中低浓度Cr(Ⅵ)的吸附性能,并采用SEM和FTIR技术对改性前后的核桃壳进行表征。表征结果显示,改性后的核桃壳表面更粗糙,孔隙轮廓更清晰,更有利于对Cr(Ⅵ)的吸附。实验结果表明:在初始Cr(Ⅵ)质量浓度为20 mg/L、初始废水p H为1、吸附温度为30℃、吸附时间为100 min、改性核桃壳加入量为24 g/L的条件下,改性核桃壳对Cr(Ⅵ)的去除率为98.4%,高于在相同条件下未改性核桃壳对Cr(Ⅵ)的去除率(93.1%);改性核桃壳对Cr(Ⅵ)的吸附更符合Freundlich等温吸附方程,对Cr(Ⅵ)的吸附行为满足拟二级动力学方程。     

交联壳聚糖季铵盐吸附剂的制备及其对重金属离子的吸附

以壳聚糖为原料、二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）为接枝单体、甲醛为预交联剂、环氧氯丙烷为交联剂,通过反相乳液聚合制备出交联壳聚糖季铵盐吸附剂,并将其用于吸附Ni（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）。考察了吸附时间、溶液初始浓度、溶液pH等因素对吸附效果的影响。实验结果表明：该吸附剂对Ni（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）的吸附过程遵循拟二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir方程;在30 ℃条件下,Ni（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）的溶液初始浓度均为1 mmol/L时,该吸附剂吸附Ni（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）的最佳溶液pH分别为7和6,对应的平衡吸附量分别为1.18,1.99 mmol/g;该吸附剂可用盐酸再生,重复使用性能良好。     

聚乙烯亚胺改性UiO-66-NH2对水中U(Ⅵ)的吸附

采用聚乙烯亚胺(PEI)改性氨基化锆基金属有机骨架材料(UiO-66-NH₂)制备了UiO-66-NH₂/PEI,利用XRD、SEM和FTIR对产物进行了表征,并将其用于吸附水中的U(Ⅵ)。考察了UiO-66-NH₂/PEI吸附U(Ⅵ)的影响因素,并研究了吸附动力学和等温线。实验结果表明:UiO-66-NH₂/PEI对U(Ⅵ)具有良好的吸附效果,PEI与UiO-66-NH₂质量比为30%、溶液pH为6、吸附剂投加量为80 mg/L、吸附时间为120 min、初始U(Ⅵ)质量浓度为10 mg/L时,UiO-66-NH₂/PEI对U(Ⅵ)的去除率达98.2%(303 K下);UiO-66-NH₂/30%PEI对U(Ⅵ)的吸附在60 min内达到平衡,吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir模型,最大吸附量达452.49 mg/g。