磺酸基改性磁性吸附剂去除水中的Cu(Ⅱ)

利用水热法制备出Fe_3O_4磁性粒子,通过正硅酸乙酯水解使Fe_3O_4外面包覆SiO_2(Fe_3O_4@SiO_2),最后利用3-氨丙基三甲氧基硅烷和氯磺酸进行改性,合成了磺酸基改性磁性吸附剂.采用FT-IR、BET和XRD等方法对合成吸附剂进行表征,并探讨接触时间、初始浓度、溶液pH值等因素对吸附性能的影响.表征结果显示,成功合成了磺酸基改性磁性Fe_3O_4@SiO_2粒子;Fe_3O_4@SO_3Na比表面积为20.4587 m~(-2)·g~(-1).吸附实验结果显示,在25℃条件下,Fe_3O_4@SO_3Na对Cu~(2+)的吸附等温线符合Freundlich吸附等温方程,实验条件下最大吸附量为16.13 mg·g~(-1).Fe_3O_4@SO_3Na吸附Cu~(2+)可在1 h内达到吸附平衡且吸附动力学遵循拟二级动力学模型.溶液中存在盐离子时,发现盐离子的存在对吸附效果几乎没有影响;溶液中含有柠檬酸时对吸附效果产生抑制.吸附剂经3次循环使用后仍有吸附性能,表明吸附剂具有良好的再生性和经济性.     

Fe3O4/C纳米粒子的制备及其对水中罗丹明B的去除

采用溶剂热-水热法合成了碳覆盖的Fe3O4纳米粒子Fe3O4/C,利用扫描电镜(SEM)与红外光谱(FT-IR)对其进行了表征,并研究了其对水中罗丹明B的吸附性能.系统考察了吸附动力学、吸附等温线、吸附剂用量对吸附性能的影响.Fe3O4/C对罗丹明B的吸附在3 h内即可达到平衡,最大吸附量可达13.23 mg.g-1.分别用Langmuir和Freundlich吸附模型解释了Fe3O4/C对罗丹明B的作用机理,吸附反应过程符合准二级动力学方程.结果表明,该吸附剂具有良好的磁效应和吸附性能,可快速去除罗丹明B,去除率高达90%以上;吸附剂可重复利用,成本低,具有环境友好的优势.     

磁性聚吡咯的合成及其快速去除水中硝酸盐

在四氧化三铁表面采用原位化学氧化合成了磁性聚吡咯(Ppy/Fe_3O_4)吸附剂,并用FTIR、XRD、TGA、XPS以及VSM等对材料进行表征.结果表明,聚吡咯成功包覆到Fe_3O_4表面,且具有超顺磁性.吸附实验结果表明,Ppy/Fe_3O_4对水中硝酸盐(NO_3~-)具有较好的吸附性能,在NO_3~-初始浓度为50 mg·L~(-1)条件下,当pH值为4.2时,温度为25℃下吸附剂对NO_3~-的吸附效果最佳,最佳吸附量为37.57 mg·g~(-1),阴离子的存在对NO_3~-吸附具有抑制作用.Ppy/Fe_3O_4对NO_3~-的吸附可以通过Langmuir模型很好地描述,吸附过程服从拟二级动力学,并且吸附速率随着NO_3~-初始浓度的增加而增加.磁性聚吡咯通过表面质子化氮与NO_3~-之间的静电作用而达到去除的目的.吸附饱和的吸附剂可以很好地进行磁性分离,并可以在0.01 mol·L~(-1)的NaCl溶液中进行脱附再生.     

Fe3O4@SiO2-NH2磁性复合纳米材料对铀(Ⅵ)的吸附性能

采用化学共沉淀法制备Fe_3O_4磁性纳米粒子,利用正硅酸乙酯的水解在其表面包裹SiO_2,以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对复合粒子进行表面氨基化制备出Fe_3O_4@SiO_2-NH_2;采用红外(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、磁滞回线等手段对复合粒子进行了表征.结果显示,制备的复合粒子呈微球形,粒径相对均匀,大约在200 nm.并采用静态吸附的方法进行批量实验,研究了该复合纳米材料作为吸附剂在不同条件下对U(Ⅵ)的吸附性能.实验结果表明,固液比1∶200、温度35℃、吸附平衡时间30 min、pH 5的条件下,复合粒子对U(Ⅵ)的吸附效果最佳,为95%左右.准二级动力学模型能更好地描述粒子对U(Ⅵ)的吸附动力学过程;吸附可用Freundich等温模型较好地描述,说明为多分子层吸附.实验表明所制备的氨基化磁性复合纳米粒子对溶液中U(Ⅵ)具有优良的吸附性能,有望成为一种能够有效处理含铀废水的吸附材料.     

磁性Fe3O4@Mg(OH)2去除水中络合态三价铬

本实验采用一步水热法合成了Fe_3O_4@Mg(OH)_2材料,并将其用于吸附水中络合态的Cr(Ⅲ)-EDTA,通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、比表面积(BET)、扫描电镜(SEM)、热重(TGA)和X射线光电子能谱(XPS)等来表征材料的结构和表面特性.结果表明,Mg(OH)_2已经成功的负载到了Fe_3O_4的表面,对水中络合态Cr(Ⅲ)-EDTA有较好的吸附能力,最大吸附量为15.52 mg·g~(-1),吸附等温线符合Langmuir等温线,吸附动力学可用拟二级动力学拟合,随着pH的增加吸附量不断减少,水中高浓度的阳离子对吸附产生促进作用,并且脱附实验证明材料有很好的可循环利用能力.     

聚多巴胺包覆磁性纳米材料吸附去除模拟废水中的铅离子

采用共沉淀法制备聚多巴胺包覆的磁性纳米材料(Fe_3O_4@PDA NPs),并利用透射电子显微镜(TEM)、X光电子能谱(XPS)、振动磁强计(VSM)等手段表征了磁性纳米材料的化学组成和物理形貌.考察了溶液p H值、吸附平衡时间、纳米材料投加量、共存离子及离子强度等对铅吸附的影响,确定最佳实验条件为吸附平衡时间1 h、pH 5.5、吸附剂投加量1.5 g·L~(-1).常见共存离子均不干扰铅的吸附去除.通过直线方程拟合,证实Fe_3O_4@PDA NPs对铅离子的吸附等温线符合Langmuir方程,为单分子层吸附,饱和吸附量约为20.68 mg·g~(-1).1.5 h内,Fe_3O_4@PDA NPs对自来水、模拟废水中铅的吸附去除效率可以达到97.2%以上,此结果表明Fe_3O_4@PDA NPs可以用于铅污染环境水样的净化处理中.     

联合改性污泥吸附剂去除废水中铬(Ⅵ)

以城市污水厂脱水污泥为原料,分别经物理活化、物理与化学活化相结合的方法制备污泥基吸附剂样品,通过BET表面积分析、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱分析等对污泥吸附剂性质进行了表征,对比研究了不同改性方法制备的污泥基吸附剂对Cr(Ⅵ)的去除性能.结果表明,经过NaOH联合改性的污泥吸附剂W6对Cr(Ⅵ)吸附性能最好,其次为HNO_3联合改性的污泥吸附剂样品W4,污泥吸附剂去除Cr(Ⅵ)的最佳pH值为2.5.对于样品W4、W6来说,室温下(25℃)其吸附行为更符合Langmuir等温吸附模型,说明这两种吸附剂对Cr(Ⅵ)吸附都主要以单分子层形式吸附为主.改性污泥吸附剂样品均较适合准二级动力学模型,其相关系数均达到了0.99以上.因此,物理与化学联合改性方法可以显著改善污泥吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附性能.     

凹凸棒土负载铁盐吸附剂的制备及其对As(Ⅴ)的吸附性能

研究凹凸棒土负载铁盐吸附剂的制备及其对As(Ⅴ)的吸附性能.考察了pH、凹凸棒土热改性温度、粒度、铁盐浓度等因素对吸附As(Ⅴ)性能的影响.结果表明,热改性温度为600℃的凹凸棒土负载铁盐吸附剂吸附As(Ⅴ)效果比200℃和400℃都好,其对As(Ⅴ)的吸附行为符合Freundlich模型.当pH值6.0时,600℃热改性200—400目的凹凸棒土负载0.5 mol·L-1Fe(NO3)3吸附剂的最大吸附量为1.1669 mg·g-1,重复使用时性能稳定,具有处理含As(Ⅴ)废水的应用前景.     

新型颗粒电极γ-Al_2O_3@MIL-101(Fe)对水中罗丹明B的电催化氧化

以γ-Al_2O_3为基体,采用水热合成的方法制备新型的颗粒电极γ-Al_2O_3@MIL-101(Fe),通过XRD、FT-IR、SEM、EDS等方法对颗粒电极进行性质表征.以Ti极板作为阴极,Ti-RuO2作为阳极,采用三维电催化氧化体系处理罗丹明B(RhB)模拟废水.以无水硫酸钠为支持电解质,对各影响因素进行了优化实验研究,同时对颗粒电极电催化降解罗丹明B的反应进行了动力学模拟分析,并进行颗粒电极的重复利用实验,以探究制备的新型颗粒电极γ-Al_2O_3@MIL-101(Fe)对水中罗丹明B的电催化氧化性能.实验结果表明制备的新型颗粒电极γ-Al_2O_3@MIL-101(Fe)对罗丹明B的电催化降解反应属于一级动力学反应,反应速率常数k为30.1×10-2min-1,是传统颗粒电极γ-Al_2O_3的15倍;在颗粒电极投加量为33.3 g·L~(-1)、电压20 V、电解质浓度8 g·L-1、pH 2时,25 min后罗丹明B的去除率高达97%;同样条件下,γ-Al_2O_3电催化处理染料水时,1 h后罗丹明B的降解率仅为56%;新型颗粒电极γ-Al_2O_3@MIL-101(Fe)在电催化氧化罗丹明B的反应中具有良好的重复利用性能,经过5次反复利用,其去除率仍能保持在85%左右.     

铁基改性椰壳生物炭对砷的吸附效果及机制研究

目前针对生物炭修复重金属污染的水体、土壤方面的研究虽然很多,但是对其吸附污染物的机制研究却较少。为了提高生物炭对砷的吸附能力,以农业废弃物椰壳为原料,在300℃下利用硫酸及硫酸铁制备铁基改性生物炭,采用SEM-EDS、FTIR、XRD及XPS等手段对椰壳生物炭(CSB)、硫酸改性生物炭(SCSB)以及铁基改性生物炭(SFCSB)表面结构与特征进行表征,通过pH值影响实验、等温吸附实验和动力学吸附实验对CSB、SCSB及SFCSB 3种生物炭吸附砷(As)的效果进行比较。结果表明,硫酸及硫酸铁共同改性使生物炭的比表面积增大了1.56倍,表面官能团新增亚甲基(–CH_3)和羧基(–COO),SFCSB表面的Fe吸附As(Ⅴ)后在Fe2p能级生成了Fe_2O_3和FeOOH,证明铁基改性成功。SFCSB对As(Ⅴ)的吸附符合Elovich动力学模型及Langmiur等温吸附模型,当pH=5时,SFCSB对砷的最大吸附量为14.65 mg·g~(-1),与未改性的CSB相比吸附量提高了238倍。SFCSB对As(Ⅴ)的吸附方式为物理化学吸附,吸附机制包括生物炭表面正电荷与阴离子之间的静电吸引、O–H–As氢键结合、砷氧阴离子与铁氧化物的配位体效应和表面羟基官能团络合等。研究表明,铁基改性椰壳生物炭是一种高效的除砷吸附剂。该研究从农业废弃物利用和环境修复的角度出发,为制备更高效、能深度净化污染的生物炭提供参考,也为吸附机制的探讨提供理论依据。     

2种改性生物炭对水体硝态氮的吸附特性

以2种水生植物香蒲(Typha angustifolia)和芦苇(Phragmites communis)制备的FeCl_3改性生物炭为吸附剂,硝酸钾溶液为吸附质,研究生物炭对水体硝态氮的去除。研究了2种改性生物炭的吸附动力学与吸附等温线特性,结合红外光谱分析(IR)、扫描电镜分析(SEM)和元素分析对2种改性与未改性生物炭进行表征,并探究生物炭投加量、吸附时间、吸附质初始浓度、吸附质pH值等因素对2种改性生物炭吸附硝态氮的影响。结果表明,2种改性生物炭对硝态氮的吸附均符合伪二级吸附动力学方程。FeCl_3改性香蒲生物炭(XP-Fe)和FeCl_3改性芦苇生物炭(LW-Fe)的最大吸附量qm分别为15.55和10.63 mg·g~(-1)。吸附质pH值降低,有利于XP-Fe和LW-Fe对硝态氮的去除。XP-Fe对硝态氮的吸附性能强于LW-Fe。     

锆改性凹凸棒土对水中氟的吸附热力学与动力学研究

以锆改性凹凸棒土(Zr-ATP)为吸附剂,研究了其对水中F~-的吸附、脱附性能,探讨了Zr-ATP对F~-的吸附热力学和动力学规律.结果表明,随着温度的升高,Zr-ATP对F~-的吸附量逐渐增加;F~-在Zr-ATP上的吸附等温线可用Freundlich等温线方程拟合,吸附过程为熵驱动的吸热、熵增的自发过程;Zr-ATP对F~-的吸附量随着吸附剂中锆含量的升高而增加;F~-在Zr-ATP吸附剂上的吸附动力学符合拟二级动力学方程,且其吸附过程中受边界层扩散的影响.当pH=5时,Zr-ATP对F~-的吸附量最大(30.37 mg·g~(-1));阴离子的存在抑制F~-在Zr-ATP上的吸附效果,不同阴离子影响的大小顺序为:HCO_3~-SO_4~(2-)NO_3~-Cl~-.吸附饱和的Zr-ATP可在NaOH溶液中脱附再生,经4次脱附后,F~-的吸附量为22.78 mg·g~(-1),有良好的再生性,可循环使用.     

活性炭纤维对水中罗丹明B的吸附性能

研究了活性炭纤维对水中罗丹明B的吸附.结果表明,pH=2时,罗丹明B的吸附量最大,并随着pH的增高吸附量随之降低;离子强度对吸附的影响不大;Langmuir等温线更适合于描述罗丹明B的吸附行为;活性炭纤维对罗丹明B的吸附量随着温度的升高逐渐增加;热力学数据表明,较高温度下,活性炭纤维对罗丹明B的吸附是自发行为,且为吸热反应;吸附动力学符合假二级动力学模型;吸附过程可以很好地用内扩散模型来说明.     

巯基硅烷改性氧化石墨对砷的吸附性能

为提高氧化石墨(GO)对砷的吸附能力,以3-巯基丙基三甲氧基硅烷为改性剂,制备了巯基改性的氧化石墨(GO-SH),考察其对水中砷的吸附性能.采用单因素实验法考察了初始pH值、吸附剂投加量、温度等对吸附效果的影响,拟合了吸附等温线,并研究了吸附动力学和吸附热力学规律.实验结果表明,在最优条件下,GO-SH对初始浓度为4 mg.L-1的砷去除率达到97.7%;吸附等温线符合Langmuir和Freundlich模型,45℃时由Langmuir模型得到的饱和吸附量(Qm)为24.45 mg.g-1;吸附动力学符合准二级模型,内扩散模型符合高浓度砷的吸附动力学;热力学研究表明,吸附过程是自发吸热的反应,以化学吸附为主.     

铁改性酵母粉对锑酸盐的吸附机理

采用氯化铁(FeCl3)制备了铁改性酵母粉，测试其对溶液中锑酸盐(Sb(V))的吸附性能，考察了FeCl3浓度、溶液pH以及酵母粉投加量对Sb(V)去除的影响，研究了Sb(V)在铁改性酵母粉表面的吸附动力学、吸附等温线特征，并用SEM-EDS、ATR-FTIR、XRD、XPS等方法对改性酵母粉进行表征以探究其吸附机理.结果表明，改性酵母粉吸附Sb(V)的最佳条件为：FeCl3浓度0.5 mol·L^-1、酵母粉投加量2 g·L^-1、pH 3.0.5 mol·L^-1 FeCl₃改性酵母粉(0.5 Fe-Y)对溶液中Sb(V)的最大去除率为91.2%，吸附容量达68.15 mg·g^-1.0.5 Fe-Y对Sb(V)的吸附符合伪二级动力学和Langmuir等温线模型，该吸附过程属于化学吸附，涉及络合反应和静电吸附. FeCl₃改性能显著增强酵母粉对Sb(V)的吸附能力，酵母粉表面羟基等官能团增多、电位增加、晶形结构更加无序以及表面羟基铁与Sb(V)形成内层络合物是...     

Fe_2O_3@GO聚合物对水中As~(3+)的吸附特性表征

以氧化石墨烯(GO)和硝酸铁为原料,采用浸渍法制得Fe_2O_3@GO聚合物,研究不同质量比Fe/GO、p H值及温度条件对GO和Fe_2O_3@GO聚合物吸附水中As~(3+)的影响,并通过吸附等温线和动力学方程进行相关拟合分析。同时,使用Roman光谱、FTIR、SEM等表征手段对GO和Fe_2O_3@GO聚合物2种材料进行表征,3种表征手段均显示铁已被成功负载到氧化石墨烯上。结果表明,As~(3+)的去除率与复合物中Fe/GO的质量比呈显著正相关,吸附的最优p H值为8,温度为40℃。Fe_2O_3@GO聚合物及GO这2种材料吸附As~(3+)的吸附等温线均符合Freundlich模型,准二级模型能更准确地描述其吸附动力学过程。在相同条件下,Fe_2O_3@GO聚合物较GO吸附性能更好,对于初始浓度为10 mg·L~(-1)的As~(3+)溶液,GO和Fe_2O_3@GO聚合物的平衡吸附量分别达到17.95和31.30 mg·g~(-1)。     

锆负载量对锆镁改性膨润土吸附水中磷酸盐的影响

制备了锆氧化物(ZrO_2)含量分别为2.98%、7.81%、13.73%和33.70%的4种锆镁改性膨润土,并考察了锆负载量对锆镁改性膨润土吸附水中磷酸盐的影响.结果表明,较高的吸附剂投加量有利于水中磷酸盐被锆镁改性膨润土所吸附去除.锆镁改性膨润土吸附水中磷酸盐的动力学过程符合准二级动力学模型.锆镁改性膨润土对水中磷酸盐的吸附等温行为可以采用Langmuir、Freundlich和Dubinin-Redushckevich (D-R)等温吸附模型进行描述.增加溶液pH值不会导致锆镁改性膨润土对水中磷酸盐吸附能力的下降.锆镁改性膨润土对水中磷酸盐的吸附能力随其锆含量的增加而增加.但是,从总体上,锆镁改性膨润土中单位质量ZrO_2对水中磷酸盐的最大吸附量则随其锆含量的增加而降低.研究结果说明,锆镁改性膨润土适合作为一种吸附剂去除水中的磷酸盐,较高的锆负载量有利于增强锆镁改性膨润土吸附水中磷酸盐的能力,而较低的锆负载量则有利于提高锆镁改性膨润土中单位质量ZrO_2对水中磷酸盐的吸附能力.     

镧-四氧化三铁-沸石复合材料制备及去除水中磷酸盐和铵

采用La3+、Fe~(2+)、Fe3+和粉末状天然沸石制备了一种镧-Fe_3O_4-沸石复合材料,通过批量吸附实验考察了该复合材料对水中磷酸盐和铵的吸附作用.结果表明,镧-Fe_3O_4-沸石复合材料对水中磷酸盐和铵的单位吸附量随吸附剂投加量的增加而降低,对磷酸盐和铵的去除率随吸附剂投加量的增加而增加.当溶液pH值由6逐渐增加到11时,镧-Fe_3O_4-沸石复合材料对水中磷酸盐和铵的吸附能力逐渐下降.镧-Fe_3O_4-沸石复合材料对水中磷酸盐的吸附平衡数据可以采用Langmuir、Freundlich和Dubinin-Redushkevich(D-R)等温吸附模型加以拟合,对铵的吸附平衡数据可以采用Langmuir和D-R等温吸附模型加以拟合.根据Langmuir模型计算得到的镧-Fe_3O_4-沸石复合材料对水中磷酸盐和铵的最大单位吸附量分别为12.9 mg·g~(-1)(以磷计)和6.99 mg·g~(-1)(以铵计).镧-Fe_3O_4-沸石复合材料对水中磷酸盐和铵的吸附动力学过程可以采用准二级动力学方程加以描述.升高反应温度增强了镧-Fe_3O_4-沸石复合材料对水中磷酸盐和铵的吸附.溶液存在的氯离子、硫酸根离子和碳酸氢根离子对镧-Fe_3O_4-沸石复合材料吸附磷无负面影响.溶液存在的钾离子对镧-Fe_3O_4-沸石复合材料吸附铵的负面影响最大,其次为钠离子,钙离子的负面影响最小.1 mol·L~(-1)NaOH溶液可以使50%左右吸附到吸附剂上的磷酸盐解吸下来.1 mol·L~(-1)NaCl溶液可以使98%左右吸附到吸附剂上的铵解吸下来.当溶液pH值为7时,镧-Fe_3O_4-沸石复合材料对磷酸盐的吸附机制主要是配位体交换作用.镧-Fe_3O_4-沸石复合材料对铵的吸附机制主要是阳离子交换作用.     

汞离子磁性吸附剂的制备及应用

采用化学接枝技术将功能单体罗丹明肼合物修饰于Fe_3O_4@SiO_2核壳纳米球上,制备出磁性吸附材料,并用于检测和除去水体中的汞离子.实验结果表明,所制备的磁性吸附剂对汞离子有很高的选择性,可选择性识别和富集环境水样中的汞离子,对汞离子的最大吸附容量为40.15μmol·g~(-1),且该吸附剂饱和磁化率达26.1 emu·g~(-1),可以通过磁铁实现在水体中的快速收集.此外,通过四丁基氢氧化铵溶液洗涤已吸附汞离子的吸附剂,还可以实现汞离子磁性吸附剂的再生和循环使用.     

改性碳纳米管原始样品吸附亚甲基蓝的性能研究

利用直接制备的碳纳米管原始样品作为染料亚甲基蓝的吸附剂,采用次氯酸钠溶液对于碳纳米管原始样品进行表面修饰改性,改性处理后碳纳米管对亚甲基蓝吸附性较好,本工艺简单有效,所获得的吸附剂具有磁性,吸附过后用磁铁易于达到固液分离的效果.吸附性能结果表明:本吸附剂对水溶液中亚甲基蓝的吸附在60 min基本达到平衡,吸附过程符合准二级动力学模型(R2>0.99).改性后的磁性碳纳米管吸附亚甲基蓝的平衡吸附量qe与亚甲基蓝溶液的平衡浓度Ce的关系满足Langmuir(R2>0.99)、Freundlich(R2>0.91)以及Dubinin-Radushkevich(D-R)(R2>0.92)等温吸附模型.通过Langmuir模型计算可知改性磁性碳纳米管对亚甲基蓝的最大吸附容量为101.6 mg.g-1,由D-R模型计算结果可以推断,次氯酸钠改性后的磁性碳纳米管对水溶液中亚甲基蓝的吸附机理以化学吸附为主.