不同制备条件对生物焦汞吸附特性及吸附动力学的影响

为获得生物焦对汞的吸附特性,对不同制备条件下的生物焦进行研究。通过分析生物质种类、制备粒径、制备温度以及制备氧浓度对生物焦吸附汞的影响,并结合其吸附动力学过程,进一步探究吸附机理。结果表明:不同制备条件下生物焦汞吸附特性存在差异;生物焦对汞的物理吸附中,孔隙结构对其具有影响,累积孔体积越大,单位汞吸附量越高,利于生物焦对汞的吸附;与比表面积相比,比孔容积在汞吸附过程中发挥更为重要的作用;化学吸附与物理吸附均在生物焦汞吸附过程中起到重要影响,且化学吸附是其主要的控速步骤。     

不同粒级黑土胶体对铅的等温吸附特征

采集了黑土样品并从中提取了3种粒级(5~10、2~5和1~2 μm)的胶体,测试了胶体的比表面积、颗粒粒径分布和颗粒矿物质组成等特征参数.在不同温度(25、35、45和55℃)、不同pH(2、4和6)条件下,使用黑土胶体对铅离子作等温吸附实验,并用Langmuir、Freundlich和Dubinin-Redushkevich (D-R)吸附等温方程对实验数据进行了拟合.结果显示,黑土胶体对铅具有较强的吸附能力;不同温度下黑土胶体对铅的吸附等温式能很好地符合Freundlich模式(R2=0.94~0.98)和D-R模式(R2=0.91~0.98),随温度的升高,黑土胶体对铅离子的吸附能力增加;不同pH条件下,不同粒径黑土胶体对铅的吸附等温式较好地符合Freundlich模式,而当粒径小于5 μm时,胶体对铅的吸附等温式能很好地符合Langmuir、Freundlich和D-R模式;随pH的升高,黑土胶体对铅离子的吸附能力增加;小粒径的胶体对铅具有更强的吸附能力;黑土胶体对铅的吸附属于化学吸附.     

黑土胶体对铅的吸附动力学特征

利用虹吸法从采自于吉林省黑土中分别提取出粒级为5~10、2~5和1~2μm的3种胶体,并通过批次实验法研究不同粒级黑土胶体对Pb2+的吸附动力学。结果表明,不同粒级土壤胶体对Pb2+的吸附过程均表现为快慢2个阶段,其中,10 min内呈现快速吸附阶段,之后为慢速吸附阶段。3种粒级土壤胶体5~10、2~5和1~2μm在pH为6、温度为25℃时,对Pb2+的饱和吸附量为114.45、126.98和131.89 mmol/kg。随pH从2升到6,粒级为5~10、2~5和1~2μm的3种胶体对Pb2+的饱和吸附量分别增加了928%、153%和142%。随温度从25℃升到55℃,粒级为5~10、2~5和1~2μm的3种胶体对Pb2+的饱和吸附量分别增加了16.56%、4.9%和4.89%。不同粒级胶体对Pb2+的吸附量由大到小依次为:1~2μm2~5μm5~10μm。不同粒级胶体对Pb2+的吸附动力学均较好地符合拉格朗日准二级动力学方程,说明该吸附过程以化学吸附为主。准二级动力学吸附速率常数表明,随着吸附剂粒径增大,吸附速率降低。4种温度范围内随着温度升高,吸附速率加快。吸附过程的限速步骤为颗粒间扩散。     

碳纳米管对水中多氯联苯的吸附动力学

通过静态吸附实验研究了碳纳米管（CNTs）对水中多氯联苯（PCBs）的吸附动力学特性,包括1种单壁碳纳米管（SWCNTs）和3种多壁碳纳米管（MWCNTs）,并对4种CNTs的物理特征及孔径分布进行了分析。结果表明,SWCNTs的比表面积和总孔容最大,分别为228.210 m2·g-1和1.515 4 cm3·g-1。CNTs对PCBs的吸附速率很快,40 min吸附量可达到平衡时的90%以上,80 min左右达到吸附平衡,且SWCNTs的吸附能力远大于MWCNTs。运用拟一级和拟二级动力学模型对实验数据进行拟合,表明拟二级模型更适合描述CNTs对PCBs的吸附过程。     

不同吸附条件下生物炭的汞吸附特性研究

为了获得汞初始浓度、吸附温度以及气氛(O_2、CO_2、SO_2浓度)等不同吸附条件下生物炭的汞吸附特性,对等温和非等温条件下制备的核桃壳生物炭(分别记为WS_(iso)和WS_(var))进行了研究,并利用比表面积和孔隙度分析仪、傅立叶变换红外光谱仪表征生物炭的孔隙结构和表面官能团等微观特性,探究其影响机理。结果表明:WS_(iso)和WS_(var)孔隙结构及表面化学性质不同,其中WS_(iso)的累积孔体积较大,为0.130 8cm~3/g,WS_(var)的含氧表面官能团数量和种类较多;在相同吸附条件下,WS_(iso)的汞吸附效果整体上优于WS_(var);汞初始浓度、CO_2和O_2浓度的升高会对生物炭汞吸附性能起到促进作用;随着吸附温度和SO_2浓度的升高,生物炭的吸附性能有所下降。     

氢氧化铝胶体对2,2′,4,4′-四溴联苯醚的吸附

溴代阻燃剂多溴联苯醚（polybrominated diphenyl ethers, PBDEs）是一种被广泛使用的阻燃剂,其对神经、甲状腺、肝脏等具有潜在毒性。其中,2,2′,4,4′-四溴联苯醚（BDE-47）作为一种重要单体,在环境介质中被广泛检出。胶体是环境中污染物迁移过程中的重要载体,它对有机污染物在土壤-地下水系统中的迁移有不可忽略的影响。开展典型无机胶体氢氧化铝胶体对BDE-47的吸附动力学和吸附热力学研究,以期为BDE-47在土壤-地下水中的迁移提供理论依据。结果表明：Sips等温吸附方程对该吸附过程拟合效果最佳（R2adj=0.943 94）,计算得出氢氧化铝胶体对BDE-47的饱和吸附量为609.37 mg·g-1;吸附动力学实验结果显示,准二级反应动力学方程拟合氢氧化铝胶体对BDE-47吸附反应过程最佳（R2adj>0.95）,同时该吸附反应速率随BDE-47浓度的升高逐渐减小;Van’t Hoff方程拟合表明,吸附热力学参数标准反应焓变△H0 =40.506 kJ·mol-1、标准反应熵变△S0 =0.075 7 kJ·（mol·K）-1,标准反应吉布斯自由能△G0 （298 K）=17.98 kJ·mol-1。此外,反应体系的pH和阳离子种类及浓度均会影响氢氧化铝胶体对BDE-47的吸附过程。     

凹土负载催化剂对模拟烟气中单质汞的吸附

采用浸渍法制备一系列Mo掺杂MnOx/凹土催化剂(Mo-Mn-ATP),并经负载Mo/MnOx后冻干-焙烧变温致孔处理。采用比表面、孔径分析仪测定催化剂的比表面积、N2吸附-脱附等温线分析和孔径分布;X射线能谱分析仪(EDS)对催化剂成分进行分析。在固定床汞吸附实验台上,进行了凹土负载催化剂脱除模拟烟气中Hg0的实验研究和理论分析。结果表明,制得的Mo/Mn摩尔比1:3的Mo-Mn-ATP催化剂,在保持凹土原有晶体结构的基础上,随着Mo/MnOx负载量的增加,材料的比表面积和孔容减小。10%负载量,反应温度120℃的条件下,含Mo催化剂对Hg0的脱除性能最佳。     

煤中汞及其对环境的影响

本文简要综述了煤中汞的分布规律、赋存状态、成因及燃烧过程中迁移转化和对环境的影响     

氧化碳纳米管对水体中汞的吸附性能研究

采用H2SO4-HNO3混酸对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行氧化处理,并详细研究了氧化后碳纳米管(OCNTs)对水中汞(Ⅱ)的吸附性能。结果表明,经氧化后的OCNTs对汞(Ⅱ)的最大吸附容量从氧化前的16.7 mg/g增至147 mg/g;溶液pH值对OCNTs的吸附性能有显著影响,最佳吸附pH值范围为3～6,较低或...     

巯基改性活性炭对水溶液中汞的吸附性能研究

利用活性炭与巯基乙酸间的酯化反应,制备了巯基改性活性炭AC-SH,并通过静态吸附实验研究了该材料对水溶液中汞的吸附性能。研究结果表明,该改性方法可以在活性炭上嫁接2.31 mmol/g的巯基,AC-SH对汞的最大吸附容量高达556 mg/g;AC-SH的适用pH值范围非常广,在pH 1.5～10.5范围内其对汞的吸附去除率均达到90％以上,最佳吸附pH值范围为3～7;氯离子对AC-SH的吸附性能具有一定的抑制作用,原因在于它能和汞离子络合形成一系列吸附性能较差的Hg-Cl络合物。     

不同粒径炉渣对磷的静态吸附

研究了不同粒级炉渣对含磷废水的静态等温吸附性能,为其在污水处理领域的有效利用和合理级配提供理论依据。经筛分得到<0.2 mm、0.2~0.45 mm、0.45~0.9 mm、0.9~2 mm、2~4 mm、4~6 mm、≥6 mm的7个粒级的供试炉渣,其中0.9~4 mm粒级占总量的64.54%。XRD、XRF分析显示,各粒级炉渣物相组成相似,<0.2 mm粒级炉渣中活性铝含量最高。静态吸附实验表明,炉渣对磷素的最大吸附量为4 021 mg/kg,最佳吸附时间为24 h;Langmuir和Freundlich吸附等温线可较好地拟合各粒级炉渣对溶液中磷素的吸附,而小于0.9 mm粒级炉渣具有更高的拟合度;炉渣粒径越小,吸附能力越强,<0.2 mm粒级炉渣的理论饱和吸附容量达14 084 mg/kg,≥6 mm粒级炉渣吸附磷素能力差;受粒径、溶液含磷浓度等因素影响,炉渣的平均理论吸附容量为1 142.4 mg/kg。     

铁锰胶体对地下水中无机磷的吸附-脱附特性

地下水中磷富集已成为水体富营养化的重要污染来源之一,但对于地下水中磷的污染过程认识不清。本研究对比了地下水中常见4种铁锰胶体(水铁矿胶体、针铁矿胶体、二氧化锰胶体和水钠锰矿胶体)对无机磷的吸附和脱附性能的差异。结果表明：铁锰胶体对磷的吸附主要是单分子层的化学吸附,锰胶体吸附量与吸附速率均大于铁胶体,中性pH和较高离子强度有利于铁锰胶体对磷的吸附,但有机质的存在会大大降低对磷的吸附量,尤其是针铁矿胶体受有机质的影响程度最大,其中腐殖酸影响比富里酸更大。同时,钙离子对磷从铁锰胶体上的脱附影响高于钠离子,且铁胶体的脱附效率高于锰胶体。以上研究结果为理解地下水中磷污染过程提供数据支撑。     

卤化铵改性竹炭对单质汞吸附性能的影响

为了研究廉价吸附剂竹炭的脱汞性能,将经过CO2活化并采用NH4Cl、NH4I超声浸渍改性的竹炭（BC）应用于单质汞的吸附,并对比不同负载量的NH4Cl以及NH4I改性和温度等因素对竹炭的汞脱除性能的影响。采用了元素分析、扫描电镜分析、XPS表征、比表面积及孔径分布等对材料进行研究。结果表明,NH4Cl和NH4I改性显著提高竹炭的脱汞能力,并且在同等条件下NH4I改性剂效果优于NH4Cl。研究表明提高负载量会造成吸附材料孔堵塞,但在0~8wt.%的负载量情况下,孔道的堵塞不足以抵消化学吸附带来的积极作用,表明改性竹炭对汞的吸附主要表现为化学吸附。同时改性竹炭存在随着温度升高其吸附效率先降低后升高的趋势,暗示竹炭对汞的吸附在低温时物理吸附占优势,温度升高时化学吸附占优势。     

改性活性炭纤维吸附脱除气态汞

采用浸渍法对活性碳纤维(ACF)改性,所制得的吸附剂在固定床上进行汞吸附评价。Boehm滴定表明,浓HNO3和H2O2改性后的ACF表面含氧官能团有所增加,含氧官能团的增加有利于汞的吸附。XRF结果表明,ACF经硝酸银浸渍后,银离子被还原成单质银,使其对汞的吸附性能得到改变,并随着硝酸银浓度的增大而增大。ACF经活性MnO2和KMnO4浸渍后,吸附效果均有所提高,穿透时间大大加长,穿透吸附量也大大提高,两者均可达到170μg/g。     

胶体迁移及其对典型类固醇雌激素的吸附

研究胶体自身的可迁移性和对污染物的可吸附性能够为地下环境中胶体对污染物的携带迁移作用提供重要依据。通过动态柱实验和静态批实验研究二氧化硅胶体、伊利石胶体和胡敏酸胶体在饱和多孔介质中的可迁移性以及对雌酮和雌二醇的吸附作用。结果表明：不同胶体在饱和多孔介质中的可迁移性有所差异,胡敏酸胶体和二氧化硅胶体分别在石英砂柱和河砂砂柱中迁移性最强,而伊利石胶体在2种多孔介质中的迁移性均较弱;准二级动力学模型对胶体吸附雌激素的数据拟合效果最好,吸附速率的控制因素可能包括表面吸附、化学络合等;Langmuir模型对胶体吸附雌激素的拟合效果较Freundlich模型更好,推测胶体对雌激素的吸附为单层吸附,3种胶体对雌酮和雌二醇的最大吸附量分别为90.09~3 333 mg?kg-1和116.28~2 000 mg?kg-1。因此,胶体的可迁移性和对雌激素的吸附作用能够为胶体影响雌激素在地下环境中的迁移提供理论指导。     

聚合氯化铝污泥对磷的吸附动力学及热力学

聚合氯化铝污泥（polyaluminium chloride sludge,PACS）是指以聚合氯化铝（PAC）为混凝剂的城镇给水厂在生产过程中所产生的污泥。采用批量吸附实验考察了PACS对磷的吸附动力学及热力学行为。结果表明,吸附反应发生1 h后,PACS对磷的吸附量达到平衡吸附量的75%～90%,随后PACS对磷的...     

银负载对活性炭纤维汞吸附性能的影响

银氨溶液浸渍活性炭纤维制得载银量14.07%的载银活性炭纤维.以筒状吸附体吸附气态Hg0的方式研究活性炭纤维银载前后的汞吸附性能,结果表明,载银后活性炭纤维汞吸附性能明显提高.实验还发现:随吸附温度升高,活性炭纤维的汞吸附效率随先增加后降低,而载银活性炭纤维的汞吸附效率随吸附温度升高而一直降低;延长停留时间和添加H2O(g)对两者汞吸附均有利.采用片状吸附体对2种吸附剂的汞饱和吸附量进行了测定,实验得出:70℃下活性炭纤维汞饱和吸附量为29.4 mg/g,载银活性炭纤维汞饱和吸附量为192.3 mg/g,即活性炭纤维载银后汞饱和吸附量提高到原来的6.54倍.扫描电镜分析发现:活性炭纤维上物理吸附汞占绝大多数,化学吸附汞很少;负载银后汞只吸附在活性炭纤维的含银活性点上,银粒子与汞结合生成银汞齐后形状趋于规则,且主要分布于活性炭纤维微晶的晶棱交界处.     

海带对镉的吸附动力学与热力学研究

采用批量平衡法研究了海带对镉的吸附的动力学与热力学,并采用Lagrange假一级动力学方程、假二级动力学方程、Langmuir等温线方程、Freundlich等温线方程以及Dubimim-Radushkevich等温线方程对实验数据进行了拟合.结果表明,在4种温度下海带对镉的吸附率均随吸附反应时间增加而增大,在60 min时达到最大,此后基本保持不变,随着温度由20℃升高至50℃,其最大吸附率呈下降趋势,由90.2%降至77.5%;海带对镉的吸附动力学符合Lagrange假二级动力学方程;海带对镉的吸附热力学符合Langmuir等温线方程和Dubimim-Radushkevich等温线方程,表明吸附主要发生在海带表面的活性区位,属于单分子层吸附,其吸附平均活化自由能E为11.4 kJ/mol,表明该吸附过程为化学吸附,在4种温度下吉布斯自由能变化量△AG°均为负值,吸附焓变△H°也为负值,表明海带对镉的吸附为放热反应,能自发进行.     

粉煤灰对模拟废润滑油中水的吸附动力学

为探索用于废润滑油再生吸附的廉价高效吸附剂,用粉煤灰作为吸附剂对废油进行吸附处理。配制一定浓度的以水为吸附质的模拟废润滑油,考察模拟废油的优化均匀实验条件及吸附过程中的动力学特性。结果表明：反应55 min时,吸附达到平衡,水的去除率达到91.15%,单位吸附量达到279.745 μg·g-1,对废油有较好的吸附效果;动力学数据拟合吸附过程符合准二级吸附速率方程;动边界模型分析得孔隙扩散和吸附反应为吸附过程的速度控制步骤;采用Dünwald-Wagner公式法,估算有效扩散系数（Dc）为7.271×10-7 cm2·s-1。     

颗粒物吸附乐果的动力学特征

研究了乐果在颗粒物表面上吸附的动力学特征,观察了颗粒物的性质对吸附行为的影响.结果表明,乐果在3种颗粒物上的吸附过程均符合一级动力学规律,其相关系数在0.986 2～0.990 5,达到极显著水平.颗粒物的性质与吸附量相关分析发现,不同颗粒物对乐果的吸附程度是由颗粒物的有机质、粘粒、阳离子交换容量(CEC)和pH等理化特征综合作用的结果.pH对吸附行为影响的实验结果指出,随着体系的pH逐渐增大,颗粒物对乐果的吸附能力增强.