Fluoride removal performance of a novel Fe-Al-Ce trimetal oxide adsorbent

A trimetal oxide was developed as a fluoride adsorbent by coprecipitation of Fe(II), Al(III) and Ce(IV) salt solutions with a molar ratio of 1:4:1 under alkaline condition. The material retained amorphous structure and maintained relatively stable fluoride adsorption performance at calcination temperatures lower than 600 degrees C. The optimum pH range for fluoride adsorption was 6.0-6.5 and the adsorbent also showed high defluoridation ability around pH 5.5-7.0, which is preferable for actual application. A high fluoride adsorption capacity of 178 mg g(-1) was acquired under an equilibrium fluoride concentration of 84.5 mg l(-1), adsorbent dose of 150 mg l(-1) and pH 7.0. The adsorption isotherm could be better described by the two-site Langmuir model than the one-site model, suggesting the existence of two types of active sites on the adsorbent surface. Coexistence of high concentrations of phosphate or arsenate only led to partial inhibition of fluoride adsorption, which further suggests the existence of heterogeneous adsorption sites. Sulfate and chloride did not affect fluoride adsorption, and nitrate influenced it only when the concentration of NO(3)(-)-N exceeded 50 mg l(-1). A high desorption efficiency of 97% was achieved by treating fluoride loaded Fe-Al-Ce oxide with NaOH solution at pH 12.2. A column experiment using the adsorbent fabricated into 1mm pellets was performed at an initial fluoride concentration of 5.5 mg l(-1), space velocity of 5h(-1) and pH of 5.8, and 2240 bed volumes were treated with the effluent fluoride under 1.0 mg l(-1).     

钛(Ⅳ)和铝(Ⅲ)改性沸石去除水溶液中过量氟离子

制备了负载铝沸石（Al-Z）和负载钛沸石（Ti-Z）复合材料并测试了2种吸附材料对氟离子的吸附性能。未改性的人造沸石对氟离子几乎没有吸附作用,室温下2 g·L-1的Al-Z和4 g·L-1的Ti-Z的最大吸附量分别为32.94 mg·g-1和15.03 mg·g-1。在偏酸性和中性条件下有利于Al-Z对氟离子的吸附;Ti-Z对氟离子的吸附效果在酸性条件下较好;Zeta电位结果表明Al-Z对氟离子的吸附较Ti-Z有更广泛的pH适应能力;Al-Z和Ti-Z受CO32-和PO43-共存离子的影响对氟离子的去除率下降,且Ti-Z受影响程度更大,这是因为CO32-和PO43-的存在会改变溶液的pH值,使溶液呈碱性,从而影响吸附剂对氟离子的吸附效果;准二级动力学模型和Freundlich等温线方程符合描述这两种改性沸石对氟离子的吸附行为。与Ti-Z相比,Al-Z在吸附剂用量、氟离子吸附量、对pH与共存阴离子的适应性方面表现更好,是一种非常具有应用前景的氟离子吸附剂。     

负载镧镁改性活性氧化铝的除氟性能

制备载镧镁改性活性氧化铝（MAA）,研究其对氟的吸附性能,采用扫描电镜SEM、X射线衍射仪XRD和等离子发射光谱仪ICP-OES对改性活性氧化铝进行表征,探讨可能的除氟机理。实验结果表明：吸附时间120 min、投加量2.0 g·L-1,pH=7,振荡频率180 r·min-1,对10 mg·L-1高氟水去除率为97.7%。与未改性活性氧化铝（AA）相比,改性活性氧化铝除氟效果提高1.0倍,最大饱和吸附量为8.56 mg·g-1。不同阴离子对除氟性能的影响力大小为：CO32- >SO42- >Cl- >NO3-。吸附剂对F-的吸附符合准二级动力学。改性活性氧化铝的吸附等温线符合Langmuir模型,该吸附反应为吸热反应,温度越高,自发程度越大。     

酒糟生物炭负载铝对饮用水中氟的去除

以酒糟生物碳为原料,采用负载Al（OH）3改性制得生物吸附剂（CDGB）。通过静态吸附实验研究吸附剂用量、初始浓度、吸附时间、pH值和共存离子对CDGB吸附氟能力的影响。结果表明：CDGB具有非常宽的最适pH值范围,在pH值为5.0~9.0范围内CDGB均能有效地去除饮用水中的氟离子;并且在氟初始浓度为10 mg·L-1,吸附时间40 min,CDGB的添加量为2 g·L-1时氟的去除率可达90%以上,且吸附后水中氟离子含量低于1 mg·L-1,符合国家饮用水标准;溶液中常见的共存离子（硝酸根、氯离子和硫酸根）对吸附剂吸附没有显著影响;CDGB对氟离子吸附过程符合Langmuir吸附等温线模型和伪二级吸附动力学模型,理论饱和吸附容量为18.05 mg·g-1。     

污泥基层状双氧化物/生物炭复合材料的原位制备及吸附机理

针对市政污泥中金属资源化程度低的问题,以富含铝的市政污泥为原料制备得到污泥基镁铝层状双氧化物/生物炭 (MgAl LDO@biochar) 复合材料。结合结构表征,静态吸附和动态吸附实验系统探讨LDO@biochar的吸附性能和吸附机理。结果表明,铝镁摩尔比为1∶2时,所制备LDO@biochar的比表面积和晶粒尺寸最大,其对模式污染物刚果红的吸附容量最高。在吸附过程中LDO通过“记忆效应”重构层状双氢氧化物 (LDH) 结构从而对阴离子产生吸附作用,biochar的共轭碳环和含氧官能团也可以作为污染物结合位点。污染物与吸附剂之间可通过离子交换、π-π共轭、氢键作用和静电吸引等方式结合。与阳离子型染料罗丹明B (11.30 mg·g⁻¹) 和具有单一共轭环结构的磺胺 (20.25 mg·g⁻¹) 相比,阴离子型染料酸性橙II (181.30 mg·g⁻¹) 和具有多共轭环结构的四环素 (39.49 mg·g⁻¹) 的平衡吸附容量更大,而具有多共轭环结构的阴离子型染料刚果红的平衡吸附容量高达477.46 mg·g⁻¹。本研究结果可为综合利用市政污泥制备高附加值环境功能材料提供参考。     

纳米磷酸铈的制备及其对酸性废水中氟的吸附性能

采用液相沉淀法制备了磷酸铈纳米吸附剂(CeP),并研究了CeP对酸性废水中氟化物的去除特性。结果表明,与纳米水合氧化铈(HCO)相比,CeP在酸性条件下具有更强的稳定性。溶液pH对CeP的除氟性能有较大影响,酸性条件更有利于CeP对氟的吸附,在pH=2~3时其除氟吸附量达到最大值。基于CeP与氟之间的静电吸引、配体交换和内配位络合等作用,CeP对氟表现出优异的吸附选择性。CeP对氟的吸附符合伪二阶吸附动力学模型,Langmuir模型能较好地描述等温吸附过程,298 K条件下由Langmuir模型拟合所得最大吸附量为49.72 mg·g⁻¹,热力学计算结果表明CeP对氟的吸附属于自发放热过程。吸附饱和的CeP可采用NaOH溶液进行高效再生,再生后CeP的除氟性能没有明显下降,可长期重复使用,在酸性含氟废水处理领域具有良好的应有潜力。     

Mg—Al水滑石对偶氮染料活性艳红X-3B的脱色性能研究

采用共沉淀法合成出一系列镁铝摩尔比不同的碳酸根型水滑石（LDHs）,经500℃高温煅烧制备出镁铝复合氧化物CLDH,并用X-射线、红外光谱对它们进行表征。考查了吸附剂投加量、反应时间、初始pH值等因素对LDHs和CLDH处理阴离子染料活性艳红X-3B模拟废水效果的影响,并对吸附机理进行探讨。实验结果表明：以镁铝摩尔比为3：1时制得的水滑石对活性艳红X-3B溶液的脱色效果最好。水滑石LDHs及其焙烧产物CLDH对活性艳红X-3B染料均具有较好的吸附性能,最佳反应时间分别为60min和30min;在较宽的pH范围内二者的脱色性能稳定,且CLDH对该染料的吸附效果要优于LDHs。LDHs及CLDH对活性艳红X-3B的吸附结果符合Langmuir吸附等温式,25℃下饱和吸附量分别为263．77mg／g和875．23mg／g。LDHs及CLDH的吸附机理分别为离子交换和层状结构重建。饱和吸附后的CLDH用高温热解法再生,吸附性能良好,随再生次数增多,脱色率下降。     

固定床吸附柱处理含Mn2+酸性矿山废水

为了探究同步去除酸性矿山废水(AMD)中酸度及重金属离子的新型多功能矿物环保材料,确定最佳运行方式,在固定床操作条件下,对比研究复合颗粒吸附柱、锰砂柱、复合颗粒-锰砂混合填充柱对AMD中酸度、Mn2+的去除效果,确定小型连续流反应器的最佳吸附剂;在确定最佳吸附剂的基础上,对比研究升流淹没式、降流淹没式、降流非淹没式吸附柱对AMD中酸度、Mn2+的去除效果,确定小型连续流反应器的最佳运行方式;并结合SEM、XRD等微观分析揭示复合颗粒动态吸附去除重金属离子的规律及机理。实验结果表明:3种吸附材料对Mn2+的吸附容量关系为:PG柱(28.871 mg·g-1)>PG-MS柱(16.935 mg·g-1)>MS柱(2.194 mg·g-1);3种运行方式对Mn2+的吸附容量关系为:降流非淹没式(28.817 mg·g-1)>升流淹没式(26.532 mg·g-1)>降流淹没式(23.479 mg·g-1)。因此,固定床吸附柱处理含Mn2+酸性矿山废水动态实验的最佳吸附材料为膨润土-钢渣复合颗粒,复合颗粒的最佳运行方式为降流非淹没式。PG在去除Mn2+的过程中不仅存在吸附、化学沉淀等作用,还存在聚沉作用,即具有吸附-聚沉协同作用,并且Mn2+在复合颗粒表面的赋存状态主要以Mn-Si-O相结合的矿物相以及CaMn7O12沉淀物存在。     

半-IPN羧甲基纤维素/聚(丙烯酰胺-共-甲基丙烯酸钠)水凝胶制备及其吸附性能

羧甲基纤维素(CMC)水溶液中,通过自由基共聚制备半-互穿网络(IPN)羧甲基纤维素(CMC)/聚(丙烯酰胺-共-甲基丙烯酸钠)(poly(AAm-co-NMR))水凝胶。研究CMC含量对半-IPN水凝胶溶胀率及对甲基紫的吸附性能影响。IPN-0.25、IPN-0.50和IPN-1.00对甲基紫的平衡吸附容量分别为111.0、182.3和237.6 mg/g。分别采用拟一级、拟二级和粒内扩散模型拟合实验数据,结果表明,拟二级动力学模型最符合该体系,其相关系数R2最高,说明水凝胶对甲基紫的吸附主要为化学吸附。     

电增强载铝活性炭纤维吸附氟离子性能

以载铝活性炭纤维毡为电极,在电场作用条件下对模拟含氟水进行静态吸附实验。结果表明,该载铝活性炭纤维毡正极化可以强化吸附除氟效果,吸附动力学数据很好地符合Lagergren二级速率方程,加电场时二级反应速率常数为4.50 g/（mg·h）;其对高浓度含氟饮用水也有较高去除率,Freundlich吸附等温方程能很好地描述吸附平衡数据。加电场情况下,该载铝炭毡对氟离子的最大吸附量为16.584 mg/g,去除氟离子的最佳pH范围是5.5~8.9。共存阴离子Cl-、SO42-和NO3-对炭毡吸附除氟没有抑制作用,但CO32-的存在会导致除氟吸附量显著下降。     

焙烧镁铝水滑石的制备及其对水中Cl-和SO42-的吸附特性

采用共沉淀法制备了n(Mg):n(Al)=3:1的镁铝水滑石(LDH),进一步通过焙烧得到改性产物LDO,用XRD与FT-IR对LDO进行了表征,系统研究了其对水中Cl-和SO42-的吸附特性。结果表明:焙烧温度为400℃时,LDO对Cl-和SO42-的吸附量较焙烧前分别提高了75.00%和78.20%;pH值在4~10之间,LDO对Cl-和SO42-的吸附量基本无变化;LDO对Cl-和SO42-的吸附分别符合准一级、准二级动力学模型,吸附等温线均可以用Langmuir方程来描述,最大吸附量分别为61.88和227.79 mg/g。LDO对不同浓度的盐渍土洗盐废水的吸附研究结果表明,LDO对洗盐废水中Cl-和SO42-的去除具有较好的效果。LDO投加量相同情况下,Cl-和SO42-浓度分别为60.71和50.03 mg/L时,LDO对Cl-和SO42-的吸附量分别为16.97和22.85 mg/g;当废水中Cl-和SO42-浓度分别为585.75和513.08 mg/L时,LDO对Cl-和SO42-的吸附量分别为0.89和112.47 mg/g。以上研究结果表明,利用LDO处理轻度的氯化物(氯化物硫酸盐)型盐渍土洗盐废水和中度硫酸盐(硫酸盐氯化物)型盐渍土洗盐废水时,吸附效果较好。     

Evaluation of boron removal from water by hydrotalcite-like compounds

Layered double hydroxides (LDHs) or hydrotalcite (HT)-like compounds with different kinds of metal ions (Mg-Al and Mg-Fe) in the brucite-like sheets were prepared and their adsorption properties were studied in the boron removal from aqueous solution under laboratory conditions. The hydrotalcites were synthesized by the coprecipitation method and were characterized by chemical analyses, X-ray diffraction (XRD), Fourier Transform infrared spectroscopy (FTIR) and specific surface area measurements (BET). The affinity of these materials with a mixture of B(OH)(3) and B(OH)(4)(-) was studied as a function of contact time, initial pH of the solutions, HT quantity and B concentration (adsorption isotherms). It was found that 120 min is enough time for the equilibrium state to be reached in boron adsorption. Boron removal was independent of the initial pH of the solutions because of the high buffering capacity of the LDHs. On the other hand, the adsorption capacity increases with increasing the adsorbent quantity. The adsorption isotherms, described by the Langmuir model, are of L-type, suggesting that B(OH)(4)(-) is adsorbed preferentially on HT-like materials. Besides, Mg-Al hydrotalcites showed higher adsorption capacity than Mg-Fe. We proposed that in Mg-Al hydrotalcites, the boron removal occurs by both adsorption on external surface and ion exchange, whereas for Mg-Fe it occurs only by surface adsorption. After treatment of a solution containing 5.2 mgBl(-1) with Mg-Al hydrotalcites the final boron concentration reached the recommended limit by WHO for drinking water (0.5 mgl(-1)).     

Fe3O4-TiO2Al吸附剂去除水中氟离子

以实验室制备的Fe3O4-TiO2·nH2O·Al吸附剂处理模拟和实际含氟废水,探讨了吸附剂用量、体系pH、吸附温度和吸附时间等因素对F-吸附效果的影响。结果表明:在初始F-浓度16.1 mg/L,起始pH 8.0,吸附剂投加量5 g/L,室温(约25 ℃)下吸附15 min时,模拟和实际废水的出水F-均可达到3O4-TiO2·nH2O·Al具有一定的实际应用价值。含氟水溶液初始pH对Fe3O4-TiO2·nH2O·Al吸附F-性能影响较大。在pH 介于3.0~5.0 时,吸附容量较大,过高或过低都会导致吸附容量降低。Fe3O4-TiO2·nH2O·Al吸附F-的过程为放热反应,升温不利于F-的吸附。该吸附剂吸附F- 的过程为化学吸附,符合准二级动力学模型,等温线拟合接近Freundlich吸附等温线。     

斜发沸石的改性及吸附机理及其对高氟水的去除

对斜发沸石不同条件(烘干、焙烧、微波、酸淬、碱淬和盐淬)改性后吸附水中氟离子的性能进行了对比。结果表明,焙烧、酸淬处理沸石较其他改性沸石对F-的吸附效果良好,吸附量分别提高了0.23 mg/g和0.44 mg/g。进一步研究了焙烧/酸淬沸石对F-的吸附,吸附量达到了0.72 mg/g。进而探讨了斜发沸石改性机理。借助BET孔径分析可知,焙烧/酸淬后沸石孔径由原样的22.30 nm增大到32.32 nm,吸附F-后孔径为19.75 nm。焙烧主要是去除沸石孔道中的有机杂质,增大孔道体积和比表面积;而FTIR红外光谱分析表明,酸浸渍对Si—O或Al—O键(1 581 cm-1)的影响较大,产生了新的弯曲振动峰,极大促进了斜发沸石对F-的吸附。F-吸附等温线与Langmuir等温式拟合最佳,斜发沸石对F-的吸附主要为双分子层吸附。     

Sorption of Cr(VI) from dilute solutions and wastewater by live and pretreated biomass of Aspergillus flavus

Sorption of Cr(VI) was carried out from dilute solutions using live and pretreated biomass in a batch mode. Effects of agitation time, adsorbent dosage and pH were examined. The autoclaved biomass that showed maximum adsorption capacity (Q(0)=0.335 mg g(-1)) was used as an adsorbent in column studies. The optimized flow rate of 2.5 ml min(-1) and bed height 10 cm were used to determine the effect of metal ion concentration on removal of Cr(VI). Applying the BDST model to calculate the adsorption capacity (N(0)) of column, which showed 4.56 x 10(-5), 7.28 x 10(-5), 6.89 x 10(-5), 3.07 x 10(-5), 2.80 x 10(-5)mg g(-1) for 4, 8, 12, 16 and 20 mg dm(-3) of Cr(VI), respectively. Batch sorption proved to be more efficient than the column sorption and hence batch sorption was used to remove Cr(VI) from a textile dyeing industry wastewater. The phytotoxic effect of treated and untreated wastewater was studied against Zea mays. Toxicity was reduced by 50% in the treated effluent.     

TEMPO氧化微晶纤维素和马来酸酐接枝微晶纤维素的制备及对Cu2+的吸附

通过马来酸酐(MA)固相接枝和四甲基哌啶(TEMPO)氧化体系改性微晶纤维素(MCC)制备了两种重金属离子吸附剂,对比了MA和TEMPO氧化体系对MCC的改性后对铜离子的吸附效果。结果表明:两者对MCC的改性都有效果,在铜离子浓度小于500 mg/L时,经TEMPO改性的MCC吸附容量和吸附率明显大于MA改性的MCC。经TEMPO改性后的MCC对铜离子的吸附性能提高,在室温条件下,0.22 g改性后MCC对pH=5.77,浓度为20 mg/L的铜离子溶液最大吸附率为90.56%,最大吸附容量为9.1 mg/g。     

煅烧的水滑石同时去除水体中砷和氟

为探讨水滑石类材料对水体中氟、砷离子的同时去除效果,采用共沉淀法合成(Mg∶Al=2∶1)纳米类水滑石(LDHs),用傅立叶转换红外光谱、电子扫描透射电镜、X射线晶体衍射等手段对合成的材料进行了表征,并研究纳米材料在不同初始浓度、pH、吸附时间、阴离子干扰条件下其同时除砷氟性能。结果表明,煅烧后的水滑石(LDOs)对砷最大吸附量为51.02 mg/g,对氟最大吸附量为36.63 mg/g。吸附动力学实验表明,煅烧水滑石对砷的吸附在前6 h内基本完成,对氟的吸附在前10 h内基本完成。砷氟共存溶液保持pH=4~10及pH=6~8时,水滑石分别对砷、氟保持良好的吸附效率。对比不同阴离子对水滑石共除砷氟效率的影响,水滑石除砷速率受到阴离子影响力大小为:HPO2-4CO2-3NO-3Cl-SO2-4;水滑石除氟速率受到阴离子影响力大小为:CO2-3HPO2-4SO2-4Cl-NO-3。材料再生循环利用4次后,对砷和氟的吸附效率均能达到90%以上。实验结果表明,所合成的水滑石是一种优秀的能共除砷氟的吸附剂。     

改性活性氧化镁的除氟效能及机制

通过静态吸附实验,研究了改性活性氧化镁的除氟效能,通过比表面积、孔容、孔径和表面元素及化合物含量分析,初步探讨了改性机制。结果表明,改性后的活性氧化镁吸附行为更符合Langmuir等温线的拟合,即吸附为单分子层吸附,饱吸附容量为88.50 mg/g,吸附平衡常数为0.3681 L/mg, 吸附速率可用拟二级动力学方程描述;改性活性氧化镁的吸附除氟效果基本不受溶液中共存的Cl-、NO3-、SO42-和HCO3-的影响,但HPO42-对改性活性氧化镁等除氟效果影响较大,尤其当其浓度大于100 mg/L时,显著降低改性活性氧化镁的吸附容量。温度升高改性活性氧化镁的吸附容量增大,在实际饮用水处理中pH基本不会影响除氟效果。改性活性氧化镁吸附除氟的最佳温度为30℃,最适pH为6~9.5。比表面积和孔容的增大可能是改性活性氧化镁吸附容量提高的主要原因之一。     

负载铝铈污泥生物炭对模拟废水的强化除氟作用

以市政污泥为原料,通过热解、活化及共沉淀工艺制备了铝铈负载污泥生物炭复合材料(Al/Ce-CSBC),运用多种分析技术表征了材料形貌、比表面积及结构特征,通过模拟废水的批量吸附实验,考察了pH、初始氟离子质量浓度及吸附时间对Al/Ce-CSBC吸附氟性能的影响,最后探究了其除氟机制。结果表明,活化和改性均提高污泥生物炭的比表面积,其中Al/Ce-CSBC具有丰富的狭缝形介孔,比表面积为176.36 m²·g⁻¹,pH_PZC为9.5。负载于材料表面的无定形铝/铈氧化物是主要吸附组分,且发挥了双金属协同作用,在pH=4.0~9.0内其可保持较高的吸附容量。吸附动力学符合伪二级模型,吸附等温线符合Freundlich模型。最大吸附容量可达到41.74 mg·g⁻¹,显著优于其他常见生物炭材料。其吸附机理主要包括静电吸附、离子交换和表面络合。本文可为污泥的资源化利用提供重要的参考。     

CTAB-HAP@ZMS复合材料的制备及其对氟离子的吸附性能

使用贝壳和粉煤灰等固体废弃物为原材料,采用水热合成法将十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性后的羟基磷灰石(HAP)负载到粉煤灰基沸石分子筛(ZMS)上,得到一种高效的吸附剂(CTAB-HAP@ZMS)用于去除氟离子。当投加量为8.0 g·L⁻¹、pH为3、温度为55 ℃时,CTAB-HAP@ZMS复合材料的最高吸附容量达到了10.4 mg·g⁻¹,对10.0 mg·L⁻¹氟化钠溶液中F⁻的去除率可以达到95%。动力学和热力学拟合参数表明吸附过程主要为多分子层式、自发、吸热的化学吸附。将此吸附剂用于处理模拟地热水(F⁻初始浓度为8.0 mg·L⁻¹),去除率达到89%,残留浓度低于我国饮用水质量标准中F⁻的浓度限值(1.0 mg·L⁻¹)。此外,经4次循环再生吸附后,CTAB-HAP@ZMS复合材料仍然表现出较高的氟离子去除效率。该复合材料的制备不仅能使固体废物资源化,还在氟离子去除方面有广阔应用前景。