表面活性剂在北京碱性土壤中的吸附行为研究

通过静态吸附实验,研究了北京碱性土壤对阴离子表面活性剂SDS、阳离子表面活性剂CTAB和非离子表面活性剂Tween80的吸附行为,考察了温度对表面活性剂吸附的影响.结果表明:7种不同土样对SDS、CTAB和Tween80的吸附等温线均较好地符合Langmuir吸附模式,其吸附能力的大小顺序为2号轻壤土》轻粘土》中壤土》砂壤土》5号轻壤土》重壤土》紧砂土,这主要是由于7种土样的pH、有机质含量和机械组成不同的缘故;同一土壤中,CTAB的吸附量》Tween80的吸附量》SDS的吸附量;温度的升高,不利于SDS和CTAB在土壤中的吸附,而有利于Tween80的吸附.     

温度和表面活性剂对菲在土壤中吸附的影响

通过静态吸附实验,研究了北京地区土壤对菲的吸附行为,考察了温度和表面活性剂对菲吸附的影响.结果表明,6种土样对菲的吸附等温线均较好地符合Freundlich吸附模式,其吸附能力的大小顺序为:轻壤土>轻粘土>砂壤土>中壤土>重壤土>紧砂土;温度升高不利于菲在土壤中的吸附;十二烷基苯磺酸钠(LAS)和十六烷基三甲基澳化铵(CTAB)均利于菲在土壤表面的解吸,LAS和CTAB对菲的解吸率最高可达66.2%和31.8%,且LAS的解吸效果更好.     

表面活性剂对多壁碳纳米管吸附Pb~(2+)的影响

多壁碳纳米管(MWNT)在吸附有毒气体和重金属离子方面具有极高的应用价值.针对MWNT对水溶液中Pb2+的净化吸附进行了研究,从吸附量,吸附速率、动力学角度考察了表面活性剂、Pb2+浓度对MWNT吸附Pb2+的影响.结果表明,司班-60、吐温-20、阿拉伯树胶等表面活性剂的加入,促进了MWNT在溶液中的分散,导致在Pb2+摩尔浓度为3～18 mmol/L的Lang-muir和Freundlich等温吸附方程中的吸附常数(K)变大,使得MWNT对Pb2+的吸附速率和平衡吸附量都得到提高;随着溶液中Pb2+浓度的增大,MWNT对其吸附量渐至饱和,随后由于Pb2+的位阻作用.吸附量下降;在这3种表面活性剂中,由于司班-60具有相对较小的分子量,其分散的MWNT在Pb2+摩尔浓度为14 mmol/L时,吸附量最大,为230 mg/g.     

表面活性剂改性活性炭对阳离子染料的吸附

以阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)为改性剂对粉末活性炭(AC)改性,研究了SDS在活性炭表面的吸附稳定性,用比表面积测定仪、Zeta电位测定仪对改性前后活性炭进行表征,并将其用于吸附模拟废水中的阳离子染料。结果表明,改性剂SDS浓度等于临界胶束浓度时,改性后活性炭(SDS-AC)对SDS吸附稳定,SDS在纯水和染料溶液中的解吸率分别为19.4%和1.6%。pH对活性炭吸附阳离子橙染料影响较小,SDS-AC和AC对染料的吸附平衡时间分别为4 h和12 h,SDS-AC和AC对阳离子橙染料的吸附动力学模型符合拟二级反应模型,吸附等温线更符合Langmuir吸附等温方程,SDS-AC对阳离子橙染料的最大吸附量较AC提高47.8%,SDS-AC对阳离子橙染料的吸附机制为物理吸附和化学吸附共同作用下的单分子层吸附,其中化学吸附是主要控速步骤。     

十六烷基三甲基溴化铵对重油在海洋沉积物上吸附的影响

研究了阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对重油在海洋沉积物上吸附的影响。结果表明,在CTAB初始质量浓度为0～20mg/L时,海洋沉积物对重油的吸附动力学过程符合伪二级吸附动力学方程,伪二级吸附速率常数随CTAB初始浓度增加、温度的升高而增大;吸附等温线符合Freundlich方程。随着CTAB初始浓度和盐度的增加、温度的降低,重油在海洋沉积物上的吸附量增大。标准吸附焓变(ΔH0)、标准吉布斯自由能变(ΔG0)、标准吸附熵变(ΔS0)的计算结果表明,重油在海洋沉积物上的吸附为物理吸附,是一个自发、放热、熵减小的过程。     

表面活性剂对黄土中石油污染物的解吸影响研究

研究了用表面活性剂去除黄土中柴油类污染物。选用阴离子活性剂十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠（LAS和SDS）和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）对污染的土壤进行解吸实验，表明阴离子表面活性剂浓度从0.1%增加到1.0%时，其柴油的去除率可达20％，而阳离子表面活性剂去除作用不甚明显。利用摩尔增溶比MSR值求得LAS和SDS的logKm值为4.552和3.630，这和理论的计算值很接近。     

表面活性剂对黄土中石油污染物的解吸影响研究

研究了用表面活性剂去除黄土中柴油类污染物。选用阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠 (LAS和SDS)和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB)对污染的土壤进行解吸实验 ,表明阴离子表面活性剂浓度从 0 .1%增加到 1.0 %时 ,其柴油的去除率可达 2 0 % ,而阳离子表面活性剂去除作用不甚明显。利用摩尔增溶比MSR值求得LAS和SDS的logKm 值为 4.5 5 2和 3 .63 0 ,这和理论的计算值很接近     

表面活性剂改性4A分子筛对Cr(VI)的吸附行为

采用浸渍法对4A分子筛进行表面改性,通过引入阳离子表面活性剂,使4A分子筛表面附着季铵型阳离子,并与反离子Br-形成"阴离子交换膜",从而促使更多的Cr(VI)阴离子通过离子交换吸附到改性4A分子筛上,通过X-射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对样品的物相结构和组成进行表征分析。研究表明,表面活性剂的类型和疏水碳氢链结构会影响4A分子筛的吸附能力,十八烷基三甲基溴化铵(OTAB)碳氢链长,在分子筛表面形成的双分子层密,对Cr(VI)的吸附量最大。采用准一级、准二级、Elovich和Bangham动力学模型对六价铬的吸附数据进行拟合,其中准一级动力学方程最符合十八烷基三甲基溴化铵改性分子筛的吸附行为。同时,分别从Langmuir和Redlich-Peterson等温吸附模型获得六价铬的最大吸附量为13.98 mg/g,且改性分子筛以均一表面吸附为主。     

铜在沉积物不同稳定性组分上的吸附特征

沉积物中不同成分的稳定性对重金属的迁移转化有重要影响。按照在自然条件下不同成分的稳定性将沉积物分为3个组分(轻组(LF)、腐殖质(HS)、去除HS的重组(HFRHS))。研究了铜在沉积物及其不同组分上的吸附动力学、吸附等温线以及pH对吸附的影响。结果表明,在沉积物中,LF与HS对吸附铜的速率起控制作用,而HFRHS是主要的吸附组分,pH对铜的吸附有较大影响。在自然环境中,控制LF和HS的迁移转化,可以有效降低铜的迁移能力,减小对环境的影响。     

SDBS在土壤中的吸附及对淋洗柴油效果的影响

为考察污染土壤淋洗修复过程中表面活性剂的动态吸附解吸过程及其对淋洗效果影响,以北京潮土为例,采用土柱淋洗实验,对4种浓度（600、1 800、3 000和4 200 mg·L-1）的阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）淋洗柴油污染土壤的过程进行模拟。结果表明,土柱淋洗过程中北京潮土对 SDBS 的吸附过程可分3个阶段：快吸附阶段、慢吸附阶段及动态平衡阶段。吸附动力学较好地符合颗粒内扩散方程。SDBS淋洗柴油污染潮土时,初期由于表面活性剂在土壤中的吸附未达到平衡而无法在溶液中形成胶束,导致淋洗液中柴油浓度很低。此后SDBS在土壤中的吸附逐渐达到平衡状态,溶液中SDBS的浓度超过临界胶束浓度（CMC）开始形成胶束,土壤中残留的柴油开始大量解吸。淋洗液中柴油浓度总体呈先升到峰值,而后呈锯齿状波动下降的变化规律。淋洗到400 h时,4种浓度SDBS溶液对柴油的去除率分别为1.06%、1.52%、25.55%和27.99%,柴油去除率与表面活性剂浓度呈正相关。但表面活性剂浓度过高时,会降低土柱中土壤渗透系数,导致淋洗流量显著降低,采用SDBS淋洗柴油污染潮土时,表面活性剂浓度在3 000~4 200 mg·L-1较佳。     

耐Cd2+假单胞菌富集Cd2+的研究

从安徽某冶炼厂污染土壤中分离出一株能高度耐Cd2+和富集Cd2+的菌株J5.通过光学显微镜、透射电镜、扫描电镜观察到,菌株J5在含2.0 mmol/L Cd2+的液体培养基和75.0 mmol/L Cd2+固体培养基上多以聚集成团块形式逐渐富集CA2+;液体培养基中菌株J5多以四角形的晶体结构存在,而在固体培养基上则以胞外聚集物存在;菌株细胞壁内外密布含Cd2+的颗粒.菌株J5对1.0 mmol/L Cd2+的积累率为99.1%,菌株内Cd2+质量分数可达32%.     

不同热解温度下污泥基生物炭的性质及对Cd2+的吸附特性

以市政污泥为原料,在300、500和700 ℃无氧气氛下热解制备污泥基生物炭,探讨不同热解温度对污泥基生物炭性质的影响,研究污泥基生物炭对水溶液中重金属Cd2+的吸附特性。结果表明,随着热解温度升高,污泥基生物炭的产率降低,pH值增大,碳、氢、氧和氮含量降低,芳香化程度增强,亲水性和极性降低,稳定性增强;随热解温度的升高,比表面积不断增大,生物炭表面变得粗糙并且出现明显的孔隙,但平均孔径呈现先增大后减小。在 700 ℃下制备的污泥基生物炭对水溶液中Cd2+的吸附效果优于其他制备温度下获得的生物炭,温度为 298.15 K 时,最大吸附容量为27.47 mg·g-1。污泥基生物炭对Cd2+的吸附动力学符合准二级动力学方程模型,吸附速率主要由化学吸附控制。污泥基生物炭对Cd2+的吸附表现为快速吸附过程,生物炭前10 min的吸附量超过饱和吸附量的80%。Langmuir吸附等温模型能很好的描述污泥基生物炭对Cd2+的吸附行为,吸附容量随热解温度升高而增大。     

Cd2+和Pb2+对四环素超声降解性能的影响

通过紫外分光光度法,研究了Cd2+和Pb2+对四环素超声降解过程的影响。研究结果表明,Cd2+和Pb2+在水中与四环素发生络合反应后,在紫外光谱上发生蓝移,在206 nm处产生新的峰值。同时,在低摩尔比(四环素:重金属2+和Pb2+可以加快四环素的超声降解。0.01 mmol/L四环素溶液24 h的超声降解率为7.54%,加入Pb2+和Cd2+离子后,四环素去除率分别升高至20.82%和18.75%。在高摩尔比(四环素:重金属>2)时,Cd2+和Pb2+抑制了四环素的降解,在0.08 mmol/L四环素溶液中,加入Pb2+和Cd2+离子反而使四环素去除率从4.69%分别降低至2.04%和1.40%。     

不同膨润土对含镉废水的吸附性能

研究了不同投加量和吸附时间时,钠基膨润土、钙基膨润土和高胶质价钙基膨润土对含镉废水中Cd2+的吸附特性。研究结果表明,在相同投加量时钙基膨润土对Cd2+的吸附性能最佳,吸附可在30 min达到平衡。3种膨润土-Cd2+吸附体系中,Freundlich模型对钠基膨润土-Cd2+吸附体系的拟合较好。由膨润土对Cd2+的吸附动力学可知,该吸附过程符合准二级动力学。     

不同热解温度污泥生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附特性

采用剩余污泥为原料,分别于300、400、500℃缺氧条件下制备污泥生物炭,利用X射线能谱仪（EDS）、环境扫描电镜（SEM）、红外光谱（FTIR）对其进行表征,并探究不同吸附时间,不同pH和不同Pb2+、Cd2+浓度下污泥生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附特性,以期拓展污泥资源化利用途径。结果表明,准二级动力学方程能更好地描述污泥生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附过程,约30 h达到平衡,其吸附主要受化学吸附控制。随溶液初始pH的升高,重金属的吸附量呈先增高后降低趋势,在pH 4.5时对Pb2+的吸附量最大,而Cd2+在pH 6.5时最大。在25℃时,低温热解制备的污泥生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附量为RC500 > RC400 > RC300,RC500的饱和吸附量分别为Pb2+（14.39 mg·g-1）>Cd2+（1.45 mg·g-1）,污泥生物炭对重金属离子的吸附量与其水合离子半径呈负相关。     

生物质炭对溶液中Cd2+的吸附

以玉米秸秆、稻壳在350~500℃制成的生物质炭作为吸附剂,研究其对溶液中Cd2+的吸附特性。通过模拟实验,考察了初始pH、生物质炭用量、吸附时间和Cd2+的起始浓度对吸附的影响。结果表明,2种生物质炭对Cd2+的吸附反应适应pH范围较宽(4.0~7.0);玉米秸秆炭和稻壳炭对Cd2+的吸附速度较快,分别在10和20 min时达到吸附平衡;玉米秸秆炭对溶液中Cd2+的吸附遵循Langmuir等温线模型,而稻壳炭对Cd2+的吸附遵循Freundlich等温线模型。在实验设定的条件下,玉米秸秆炭对溶液中Cd2+的吸附能力强于稻壳炭。     

垫料生物炭对Cd2+的吸附性能

以发酵床废弃垫料和秸秆为原料,采用限氧热解法制备不同温度（300、400和500℃）下的垫料生物炭（D300、D400和D500）和秸秆生物炭（S300、S400和S500）,通过X-ray能谱仪、扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪等手段表征其物理化学性质,研究不同吸附时间、Cd2+浓度和初始pH下垫料生物炭对Cd2+的吸附性能,并与秸秆生物炭进行比较。结果表明,D300和D400的吸附过程较符合准二级动力学模型,D500的吸附过程更符合颗粒内扩散模型,吸附时间以30 h为宜;垫料生物炭对Cd2+的等温吸附实验更符合Freundlich模型,400℃制备的垫料生物炭对Cd2+的吸附效果最好;D300和D400对Cd2+的吸附能力受pH的影响较大,D500对Cd2+的吸附能力受pH的影响较小,pH在4.5~7.5之间吸附效果较好。秸秆生物炭吸附Cd2+到表观平衡所用的时间在20 h左右,而最大吸附量比垫料生物炭多2.727 mg·g-1。     

血粉对废水中镉离子的高效去除效应

以屠宰场废弃动物血液为原料,经高温干燥、粉碎为血粉,以此血粉为吸附剂,研究血粉添加量、溶液初始浓度、吸附温度、溶液pH、吸附时间对废水中Cd2+吸附量与去除率的影响。结果表明,在25℃、pH=5时,4 g血粉对初始浓度为20 mg·L-1的镉离子溶液（100 mL）振荡吸附2 h后,溶液中剩余镉离子浓度为0.1 mg·L-1,Cd2+的去除率为99.38%,达到污水综合排放标准（GB 8978-1996）中镉排放限值0.1 mg·L-1;血粉对镉离子的吸附反应符合Langmuir等温吸附方程,可决系数为0.999 7,Cd2+的理论饱和吸附量为10.24 mg·g-1。为了使剩余Cd2+浓度达到更低（电镀废水排放标准）,在吸附工艺上设计出2步吸附法,即第1次吸附后的混合液进行过滤,再将滤液加1 g血粉进行第2次吸附。结果表明,2步吸附法大大降低了溶液中剩余Cd2+离子浓度,即经过第1步、第2步吸附后,溶液中剩余Cd2+离子浓度降至0.006 mg·L-1,达到或低于电镀污染物排放标准（GB 21900-2008）对Cd2+的排放限值（0.05 mg·L-1）。这是常规吸附剂活性炭、石英砂、高岭土等所不能达到的技术指标,为废水去除Cd2+提供了一种可能的新技术。     

废旧碱性电池-活性污泥炭的制备及对废水中Cd2+的吸附

以污水厂污泥为主要原料,掺杂不同量的废旧碱性电池电极材料,采用ZnCl2活化法制备出废旧碱性电池-活性污泥炭,表征分析污泥炭样品的碘吸附值、BET、FT-IR、SEM-EDX、XRD和Zeta电位,并进行污泥炭Cd2+吸附实验。结果表明,电池材料掺杂量为25%时,改性污泥炭吸附性能最优,碘吸附值和比表面积分别达到543.0 mg·g-1和426.5 m2·g-1,中孔孔径集中在3~4 nm左右,Zeta电位为-16.30 mV;对比纯污泥炭,废电池-污泥炭吸附金属离子性能更优,Cd2+吸附量增加了近60%,而ZnCl2活化剂用量减少了40%;回归分析发现,准二级动力学和Langmuir等温方程式适用于描述废电池-污泥炭对Cd2+的吸附行为。     

羟肟酸功能化PMMA/AM/HOA的合成及对Hg2+和Cd2+的吸附性能

用悬浮聚合法合成了甲基丙烯酸甲酯（MMA）与丙烯酰胺（AM）的共聚物PMMA/AM,再经羟胺改性制备了含羟肟酸功能基的改性PMMA/AM/HOA 树脂。通过红外光谱（FTIR）和热重分析（TG）对PMMA/AM/HOA树脂的结构和稳定性进行了表征。以PMMA/AM/HOA为吸附剂,考察了温度、吸附时间、pH值和金属离子浓度等条件对Hg2+、Cd2+两种金属离子吸附性能的影响。结果表明,改性树脂对Hg2+、Cd2+具有良好的吸附能力,其实验吸附量分别为0.822和0.384 mmol·g-1。改性树脂对Hg2+和Cd2+的吸附过程符合拟二级动力学方程,25℃时其二级动力学吸附速率常数分别为5.301×10-2和3.582×10-2 g·（mmol·min）-1;改性树脂对Hg2+和Cd2+的吸附量随温度的升高有所增大,吸附过程符合Langmuir和Freundlich吸附等温式。