Adsorption characteristics and mechanism of Cr （Ⅵ） on chitoan-yttrium porous microsphere

以壳聚糖和Y2（OH）5NO3为原料通过乳液交联法制备了壳聚糖-钇（Ch—Y）复合微球,通过扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、红外光谱等方法对其表面形貌、结构进行了表征.探讨了溶液的pH值、反应时间、投加量、离子初始浓度对其吸附性能的影响.研究结果表明,壳聚糖-钇（Ch—Y）复合微球在pH值为3的酸性环境中对Cr（Ⅵ）保持了较高的吸附能力,吸附容量为52.39mg·g-1,其吸附行为符合Langmuir吸附等温模型;通过吸附机理的研究,发现壳聚糖-钇（Ch—Y）对Cr（Ⅵ）吸附是化学吸附静电吸附协同氧化Cr（Ⅵ）离子作用来实现的.     

烟束曲霉菌丝球对Cr(Ⅵ)的去除-还原与吸附作用

采用投加烟束曲霉(Aspergillus fumisynnematus)菌丝球的方法去除含铬废水中的Cr(Ⅵ),通过研究模拟含铬废水中Cr(Ⅵ)与总Cr浓度及pH值的变化规律来确定烟束曲霉菌丝球对Cr(Ⅵ)的去除作用.结果表明,烟束曲霉菌丝球对Cr(Ⅵ)的去除作用包括还原与吸附,以还原作用为主,兼有一定程度的吸附.适宜条件(30℃,150 r·min-1,pH=1.30,投加量10.0 g)下菌丝球能在48 h内将100 mL浓度为10～200 mg·L-1Cr(Ⅵ)溶液中的Cr(Ⅵ)全部去除,其中对总Cr的吸附率为30%～50%,对Cr(Ⅵ)的还原率则达到了99%以上,吸附平衡后解吸出来的Cr的形态95%以上为Cr(Ⅲ).考察了溶液初始pH值、Cr(Ⅵ)初始浓度、菌丝球投加量及温度对菌丝球去除Cr(Ⅵ)作用的影响.结果表明,菌丝球只有在低pH值时才能达到对Cr(Ⅵ)较好的去除效果.溶液初始pH值及Cr(Ⅵ)初始浓度的降低、菌丝球投加量及温度的升高均能提高菌丝球对Cr(Ⅵ)的去除率,溶液初始pH值的降低及菌丝球投加量的增加均可提高菌丝球对总Cr的吸附率,温度则主要通过改变菌丝球的结构形态来影响菌丝球对总Cr的吸附作用.菌丝球对Cr(Ⅵ)及Cr(Ⅲ)均存在吸附作用,吸附在菌丝球上的Cr(Ⅵ)在酸性环境下易被还原成Cr(Ⅲ).     

复合煤矸石颗粒材料对Cr(Ⅵ)的吸附特性及机制

文章以煤矸石为原料,采用单因素实验并结合响应面方法,优化改性煤矸石制备条件,通过负载壳聚糖制备新型复合颗粒吸附材料。采用动力学模型、等温吸附平衡曲线和热力学模型拟合原煤矸石、改性煤矸石和复合煤矸石3种材料对Cr(Ⅵ)的吸附特性,并结合XRF、TG-DSC、XRD及SEM分析表征手段探讨了其吸附机制。结果表明,缺氧条件下,煅烧温度698℃、煅烧时间28 min、煤矸石/ZnCl2质量比为20∶13时制得的改性煤矸石对Cr(Ⅵ)的去除率最大;当壳聚糖/改性煤矸石质量比为0.09时,Cr(Ⅵ)的去除率达到97.57%。3种煤矸石材料吸附Cr(Ⅵ)均符合准二级动力学方程。复合煤矸石吸附Cr(Ⅵ)更符合Freundlich模型,吸附量随温度增加而减小,是放热反应。3种材料对Cr(Ⅵ)的最大吸附量依次为改性煤矸石(9.56 mg/g)复合煤矸石(7.38 mg/g)原煤矸石(4.88 mg/g)。复合煤矸石颗粒材料克服了原煤矸石和改性煤矸石处理废水时固液分离困难的缺点,是一种新型环保重金属离子吸附剂。     

羧甲基壳聚糖-葡聚糖微球对氟离子吸附性能研究

制备了高效复合生物吸附剂,并将其应用于脱除污染水体中的氟离子.实验采用羧甲基壳聚糖复配葡聚糖,以微球质构(硬度、弹性)和对氟离子的吸附率为指标,优化配比,制备羧甲基壳聚糖-葡聚糖复合微球,并利用扫描电镜表征微球结构,对微球在不同p H下的稳定性进行研究;然后以TGA/DTA测定其热稳定性,采用FTIR表征结构,并进一步探讨复合微球吸附氟离子的动力学和热力学.结果表明,羧甲基壳聚糖、葡聚糖最佳添加量分别为5%和1%,经5%的甲醛-戊二醛(1∶1)交联3 h,得到的复合微球在p H≤11、温度270℃下稳定性好,对水溶液中氟离子吸附为二级动力学机制,且微球与氟离子发生单层分子之间吸附,以及具有物理吸附特征的表面吸附,去除率可达到96%.研究结果对生物吸附剂的开发及对水环境保护具有一定意义.     

间苯二胺改性磁性壳聚糖对六价铬的还原-吸附协同作用机制研究

通过改进后的方法制备出具有良好颗粒形态的磁性壳聚糖颗粒,并使用间苯二胺(mPD)对其进行改性,在颗粒表面形成了一层含有大量含氮官能团的有机壳层,有效改善了颗粒的比表面积和活性官能团数量.通过序批实验法探究mPD改性磁性壳聚糖颗粒对六价铬Cr(Ⅵ)的吸附行为,实验结果显示初始pH为酸性有利于其对Cr(Ⅵ)的去除;吸附行为复合拟二级动力学模型,以化学吸附为主;在25℃、pH3条件下,由Langmuir等温线计算得吸附量可以达到212.21 mg·g~(-1),优于此前报道过的很多非纳米级新型磁性吸附剂;通过Redlich-Peterson模型的拟合和吸附反应前后的X射线光电子能谱分析,可知mPD改性磁性壳聚糖颗粒对六价铬Cr(Ⅵ)的去除是通过氧化还原反应和吸附作用协同进行的;经过6次吸附-解吸再生过程,mPD改性磁性壳聚糖颗粒仍具有100 mg·g~(-1)以上的吸附能力.综上,mPD改性磁性壳聚糖颗粒体现出其对Cr(Ⅵ)突出的去除性能,同时具有便于分离和再生能力强等特点,对于应用于含铬废水的处理具有良好的前景.     

壳聚糖/改性平菇复合吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附特性

以壳聚糖和经酒石酸改性的平菇粉末为材料,通过戊二醛进行交联反应,制得壳聚糖-改性平菇凝胶小球(CMPOD)复合生物吸附剂,用于水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附去除.结果表明,在实验所测pH值(2～10)范围内,复合吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附量随着pH值上升而降低;随着Cr(Ⅵ)初始浓度或温度的提高,吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附量均相应增加,当Cr(Ⅵ)初始浓度为600mg/L,温度为50℃,Cr(Ⅵ)吸附量可达190mg/g以上;Cr(Ⅵ)的吸附符合准二级动力学方程及Freundlich等温吸附模型;热力学分析表明,吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附过程为自发的吸热反应.扫描电镜(SEM)分析显示,吸附剂具有发达的网状结构,吸附Cr(Ⅵ)后网状孔隙被填充,且能谱分析(EDS)出现明显的Cr(Ⅵ)吸收峰;傅立叶红外光谱分析(FTIR)表明,壳聚糖中的氨基成功引入复合吸附剂中,在Cr(Ⅵ)吸附中为主要作用官能团.     

利用水华微藻生物质去除水中Cr(Ⅵ)离子的研究

将野生水华微藻生物质作为吸附材料去除水中Cr(Ⅵ)离子。实验发现温度对去除效率没有显著影响,而pH值和Cr(Ⅵ)离子去除率呈严格负相关。在微藻吸附剂浓度为5.0 g/L、温度25℃、pH值5.0和初始Cr(Ⅵ)离子浓度30.0 mg/L条件下,经过2次吸附可以将水中Cr(Ⅵ)离子降低到0.45 mg/L,去除率达到98.5%。进一步分析表明,溶液中Cr(Ⅵ)浓度随着吸附时间逐步下降,Cr(Ⅲ)浓度会随着吸附时间逐步上升,逐渐接近总Cr浓度,这表明吸附过程中微藻生物质会将部分Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ)。本研究表明,野生水华微藻生物质是一种低成本的吸附材料,可以用于去除废水中Cr(Ⅵ)离子。     

铁-镧/壳聚糖复合材料在宽域pH范围内高效去除废水中的砷酸盐

采用原位沉淀方法制备了一种具有网格结构的铁-镧/壳聚糖微球(FLCB),该吸附剂可在较宽的pH范围内高效吸附砷酸盐.与壳聚糖微球(CB)相比,铁和镧离子的加入扩大了吸附剂的pH耐受范围.当pH=10时,其对砷酸盐的吸附效率高达80%.Fe—O键和La—O键的加入增加了FLCB的总正电荷密度,在一定程度上提高了FLCB的吸附容量.拟二级动力学模型和Langmuir吸附等温线(Qmax=105.01 mg·g^-1)可以更好地描述吸附过程.FLCB在砷酸盐上的吸附机理为：双齿双核或单齿单核形成的表面络合物占主导地位,吸附剂与砷酸盐的静电吸引占次要地位.     

纳米Fe3O4负载的浮游球衣菌去除Cr(Ⅵ)的研究

以纳米Fe₃O₄负载浮游球衣菌（Sphaerotilus natans）为复合生物吸附剂,考察了其对Cr(Ⅵ)的吸附性能,并对生物吸附机理进行了初步研究.结果表明,pH值是影响复合生物吸附剂吸附Cr(Ⅵ)的主要因素,吸附的最佳pH为2～3;用此复合生物吸附剂对Cr(Ⅵ)进行吸附,其单位吸附量为0.0217 mmol/g.用HCl对其进行再生,再生率在90％以上;—CONH₂和—NH—是菌体吸附Cr(Ⅵ)的主要活性基团,静电吸引是复合生物吸附剂吸附Cr(Ⅵ)的主要机理之一.     

磁性壳聚糖微球吸附水中As(Ⅲ)的实验研究

文章主要考察实验室制得的乙二胺改性磁性壳聚糖微球对毒性高,迁移能力强的A(sⅢ)去除效果。通过单因素实验研究了pH值、吸附时间、A(sⅢ)溶液初始浓度和吸附剂投加量对磁性壳聚糖微球吸附除A(sⅢ)效果的影响。实验结果表明在pH值为2,吸附时间为90 min,磁性壳聚糖微球投加量为0.4 g时,对初始浓度为10 mg/L,体积为100 mL的A(sⅢ)溶液去除率达到96.96%,吸附后溶液中A(sⅢ)浓度仅为0.304 mg/L,低于我国污水综合排放标准中砷含量标准值。磁性壳聚糖微球的解吸实验表明,吸附剂解吸4次后,对A(sⅢ)的去除率仍达到95%以上,吸附性能稳定,具有较好的可重复利用性。因此,磁性壳聚糖微球是一种去除低浓度含砷废水非常有效的材料。     

纳米Fe3O4负载的浮游球衣菌去除Cr(Ⅵ)的研究

以纳米Fe3O4负载浮游球衣菌(Sphaerotilus natans)为复合生物吸附剂,考察了其对Cr(Ⅵ)的吸附性能,并对生物吸附机理进行了初步研究.结果表明,pH值是影响复合生物吸附剂吸附Cr(Ⅵ)的主要因素,吸附的最佳pH为2～3;用此复合生物吸附剂对Cr(Ⅵ)进行吸附,其单位吸附量为0.0217 mmol/g.用HCl对其进行再生,再生率在90%以上;-CONH2和-NH-是菌体吸附Cr(Ⅵ)的主要活性基团,静电吸引是复合生物吸附剂吸附Cr(Ⅵ)的主要机理之一.     

菌粉、生物质复合改良紫色土对Cr(Ⅵ)吸附的影响

为了提升紫色土对Cr(Ⅵ)的吸附固定效果,该文采用10%(质量比)的生物质和酵母菌粉对碱性、中性和弱酸性紫色土进行改良,批处理法研究各改良土样对Cr(Ⅵ)的等温吸附特征,并对比不同温度、pH值和离子浓度下的吸附差异。结果表明,不同改良紫色土对Cr(Ⅵ)的吸附均适合Langmuir模型描述。Cr(Ⅵ)的最大吸附量(q_m)保持在99.66～283.63 mg/kg之间,q_m表现为菌粉改良>菌粉和生物质复合改良>生物质改良>未改良。相同改良条件下,q_m随土壤pH的升高而降低。随着pH值的升高,各改良紫色土对Cr(Ⅵ)的吸附量均呈现下降的趋势,pH=2时最佳。供试改良紫色土对Cr(Ⅵ)的吸附量均随着离子强度的增加先增大后减小,以0.05 mol/L最佳。温度升高有利于各改良紫色土对Cr(Ⅵ)的吸附。热力学参数表明各改良紫色土对Cr(Ⅵ)吸附均为自发、吸热和熵增过程。     

Cr(Ⅵ)吸附菌的分离及其对Cr(Ⅵ)吸附的研究

从某受铬污染的土壤中分离出一株铬吸附菌,经初步分离鉴定为芽孢杆菌。利用微生物培养基对其进行扩大培养,然后制备生物吸附剂,研究了吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附行为及pH、Cr(Ⅵ)初始浓度、温度和共存离子对吸附的影响。结果表明,吸附剂对Cr(Ⅵ)有较好的吸附效果,最佳吸附条件为pH=9.0,初始浓度为40mg/L,最佳温度为3...     

霉菌吸附水体中Cr(Ⅵ)Cd(Ⅱ)离子研究

采用从活性污泥中筛选的ZYL霉菌,进行吸附水体中Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)离子研究。研究结果表明:在Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)浓度分别为300mg/L时,菌种生长良好。吸附水体中[Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)]的最佳条件是pH=5.0,时间1h,温度为10℃。吸附规律符合Langm uir等温吸附模型,由回归方程得到Cr(Ⅵ)的表观最大吸附量为14m g/g;Cd(Ⅱ)的表观最大吸附量为52m g/g,说明该霉菌可以很好的去除低温水体(地下水)中Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)离子。     

二硫代羧基化小麦秸秆对水中Cr（Ⅵ）的吸附性能及机理

选取小麦秸秆(WS)为原材料，采用化学合成法向WS上引入了二硫代羧基，制备了一种新型重金属吸附剂二硫代羧基化小麦秸秆(DTWS)，考察了DTWS投加量、振荡速率、pH值、吸附温度以及Cr(Ⅵ)初始浓度等对DTWS吸附Cr(Ⅵ)性能的影响，并通过吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学、FTIR、SEM-EDS等方法探究了DTWS对Cr(Ⅵ)的吸附机制.结果表明，在振荡速率为200 r·min^-1、吸附温度为30℃时，DTWS对Cr(Ⅵ)初始浓度为25 mg·L^-1、pH值为6.0的含Cr(Ⅵ)水样吸附效果最好，最高去除率可达99.12%.DTWS对Cr(Ⅵ)的吸附更加符合准二级动力学方程和Langmuir模型，且DTWS对Cr(Ⅵ)的整个吸附过程是一个自发的放热过程.DTWS对Cr(Ⅵ)的吸附过程中主要发生了静电吸附、物理吸附以及包括氧化还原反应、配位反应在内的化学吸附，其中小麦秸秆中引入的二硫代羧基发挥了很大的作用.     

富里酸对针铁矿吸附Cr(Ⅵ)的影响机理

为研究复杂三元体系中FA(fulvic acid,富里酸)对针铁矿吸附Cr(Ⅵ)的影响,探究FA对重金属Cr(Ⅵ)在环境中迁移转化的作用机理,通过改变FA的添加顺序及添加量,系统研究了FA存在时Cr(Ⅵ)在针铁矿上的吸附行为.结果表明:不添加FA时,离子强度增大促进了针铁矿对Cr(Ⅵ)的吸附;ρ(FA)为50 mg/L时,离子强度增加会抑制针铁矿对Cr(Ⅵ)的吸附.pH为6.98、离子强度为1.0 mol/L时,针铁矿对Cr(Ⅵ)的吸附量比不添加FA时高11.0%.pH为2.98时,添加FA后针铁矿对Cr(Ⅵ)的吸附量最大,比不添加FA时高31.9%.无论是否添加FA,升温均有利于针铁矿对Cr(Ⅵ)吸附,其吸附机理可能是氢键、偶极间力等作用.FA的添加顺序对Cr(Ⅵ)吸附量的影响表现为后添加FA>先添加FA>同时添加FA>对照.研究显示,FA的存在能显著改变针铁矿对Cr(Ⅵ)的吸附行为.      

壳聚糖/改性平菇复合吸附剂对Cr(VI)的吸附特性

以壳聚糖和经酒石酸改性的平菇粉末为材料,通过戊二醛进行交联反应,制得壳聚糖-改性平菇凝胶小球（CMPOD）复合生物吸附剂,用于水溶液中Cr（VI）的吸附去除.结果表明,在实验所测pH值（2~10）范围内,复合吸附剂对Cr（VI）的吸附量随着pH值上升而降低;随着Cr（VI）初始浓度或温度的提高,吸附剂对Cr（VI）的吸附量均相应增加,当Cr（VI）初始浓度为600mg/L,温度为50℃,Cr（VI）吸附量可达190mg/g以上;Cr（VI）的吸附符合准二级动力学方程及Freundlich等温吸附模型;热力学分析表明,吸附剂对Cr（VI）的吸附过程为自发的吸热反应.扫描电镜（SEM）分析显示,吸附剂具有发达的网状结构,吸附Cr（VI）后网状孔隙被填充,且能谱分析（EDS）出现明显的Cr（VI）吸收峰;傅立叶红外光谱分析（FTIR）表明,壳聚糖中的氨基成功引入复合吸附剂中,在Cr（VI）吸附中为主要作用官能团.     

新型改性壳聚糖微球的制备及其对氯酚的吸附研究

采用反相悬浮法制备交联壳聚糖微球,再与庚醛反应生成Schiff's碱,最后与NaBH4还原制得N-烷基化改性壳聚糖微球,用红外光谱和光学显微镜进行表征,并用于吸附2,4-二氯酚的研究.试验考察了微球的溶解性能,以及吸附时间、溶液pH值、氯化钠含量和2,4-二氯酚浓度等因素对吸附的影响.结果表明,庚醛改性交联壳聚糖微球不溶于水、酸和碱,对2,4-二氯酚有良好的吸附性能;在pH为6的条件下,3h吸附量达492.2 mg·g-1,吸附数据符合Freundlich等温方程.     

凹凸棒石@C纳米复合材料对Cr(Ⅵ)吸附-还原作用

以凹凸棒石和葡萄糖为原料,通过设置凹凸棒石与葡萄糖不同质量比,采用水热碳化法制备凹凸棒石@C纳米复合材料,并选择出去除Cr(Ⅵ)效果最佳的凹凸棒石@C纳米复合材料.同时,利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、Zeta电位仪(Zeta)、X光电子能谱(XPS)手段对复合材料进行了表征,考察了时间和p H对其去除水中Cr(Ⅵ)的影响,探讨了其吸附-还原机制.结果表明,最佳复合材料的凹凸棒石与葡萄糖质量比为1∶4;吸附平衡时间约为6 h,动力学过程符合准二级动力学模型.在p H为1~10时,Cr(Ⅵ)去除率随p H升高而减小,p H=1时Cr(Ⅵ)去除率最大,高达92.7%,吸附率为48.5%,还原率为44.2%;而总铬吸附率则随p H升高先增大后减小,p H=2时最大,吸附率为50.2%,还原率为13.0%,表明对Cr(Ⅵ)去除存在吸附-还原作用,酸性越强,越容易发生还原反应.FT-IR分析结果表明,凹凸棒石@C纳米复合材料表面存在含氧基团和还原性基团(Cx—OH、—CH等);XPS分析结果表明其对Cr(Ⅵ)的去除是吸附-还原相互作用的结果,包括Cr(Ⅵ)在复合材料表面与含氧基团络合配位吸附和静电吸附,以及Cr(Ⅵ)还原Cr(Ⅲ)再吸附,其中,Cr(Ⅲ)再吸附主要通过与Mg2+、Al3+等阳离子交换作用实现的.     

羧化CTS微球对共存有机污染物的吸附研究

采用反相悬浮法制备交联羧甲基化壳聚糖微球,并用高效液相色谱法-紫外检测研究了改性壳聚糖微球对共存有机污染物的吸附。试验了吸附时间、溶液pH值、有机物的浓度等因素对水中共存有机污染物吸附的影响。结果表明,在有机物浓度相近的情况下,羧化改性壳聚糖微球对水中2,4-二硝基酚的去除量最大。