新型材料淀粉微球对Cu~(2+)、Cr~(3+)和Pb~(2+)的吸附机理研究

以可溶性淀粉为原料,在反相悬浮体系中合成N,N′-亚甲基双丙烯酰胺交联淀粉微球为载体,研究了新型吸附材料淀粉微球(cross-linked starch microsphere,CSMs)对Mn+(Cu2+、Cr3+、Pb2+)的静态吸附行为。利用扫描电镜、X射线衍射仪和红外光谱仪对微球及其吸附产物进行表征,分析讨论了3种金属原子结构,研究了吸附机理。结果表明:308K时,Cu2+、Pb2+和Cr3+的饱和吸附量分别是2.43、0.30和0.27 mmol/g,CSMs对Cu2+离子吸附能力最强,并且其通过物理吸附、配位吸附方式吸附Mn+,并得出引起微球吸附能力大小可能与金属离子电荷、离子半径和外层电子排布的差异因素有关。     

淀粉微球对苯酚的吸附性能研究

以可溶性淀粉为原料,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为交联剂,通过反相悬浮聚合得到淀粉微球作为吸附载体,研究了pH、吸附时间、温度对其苯酚吸附性能的影响,以及淀粉微球吸附苯酚的热力学和动力学特性,并利用扫描电镜仪、红外光谱仪对淀粉微球的结构进行了表征。结果表明,淀粉微球粒度分布均匀,表面粗糙多孔,具有相当大的孔容积和比表面积,具有较好的吸附性能;在20℃、pH为5.3时,吸附30 min后,淀粉微球对苯酚的吸附容量达到饱和,最大吸附量为18.71 mg/g;采用准二级吸附动力学方程能更好地描述淀粉微球对苯酚的吸附行为,淀粉微球对苯酚的吸附是以化学吸附为主控步骤的作用过程,淀粉微球对苯酚的吸附主要是通过氢键作用来完成的。     

沸石负载淀粉对Pb2＋、Cu2＋和Ni2＋的吸附性能

将淀粉负载到沸石表面得到新型重金属离子复合吸附剂ZLS。分别从沸石与淀粉质量比、吸附温度、吸附时间、pH与重金属初始浓度不同方面考察了复合吸附剂ZLS吸附Pb^2＋、Cu^2＋、Ni^2＋的影响。实验结果表明：当沸石与淀粉质量比为10：1,pH为6,吸附温度在30℃时,复合型吸附剂ZLS对Pb^2＋、Cu^2＋和Ni^2＋3种重金属离子的吸附效果最好;吸附动力学研究发现,ZLS对Pb^2＋、Cu^2＋和Ni^2＋的吸附行为均符合准二级动力学以及颗粒内部扩散模型;等温吸附数据符合Fre-undlich模型,吸附状态属于多层吸附。     

改性玉米淀粉对Cu2＋、Pb2＋和Zn2＋的吸附特性研究

以玉米淀粉为原料,经过交联、醚化、胺化和亲核加成等步骤合成了一种新型重金属吸附剂——二硫代氨基甲酸改性淀粉（DTCS）。改性淀粉的结构采用红外光谱和扫描电镜进行表征。DTCS是一种性能优良的重金属吸附剂,对Cu2＋、Pb2＋和Zn2＋的饱和吸附容量随着pH（pH=2~6）的增加而增大。在有EDTA络合剂存在和酸性废水pH小于3的情况下,DTCS对Cu2＋、Pb2＋和Zn2＋仍有较高的去除率,分别达到90%、75%和50%以上,说明DTCS在含重金属离子的实际废水体系具有一定的实用价值。     

空心壳聚糖微球对二甲酚橙的吸附性能研究

以生物可降解的壳聚糖为原料,采用反相悬浮交联法制备了具有空壳结构的壳聚糖微球,通过控制反应条件得到单分散性的微米级微球.通过分光光度法探讨了溶液初始pH、吸附时间、二甲酚橙初始浓度、壳聚糖微球用量及其直径对壳聚糖微球吸附二甲酚橙的影响.结果表明,常温下壳聚糖微球对二甲酚橙的最佳吸附条件为:溶液初始pH为5,吸附时间为2.0 h,二甲酚橙初始质量浓度为32 mg/L,壳聚糖微球用量为0.3 g/L(以每升二甲酚橙溶液计),壳聚糖微球直径为74 靘;在此最佳吸附条件下,采用分光光度法对二甲酚橙模拟废水进行测定,相应的回收率误差均在-1%～1%.     

膨润土对Pb2+、Cu2+、Cr3+的吸附动力学及等温线研究

研究所用膨润土的主要成分为SiO2和Al2O3,属于Ca基膨润土,BET表面积为50.83 m2/g.在恒温及恒定pH条件下,用静态吸附法研究了膨润土对Pb2 、Cu2 、Cr3 的吸附特性,结果表明其较好地符合Lagergten二级吸附速率方程,对这3种离子的吸附速率为Pb2 ＞Cu2 ＞Cr3 .利用3种等温线方程对吸附过程进行拟合,发现利用Langmuir吸附等温方程计算的值与膨润土吸附Pb2 、Cu2 、Cr3 试验数据最为吻合.膨润土对3种金属离子的平衡吸附量为Cr3 ＞Cu2 ＞Pb2 .     

纳米TiO2花式分层微球的合成及其对Pb（Ⅱ）的吸附性能

利用仿生合成的方法,以甘氨酸为模板剂、钛酸正四丁酯作钛源,水热合成一种新型纳米TiO2花式微球,并对其进行了表征。通过考察pH值、温度和Pb（Ⅱ）溶液的初始浓度对吸附效果的影响,研究了TiO2花式微球对水溶液中Pb（Ⅱ）的吸附性能及其吸附动力学特性。结果表明,纳米TiO2花式微球直径约2Ixm,平均孔径约56nm,比表面积约是270．3m。／g;当pH值为4．0时TiO2花式微球对溶液中Pb（Ⅱ）吸附率达到最高,210min时基本达到吸附平衡,20、30和40qE的最大吸附量分别为75．64、76．34和77．52mg／g。吸附过程遵循准二级速率方程,与Langmuir等温式拟合更好。     

高分子空心微球的合成及其对废水镉微污染物的吸附性能

为考察高分子纳米微球对微污染物镉的吸附性能,以高分子空心微球为吸附剂,以废水镉微污染物为吸附对象,探讨高分子空心微球的重金属吸附性能,重点考察水热时间和水热温度对高分子微球表面基团的影响。结果表明:水热温度升高,高分子微球出现粘连;当水热温度为180℃,水热时间为4 h时,镉微污染物去除率最佳。强酸性条件有利于高分子微球吸附镉微污染物,当pH4时,镉微污染物去除率超过95%;而中碱性条件的去除率不超过70%。高分子空心微球镉离子吸附过程不属于放热过程,最大吸附量超过75 mg·g~(-1)。经盐酸再生利用时,高分子空心微球的镉吸附率没有出现下降,超过95%以上。高分子微球对微污染物镉具有良好的吸附性能。     

东京根霉对重金属Cr^3＋、Mn^2＋和Zn^2＋的吸附研究

利用固定化发酵中产生的废菌体——东京根霉（Rhizopustonkinesis）去除废水中Cr^3＋、Mn^2＋和Zn^2＋,研究了预处理、pH、温度、金属离子初始浓度、吸附时间等条件对吸附量的影响。结果表明，用NaOH浸泡4—6h、在pH=5—6，温度25-35℃时吸附效果最好，用Langmuir、Freundlich和Temkin方程对其吸附等温线进行拟合，相关性都比较好；用不同的吸附动力学方程描述东京根霉吸附金属离子的最优和最次模型分别为Elovich方程和一级扩散方程，双常数方程和抛物线扩散方程拟合介于前二者之间。     

改性甘蔗渣对Cu^2＋和Zn^2＋的吸附机理

研究了均苯四甲酸二酐（PMDA）和乙二胺四乙酸二酐（EDTAD）改性甘蔗渣对重金属离子Cu^2＋和Zn^2＋的吸附性能,包括吸附动力学和吸附等温线。结果表明,改性后的甘蔗渣对重金属离子Cu^2＋和Zn^2＋的吸附容量有显著提高,对Cu^2＋和Zn^2＋吸附等温线均符合Langmuir方程,吸附为单分子层吸附。根据Langmuir方程,PMDA和EDTAD改性甘蔗渣对Cu^2＋的吸附量分别为60．21和33．45mg／g,对Zn^2＋的吸附量分别是70．53和36．53mg／g。两种改性甘蔗渣对两种金属离子的吸附在30min内均可完成,用准二级吸附动力学方程模拟动力学过程得到较好的线性相关性。以EDTA溶液为洗脱剂对吸附Cu^2＋和Zn^2＋的改性甘蔗渣进行洗脱再生,再生的吸附剂可反复使用。     

纳米TiO2花式分层微球的合成及其对Pb(Ⅱ)的吸附性能

利用仿生合成的方法,以甘氨酸为模板剂、钛酸正四丁酯作钛源,水热合成一种新型纳米TiO₂花式微球,并对其进行了表征。通过考察pH值、温度和Pb(Ⅱ)溶液的初始浓度对吸附效果的影响,研究了TiO₂花式微球对水溶液中Pb(Ⅱ)的吸附性能及其吸附动力学特性。结果表明,纳米TiO₂花式微球直径约2 μm,平均孔径约56 nm,比表面积约是270.3 m²/g;当pH值为4.0时TiO₂花式微球对溶液中Pb(Ⅱ)吸附率达到最高,210 min时基本达到吸附平衡,20、30和40℃的最大吸附量分别为75.64、76.34 和77.52 mg/g。吸附过程遵循准二级速率方程,与Langmuir等温式拟合更好。     

膨润土对Pb^2＋、Cu^2＋、Cr^3＋的吸附动力学及等温线研究

研究所用膨润土的主要成分为SiO2和Al2O3，属于Ca基膨润土，BET表面积为50．83m^2／g。在恒温及恒定pH条件下，用静态吸附法研究了膨润土对Pb^2＋、Cu^2＋、Cr^3＋的吸附特性，结果表明其较好地符合Lagergren二级吸附速率方程，对这3种离子的吸附速率为Pb^2＋〉Cu^2＋〉Cr^3＋。利用3种等温线方程对吸附过程进行拟合，发现利用Langmuir吸附等温方程计算的值与膨润土吸附Pb^2＋、Cu^2＋、Cr^3＋试验数据最为吻合。膨润土对3种金属离子的平衡吸附量为Cr^3＋〉Cu^2＋〉Pb^2＋。     

聚醚砜/改性凹凸棒杂化微球对双酚A的吸附性能

以酸热、有机改性凹凸棒和聚醚砜为原料,利用液-液分离技术制备了聚醚砜/改性凹凸棒毫米级杂化微球。利用扫描电镜和比表面仪分析所制杂化微球表观特征。实验探讨了改性凹凸棒掺杂比和溶液pH对杂化微球吸附双酚A效果的影响,并深入研究了吸附动力学和热力学原理。实验结果表明：杂化微球对双酚A的吸附性能受pH影响较小;相比纯聚醚砜微球,掺杂后的杂化微球对双酚A吸附量从1.97 μmol·g-1提升到11.80 μmol·g-1;吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir模型。根据Langmuir模型计算可知,25 ℃时杂化微球最大吸附量为116.28 μmol·g-1。5次乙醇再生后,杂化微球对双酚A的去除效果依然保持在95%以上。杂化微球作为吸附剂在水处理中具有潜在应用价值。     

合成硫代氨基淀粉黄原酸盐及对Cu(Ⅱ)吸附实验研究

以淀粉和原乙酸三甲酯进行缩醛反应生成淀粉-4-、6环酯(CSPH),在氨水中进行交联、与丙烯酰胺接枝共聚、磺化合成出以氮为中心新型结构的硫代氨基淀粉黄原酸盐(DSX),采用红外光谱(FT-IR)和元素分析仪对DSX进行分析。DSX具有性能较好的硫代氨基基团用于吸附废水中Cu(Ⅱ),考察吸附时间、离子浓度、温度对吸附平衡的热力学及动力学的影响。实验证明,DSX已成功合成,接枝率为45%,DSX对Cu(Ⅱ)吸附符合Langmu ir等温方程和准一级动力学方程,其活化能Ea为21.84 kJ/mol,ΔH为8.116 kJ/mol。     

聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)复合磁性微球的吸附性能

以共沉淀法制备纳米Fe3O4,通过分散聚合法制备了磁性聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)(Fe3O4@P(St-MMA))微球,采用光学显微镜、红外光谱、样品磁力振荡计和X射线衍射(XRD)对磁性微球进行了表征。考察了复合磁性微球在不同的p H、离子强度和吸附时间等条件下对其吸附性能的影响,运用吸附动力学和吸附等温线研究了磁性微球对亚甲基蓝的表面吸附机理。结果表明,制备的磁性微球粒径在100~200μm之间,表面含有羧基,饱和磁化强度为9.44 emu/g,在外加磁场的作用下能够快速分离出来。亚甲基蓝的吸附符合准二级动力学模型,在100 min内基本达到吸附平衡;25℃下,最大吸附量高达144.9 mg/g,且吸附随着p H值的升高而增加,当p H7时,吸附量基本不变;随着离子强度增加,吸附量逐渐下降;Langmuir等温线能比较好地拟合磁性微球对溶液中亚甲基蓝的吸附。     

麻质活性炭的制备及其对Cu2＋的吸附研究

以废麻为原料,KOH为活化剂制备粉状活性炭,通过静态吸附实验研究了活性炭对Cu2＋的吸附性能,探讨了溶液起始pH值、活性炭投加量、吸附时间、起始Cu2＋质量浓度等对Cu2＋吸附效果的影响。结果表明,溶液pH和活性炭投加量对吸附效果有较大影响,活性炭对Cu2＋的吸附率在60 min内超过50%,初始浓度在10~50 mg/L时,活性炭对Cu2＋的吸附量与起始浓度近似成正比。采用Langmuir、Freundlich吸附等温式对吸附平衡数据进行了拟合,结果表明吸附等温线符合Frenudlich模型。采用傅立叶红外光谱法（FT-IR）分析了活性炭的表面官能团,分析表明活性炭表面酸性官能团可能是吸附Cu2＋的活性中心。     

狭叶香蒲活性炭对Cd2+与Pb2+的吸附及机理分析

为了解狭叶香蒲(Typha angustifolia L.)活性炭的吸附性能及其机理,采用磷酸一步活化法制备了狭叶香蒲活性炭,并对其理化性质进行了表征;通过静态实验,研究了溶液起始pH、Cd2+和Pb2+浓度、吸附时间、温度、活性炭剂量对狭叶香蒲活性炭吸附水溶液中Cd2+和Pb2+的影响。狭叶香蒲活性炭对Cd2+和Pb2+的吸附量随溶液起始pH与温度的增加而增加,吸附平衡时间约为10 min;热力学分析表明,吸附过程自发而且吸热,吸附动力学实验结果符合拟二级动力学模型, Langmuir吸附等温模型能更好地拟合狭叶香蒲活性炭对Cd2+的吸附, Pb2+的平衡吸附量与Freundlich模型的拟合性更好。25℃条件下,由Langmuir线性模型拟合得到的Cd2+和Pb2+最大吸附量Qm分别为83.33和116.28 mg/g。狭叶香蒲活性炭的理化性质分析表明,活性炭表面凹凸不平、多孔,比表面积为780.42 m2/g、孔容23.29 mL/g、平均孔径3.14 nm;活性炭含有羟基、磷酸基、C[FY=, 1]C键等,等电点为3.3。结果表明,狭叶香蒲活性炭是Cd2+和Pb2+吸附的有效吸附剂,吸附过程包括静电吸附、离子交换等。     

7种改性硅藻土对Cd2+、Pb2+、Cu2+的吸附性能对比

首次系统地研究了硅藻土经热活化、锰氧化物、Mg(OH)2改性、聚丙烯酰胺、氨丙基三乙氧基硅烷、微乳液和Cu2等7种方法改性后,在不同pH下对Cd2+、pb2+、Cu2+的吸附效果及其主要机理.在实验条件下,重金属吸附效果最佳的是锰氧化物和Mg(OH)2改性硅藻土.对于pb2+、Cu2+和Cd2+的吸附,前者的最大吸附量分别为98、84和78 mg/g,后者是79、76和91 mg/g.SEM、BET、XRD、FTIR结果显示,这2种改性硅藻土的比表面积大大增加,且拥有更多能提高其吸附性能的Si-O-H基团.Mg(OH)2改性硅藻土对Cd2+吸附等温线研究表明,其符合Langmuir等温吸附模型.提供的改性方法和实验结果,为硅藻土处理水体重金属污染提供了新的技术手段和理论依据.     

抛光污泥掺杂Fe3O4复合微球吸附剂对Sb(Ⅲ)的吸附性能研究

为去除水中Sb(Ⅲ),采用改进的共沉淀法制备抛光污泥掺杂Fe_3O_4吸附剂(HCO/Fe_3O_4),并采用海藻酸钠(SA)固化交联形成HCO/Fe_3O_4复合微球吸附剂(SAB);利用吸附序批实验考察了pH、温度和共存离子对SAB吸附Sb(Ⅲ)效果的影响。结果表明,制备SAB的HCO/Fe_3O_4和SA最佳质量分数分别为2.5%和2.0%。在pH为7,温度为25℃时吸附72h,投加4.0g/L SAB对初始质量浓度为20.0 mg/L的Sb(Ⅲ),去除率达到80%以上。NO_3~-和SO_4~(2-)对SAB吸附Sb(Ⅲ)没有显著影响,而10mmol/L PO_4~(3-)对SAB吸附Sb(Ⅲ)有微弱的促进作用。SAB对Sb(Ⅲ)的吸附符合Langmuir模型和准二级动力学模型,吸附过程结合了化学吸附(离子交换)与物理吸附(扩散反应)作用。     

北运河表层沉积物对重金属Cu、Pb、Zn的吸附

首先分析了北运河6个采样点表层沉积物中重金属含量及相关基本特征。通过实验室模拟实验,利用分配系数Kd评价沉积物对重金属Cu、Pb、Zn的吸附特性,进一步考察了水体pH变化和有机质对重金属在北运河沉积物上吸附的影响。结果表明,沉积物中重金属的含量顺序为Zn>Cu>Pb,去除有机质后,沉积物对重金属的吸附能力显著降低,但各采样点中的重金属含量,沉积物对重金属吸附能力,以及沉积物中的有机质含量并没有明显相关性,这可能是因为不同采样点中有机质种类与结构不同导致的。总之,北运河沉积物对Pb有很强的吸附能力,其次是Cu和Zn,而且,Cu、Zn、Pb的吸附量随着pH的升高逐渐增大,水体pH值对于Zn的吸附影响更大。