MWNTs及MWNTs/TiO2对水中1,2,3-三氯苯的吸附特性研究

采用批量平衡实验,对比研究了多壁碳纳米管（MWNTs）及多壁碳纳米管/二氧化钛复合材料（MWNTs/TiO₂）对水中1,2,3-三氯苯的吸附特性。结果表明,在相同条件下,MWNTs及MWNTs/TiO₂对1,2,3-三氯苯（1,2,3-TCB）的最大吸附量分别为71.8 mg/g和3.05 mg/g,pH值在2~11之间变化时,两者的吸附均不受pH值变化的影响。2种吸附剂的吸附过程均符合拟二级动力学方程,但MWNTs/TiO₂对1,2,3-TCB的吸附速率常数为0.4159 g/(mg·min),约为MWNTs的50倍左右,说明MWNTs/TiO₂具有更强的吸附驱动力。1,2,3-TCB在2种吸附剂上的吸附过程均可用Freundlich吸附等温线来描述,其热力学参数吉布斯自由能△G⁰均为负、标准焓变△H⁰与熵变△S⁰均为正表明,MWNTs及MWNTs/TiO₂吸附1,2,3-TCB过程为自发吸热反应。与MWNTs相比,MWNTs/TiO₂具有可光催化再生的优点,能用于被污染水体的原位修复。     

溶胶-凝胶法制备复合光催化剂（MWNTs/TiO_2）工艺条件的研究

以多壁碳纳米管（MWNTs）为载体,在煅烧温度200~900℃、煅烧时间1~7 h、溶胶体系pH值为2~10的工艺条件下,采用溶胶-凝胶法制备复合光催化剂（MWNTs/TiO2）。通过其对甲基橙的光催化降解效果对比,评价各种复合光催化剂催化活性之间的差异,结果表明,随着煅烧温度的升高,复合光催化剂中纳米TiO2的晶型由锐钛型逐渐向金红石型转变,500℃时为2种晶型的混合相;pH值为2的强酸性条件有利于形成金红石晶型,pH值为5的中性及弱酸性条件则有利于形成锐钛型,而pH值为3时为2种晶型的混合相;在煅烧温度500℃、煅烧时间3 h、溶胶凝胶体系pH值为3的最佳制备工艺条件下,复合光催化剂催化活性最高,借助扫描电镜发现其TiO2均匀地包覆在多壁碳纳米管管壁上。     

改性多壁碳纳米管对水中Cd~（2＋）的去除

为了增加多壁碳纳米管（multiwall carbon nanotubers,MWNTs）对水中Cd2＋的吸附量,使用混酸对多壁碳纳米管进行氧化处理,采用红外光谱进行结果表征,并探讨了吸附时间、pH值和MWNTs的使用量、Cd2＋的浓度及干扰离子对镉离子吸附的影响。结果表明,吸附时间为1.5 h、pH为5.3、吸附效果最佳,随MWNTs量的增加Cd2＋去除量增加,共存的阳离子会降低对Cd2＋的吸附效果,对Cd2＋的吸附符合Longmuir吸附定律。研究同时表明,pH小于2时Cd2＋能容易从碳纳米管上解吸。初步探讨了Cd2＋吸附机制。     

TiO_2@碳纳米管吸附去除盐酸四环素

采用静电组装法制备了Ti O2@碳纳米管复合吸附剂,用以除去水中的盐酸四环素。通过FE-SEM、EDS和XRD进行表征,考察了pH、初始浓度和吸附剂用量对吸附过程的影响,研究了吸附动力学、等温模型和热力学,并对吸附剂的再生进行了评价。结果表明,复合吸附剂对盐酸四环素的最大饱和吸附量为52.33 mg/g;最佳吸附pH值为6,强酸不利于吸附;当初始浓度在15~60 mg/L范围内时,吸附量随着初始浓度的增大而增加;当吸附剂投加量为0.50 g/L时,吸附效率最高。吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温模型。热力学参数ΔG0、ΔH0,表明该吸附过程是自发、吸热过程。H2O2-Ti O2光催化协同效应可有效完成吸附剂的再生。     

改性多壁碳纳米管对水中Cd2+的去除

为了增加多壁碳纳米管(multiwall carbon nanotubers,MWNTs)对水中Cd2+的吸附量,使用混酸对多壁碳纳米管进行氧化处理,采用红外光谱进行结果表征,并探讨了吸附时间、pH值和MWNTs的使用量、Cd2+的浓度及干扰离子对镉离子吸附的影响。结果表明,吸附时间为1.5 h、pH为5.3、吸附效果最佳,随MWNTs量的增加Cd2+去除量增加,共存的阳离子会降低对Cd2+的吸附效果,对Cd2+的吸附符合Longmuir吸附定律。研究同时表明,pH小于2时Cd2+能容易从碳纳米管上解吸。初步探讨了Cd2+吸附机制。     

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...     

“氧化镁/活性炭”新型吸附剂的制备及其对Cr（Ⅵ）的吸附研究

以氯化镁和造纸草浆黑液为原料,采用物理活化法制得＂氧化镁/活性炭＂新型吸附剂,其比表面积（BET）为388.96 m2/g、总孔容积为0.40 mL/g。测定了这种吸附剂对水中Cr（Ⅵ）的吸附性能,考察了吸附时间、pH值、吸附剂投加量、初始浓度等因素对Cr（VI）的吸附量和脱除率的影响,研究所得吸附水溶液中Cr（Ⅵ）的最佳条件为：吸附时间为120min,吸附剂投加量为2 g/L,pH值为2。＂氧化镁/活性炭＂新型吸附剂对Cr（Ⅵ）的吸附过程符合Freundlich等温式。     

聚（丙烯酸-co-丙烯酰胺）/膨润土/腐植酸钠三维网络凝胶吸附剂对Cd^2＋吸附性能研究

制备了一种聚（丙烯酸-co-丙烯酰胺）/膨润土/腐植酸钠三维网络凝胶吸附剂,重点考察了吸附剂对Cd2＋吸附的pH依赖性、吸附动力学和吸附等温线。结果表明,Cd^2＋溶液pH值对吸附容量有较大影响。在pH=8、吸附时间30 min、Cd^2＋溶液初始浓度0.02 mol/L和吸附剂用量0.10 g的条件下,吸附剂对Cd2＋的饱和吸附量可达294.7 mg/g。与膨润土相比,三维网络凝胶吸附剂具有更高的吸附容量和更快的吸附速率。     

溶胶-凝胶法制备复合光催化剂（MWNTs/ TiO2）工艺条件的研究

以多壁碳纳米管（MWNTs）为载体,在煅烧温度200~900℃、煅烧时间1~7 h、溶胶体系pH值为2~10的工艺条件下,采用溶胶-凝胶法制备复合光催化剂（MWNTs/TiO₂）。通过其对甲基橙的光催化降解效果对比,评价各种复合光催化剂催化活性之间的差异,结果表明,随着煅烧温度的升高,复合光催化剂中纳米TiO₂的晶型由锐钛型逐渐向金红石型转变,500℃时为2种晶型的混合相;pH值为2的强酸性条件有利于形成金红石晶型,pH值为5的中性及弱酸性条件则有利于形成锐钛型,而pH值为3时为2种晶型的混合相;在煅烧温度500℃、煅烧时间3 h、溶胶凝胶体系pH值为3的最佳制备工艺条件下,复合光催化剂催化活性最高,借助扫描电镜发现其TiO₂均匀地包覆在多壁碳纳米管管壁上。     

As（V）在金红石TiO2颗粒表面吸附特性及机理

通过静态动力学和热力学吸附实验,研究了温度、共存离子以及溶质的初始浓度对As（V）在金红石TiO2颗粒表面吸附的影响,探讨了As（V）在金红石TiO2颗粒表面吸附特性及机理。结果表明,在As（V）初始浓度为10mg／L,pH为7的条件下,25℃时的吸附量0．41mg／g高于30℃时的吸附量0．31mg／g,As（V）在金红石TiO,上的吸附为放热过程。CaCl2和MgCl2的添加对As（V）在金红石TiO2表面吸附起到明显的促进作用。T=25℃,Ca2＋或Mg2＋浓度为10mmol／L时,As（V）吸附量分别为0．64和0．56mg／g,Ca2＋比Mg2＋对As（V）吸附促进作用强。As（V）在金红石TiO2的吸附等温线符合Frendlich方程,Lagergren二级动力学方程能较好地描述As（V）在金红石TiO2颗粒表面吸附的动力学过程。     

天然和CPB改性沸石对Hg^2＋的吸附特征

通过静态实验研究溴代十六烷基吡啶（CPB）改性沸石和天然沸石对废水中Hg^2＋的吸附特性,探讨了吸附动力学、吸附平衡和吸附热力学机制。研究表明：Langmuir方程能较好地描述2种沸石对Hg^2＋的吸附,CPB改性沸石对Hg^2＋的吸附率得到显著提高。实验条件下,改性沸石对Hg^2＋的吸附率从67．5％提高到98．9％,吸附容量从0．521mg／g提高到3．07mg／g。利用准一级动力学方程、假二级动力学方程、颗粒内扩散模型和Elovich方程分别对动力学过程进行拟合,发现2种沸石对Hg^2＋的吸附均满足假二级动力学方程,且离子的颗粒内扩散对整个吸附过程有影响。动力学拟合、D-R方程拟合和热力学研究综合表明：2种沸石对Hg^2＋的吸附既存在化学吸附又存在物理吸附,吸附吉布斯自由能变（△G^0）、焓变（△H^0）、熵变（△S^0）均小于0,反应为自发的放热反应,低温有利于吸附的进行。     

磷酸微波活化多孔生物质炭对亚甲基蓝的吸附特性

以甘蔗渣为原料,采用微波辅助H3PO4活化法制备富含含氧酸官能团的中孔生物质炭。通过扫描电子显微镜SEM、傅立叶变换红外光谱FT-IR等技术对生物质炭物理化学性质进行表征,并通过静态实验法,探讨炭样对亚甲基蓝的吸附行为及热力学性质。结果表明,H3PO4活化制备蔗渣生物质炭的适宜条件为浸渍比1：1,烘干时间10h,活化功率900W,活化时间22min,在此条件下制得的生物质炭得率为39．2％,碘值为817mg／g,亚甲基蓝值为229mg／g,为国家一级品标准的1．7倍。红外光谱分析表明,炭样表面以羟基、羰基、羧基等酸性官能团为主。静态吸附实验表明,Freundlich方程与Redlich—Peterson方程能较好地描述等温吸附行为,表现为优惠吸附。热力学研究表明,吸附吉布斯自由能（△G0）〈0,说明吸附反应是自发过程,而吸附标准焓变（△H0）〉70KJ／mol,表明亚甲基蓝在制备炭样上的吸附是吸热反应,升温有利于吸附,且化学反应在吸附过程中发挥了重要作用。     

负载TiO_2的活性炭纤维改性电极电吸附除氟

采用溶胶-凝胶法制备TiO2凝胶,将TiO2凝胶涂覆在活性炭纤维表面并进行热处理制备改性电极（TiO2/ACF）,利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射光谱仪（XRD）、比表面和孔隙度分析仪对负载前后电极的表面特性进行表征,并探讨了其对NaF溶液的电吸附效果。结果表明,电极负载TiO2后表面变得粗糙,比表面积和总孔体积减小,而介孔体积和平均孔径增大。此外,表面的TiO2同时以金红石和锐钛矿的晶型存在。电吸附实验结果显示,加电可以提高吸附容量,而且电压、pH和初始氟离子浓度均对电吸附容量产生影响：电压增大,吸附容量增加,当施加电压为2 V时,电吸附容量为1.03 mg/g,比开路电位时提高40%;pH可以通过影响氟离子在溶液中的存在形态和TiO2/ACF电极表面的羟基基团对电吸附容量产生影响;初始氟离子浓度升高,电极吸附容量增大,但是去除率降低。在处理初始氟离子浓度为4 mg/L的NaF溶液时,在2 V电压、中性pH和12 h的吸附时间下,改性ACF为电极的吸附量为1.32 mg/g。     

TiO_2胶体光催化降解罗丹明B染料

TiO2胶体从钛氧有机物水解制备,表征的方法有：X射线衍射光谱（XRD）、激光散射粒径分布、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线光电子谱（XPS）和透射电子显微镜（TEM）。利用罗丹明B染料分子作为探针分子研究TiO2胶体的光催化活性,分析了pH、催化剂用量、外加氧化剂（H2O2）用量及罗丹明B初始浓度对TiO2胶体光催化活性的影响。结果表明：制备的TiO2胶体粒子平均粒径为13.8 nm（激光散法测定）,光催化降解罗丹明B染料的反应属于一级动力学反应,可以用Langmuir-Hinshewood模型加以描述,反应速率常数k1为0.08413 mg/（L.min）,平衡吸附常数k2为1.5305 L/mg;在pH为6,TiO2胶体用量为0.04%,H2O2（含量30%）用量为0.2%（V/V）,光照度为69.6μW/cm2时,5 h后罗丹明B染料的降解率可达到99%以上;相似的条件,0.2%的P25 TiO2粉体光催化处理染料水时,罗丹明B的降解率为90%。纳米TiO2胶体不仅可以提高罗丹明B的光催化降解率,还具有用量少,可有效降低水处理成本的特点。     

污泥活性炭的表征及其对Cr（Ⅵ）的吸附特性

以城市污水处理厂污泥为原料,采用磷酸活化一微波热解法制备得到污泥活性炭,并将其用于吸附水溶液中的Cr（Ⅵ）。分别采用元素分析仪（VarioELcube）、比表面积孔径分布测定仪（ASAP2020）、扫描电镜（SEM）和傅里叶红外光谱（FT—IR）等仪器对原污泥及污泥活性炭的表面组成和结构进行表征,探讨污泥活性炭的孔隙结构参数和表面化学性能。通过静态吸附实验,考察了溶液初始pH,接触时间,初始Cr（Ⅵ）浓度对污泥活性炭吸附Cr（Ⅵ）效果的影响,并探讨了污泥活性炭去除Cr（Ⅵ）的机理。实验结果表明,pH越低吸附效果越好,吸附平衡时间为100h。不同温度下吸附过程均符合Langmuir等温吸附模型,30℃时最大吸附容量为27．55mg／g;吸附动力学过程符合准二级速率方程（R2〉0．99）;污泥活性炭对Cr（Ⅵ）的去除是一个吸附-还原耦合的过程。     

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。     

除氟活性铝氧化物（AlOxHy-Fn）的吸附除砷性能

以活性铝氧化物AlOxHy处理某高氟地下水的中试实验获得的吸附剂废料AlOxHy-Fn为对象,考察其对三价砷（As（Ⅲ））和五价砷（As（Ⅴ））吸附去除性能,并对吸附机理进行了探讨。研究显示,AlOxHy-Fn为多孔无定型且具有不规则表面的絮状结构,比表面积为218．88m2／g,零电荷点pHZPC在pH为8左右;AlOxHy-Fn可快速吸附As（Ⅲ）和As（Ⅴ）,且反应24h后的平衡吸附量分别为0．60和3．41mg／g,朗格缪尔模型可以很好地描述As（Ⅲ）和As（Ⅴ）在AlOxHy-Fn表面的吸附,且As（Ⅲ）和As（Ⅴ）的最大吸附容量分别为13．63和63．27mg／g;AlOxHy-Fn在pH=4～10范围内对As（Ⅴ）去除率在90％以上,As（Ⅲ）在中性和弱碱性pH范围内吸附效果较好,但去除率仍在32％以下。AlOxHy-Fn表面性质、砷形态分布特征等对As（Ⅲ）与As（Ⅴ）的吸附有重要影响,电负性As（Ⅴ）较电中性As（Ⅲ）更容易吸附在AlOxHy-Fn表面。AlOxHy-Fn吸附除砷过程中,在pH为6时氟溶出量最低（0．40mg／g）,过高或过低pH均会导致氟溶出量增大;氟溶出量与As（Ⅴ）吸附量之间有明显正相关关系（R2=0．97）,但与As（Ⅲ）吸附量无相关关系;铝溶出量在pH为4～10范围内均很低。将AlOxHy-Fn回用作为除砷吸附剂去除工业含砷废水的砷具有良好的技术经济可行性,且将As（Ⅲ）氧化为As（Ⅴ）是提高去除效果的重要手段。     

Zr—Fe双组分复合除砷吸附剂的优化制备及性能评价

实验发现,铁氧化物或铁的羟基氧化物对As（V）有较好的吸附性能,而锆氧化物或锆水合氧化物则对As（Ⅲ）有优异的吸附选择性,但其使用的pH通常要在〉9的条件下。通过简单的共沉淀法制备了Zr-Fe双组分复合吸附剂,在制备过程中通过优化制备条件如：沉淀剂浓度、金属离子总浓度、金属离子配比、反应温度、反应时间及吸附剂价格等因素,最终合成出了对As（V）和As（Ⅲ）都具有良好吸附能力的吸附剂。这种吸附剂在中性条件下对As（V）和As（Ⅲ）的最大吸附量为62mg／g和118mg／g。