BS+DAS复配修饰膨润土吸附Cr(Ⅵ)和Cd2+的研究

为了研究两性-阴离子复配修饰膨润土对Cr(VI)和Cd2+的吸附性能差异及其机理,并为两性复配修饰黏土矿物治理重金属污染水体提供依据,采用阴离子型有机修饰剂1-癸烷磺酸钠(DAS)复配修饰两性修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12或BS)修饰膨润土,研究各供试土样对Cr(VI)和Cd2+的等温吸附曲线及不同温度、pH值和离子强度条件对吸附的影响.结果表明,Langmuir模型能较好地拟合各修饰土样对不同类型重金属离子(Cr(VI)和Cd2+)的吸附曲线,其对Cr(VI)和Cd2+的平衡吸附量均呈现BS+150DAS(150%CEC DAS复配修饰膨润土)BS+100DASBS+50DASBS+25DASBSCK(膨润土)的趋势,且对Cr(VI)、Cd2+的最大吸附量(qm)分别为85.92 mmol·kg-1(100BS+150DAS)和321.89 mmol·kg-1(100BS+150DAS).各供试土样对Cr(VI)和Cd2+的吸附均表现为自发、焓增和熵增的特征,升温可增加其对Cr(VI)和Cd2+的最大吸附量.酸性环境有利于各修饰土样对Cr(VI)的吸附,而不利于对Cd2+的吸附.离子强度增加均降低了各修饰土样对Cr(VI)和Cd2+的吸附.     

两性-阴离子复配修饰对黄棕壤吸附Cd~(2+)的影响

为了探究膨润土吸附Cd~(2+)的最佳条件应用于实际土壤的可行性,在十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)和十二烷基磺酸钠(SDS)复配修饰膨润土对Cd~(2+)吸附的最佳修饰比例基础上,制备了2个系列的BS-12+SDS复配修饰黄棕壤.通过X射线衍射和有机碳含量表征了黄棕壤的结构;研究了黄棕壤对Cd~(2+)的吸附特征,分析了离子强度、pH和温度对黄棕壤吸附Cd~(2+)的影响;讨论了黄棕壤与膨润土以及2种黄棕壤之间对Cd~(2+)吸附的差异.结果表明,2种黄棕壤各修饰土层间距较未修饰土样变化不明显,有机碳含量随土样总修饰比例的增大而升高;复配修饰黄棕壤和膨润土相同,对Cd~(2+)的吸附能力较两性及未修饰黄棕壤增强,30℃时吸附量呈现215BS+322SDS(215%BS-12+322%SDS)215BS(215%BS-12)CK1(43%蒙脱石含量黄棕壤),33BS+49SDS(33%BS-12+49%SDS)33BS(33%BS-12)CK2(6%蒙脱石含量黄棕壤);且Cd~(2+)在2种黄棕壤复配修饰土中的解吸程度均高于CK和BS修饰土.Langmuir模型适合描述黄棕壤对Cd~(2+)的吸附;膨润土对Cd~(2+)吸附的最佳修饰比例应用到黄棕壤中,仍具有对Cd~(2+)最佳吸附效果;黄棕壤修饰土对Cd~(2+)的吸附,随离子强度的增大而减小,pH值对其影响不大,SDS复配修饰后,温度效应由CK、BS修饰土的升温正效应向BS+SDS修饰土的升温负效应转变,和膨润土吸附Cd~(2+)规律相同;CEC是不同基质间吸附Cd~(2+)产生差异的根本原因.     

两性修饰膨润土对苯酚的吸附及热力学特征

采用两性修饰剂十八烷基二甲基甜菜碱(BS-18)制备两性修饰膨润土,通过X射线衍射和有机碳质量分数分析表征了修饰土的结构;以批处理法研究了两性修饰膨润土对苯酚的吸附规律,考察了修饰比例、温度、pH和离子强度这4个因素对吸附的影响,并从吸附等温线和吸附热力学角度分析探讨了其吸附机制.结果表明,两性修饰土的底面层间距与修饰比例呈正相关;两性修饰后的土样对苯酚的吸附能力显著增强,20℃和40℃时均表现为150BS(150%BS-18)>100BS(100%BS-18)>50BS(50%BS-18)>25BS(25%BS-18)>CK;吸附量随温度、pH的增加而减小,随离子强度的增大而增大;Henry模型适用于描述苯酚的吸附;苯酚在供试土样上的吸附以分配作用为主,分配系数与有机碳质量分数呈正相关;BS-18修饰土样吸附苯酚是一个自发的物理吸附过程,在0～100%CEC比例时,随修饰比例的增大,吸附呈现焓减、熵增特征,而100%～150%CEC阶段,吸附则表现出相反的特征.     

双子型复配增强两性膨润土吸附Cr(VI)的效应

在两性修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱（BS）修饰膨润土的基础上,采用双子型阳离子修饰剂乙撑基双十四烷基二甲基氯化铵（EB）对其进行复配修饰,以批处理法研究了不同修饰比例、温度、pH值和离子强度条件下,BS+EB复配修饰膨润土对Cr（VI）的吸附规律和热力学特征,并通过吸附Cr（VI）前后BS+EB复配修饰膨润土的红外光谱和表面电荷探讨了其吸附机制.结果表明,与BS两性修饰膨润土比较,EB复配修饰显著增强了其对Cr（VI）的吸附能力,吸附量增加了2.02~27.25倍,30℃时吸附量呈现BS+150EB（BS和150%比例的EB复配修饰膨润土） > BS+100EB > BS+50EB > BS+25EB > BS > CK（膨润土）的趋势,对Cr（VI）的吸附量随EB修饰比例增加而上升.CK、BS修饰膨润土对Cr（VI）呈现自发、熵增和焓增的特征,而BS+EB复配修饰膨润土对Cr（VI）吸附量随着温度的升高而降低,呈现出增温负效应.随着pH值的升高、离子强度增加,各供试土样对Cr（VI）的吸附量逐渐降低.红外光谱和土壤表面电荷结果证实电荷引力是BS+EB复配修饰土吸附Cr（VI）的主要机制.     

BS+CTMAB复配修饰在黄棕壤吸附苯酚上的应用

本文基于两性修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)和阳离子型表面修饰剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)复配修饰蒙脱石吸附苯酚的最佳修饰比例基础上,分别以蒙脱石含量为43%和6%的2种黄棕壤制备了2个系列的BS-12+CTMAB复配修饰土样.以两性复配修饰蒙脱石作对比,研究了2种两性复配修饰黄棕壤对苯酚的吸附特征,分析了温度、pH值和离子强度对两性复配修饰黄棕壤吸附苯酚的影响,并探讨了两性复配修饰蒙脱石与两性复配修饰黄棕壤以及两性复配修饰黄棕壤之间吸附苯酚的差异性.结果表明,和两性复配修饰蒙脱石相同,复配修饰增强了两性修饰黄棕壤对苯酚的吸附能力,30℃时吸附量呈215BS+215CT(215%BS-12+215%CTMAB)215CT(215%CTMAB)215BS(215%BS-12)CK1(蒙脱石含量为43%未修饰黄棕壤)和33BS+33CT(33%BS-12+33%CTMAB)33CT(33%CTMAB)33BS(33%BS-12)CK2(蒙脱石含量为6%未修饰黄棕壤)顺序.Henry模型适用于描述苯酚在黄棕壤各供试土样中的吸附;2种修饰黄棕壤对苯酚吸附量均随温度、pH值的升高而降低,在低浓度范围内,随离子强度的增大而升高,和修饰蒙脱石吸附苯酚的规律相同;土样阳离子交换量(CEC)是决定两性复配修饰蒙脱石与黄棕壤以及2种两性复配修饰黄棕壤之间吸附苯酚存在差异的根本原因.     

表面活性剂复配修饰添加不同含量蒙脱石的黄棕壤对苯酚的吸附作用

在两性修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)和阳离子型表面修饰剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)复配修饰膨润土吸附苯酚最佳修饰比例的基础上,通过添加膨润土改变2种黄棕壤中的蒙脱石含量(分别为6%和43%),利用X射线衍射和有机碳含量表征了蒙脱石含量对BS+CTMAB复配修饰黄棕壤性质的影响.同时,采用批处理法研究了蒙脱石含量对BS-12+CTMAB复配修饰黄棕壤吸附苯酚能力的影响,对比了不同温度、p H和离子强度下吸附的差异,并探讨了影响机制.结果表明,CTMAB复配修饰增加了BS-12修饰土样的TOC含量并增强了土样对苯酚的吸附能力,且苯酚在复配修饰土中的解吸程度均高于CK、BS-12和CTMAB修饰土;随着黄棕壤中蒙脱石含量的增大,BS-12、CTMAB修饰和BS-12+CTMAB复配修饰土蒙脱石层间距、TOC含量和对苯酚吸附能力整体上均呈增加趋势;单因素对各修饰土样吸附苯酚的影响程度上,温度、p H逐渐减小,离子强度逐渐增大;蒙脱石含量决定的TOC是影响修饰土样对苯酚吸附能力大小的关键因素,修饰土样对苯酚的吸附依然以分配作用为主.     

苯酚、菲在BS-12/DTAB复配修饰膨润土上吸附的差异

为了探究复配修饰膨润土吸附疏水性不同的污染物的差异,采用阳离子型表面修饰剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)对两性表面修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)修饰膨润土进行复配修饰,采用批处理法研究复配修饰膨润土总修饰比例对苯酚和菲的等温吸附影响,并对比不同温度、pH值和离子强度条件下供试土样对苯酚和菲吸附量、热力学参数的差异.结果表明:随着总修饰比例的增大,复配修饰膨润土对苯酚及菲的吸附能力逐渐增强,0~50%CEC修饰比例下,菲的吸附率大于苯酚的吸附率,当修饰比例超出50%CEC后,苯酚的吸附率大于菲的吸附率,总修饰比例超出150%CEC后,膨润土对苯酚的吸附率变化趋于平缓,而对菲的吸附率开始呈下降趋势;随着土样总修饰比例的增大,温度对苯酚及菲吸附量的抑制效果降低;在KNO_3浓度为0.001~0.1 mol·L~(-1)时,苯酚及菲的吸附量均随着KNO_3浓度的增大而增大;随着pH值的升高,苯酚的吸附量逐渐增大,在pH=7处达到最大,而菲的吸附量则始终呈降低趋势.热力学参数显示,随着总修饰比例的增大,复配修饰土样对苯酚和菲的吸附自发性增强,混乱度增大,当总修饰比例超出150%CEC后,自发性减弱,混乱度下降.     

两性与两性复配修饰膨润土增强塿土吸附Cr(VI)的研究

为了证实添加修饰黏土对塿土吸附Cr(VI)的增强作用,分别将2%、5%、8%和10%(质量分数)的200%CEC BS-12(十二烷基二甲基甜菜碱)修饰膨润土(B200B)和100%CEC BS-12+100%CEC DTAB(十二烷基三甲基溴化铵)复配修饰膨润土(B100B/100D)加入到天然塿土,以批处理法研究供试土样对Cr(VI)的等温吸附特征,并对比了p H值、温度和离子强度(I)对Cr(VI)吸附的影响.结果表明:不同B100B/100D塿土(B100B/100D混合塿土)和B200B塿土对Cr(VI)的吸附量分别是CK(塿土)的1.52~4.28和1.99~5.12倍,且等添加比例下B200B塿土对Cr(VI)的吸附量高于B100B/100D塿土.10~30℃范围内,CK、2%B100B/100D和2%B200B塿土对Cr(VI)的吸附呈增温正效应;当修饰土添加比例大于2%时,温度效应由增温正效应向负效应转变.CK对Cr(VI)的吸附量在不同p H值(4~7)处理下差异不显著,而B100B/100D和B200B塿土对Cr(VI)的吸附量均随p H值升高而降低.CK和B100B/100D塿土对Cr(VI)的吸附量均随离子强度(I)的增大而降低,B200B塿土对Cr(VI)的吸附量以I=0.1 mol·L~(-1)时最高,以I=0.5 mol·L~(-1)时最低.B100B/100D和B200B塿土吸附Cr(VI)是自发的物理过程,随修饰土添加比例的增大,吸附表现为焓增、熵减特征.     

两性膨润土增强不同层次紫色土吸附Cu2+的研究

为了证实两性粘土对不同层次紫色土吸附Cu~(2+)的促进作用,以不同比例(25%、50%和100%)十四烷基二甲基甜菜碱(BS-14)修饰膨润土作为两性基质,将其分别以5%的比例(质量比)添加至表层和粘化层紫色土中,采用批处理法研究不同两性基质添加比例对表层紫色土(ZS)和粘化层紫色土(ZA)吸附Cu~(2+)的等温吸附特征,并对比温度、p H值和离子强度对Cu~(2+)吸附效果的影响。结果表明:(1)表层紫色土添加BS膨润土(ZS-BS)和粘化层紫色土添加BS膨润土(ZA-BS)对Cu~(2+)的吸附量均随着BS膨润土中BS-14修饰比例的增大而增加,且相同BS-14修饰比例下ZA-BS对Cu~(2+)的吸附量高于ZS-BS。(2)p H值在3~5范围内,表层和粘化层紫色土对Cu~(2+)的吸附量均随p H值的升高而增大。温度从20℃增加到40℃时,两层次土样对Cu~(2+)的吸附量均随温度的升高而增加。土样对Cu~(2+)的吸附量在离子强度I=0.1 mol/L时最大,在I=0.01 mol/L时最小。(3)热力学参数结果表明添加BS膨润土后,不同层次紫色土吸附Cu~(2+)是一个自发、吸热和熵增的过程。     

Cd~(2+)在两性-阴离子复配修饰塿土上的吸附-解吸行为

以十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)单一修饰和十二烷基二甲基甜菜碱+十二烷基磺酸钠(SDS)复配修饰塿土黏化层土壤,采用批处理法研究了Cd2+在供试土样上的吸附-解吸行为,并对其吸附-解吸机制进行了探讨.结果表明,在20℃、40℃下起始浓度较小时,复配修饰土样吸附量大于BS-12单一修饰土样,温度对吸附的影响不大.Langmuir模型最适合描述供试土样对Cd2+的吸附等温线.复配修饰土样20℃、40℃解吸量差异不大,原土和BS-12单一修饰土样随温度升高解吸量增加.土样净吸附量20℃时BS-12单一修饰土样最高,而复配修饰土样和原土差异不大,40℃时复配修饰和单一修饰土样差异不大,但均高于原土.复配土样的吸附是静电作用和有机修饰剂有机相的疏水阻力综合作用的结果.     

Cu2+和Pb2+在BS-12两性修饰膨润土上的吸附及其交互作用

两性表面修饰可以同时提高黏土矿物对有机物、重金属的吸附性能,研究两性修饰土对多种重金属共存条件下的吸附及交互作用对于其应用具有实际意义.采用红外光谱(FTIR)对膨润土(CK)和150BS-12修饰土(150BS-12)吸附金属离子前后进行表征,通过批处理法研究不同比例BS-12修饰膨润土对Cu~(2+)和Pb~(2+)在单一及Cu-Pb复合体系中的平衡吸附特征和差异,并探讨金属离子在修饰土样上的交互作用机制.结果表明,供试土样在单一及复合体系中对Cu~(2+)和Pb~(2+)的吸附量均呈150BS-12 100BS-12 50BS-12 CK的顺序,吸附均符合Freundlich和Langmuir模型; BS-12修饰更有利于Cu~(2+)的吸附,但Pb~(2+)在BS-12修饰土样上的吸附量及选择性系数均大于Cu~(2+); Cu-Pb复合体系中,两种金属离子存在相互拮抗的作用,BS-12修饰在减弱Pb~(2+)对Cu~(2+)的拮抗作用的同时增强了Cu~(2+)对Pb~(2+)的拮抗作用,但Pb~(2+)对Cu~(2+)的拮抗作用仍大于Cu~(2+)对Pb~(2+)的拮抗作用;温度升高、p H升高和离子强度降低均能增加对Cu~(2+)和Pb~(2+)的吸附,但其对两种金属离子的影响程度不同,也导致对金属离子间的交互作用产生影响.     

两性修饰蒙脱石对水中镉和四环素的吸附性能研究

以两性表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)为改性剂制备两性修饰蒙脱石(BS-Mt),在单一体系和Cd~(2+)+TC复合体系中研究其对Cd~(2+)和四环素的吸附行为,同时利用XRD、FTIR、TG-DSC和Zeta电位对两性修饰蒙脱石进行表征分析.表征结果显示,BS-12已成功负载到蒙脱石上,改性后材料表面的负电荷增加;吸附实验结果显示,BS-Mt对Cd~(2+)和四环素的吸附量较Mt有较大的提高;其中BS-Mt对Cd~(2+)的吸附行为符合Langmuir等温吸附模型和准一级动力学模型,吸附机理主要为电荷吸附和螯合作用;BS-Mt对四环素的吸附随p H的升高而降低,吸附行为符合Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型,吸附机理主要为电荷吸附和物理吸附.在Cd~(2+)+TC复合体系中Cd~(2+)和TC会形成复合物,Mt和BS-Mt对四环素和Cd~(2+)的吸附量比单一体系增加.     

BS-18两性修饰膨润土对四环素和诺氟沙星复合污染的吸附

环境中抗生素污染已经成为当前研究的热点问题.为了探讨长碳链两性修饰膨润土对不同类型抗生素复合吸附的效应及机制,采用两性表面活性剂十八烷基二甲基甜菜碱（BS-18）修饰膨润土,研究了不同修饰比例、温度、pH值及离子强度条件下,BS-18两性修饰膨润土对四环素和诺氟沙星在单一及复合条件下的吸附,并结合两性修饰膨润土的表面特征来探讨其吸附机制.结果表明,与CK相比,经BS-18修饰后的土样CEC和比表面积下降,总碳和总氮含量上升.BS-18两性修饰膨润土对四环素的吸附量顺序为CK > 100BS > 25BS > 50BS,吸附符合Langmuir模型;而对诺氟沙星的吸附量顺序为25BS > 50BS > CK > 100BS,吸附符合Henry模型.四环素和诺氟沙星复合体系中,供试土样对四环素和诺氟沙星的吸附量均高于单一体系.随着温度的升高,两性修饰膨润土对四环素的吸附呈增温正效应,而对诺氟沙星随温度的升高吸附量总体上呈现下降的规律;当离子强度由0.001 mol·L^-1增加到0.5 mol·L^-1时,会抑制各供试土样对四环素和诺氟沙星的吸附;溶液pH会影响抗生素的存在形态,进而影响供试土样对其的吸附.BS-18修饰膨润土吸附四环素主要以电荷引力为主,而对诺氟沙星吸附则以电荷引力和疏水结合共同作用为主,两者辛醇/水分配系数对数值（lgKow）的不同以及结构的差异造成了吸附模式的不同;四环素+诺氟沙星复合体系中,形成了TC+NOR混合物促进了土样的吸附.     

两性-阳离子复配修饰塿土对苯酚的吸附

研究了采用两性表面修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)和阳离子表面修饰剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)复配修饰塿土后对苯酚的吸附反应和热力学特征,并探讨其吸附机理.结果表明,复配修饰后的土样对苯酚的吸附能力明显增强.20℃时表现为CK(原土)<50BS(50%BS-12)<100BS(100%BS-12)<50BS+25CT(50%BS-12+ 25%CTMAB)<100BS+25CT (100%BS-12+25%CTMAB)<50BS+ 50CT(50%BS-12+50% CTMAB)<100BS+50CT(100%BS-12+50%CTMAB), 40℃时表现为CK(原土)<50BS(50%BS-12)<100BS (100%BS- 12)<50BS+25CT(50%BS-12+25%CTMAB)<50BS+50CT(50%BS-12+50%CTMAB)<100BS+25CT(100%BS-12+25%CTMAB)<100BS+50CT (100%BS-12+50%CTMAB).其吸附等温线可用Henry模型描述.供试土样对苯酚的吸附呈现放热焓减反应特征,属于焓减控制的自发性过程.     

有机改性凹凸棒石对养猪废水中有机物的吸附研究

研究表征了十二烷基二甲基甜菜碱和十六烷基三甲基溴化铵改性凹凸棒石的结构,探讨了改性凹凸棒石对猪粪废水中的有机污染物的吸附性能及机理,并考察了改性剂修饰比例、废水p H、吸附剂的投加量对吸附过程的影响.结果表明,两种改性剂成功结合到了凹凸棒石表面,有机改性凹凸棒石的晶体结构未发生改变,但对有机污染物的吸附能力显著高于原土.两性和阳离子改性凹凸棒石吸附有机污染物的最佳参数为:修饰比例为100%,吸附剂浓度为16 g·L~(-1),p H=4(阳离子改性为6),对猪粪废水中COD的去除率分别达到88%和92%,吸附量分别达到79 mg·g~(-1)和82 mg·g~(-1).吸附过程均符合二级动力学模型(R20.998),两性和阳离子改性凹凸棒石对有机物的吸附分别符合Freundlich和Langmuir等温式.有机改性凹凸棒石的疏水性增强,提高了对有机污染物的吸附能力,其沉降性能良好,这使其作为一种吸附剂用于实际养猪废水的处理成为可能.