不同热解条件下合成生物炭对铜离子的吸附动力学研究

为了揭示生物质炭对铜离子的吸附动力学特性,研究了以不同条件下合成的生物质炭作为吸附剂吸附铜离子的动力学过程.用生活中常见的玉米芯和龙爪槐为原材料,以限氧升温炭化法制备生物炭.表征了其结构和表面特征,又通过一系列批实验,研究不同热解温度(300、400、500、600和700℃)和不同热解时间(1、2、4、6、8 h)的玉米芯与龙爪槐生物炭对Cu~(2+)的吸附动力学特征与机理.结果表明,生物炭对Cu~(2+)的吸附动力学数据随时间的变化能很好的用准二级动力学方程进行拟合,可见生物炭对Cu~(2+)的吸附是复杂的,不是单一的单层吸附.同时用颗粒内扩散模型、班厄姆方程和Boyd外扩散模型进行分析,结果表明颗粒内扩散不是两种生物炭吸附铜离子的唯一速率控制步骤,液膜扩散和颗粒内扩散均在吸附过程中起到重要影响,且液膜扩散是主要的限速因素.     

改性玉米秸秆对水中磷酸根的吸附动力学研究

将化学改性后的玉米秸秆制备阴离子交换剂,重点研究了改性玉米秸秆对磷酸根的吸附动力学特性.通过静态实验,考察了在不同pH、温度、磷酸根初始浓度条件下,改性玉米秸秆对磷酸根吸附效果的影响,并分别用伪一级动力学方程、伪二级动力学方程、修正伪一级动力学方程和颗粒内扩散方程进行拟合,计算出相应的速率常数.结果表明,Langmuir等温模式能更好地描述改性玉米秸秆对磷酸根的吸附效果,并且随着温度的升高,改性玉米秸秆对磷酸根的最大吸附量逐渐减小.改性玉米秸秆对磷酸根的吸附是一个快速吸附过程,30 min内即可达到吸附平衡,该吸附过程符合伪二级动力学方程和颗粒内扩散方程,吸附速率主要受颗粒内扩散控制.随着初始浓度的增大,伪二级吸附速率常数逐渐减小,颗粒内扩散速率常数逐渐增大.通过改性玉米秸秆对磷酸根的吸附动力学研究,可以为反应器的设计和污水处理装置的运行提供基础信息,对于去除水溶液中磷酸根的技术应用具有重要实际意义.     

油菜秸秆对多元离子水体系中pb(Ⅱ)的吸附作用与机理

通过响应面法Box-Behnken Design(BBD)建立考察离子镉、铜、锌、铬影响油菜秸秆吸附去除铅离子的模型,评估不同质量浓度镉、铜、锌、铬离子对油菜秸秆吸附去除铅离子效率的影响程度;采用红外光谱、电镜扫描、能谱分析技术来分析油菜秸秆在多元离子体系下吸附铅离子的前后状态,初步推断镉、铜、锌、铬4种离子影响油菜秸秆吸附铅离子效能的作用机制.结果表明:多元离子水体系中考察离子镉、铜、锌、铬对油菜秸秆吸附铅离子效率影响模型构建成功(P0.0001).通过模型分析得出,铜、铬离子较镉、锌离子对铅离子吸附去除具有更强的竞争吸附作用(P0.0001),对铅离子吸附去除的影响作用强弱排序为:铜铬锌镉.红外光谱显示:多离子水体系中油菜秸秆的—OH、—C=O、—C—O、—C—H、—CH2、酰胺等基团在参与吸附铅、镉、铜、锌、铬离子时呈现出新峰出现、波数位移、吸收峰增强、消失的改变,尤其—CH3基团处新峰的出现可能是导致油菜秸秆对铅离子吸附能力下降的主要原因.能谱分析说明:在多元离子水体系中油菜秸杆完成对目标金属离子吸附的同时,发生了离子交换作用.进一步提示在多离子水体系中油菜秸秆对铅离子仍保持较强的吸附能力,将铜与铬离子的质量浓度控制在低水平是提高油菜秸秆对铅离子去除率的关键因素.     

黄棕壤不同粒级组分对镉的吸附动力学与热力学研究

采用一次平衡法研究了黄棕壤不同粒级组分(粘粒≤2 μm、粉粒2～20 μm、细砂粒20～200 μm、粗砂粒200～2000 μm)对镉的吸附动力学与热力学,并采用拉格朗日假一级动力学方程、假二级动力学方程、颗粒内扩散模型对试验数据进行拟合.结果表明,2种温度下各粒级组分对镉的吸附均可分为快反应和慢反应2个阶段,0～15 min内为快反应阶段,吸附量达到饱和吸附量的95%以上,此后为慢反应阶段;随着温度由25℃升高到45℃,各组分对镉的饱和吸附量增加了4.86%～25.3%;各组分对镉的吸附动力学符合拉格朗日假二级动力学方程,吸附过程以化学吸附为主;二级动力学吸附速率常数表明,随着各组分粒级增大,吸附速率降低;在试验温度范围内随着温度升高,吸附速率加快;吸附过程的限速步骤为颗粒间扩散;各粒级组分对镉的吸附为吸热反应,反应能自发进行.     

13X分子筛去除水中重金属离子Cr~(3+)的研究

以13X分子筛作为吸附剂,研究废水中Cr3+的去除。考察了水的pH、Cr3+浓度和吸附时间的影响,通过对不同价态金属离子的吸附探讨了除Cr3+机理,比较了13X分子筛和732型阳离子交换树脂对Cr3+的去除效果。结果表明:水的pH等条件对Cr3+的去除有较大影响;13X分子筛对Cr3+的吸附机理以离子交换吸附为主,符合Langmuir等温吸附模型和Lagergren二级动力学方程,吸附速率控制步骤为颗粒内扩散;达到吸附平衡后,分子筛对Cr3+的去除率为92.2%;分子筛吸附Cr3+的二级反应速率常数为0.004 5 g/(mg.min),比阳离子交换树脂的相应值大。     

改性颗粒活性炭对水中溴酸根的吸附特性研究

采用阳离子表面活性剂氯化十六烷基吡啶(CPC)改性颗粒活性炭以提高活性炭对溴酸根的吸附能力.通过小试研究了改性颗粒活性炭(GAC-CPC)对溴酸根的吸附特性,考察了BrO-3初始浓度、pH、共存阴离子等因素对吸附过程的影响.结果表明,CPC改性能显著提高GAC对BrO-3的吸附能力,吸附量随着初始浓度升高而增大;在碱性条件下GAC-CPC对BrO-3的吸附量减小;共存阴离子与BrO-3在GAC-CPC上存在竞争吸附,其影响顺序为:NO-3SO2-4PO3-4CO2-3.用准一级、准二级和颗粒内扩散动力学模型拟合GAC-CPC吸附BrO-3的动力学过程,结果表明,准二级动力学能更好的描述吸附过程,且孔扩散可能是改性GAC吸附BrO-3初始阶段的主要速率控制因素.用Langmuir和Freundlich等温吸附模型拟合不同温度下BrO-3的吸附平衡过程,结果表明,Langmuir等温吸附模型能很好的描述吸附平衡过程,GAC-CPC吸附BrO-3的过程是自发且放热的,温度升高不利于吸附.     

粉煤灰合成NaA型沸石对重金属离子的吸附动力学

以粉煤灰为原料,采用两步法合成了单一沸石矿物种的NaA型沸石,对合成产物的结构和性能进行了表征.通过静态吸附实验,研究了NaA型沸石对水溶液中Cu(ΙΙ)、Cr(Ⅵ)和Zn(ΙΙ)离子的吸附特性,从动力学角度探讨了吸附机理.结果表明,在所研究的浓度和pH值条件下,NaA型沸石对3种重金属的吸附符合Langmuir等温吸附方程,静态饱和吸附量(Qm)分别为82.30,65.96,47.78mg/g;3种金属离子在水溶液中的存在方式和大小是影响它们吸附行为的主要因素,通过动边界模型推算表明:NaA型沸石对Cu(ΙΙ)和Zn(ΙΙ)离子的吸附过程的速度控制步骤为液膜扩散,对Cr(Ⅵ)离子的吸附过程的速度控制步骤为颗粒扩散,3种金属离子的吸附过程符合伪二级方程.     

苯酚的褐煤吸附过程及影响因素分析

以污染物苯酚为研究对象,褐煤作为吸附剂,通过批量实验研究了褐煤对废水中苯酚的吸附特性,考察了褐煤粒径、褐煤投加量、反应温度、反应p H、反应时间对吸附作用的影响,并对吸附过程进行了分析。采用Lagergren动力学方程和拟二级吸附动力学方程分析苯酚吸附过程,结果表明,褐煤对苯酚的吸附动力学曲线更符合拟二级吸附动力学方程,反应初始速率随着苯酚初始浓度的升高而增大,但随着煤粉粒径的增大而减小。颗粒内扩散模型对苯酚的吸附动力学曲线分析结果表明:苯酚在褐煤上的吸附首先经历了速率较快的膜扩散控制阶段,进而经历了吸附较缓慢的颗粒内扩散控制阶段,最后到达吸附平衡,褐煤对苯酚的吸附过程主要受到颗粒内扩散控制。     

微米级聚苯乙烯对铜的吸附特性

以铜为目标污染物,系统地研究了微米级聚苯乙烯（PS）微塑料对溶液中铜离子的吸附能力.测定了吸附时间、铜离子浓度、PS浓度、粒径以及共存离子对吸附量的影响.结果表明：0.5μm PS比6.0μm PS吸附能力强,饱和吸附量分别达到（0.1638±0.0204）和（0.1091±0.0133）mg/mg;吸附在720min后达到平衡,吸附动力学可用伪二级动力学模型和Elovich模型较好地拟合（R²分别为0.929、0.904和0.866、0.885）;吸附等温线可用Freundlich模型和Langmuir模型很好地拟合（R²分别为0.974、0.976和0.966、0.977）.此外,随铜离子浓度的增加,PS吸附量增加,但吸附速率减小;而随PS浓度的增加,吸附量减小,吸附速率增加;当溶液中存在其他离子时,PS对铜的吸附量增加.本文中微米级PS对铜的吸附行为研究结果,可为深入探究海洋中微塑料吸附铜的环境行为及其对污染物迁移的影响提供理论基础.     

改性泥炭-树脂颗粒对水溶液中酸性橙Ⅱ的吸附

通过批量实验研究了改性泥炭-树脂颗粒对水溶液中酸性橙Ⅱ的吸附特性.Langmuir和Freundlich吸附等温方程被用于分析吸附等温数据,准一级动力学模型、准二级动力学模型和颗粒扩散模型被用于吸附动力学实验数据分析.结果表明,改性泥炭-树脂颗粒对水溶液中酸性橙Ⅱ的吸附过程符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程,最大吸附量达到71.43 mg·g^-1;颗粒扩散模型能够很好地描述改性泥炭-树脂颗粒对水溶液中酸性橙Ⅱ的吸附动力学过程,水溶液中染料的初始浓度、颗粒直径、颗粒量及搅拌速度对吸附速率均产生一定的影响.改性泥炭-树脂颗粒对水溶液中酸性橙Ⅱ的吸附作用主要发生在颗粒的外表面.     

黑碳吸附亚甲基蓝染料废水的行为研究

文章研究了黑碳吸附亚甲基蓝的动力学和热力学特性,探讨了温度、初始浓度、溶液pH值及转速等因素对吸附过程的影响。结果表明,吸附过程符合二级动力吸附方程,颗粒内扩散过程是影响吸附速率的主要控制步骤。用Freundlich方程能够更好地对吸附等温线进行拟合;吸附热力学研究表明:△H>0,说明吸附为吸热过程;△G<0,说明吸附质倾向于从溶液中吸附到吸附剂表面,反应过程是自发进行的;△S>0,说明固/液相界面上分子运动更为混乱。     

ANAMMOX颗粒污泥吸附氨氮特性及其影响因素

为了解析ANAMMOX颗粒污泥对氨氮的吸附特性及机理,分别考察了不同初始氨氮浓度和污泥浓度下的ANAMMOX颗粒污泥吸附氨氮特性,以及温度、pH、盐度和金属阳离子对氨氮吸附的影响;并采用了吸附等温式、动力学和热力学对吸附过程进行解析.结果表明,ANAMMOX颗粒污泥对氨氮的吸附在20min左右基本达到吸附平衡,吸附容量随着氨氮初始浓度的增加而增加,随ANAMMOX颗粒污泥浓度的升高而减少.低温有利于ANAMMOX颗粒污泥对氨氮的吸附,其最佳pH为7.0.盐度和金属阳离子显著影响ANAMMOX颗粒污泥对氨氮的吸附,在NaCl浓度为5g/L时,吸附作用已不明显.在质量浓度相同的条件下,Fe³⁺对吸附作用抑制最强,Mg²⁺与Ca²⁺次之,而Cu²⁺相对最弱.ANAMMOX颗粒污泥吸附氨氮过程更符合Freundlich等温式,吸附过程符合准二级动力学模型,并且是由表层扩散和内部扩散共同作用的结果.热力学研究表明,该吸附过程是一个自发的放热过程.     

Mg-Al-Me (Me=La,Ce,Zr)复合氧化物制备及其除氟性能

采用双滴共沉淀-煅烧法制备Mg-Al-Me(Me=La,Ce,Zr)金属复合氧化物吸附剂,通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对制备的吸附剂进行表征.采用批实验考察了吸附时间,初始氟浓度和共存离子(Cl~-、NO_3~-、SO_4~(2-)、CO_3~(2-)、HCO_3~-、PO_4~(3-))对氟吸附性能的影响.结果表明,3种吸附剂对氟吸附过程可用准二级动力学模型描述.3种吸附剂对氟吸附速率主要受液膜扩散速率、颗粒内扩散速率和吸附反应速率共同控制.等温吸附结果显示Mg-Al-La对氟吸附能力最大,MgAl-Ce次之,Mg-Al-Zr最小,3种材料对氟吸附规律均符合Langmuir等温吸附方程,其最大饱和吸附量分别为54.22、51.65、50.89 mg·g-1.共存离子对3种材料吸氟存在不同程度的竞争,其影响次序是Cl~-NO_3~-SO_4~(2-)CO_3~(2-)≈HCO_3~-PO_4~(3-).     

离子交换树脂静态吸附二甲胺的研究

通过静态吸附实验,研究了二甲胺在ZGSPC106型细颗粒树脂上的吸附行为,从热力学和动力学角度对吸附过程进行了分析,并用红外光谱的方法探讨了树脂吸附二甲胺的机理.结果表明,Langmuir等温方程能够很好的拟合吸附平衡数据,热力学参数表明该吸附可自发进行,且为熵增加的吸热过程,293K温度下树脂的静态饱和吸附容量为138.89mg/g(干树脂);吸附动力学符合准二级动力学模型,颗粒扩散是树脂吸附二甲胺速率的主要控制步骤.     

多元耦合技术对沉积物-水界面磷铁的影响

为了探究多元耦合型技术对沉积物水-界面磷铁迁移的影响,该研究利用脚踏式音乐休闲与旋转富氧耦合净化系统（简称旋转富氧净化系统,ROEP）,基于高分辨率平衡式间隙水采集技术,开展培养实验。实验共分为3个阶段,分别是旋转富氧净化系统运行后的第5天、20天和30天,探究间歇增氧、纳米材料吸附、水生植物同化吸收耦合作用下沉积物-水界面体系中磷形态的迁移转化规律,研究结果可为富营养化治理提供实验支撑。研究结论：（1）旋转富氧净化系统增加了表层水体和沉积物-水界面处的溶解氧含量;（2）降低了3个时段沉积物中的溶解态磷、溶解态铁的浓度;（3）旋转富氧净化系统对上覆水和沉积物TP的去除率分别达到72.9%和46.1%。可见,多元耦合型技术对沉积物-水界面中的磷有良好的削减效果。     

吸附树脂对苯甲酸的吸附动力学研究

对比超高交联吸附树脂NJ 8与AmberliteXAD 4对苯甲酸的静态吸附动力学性质 ,并深入讨论温度和起始浓度对平衡时间和吸附速率的影响。NJ 8和XAD 4两种树脂在吸附苯甲酸的过程中 ,膜扩散和颗粒内扩散均为主控步骤 ,但是前者颗粒内扩散占据优势 ,而后者膜扩散占据优势     

微塑料对泰乐菌素的吸附动力学与热力学

以泰乐菌素（TYL）为目标有机污染物,系统研究了两种微塑料聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）对泰乐菌素的吸附动力学与热力学.结果表明：PVC对泰乐菌素的吸附大于PE;吸附在36h可完全达到平衡,吸附动力学可以用二级动力学较好的拟合;颗粒扩散模型表明表面吸附和颗粒扩散是PE和PVC对TYL吸附的主要机理;吸附等温线可以用Henry模型较好拟合,说明泰乐菌素在PE和PVC上的吸附存在明显的线性分配规律,吸附热力学表明吸附过程是自发进行的;本研究可以为科学合理的评价微塑料在环境中的行为及其对环境中污染物的迁移转化的影响提供理论依据.     

应用恒界面池研究反胶团萃取废水中锌的动力学

利用恒界面池研究了二壬基萘磺酸(DNNSA)反胶团溶液萃取废水中锌离子的动力学.考察了搅拌转速、两相接触界面积、DNNSA和初始锌离子浓度以及温度对萃取速率的影响,得到了DNNSA反胶团萃取废水中锌离子的动力学方程并对萃取机理进行了探讨.实验结果表明:水相内化学反应为萃取过程的速率控制步骤.当搅拌速率在200 r·min-1时出现与搅拌强度无关的化学反应动力学"坪区",在动力学"坪区",锌离子萃取速率与萃取剂DNNSA浓度和水相锌离子浓度成正比,温度升高萃取速率增加,萃取反应活化能为61.69 k J·mol-1.     

CS-EGDE/Fe3O4凝胶微球对水中重金属离子的吸附性能及机理研究

以壳聚糖为代表的天然生物质自身含有大量活性基团能选择性吸附重金属离子,为重金属废水的高效经济处理提供了可能.本实验以壳聚糖为基材,采用原位共沉淀法和乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)交联法共同作用制得CS-EGDE/Fe_3O_4凝胶微球吸附剂,通过电子扫描显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线能谱(EDS)、傅里叶红外光谱(FTIR)、饱和磁强分析(VSM)对样品进行了充分表征.通过静态吸附批实验及模拟固定床动态吸附实验,较系统的考察了凝胶微球在不同初始pH、接触时间和初始浓度下对多元重金属Pb(II)、Cu(II)、Zn(II)的吸附性能.结果表明:①CS-EGDE/Fe_3O_4凝胶微球内部孔隙发达,具有良好的超顺磁性;②吸附剂能够快速与重金属离子发生螯合反应,主要作用基团为-NH_3和-OH,且对重金属离子吸附符合准二级动力学,吸附过程可用Langmuir等温吸附方程描述,为单层化学吸附;③在多元吸附体系中发生拮抗作用,重金属竞争吸附顺序为Pb(II)Cu(II)Zn(II),主要是3种离子共价指数的差异导致了这一结果;④固定床在多元重金属模拟废水处理中表现出良好的去除效能,对Pb(II)、Cu(II)、Zn(II)的饱和吸附时间分别为13、8、2 h.研究显示, CS-EGDE/Fe_3O_4凝胶微球对水中重金属离子具有良好的吸附性能,有望为重金属废水处理提供一种新的研究思路和技术路线.     

城郊小河流沉积物吸附Pb2+的动力学过程

采用分批试验法,对城郊小河流沉积物吸附Pb2+过程进行了研究,探讨了Pb2+吸附的动力学过程和机制.结果表明,随着溶液中沉积物质量增大,达到吸附平衡所需时间变短,单位沉积物吸附量和达到吸附平衡后溶液中Pb2+浓度变低;沉积物含量>0.6 g.L-1时对溶液中Pb2+的去除率超过95%;Pb2+在沉积物上吸附的动力学过程符合假二级动力学模型,该模型拟合的平衡吸附量也更接近真实值;Pb2+初始吸附速率与初始溶液中沉积物质量无明显的相关性;随溶液中沉积物浓度的增加,吸附速率常数逐渐增大,化学吸附所起的作用也越显著;较高浓度沉积物吸附Pb2+的动力学机制能较好符合Elovich方程,但较低浓度沉积物时则相对较差;从吸附速率来看,溶液中沉积物质量较高时,内扩散是整个吸附过程速率的控制步骤,沉积物含量较低时,吸附速率存在多级线性过程,初始阶段非均相扩散是主要控制步骤,但随着时间的延长,其吸附过程转变为沉积物内部的扩散过程.