棘孢曲霉(Aspergillus aculeatus)对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附特征

为了研究棘孢曲霉(Aspergillus aculeatus)对溶液中Pb~(2+)和Cd~(2+)吸附过程的特征,分别从动力学、热力学和吸附等温线三方面进行了实验,同时还研究了pH、温度、时间、重金属离子起始浓度和吸附剂用量对吸附过程的影响。等温吸附过程可以用Langmuir方程来描述。在实验设定条件下,棘孢曲霉对Pb~(2+)和Cd~(2+)最大吸附量分别为71.2 mg/g和59.8 mg/g;动力学实验数据很好的符合二级动力学方程,吸附达到平衡的时间为3 h;热力学实验数据显示该吸附过程为自发的、吸热的过程。     

3种喹诺酮类抗生素在骆马湖饮用水源地沉积物上的吸附特征

为探究喹诺酮类抗生素(QNs)在饮用水源地的吸附特征,2019年6月于江苏骆马湖饮用水源地采集沉积物样品,用5种动力学方程拟合沉积物对诺氟沙星(NOR)、环丙沙星(CIP)和氧氟沙星(OFL)的吸附动力学过程,并用Langmuir和Freundlich模型拟合以上3种QNs的吸附热力学过程,分析了pH、水土比和不同Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Al~(3+)浓度对吸附过程的影响。结果表明:骆马湖沉积物对3种QNs的吸附在8h达到平衡,准二级动力学方程和Langmuir模型能更好地描述3种QNs的吸附动力学和热力学过程。酸性条件下,3种QNs的吸附效果更好,且在pH=5时平衡吸附量最大。平衡吸附量随着水土比的上升而下降。Na~+对吸附的抑制作用不明显,Ca~(2+)和Mg~(2+)的抑制作用较强,而Al~(3+)对吸附表现为促进作用。应在枯水期和南水北调时期加强对骆马湖饮用水源地(尤其是东北部)QNs污染的关注。     

氢氧化钠改性沸石对水中Cu~(2+)的吸附特性研究

利用氢氧化钠对天然沸石进行改性,将天然沸石和改性沸石用于吸附去除水中的Cu~(2+),分析了p H、温度、Cu~(2+)初始浓度、吸附时间对Cu~(2+)吸附性能的影响,并对吸附过程的吸附等温模型及吸附动力学进行研究。结果表明,改性沸石对Cu~(2+)的吸附性能明显优于天然沸石,当沸石投加量为10 g/L,Cu~(2+)为200 mg/L,p H为6.67,温度为50℃时,天然沸石和改性沸石对Cu~(2+)的吸附量分别为2.02、2.69 mg/g。Langmuir和Freundlich吸附等温模型均能较好地描述两种沸石对Cu~(2+)的吸附过程。天然沸石对Cu~(2+)的吸附行为更符合准一级动力学方程,而准二级动力学方程对改性沸石的吸附行为拟合度更好。两种沸石对Cu~(2+)的吸附均为非均相吸附,且内扩散过程不是唯一的速控步骤。     

磁性羟基氧化铝的制备及对水体中Cu~(2+)的吸附性能研究

采用水热法制备磁性羟基氧化铝(γ-AlOOH@SiO_2/Fe_3O_4),使用透射电子显微镜、X射线衍射、比表面积分析对其进行形貌表征,并研究了其对水体中Cu~(2+)的吸附性能。结果表明:γ-AlOOH@SiO_2/Fe_3O_4对水体中Cu~(2+)的吸附性能受pH、Cu~(2+)初始浓度、接触时间和温度的影响;γ-AlOOH@SiO_2/Fe_3O_4对Cu~(2+)的吸附符合Freundlich等温线方程,最大吸附量可达284.77mg/g;热力学分析表明,γ-AlOOH@SiO_2/Fe_3O_4对水体中Cu~(2+)的吸附过程是自发和吸热过程;动力学分析说明,该吸附过程遵循准二级动力学反应模型,该吸附过程为化学吸附,内扩散是整个吸附过程的限速步骤;Cu~(2+)吸附率随循环使用次数的增加稍有下降,吸附的Cu~(2+)可通过乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)脱附。     

磷酸改性纳米黑碳的制备及对Cd的吸附研究

为提高纳米黑碳(BC)对Cd的吸附钝化效果,以磷酸为改性剂对BC进行改性,通过单因素实验探究不同改性条件对吸附性能的影响,分别改变磷酸浓度、反应温度、反应时间3个要因素,以Cd~(2+)污染模拟水样为研究对象,确定最佳改性参数,同时使用Zeta电位仪、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪对磷酸改性纳米黑碳(MBC)进行表征,并且通过吸附等温线和吸附动力学实验研究MBC对于Cd~(2+)的吸附过程。研究结果表明,MBC改性最佳条件为2mol/L磷酸55℃水浴加热1.0h。吸附在20min后达到平衡,对Cd~(2+)的最大吸附量为345.329mmol/kg,为优惠吸附,等温吸附拟合更符合Langmuir方程。MBC表面孔隙度、比表面积、结晶度以及表面电荷数较改性前均明显增加,对Cd~(2+)有很强的吸附能力,适用于Cd污染治理。     

海藻酸钠-改性碳纤维复合材料对水中Cd~(2+)的吸附研究

采用海藻酸钠与改性聚丙烯腈基碳纤维(PAN-CF)制作复合材料吸附去除水溶液中的Cd~(2+),考察不同吸附时间和溶液pH对Cd~(2+)吸附效果的影响。结果表明,改性后PAN-CF的表面官能团增加,表面能提高,相比于未改性PAN-CF制备的复合材料,改性PAN-CF能够缩短复合材料对Cd~(2+)的饱和吸附时间,增加Cd~(2+)饱和吸附量,随着溶液pH的升高,复合材料对Cd~(2+)的吸附量呈先增加后下降的趋势,pH=6时Cd~(2+)的吸附量最大,为162.8mg/g。     

蚓粪腐殖酸对Cd2+的吸附作用研究

以蚯蚓粪中提取到的腐殖酸为研究材料,采用傅里叶变换红外光谱仪分析了蚓粪腐殖酸的功能基团组成,考察了pH、Cd~(2+)初始浓度和吸附时间对蚓粪腐殖酸吸附Cd~(2+)的影响,得到蚓粪腐殖酸对Cd~(2+)的最佳吸附条件。研究结果表明:蚓粪腐殖酸的红外光谱特征吸收峰主要位于3 300～3 600cm-1,主要功能基团为羧基、羟基和胺基;pH小于4.0时,蚓粪腐殖酸对Cd~(2+)的吸附效果较差,近中性条件下吸附效果最佳;Cd~(2+)初始浓度对吸附效果影响较大,Langmuir模型模拟得到Cd~(2+)的最大饱和吸附量为4.47mg/g;蚓粪腐殖酸对Cd~(2+)的吸附作用较为稳定,吸附40min后基本达到饱和;蚓粪腐殖酸对Cd~(2+)有较强的吸附能力,为土壤Cd~(2+)污染修复提供参考。     

一步法低温合成二维CNx纳米材料及其对水中重金属离子的吸附性能

利用尿素和乙二胺四乙酸钠盐通过一步法低温固相裂解合成了二维纳米碳氮材料(2-D CN_x),实现了对水中重金属离子的吸附去除。系统地研究了2-D CN_x对水中重金属离子Cd~(2+)、Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附性能,其吸附动力学过程均符合准二级动力学模型,吸附等温线更符合Langmuir模型。结果表明:Cd~(2+)、Cu~(2+)和Pb~(2+)的初始浓度均为40 mg·L~(-1),在25℃下,达到平衡时吸附量分别达到了79.4、 58.5、 72.8 mg·g~(-1); 2-D CN_x在比较广泛的pH范围(3.0～9.0)内对重金属离子都具有比较好的吸附效果;吸附剂在吸附柱过滤穿透实验中表现出很好的吸附效果和可重复利用性,且具有良好的机械稳定性。进一步的机理分析探明,吸附主要基于材料表面的羟基和重金属离子交换及氨基与重金属离子的络合协同作用。     

针铁矿对Pb~(2+)的吸附特征及影响因素研究

通过恒温振荡平衡法研究了Pb~(2+)在针铁矿上的等温吸附和吸附动力学特征,探讨了吸附的影响因素.结果表明:(1)随Pb~(2+)平衡浓度和pH的增大,针铁矿对Pb~(2+)的吸附量逐渐增大.(2)针铁矿对Pb~(2+)的等温吸附可用Freundlich和Langmuir方程较好地拟合.(3)在相同温度和pH下,随离子强度的提高,针铁矿对Pb~(2+)的吸附量增大.(4)在相同离子强度和pH下,针铁矿对Pb~(2+)的吸附量总体随温度升高而增大.针铁矿对Pb~(2+)的吸附是自发进行的吸热反应.(5)针铁矿吸附Pb~(2+)的过程可分为初始的快吸附和随后的慢吸附2个阶段.pH影响吸附反应快慢,随pH增大吸附速率增大;随着pH的增大,达到平衡吸附的时间缩短.吸附动力学方程用Elovich方程拟合最佳.     

壳聚糖-纳米铁去除上覆水和底泥中Cr(Ⅵ)、Pb~(2+)、Cd~(2+)的研究

利用具有较好抗氧化性和分散性的壳聚糖-纳米铁(CS-NZVI)颗粒去除上覆水-底泥系统中的Cr(Ⅵ)、Pb~(2+)、Cd~(2+),分析了Cr(Ⅵ)、Pb~(2+)、Cd~(2+)去除的动力学特征,考察了pH和盐度对去除效果的影响。结果表明,CS-NZVI颗粒能够有效去除上覆水及底泥中的Cr(Ⅵ)、Pb~(2+)、Cd~(2+),Cr(Ⅵ)、Pb~(2+)、Cd~(2+)的去除过程满足准一级反应动力学方程;随着pH的升高,上覆水中Cr(Ⅵ)的去除率逐渐降低,而Pb~(2+)、Cd~(2+)去除率逐渐升高,底泥中Cr(Ⅵ)去除率先大幅降低后小幅上升,而Cd~(2+)、Pb~(2+)去除率总体呈降低趋势;高盐度不利于上覆水中Cr(Ⅵ)的去除,但对底泥中Cd~(2+)和Pb~(2+)的去除具有促进作用,对底泥中Cr(Ⅵ)的去除没有明显影响。     

汞矿区周边土壤和溪流底泥对汞的吸附解吸特征

为充分认识汞在土壤和底泥中的吸附解吸特征,采取恒温水平振荡法对汞矿区周边未污染土壤和溪流底泥进行了Hg~(2+)的吸附解吸实验并用吸附等温方程和动力学方程对吸附过程进行了拟合对比。结果表明,土壤和底泥对Hg~(2+)的吸附过程类似,在中性条件下,其饱和吸附量分别为1 848.77 mg·kg~(-1)、941.25 mg·kg~(-1)在过酸或者过碱的条件下,均不利于土壤和底泥对Hg(Ⅱ)的吸附;在初始5 min内,土壤和底泥对Hg~(2+)的吸附量分别达到了饱和吸附量的72.64%、62.68%,200 min内基本达到吸附饱和;Hg~(2+)在土壤和底泥中的吸附量越大,其解吸量也越大,土壤对Hg~(2+)的吸附量及量成正比例关系,且Hg~(2+)一旦进入土壤或底泥,则很难再被解吸出来,土壤和底泥的最大解吸率分别为0.92%、1.32%。Langmuir、Freundlich和TemKin 3种曲线均能较好地拟合土壤和底泥二者对Hg~(2+)的等温吸附过程,但Langmuir的拟合度更高,显著水平分别达到了0.997 6,0.995 9;Elovich、双常数方程均能较好地拟合土壤和底泥对Hg~(2+)的吸附动力学过程,Eovich方程更适合拟合土壤对Hg~(2+)的吸附动力学,双常数方程更适合底泥的动力学拟合,显著水平分别达到0.935 0、0.919 9。     

椰壳活性炭对水中N-DBP前体物的吸附

以椰壳活性炭为吸附剂进行了模拟水样中的N-DBP前体物——天冬氨酸的吸附去除实验,考察了吸附时间和溶液pH对吸附效果的影响,分析了吸附等温线、吸附动力学特征以及吸附热力学相关参数。实验结果表明,在不同的投加量下,椰壳活性炭对DON的吸附均在180 min时达到平衡;升高或降低水样的pH会使吸附量显著下降;椰壳活性炭对天冬氨酸的吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir方程(R2>0.99);膜扩散及内扩散阶段为吸附的控制阶段;在303 K的温度下,椰壳活性炭对天冬氨酸的最大吸附量为8.33 mg/g。对热力学结果的分析表明,该吸附反应是放热反应,在常温常压下不能自发反应。     

Sn-MOF对染料废水中酸性大红3R的吸附特性

通过水热法合成了一种新型的金属有机骨架Sn-MOF,研究了Sn-MOF对染料废水中酸性大红3R(AR3R)的吸附特性。通过SEM、TEM、比表面积测定和红外光谱等方法对Sn-MOF进行了表征,并探讨了初始pH、吸附剂投加量对吸附效果的影响。用拟一级动力学方程、拟二级动力学方程、Elovich方程、粒子扩散方程对吸附曲线进行了分析,研究了其吸附的动力学机理。在研究的条件范围内,拟二级动力学方程和Elovich方程的拟合度较好。通过吸附等温线拟合发现Freundlich方程(R²=0.986 8)能很好地描述Sn-MOF对AR3R的吸附行为,这说明Sn-MOF对AR3R的吸附是化学吸附。粒子扩散方程表明,粒子内扩散不是控制Sn-MOF吸附过程的唯一步骤,膜扩散也参与了吸附过程。热力学实验结果表明,AR3R的去除过程是一种自发的吸热过程。经光催化再生处理6个循环后,吸附容量没有明显降低。     

改性高炉渣对染料的吸附动力学及热力学研究

以高炉渣和壳聚糖为原料,制备了高温改性高炉渣-壳聚糖复合吸附剂(TBFSC)和盐酸改性高炉渣-壳聚糖复合吸附剂(ABFSC),考察了2种吸附剂对酸性蒽醌蓝和活性艳红K-2BP的吸附性能,研究了吸附过程的等温吸附特征、吸附动力学和热力学。结果表明,2种染料在TBFSC和ABFSC上的吸附更好地符合Langmuir等温方程,表观二级动力学模型能够很好地描述TBFSC和ABFSC的吸附动力学行为。对于染料在TBFSC上的吸附,粒子内扩散过程和液膜扩散过程是该吸附的速控步骤,而液膜扩散过程为ABFSC吸附染料的速控步骤。热力学参数表明,TBFSC和ABFSC对两种染料的吸附都是自发进行的物理吸附,吸附过程均无配位基交换、化学键等强的作用力。     

天然和CPB改性沸石对Hg2+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Hg2+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Hg2+的吸附,CPB改性沸石对Hg2+的吸附率得到显著提高。实验条件下,改性沸石对Hg2+的吸附率从67.5%提高到98.9%,吸附容量从0.521 mg/g提高到3.07 mg/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Hg2+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Hg2+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(△G0)、焓变(ΔH0)、熵变(ΔS0)均小于0,反应为自发的放热反应,低温有利于吸附的进行。     

厌氧颗粒污泥藻酸盐对铜离子的吸附研究

从厌氧颗粒污泥中成功提取出细菌藻酸盐并制备成藻酸钙吸附剂,研究其对水中Cu~(2+)的吸附性能。实验结果表明,接触时间、Cu~(2+)初始浓度和溶液初始pH是影响Cu~(2+)吸附性能的重要因素。吸附等温线研究表明,Langmuir模型比Freundlich模型能更好地描述吸附过程。Cu~(2+)在藻酸钙上的吸附动力学过程可以很好地用Pseudo二级动力学方程来描述。以100 mmol/L HCI为解吸剂,可有效洗脱藻酸钙上95%的Cu~(2+),实现Cu~(2+)的回收。     

CaCl_2改性生物炭的制备及其对Pb~(2+)的吸附作用

以柳木屑和花生壳为原料,采用预浸渍—热解法制备原始柳木屑生物炭(FMC)、原始花生壳生物炭(PSC)、CaCl_2改性的柳木屑生物炭(Ca-FMC)和CaCl_2改性的花生壳生物炭(Ca-PSC)。在对生物炭的结构和组成进行表征的基础上,研究了CaCl_2改性和pH对生物炭吸附Pb~(2+)的影响,并研究了Ca-FMC和Ca-PSC吸附Pb~(2+)的吸附等温模型和动力学过程。结果表明,CaCl_2改性可显著提高原始生物炭对Pb~(2+)的吸附能力。Ca-FMC和Ca-PSC对Pb~(2+)的吸附符合Langmuir吸附等温模型,饱和吸附量可分别达到54.32、32.80mg/g。Ca-FMC和Ca-PSC对Pb~(2+)的吸附动力学过程遵循准二级动力学方程,准二级动力学速率常数分别为0.01、0.03g/(mg·h)。     

生物炭质吸附剂对硝基苯的吸附

以花生壳为生物炭质（P-BC）原料,ZnCl2为活化剂,采用化学活化法制备生物炭质吸附剂（Z-BC）,并以其吸附水中的硝基苯,考察了pH值、吸附剂投加量和吸附时间等因素对Z-BC吸附硝基苯过程的影响。分别采用吸附动力学模型和吸附等温模型对吸附动力学和等温线进行了系统分析。结果表明：pH值对吸附的影响不大,吸附剂适宜投加量为2 g·L-1,吸附平衡时间为120 min;Z-BC对硝基苯的吸附动力学过程用准一级动力学模型能很好地描述,其计算平衡吸附量与实验值相符;颗粒内扩散模型表明,吸附过程受液膜扩散与颗粒内扩散联合控制,并以颗粒内扩散为主要速率控制步骤;Langmuir吸附等温模型能更好地描述硝基苯在Z-BC上的吸附平衡;吸附热力学方程计算得到吸附焓变（ΔH）G）S）>0,表明Z-BC对水中硝基苯的吸附为放热和熵值增加的自发过程。     

高炉钛渣吸附废润滑油的动力学和热力学

采用高炉钛渣作为吸附剂,以废润滑油中的酸性组分作为吸附质,利用液体石蜡和正辛酸配制模拟废润滑油,考察吸附剂投加量、吸附时间、搅拌转速和吸附质初始浓度等条件对吸附的影响,在此基础上进行了高炉钛渣吸附废润滑油的动力学和热力学研究。结果表明：高炉钛渣吸附废润滑油的动力学过程可用准二级动力学模型进行描述,吸附过程由液膜扩散和粒子内扩散共同控制;高炉钛渣吸附废润滑的过程更好的符合Langmuir吸附等温方程,具有单层吸附的吸附特征;热力学参数表明,高炉钛渣吸附废润滑油的吸附过程为自发进行的吸热过程,吸附过程受范德华力、氢键力和偶极间作用力的共同作用。     

活性炭纤维对水中微囊藻毒素的吸附性能

利用活性炭纤维对水中微囊藻毒素MC—LR的吸附,研究了吸附过程的热力学与动力学特性。结果表明,活性炭纤维对MC—LR的平衡吸附量在相同温度下随MC-LR初始浓度的增加而显著增大,并随着温度升高而增加,最大吸附量达246μg／g。不同温度条件下,活性炭纤维对MC-LR的吸附均较好地符合Langmuir等温吸附模型。通过热力学分析发现,△H=15．7kJ／mol、△G〈0、△S〉0,表明该吸附是自发的、吸热的过程,温度升高有利于吸附反应。动力学研究表明,该过程符合一级动力学方程。吸附反应速率受颗粒内扩散和液膜扩散共同影响。活性炭纤维经再生后,平衡吸附量变化较小,具有良好的重复使用性能。