麦草对水中苯胺的动态吸附研究

通过对苯胺初始浓度、流速、初始pH值和吸附床高度对穿透曲线的影响进行探讨,采用BDST模型和Thomas模型对动态实验数据进行线性拟合分析,研究了麦草对水中苯胺的动态吸附性能。结果表明：麦草能够有效地去除水中的苯胺,随着吸附床高度增加,穿透时间延长;而随着苯胺初始浓度、流速和pH值的增大,穿透时间急剧缩短。BDST模型能够准确地预测新的操作条件下的穿透时间,误差均〈5％;Thomas模型能够很好地描述麦草对苯胺的动态吸附动力学,由Thomas模型获得的麦草吸附柱对苯胺的动态吸附量与实验值相符。对吸附饱和后的麦草可用0．6mol／L盐酸进行解吸。     

涂铁多孔陶瓷对水中亚甲基蓝的动态吸附

研究了涂铁多孔陶瓷填料柱对水中亚甲基蓝（MB）的动态吸附性能。探讨了填料高度、MB初始质量浓度和流速对穿透曲线的影响;分别用BDST模型、Thomas模型和线性回归对动态吸附实验数据拟合,获得了相关参数,并研究了填料的再生性能。结果表明,涂铁多孔陶瓷（IOCPC）能有效去除水中MB,填料层升高,穿透曲线上的穿透点向右移动,穿透时间延长;而随流速、MB初始质量浓度的增大,穿透曲线上的穿透点向左移动,穿透时间缩短。用BDST模型能准确预测穿透时间,误差＜5%;用Thomas模型可较好地描述了MB浓度为10和50 mg/L、初速为2 mL/min时IOCPC对MB的吸附动力学,相关系数分别为0.99和0.93,平衡吸附容量分别为0.078和0.13 mg/g。对吸附饱和后的涂铁多孔陶瓷可用pH=3的硝酸再生,重复使用3次穿透曲线上的穿透点基本不变。     

改性木屑对水中苯胺的动态吸附

采用β-环糊精对木屑改性用于吸附苯胺,通过固定床实验考察了吸附床高度(10~30 mm)、进水流速(2.7~8.1 m L·min-1)和苯胺初始浓度(50~200 mg·L-1)对穿透曲线的影响,同时使用BDST模型对吸附穿透曲线进行拟合。结果表明,改性木屑可以有效吸附苯胺,随着高度的增加,穿透时间延长,固定床对苯胺的去除率增大;随着苯胺进水流速和初始浓度的增加,穿透时间缩短,固定床对苯胺的去除率降低;BDST模型对穿透曲线的拟合效果较好(Ct/C0=0.7,R2=0.999 0),随着运行时间的增加,固定床的吸附速率常数(Ka)变小,对苯胺的吸附量(N0)增大;当改变流速时,运用该模型能较准确的预测吸附固定床的操作时间。     

改性废弃皮革对U(Ⅵ)的动态吸附

以改性废弃皮革为吸附剂对U(Ⅵ)进行动态吸附实验,采用直径3 cm、高50 cm的玻璃吸附柱,在填料高度为3、4和5 cm,U(Ⅵ)溶液进水流速为0.85、1.7和2.55 m L·min~(-1),初始U(Ⅵ)浓度为6、12和18 mg·L~(-1)的条件下,考察了各因素对U(Ⅵ)吸附穿透曲线的影响。动态实验表明:柱高的降低、流速的增大和U(Ⅵ)浓度的增加均会使穿透时间提前;动态吸附穿透曲线能很好地符合Thomas模型的条件(R2 0.95),同时吸附量的预测值与实际测试值较为接近。使用穿透时间(ta)与填料高度(h)的关系式ta=220h-433(R2=0.998),在仅改变流速和初始U(Ⅵ)浓度时,穿透时间预测值与实际测试值相差较小,表明BDST模型能确定固定床的动态吸附周期。     

乙二胺还原的氧化石墨烯对镉离子的动态吸附

以乙二胺(EDA)还原氧化石墨烯(GO)制得一种吸附剂材料,即还原态氧化石墨烯(RGO)。考察了动态条件下Cd2+溶液的初始浓度、流速及吸附床高度对穿透曲线的影响,同时利用Bed-Depth-Service Time(BDST)模型对吸附床高度与穿透时间的关系进行线性拟合分析,研究了RGO对Cd2+溶液的动态吸附性能。结果表明,RGO可以有效地去除水溶液中的Cd2+,随着吸附床高度的增加,离子的去除率增大,穿透时间延长;当溶液初始浓度增大时穿透时间缩短,离子的去除率减小;而溶液的流速加快,穿透时间和去除率都相应减小。吸附床高度与穿透时间的关系可用BDST模型较好地进行描述,预测新的操作条件下的穿透时间与实验值误差均小于5%。     

粉状褐煤对水中草甘膦的动态吸附

采集内蒙霍林河煤矿褐煤样品,加工成粒径0.38~0.83 mm作为吸附剂,对模拟草甘膦废水进行动态吸附实验。考察了吸附柱高(3、5和10 cm)、草甘膦初始浓度(0.5%、0.75%和1.0%)、流速(1、2和3 m L/min)、pH(9、11和13)和离子强度(IS,0.001、0.01和0.1 mol/L)对草甘膦的吸附穿透曲线和传质区长度的影响。实验结果表明,降低柱高、增大初始浓度、提高流速、增加离子强度均会使穿透时间提前,pH变化对穿透时间影响很小;柱高、初始浓度、流速、IS和pH引起的传质区长度的平均变化率绝对值分别为0.675、6.300、1.625、47.727和0.263,可见,与柱高、初始浓度和流速相比,IS对传质区长度的影响较大,pH影响较小。低浓度条件下,吸附穿透曲线的实验数据符合BDST模型拟合条件(R20.99),在仅改变柱高或流速时,穿透时间理论值与实测值的最大误差均为5.71%,运用该模型能够准确地预测褐煤吸附柱的操作时间。     

海藻酸纤维动态吸附废水中亚甲基蓝染料

自制了海藻酸纤维并从动态吸附方面研究了海藻酸纤维对阳离子染料亚甲基蓝的吸附性能,采用2种动力学模型(Thomas模型和Yoon-Nelson模型)对不同浓度的亚甲基蓝染料溶液动态吸附曲线进行了分析.结果表明,Thomas模型和Yoon-Nelson模型对海藻酸纤维吸附亚甲基蓝染料都有较高的拟合度,由2种模型分析得出的海...     

改性陶粒对水中卡马西平去除的动态吸附实验及模型

用CTMAB(十六烷三甲基溴化铵)对陶粒进行改性,以卡马西平(CBZ)为目标污染物,研究了吸附去除饮用水中CBZ的性能并探讨了其应用的可行性。通过滤料吸附去除CBZ的动态实验,发现改性陶粒的去除效果优于陶粒。进水CBZ浓度为2μg·L~(-1)时,改性陶粒对CBZ的去除率最高为50%,陶粒最高的去除率为40%。研究了滤料再生对吸附性能的影响,发现陶粒和改性陶粒对CBZ的去除均随再生次数的增加而降低,改性陶粒的去除效果仍优于陶粒,改性陶粒的使用期限更长久。讨论了修正前后的Thomas模型,推导得到能更准确描述穿透曲线的Thomas模型取值范围。滤料穿透曲线用原始Thomas模型能很好地计算的速率常数kTh和平衡吸附量q0。利用原始Thomas模型也能较为准确地预测滤柱的穿透时间。     

多孔镁铝复合氧化物对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附性能

以镁盐、铝盐、纯碱和烧碱为原料制备了一种多孔镁铝复合氧化物(P-Mg3.1AlO4.6),其比表面积、平均孔径和总孔容分别为206.3 m2/g、8.961 nm和0.4208 cm3/g。研究了这种多孔材料对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附性能,在25～45℃时,静态吸附量为82.32～141.7 mg/g;当初始浓度100 mg/L、流速5 mL/min、床层高度10 cm和pH=6时,半穿透时间、半穿透吸附量和饱和吸附量分别为406 min、49.28 mg/g和51.30 mg/g;拟合参数及误差分析表明,Cr(Ⅵ)在P-Mg3.1AlO4.6上的静态吸附过程符合Freundlich等温方程式和伪二级动力学方程,Yoon-Nelson模型能很好地预测Cr(Ⅵ)在P-Mg3.1AlO4.6上的动态穿透曲线。     

粉煤灰对模拟河流中DMP的动态吸附

针对污染物泄露导致的河流污染问题,以邻苯二甲酸二甲酯(DMP)为研究对象,以粉煤灰作为吸附剂、有机玻璃反应槽作为反应装置,向其持续注入初始浓度相同的DMP溶液,将其所得实验数据拟合Logistic穿透模型,研究模拟河流条件下,粉煤灰对DMP的动态吸附规律;同时,分析了水流速度、DMP初始浓度及吸附剂投加方式3种因素对粉煤灰去除DMP性能的影响。结果表明:Logistic穿透模型能较好地拟合河流中粉煤灰动态吸附DMP的过程;提高溶液的进水流速,污染物更容易穿透吸附剂表面,单位时间内的最大吸附量由17.81μg·g~(-1)增加至27.78μg·g~(-1),最大去除率由35.63%升高至55.57%,穿透时间提前;随着DMP溶液初始浓度的增加,粉煤灰与DMP分子之间的浓度差增大,相同时间内与粉煤灰接触的DMP污染物增多,达到饱和的时间由131 min缩短至119 min,穿透曲线上的穿透点左移,粉煤灰的吸附性能提高;将粉煤灰全部平铺在槽体底部时,吸附质能够充分地与其接触,传质阻力减小,吸附速率常数由0.003 9提高至0.004 7,粉煤灰的吸附率升高。该研究可为河流突发性污染的应急处理提供一定理论依据。     

酸碱盐改性对活性炭吸附油气特征的影响

采用酸碱盐溶液浸渍方法对活性炭进行改性,探究了其吸附油气的特征,考察了改性后的活性炭对油气吸附量和穿透时间的影响,采用BET、SEM、XRD及FT-IR等方法对活性炭进行了表征。结果表明:改性后的活性炭孔结构和表面化学性质发生了明显的变化,2~#样品(醋酸改性)比表面积最大为1 264.33 m~2·g~(-1),碱改性活性炭对油气的吸附性能优于其他改性方法,3~#样品(氨水改性)吸附容量最高为0.279 g·g~(-1),拟合动力学速率常数k′值是0.096 3,5#样品(氢氧化钾改性)穿透时间最长为130 min;改性处理后,增加了活性炭表面的—OH与C=C含量,正丁烷主要以—CH_2基团吸附在吸附剂表面。在综合酸碱盐溶液改性的基础上,利用Yoon-Nelson动力学方程对吸附曲线进行拟合,评价改性活性炭对油气的吸附性能。以上研究结果可为活性炭吸附油气的工业应用提供参考。     

生物炭耦合菌剂去除污染水体中的苯胺

为了更有效地去除突发性污染水体中的致毒有机化合物,采用生物炭耦合微生物技术对污染水体中的苯胺进行了去除研究。首先,以柚皮为原料,利用高温裂解制备法,通过优化裂解温度和裂解时间,制备得到生物炭;进而,探明生物炭对苯胺的吸附特性与机制;最后,以体积比1∶1制得Comamonas sp.TZ1和Pseudomonas sp.JH1混合菌剂,接种至生物炭反应器(R1)中构建生物炭耦合微生物反应器(R2),考察其对苯胺的处理效果。结果表明:生物炭较适宜的制备条件为裂解温度600℃和裂解时间2 h;对苯胺的吸附过程符合Freundlich等温方程,属于多分子层吸附;在连续动态运行18 d过程中,当水体中苯胺初始浓度分别由50 mg/L降至10 mg/L和10 mg/L降至5 mg/L时,R1中所吸附的苯胺因浓度差驱动作用重新进入水体,去除率分别为-194%和-21.19%,而R2则能一直呈现较好的去除效果。     

原位掺铁制备磁性活性炭吸附处理苯胺

以废次金银花叶渣为原料,采用原位掺铁法制备磁性活性炭(MAC)。运用BET、XRD和VSM分析技术表征MAC的物相结构及磁性能,考察投加量、温度、溶液p H值和时间对MAC吸附苯胺的影响,并解析MAC吸附苯胺的动力学和热力学机理。结果表明,原位掺铁法制备活性炭磁化物负载明显,其孔径为2.83 nm,比表面积为410.03 m2·g-1,饱和磁化强度为2.889 emu·g-1,表现出良好磁性能;当p H值为2、温度为40℃时,投加0.5 g MAC吸附初始浓度为200 mg·L-1的苯胺180 min后,苯胺降解率达到97.61%,溶液中苯胺质量浓度仅为4.79 mg·L-1;MAC对苯胺的吸附既有物理吸附,也有化学吸附,并满足Lagergren方程的准一级吸附动力学特征。     

分子筛负载型吸附剂对典型VOCs的吸附行为特性

以浸渍法制备的分子筛负载铜锰铈(Cu-Mn-Ce/ZSM)为吸附剂,以甲苯、乙酸乙酯和丙酮作为挥发性有机物(VOCs)的典型代表,考察了单组分和混合组分VOCs在吸附剂固定床上的吸附行为。研究表明,Cu-Mn-Ce/ZSM吸附单组分VOCs时,甲苯的吸附穿透时间与饱和吸附量分别为110 min和32.47 mg/g,乙酸乙酯为150 min和52.29 mg/g,丙酮为210 min和86.40 mg/g,可见Cu-Mn-Ce/ZSM对单组分VOCs的吸附能力大小为:丙酮乙酸乙酯甲苯。Cu-Mn-Ce/ZSM吸附混合组分VOCs时,在甲苯与乙酸乙酯的穿透曲线上出现了明显的"驼峰",吸附穿透过程中存在共吸附和竞争吸附行为,甲苯的吸附穿透时间与饱和吸附量降至50 min、10.42 mg/g,乙酸乙酯为95 min、15.12 mg/g,丙酮为105 min、44.37 mg/g。通过Yoon-Nelson模型对单组分VOCs吸附穿透曲线的拟合,表明吸附模型参数可以准确地预测吸附质在固定床上的穿透行为。速率参数k'值计算表明,不同VOCs在固定床上的吸附速率大小为丙酮乙酸乙酯甲苯。     

木质素基水凝胶对亚甲基蓝染料的吸附性能

以木质素磺酸钠(LS-Na)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)为原料,采用微波辐射法,通过接枝共聚反应合成了生物质LS-g-PAMPS/AA水凝胶吸附剂,利用FTIR分析了水凝胶的结构。研究了吸附剂用量、染料初始浓度、吸附时间对亚甲基蓝(MB)染料的吸附性能的影响,结果显示,在MB初始浓度为1 000 mg/L,吸附剂为0.1 g时,吸附量和吸附率分别达1 914 mg/g和95%。平衡吸附数据满足Langmuir吸附等温模型,吸附动力学曲线较好地符合准二级动力学反应模型。木质素水凝胶对MB染料废水具有显著的吸附效果,可以作为阳离了染料废水处理用的生物质吸附剂。     

中空纤维吸附材料吸附去除水中铜离子

利用一种使用方便的绳状中空纤维作为吸附剂,考察了其吸附去除水中铜离子的过程,探讨了溶液pH、吸附时间、铜离子初始浓度和竞争离子等因素对吸附性能的影响,并初步评价了该纤维吸附剂的脱附性能。结果表明:该纤维对铜离子的最大吸附量为39.66mg/g;对初始质量浓度为50mg/L的铜离子吸附去除率可达99.9%,说明该纤维吸附材料可以有效地去除水中的铜离子。中空纤维对铜离子的吸附过程可以用Langmuir等温吸附模型很好地拟合,纤维表面分布的大量羧基是其吸附铜离子的主要贡献者。     

活性炭负载I-TiO_2对气体中甲苯的吸附

利用溶胶凝胶-浸渍烧结法制备了碘掺杂二氧化钛修饰的活性炭复合吸附剂。利用XRD、SEM、BET、Boehm滴定、亚甲蓝吸附值等手段研究了活性炭负载前后表面结构与性质。利用动态吸附实验研究了活性炭负载I-TiO_2复合材料(IT/AC)和再生IT/AC对气体中甲苯的吸附。考察了活性炭粒径、气体的流速、吸附床层高度和气体中甲苯的浓度对活性炭吸附性能的影响及甲苯在活性炭固定床上的吸附动力学。结果表明:由于介孔I-TiO_2和活性炭的协同作用,负载适量I-TiO_2对活性炭结构和吸附性能影响较小。活性炭的粒径越小、复合材料的吸附穿透点和饱和吸附量越大;气体的流速和甲苯的初始浓度越大,复合材料的吸附穿透点越小但饱和吸附量越大。YOON-NELSON模型可以预测复合材料吸附甲苯的动力学过程。     

微波活化制备加拿大一枝黄花活性炭及对Cd（Ⅱ）的吸附

以入侵植物加拿大一枝黄花为原料,在400℃氮气保护下,直接碳化90 min后,以KOH为活化剂,微波活化的方法制备了高比表面积微孔活性炭SCAC。结果显示活性炭SCAC的表面面积为1 888 m2/g,总孔容量为0.804 cm3/g,微孔容量为0.741 cm3/g,平均孔径0.567 nm,微孔平均孔径0.488 nm。通过静态吸附实验研究了活性炭添加量、溶液初始浓度、初始pH及吸附时间对SCAC吸附Cd(Ⅱ)的影响,通过动力学方程拟合探讨了活性炭对Cd(Ⅱ)的吸附机理。结果表明,吸附平衡时间、最佳pH及活性炭添加量分别为120 min、pH>7.5及0.05 g/50 mL,活性炭SCAC吸附动力学过程符合准二级方程模型。     

NaY沸石分子筛在VOCs处理中的应用

为深入研究分子筛吸附VOCs的性能,采用固定床动态吸附法,对NaY分子筛吸附3种典型VOCs的性能进行了探究,考察了吸附温度、湿度、进气浓度和吸附质物理性质对吸附容量的影响,并探讨了NaY分子筛的循环使用性能;通过Yoon-Nelson模型,从吸附动力学角度,对单组分VOCs吸附穿透曲线进行了拟合。结果表明:NaY分子筛对3种VOCs的吸附饱和时间分别为丙酮355 min,邻二甲苯320 min,乙酸乙酯220 min;相对应的平衡吸附容量分别为丙酮176 mg·g-1,邻二甲苯196 mg·g-1,乙酸乙酯185 mg·g-1。NaY分子筛对VOCs吸附能力排序为邻二甲苯乙酸乙酯丙酮。温度由303 K升至328 K时,3种VOCs吸附容量均分别下降,邻二甲苯下降3.66%,乙酸乙酯下降2.87%,丙酮下降10.0%;VOCs相对湿度为30%时,吸附容量显著降低;进气浓度为660 mg·m-3时,出现吸附交叉的现象;NaY分子筛具有较好的循环使用性;吸附容量与沸点、分子质量存在正相关关系;3种VOCs在NaY分子筛固定床的吸附速率排序为乙酸乙酯邻二甲苯丙酮。YoonNelson模型能够较好地模拟NaY分子筛吸附不同VOCs的过程,为分子筛的工业应用提供了参考。     

聚甲亚胺酰胺树脂对水中Cu~(2+)的吸附

制备了聚甲亚胺酰胺树脂,对其进行傅里叶变换红外光谱分析。采用批处理方法实验了pH、铜离子初始浓度、吸附时间、吸附剂用量对吸附量的影响,研究了等温吸附模型和吸附动力学模型。优化后的吸附条件为:在铜离子溶液体积50 mL、初始浓度为300 mg/L、pH为6.0时,吸附剂投放量50 mg、吸附时间60 min,此时吸附量达到269.1 mg/g,去除率达89.7%。25℃时在研究浓度范围内,铜离子吸附过程用Langmuir等温线模型和Freundlich等温线模型描述均可;与准一级动力学方程、Elovich方程及内扩散方程相比,准二级动力学方程能更好地描述其吸附动力学过程。