大孔吸附树脂对烷基酚聚氧乙烯醚的吸附行为

烷基酚聚氧乙烯醚(APEOn)是一类重要的非离子表面活性剂,由于其生物代谢产物被证实具有较大的毒性,因此引起人们广泛关注.本文使用两种不同的大孔吸附树脂XAD-4、NDA-804对APEOn类物质NP10进行吸附,该技术可为使用大孔吸附树脂去除此类污染物提供理论依据.研究结果表明:XAD-4、NDA-804对NP10都有较好的吸附效果,温度对吸附有较大的影响,升高温度吸附量增大.NDA-804对NP10的吸附效果要好于XAD-4,这与它的化学特性以及孔结构有关.NP1O在两种树脂上的吸附都能用Langmuir吸附等温线方程很好的拟合,表明属于单层分子吸附.吸附热力学参数计算结果表明,XAD-4、NDA-804对NP10的吸附过程是吸热和自发的.吸附动力学拟合结果表明,NP10在XAD-4、NDA-804上的吸附都符合假二级反应动力学.     

三种不同树脂对硫辛酸吸附行为的研究

通过静态吸附实验,研究了XAD-4,NDA-100和ND-90树脂对乙醇．水溶液中硫辛酸的吸附热力学及动力学特性．结果表明：硫辛酸在XAD-4树脂上是单层吸附,符合Langmuir等温吸附方程,吸附过程符合准一级动力学吸附方程．在NDA-100和ND-90树脂上的吸附也符合Langmuir等温吸附方程,但并不只是单层吸附,同时兼有毛细管凝聚和微孔填充作用,吸附过程可分为大孔和中孔区吸附以及微孔区吸附两个阶段,两个阶段都符合准一级动力学吸附方程．     

气相中挥发性有机酸的分析

本文介绍了以XAD-2树脂为吸附剂、苄基溴为酯化剂、氧化银为催化剂,用氢焰离子化检测器测定气相中挥发性有机酸衍生化产物的色谱方法,并探讨了有机酸衍生化反应的最佳条件。结果表明,本法对分析C_1-C_4有机酸的分离效果良好。其中甲酸的衍生化反应率达到98％以上;XAD-2树脂对甲酸的吸附率可高选97％。使用本方法对大气样品中的挥发性有机酸进行了测定,最低检测浓度为几个ppb。     

两种盐复合改性活性氧化铝对水中氟的吸附特性

采用Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3两种盐对活性氧化铝进行改性,通过静态吸附实验,研究了改性活性氧化铝对水中氟离子的吸附特性及影响因素.改性后的活性氧化铝吸附容量显著提高,25℃下吸附容量达到6.25 mg·g-1.改性活性氧化铝对氟的吸附动力学符合拟二级动力学模型,吸附等温线更符合Langmuir等温吸附规律.吸附过程ΔG0<0、ΔH0>0、ΔS0>0,表明改性吸附剂对氟的吸附是自发的,是吸热、熵增加的反应.吸附最佳p H值为6,吸附过程中,共存PO3-4对吸附效果影响最大.     

不同热解条件下制备的秸秆炭对铜离子的吸附动力学

研究了不同热解条件下制备的秸秆生物炭对铜离子的吸附动力学规律.以常见的玉米杆和番茄杆为原料,在限氧升温热解的条件下制备生物炭.研究不同热解温度(300、400、500、600、700℃)和不同热解时间(1、2、4、6、8 h)对秸秆生物炭吸附性能的影响,实验结果表明番茄杆样品T6004和玉米杆样品C6006分别获得对铜离子的最佳吸附效果,其去除率分别为98.40%和98.77%.通过批试验探明秸秆生物炭对Cu~(2+)的吸附动力学特征与机理,秸秆生物炭对Cu~(2+)的吸附动力学数据随时间的变化能很好地用准二级动力学方程进行拟合,说明生物炭对Cu~(2+)的吸附是一个复杂的过程,并不是简单的单层吸附.用颗粒内扩散模型进行拟合分析发现,热解时间和温度对秸秆生物炭的吸附边界层厚度均会产生不同程度的影响.此外,颗粒内扩散并非吸附过程的唯一控速步骤,表面吸附和液膜扩散共同控制吸附反应速率.     

石英砂负载氧化铁吸附除锑的研究

考察了石英砂负载氧化铁(IOCS)在不同的实验条件下(无机阴离子种类及其离子强度、 pH值、IOCS投加量、温度等)对水溶液中锑的去除效果.结果表明:三种无机阴离子(NO-3,Cl-,SO2-4)对IOCS吸附锑的去除率、吸附容量以及反应速率几乎没有影响;在pH3-9范围内,锑的去除率达到90%.二级反应动力学模型及Langmuir等温吸附模型可分别较好地描述锑的吸附动力学及吸附等温线实验结果.随着温度的增加,反应速率以及吸附容量也随之增加.     

沸石和改性沸石对孔雀绿(MG)和磺化若丹明(LR)的吸附特性

以斜发沸石为原料制取壳聚糖改性沸石,并对改性沸石进行扫描电镜(SEM)和孔分布表征.改性沸石的表面附着壳聚糖并形成覆盖性多孔状结构,改性前后沸石BET比表面积变化不大,但改性沸石的总孔容积和平均孔径分别增大1.62倍和1.71倍.相对而言,初始浓度变化对天然沸石去除率的影响较小,而改性沸石所受影响较大.沸石对MG的吸附速率明显低于LR,吸附容量明显大于后者,这可能是范德华力和静电斥力综合作用的结果.p H值在2.0—9.0范围内MG的吸附随p H呈上升趋势,p H值超过9.0后又略有下降,LR在p H 4.0—11.0范围内呈下降趋势.反应温度从20℃上升至60℃,天然沸石对LR和MG的吸附容量有所提高.相对于准一级和准二级方程,孔内扩散方程可以更好地描述MG、LR在沸石和改性沸石上的吸附动力学,说明吸附反应主要发生在较大的微孔中,孔内扩散为影响吸附反应速率的主要因素.Langmuir方程和Freundlich方程均能较好描述吸附等温过程,两种沸石均易于与MG和LR发生吸附反应,但改性沸石吸附能力明显优于前者.热力学分析表明,MG和LR在沸石和改性沸石上的吸附过程是吸热反应,吸附反应是自发的过程,且属于物理吸附为主的反应类型.     

TEMPO氧化废纸纤维对甲基紫的吸附性能

以废纸纤维(WF)为原料,2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO)为氧化剂,制备不同氧化度的废纸纤维(OWF-1,OWF-2,OWF-3),用于吸附甲基紫染料.采用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜对吸附剂的结构和形貌进行表征.结果表明,氧化反应在WF上引入了羧基,降低了结晶度,但并没有改变纤维状形貌.吸附实验结果表明,OWF氧化度越高吸附容量越大,pH对吸附容量影响显著,温度对吸附容量影响较小,表明OWF与甲基紫之间的存在电荷吸附.在30℃,pH=9,甲基紫初始质量浓度为50 mg·L~(-1),OWF-3质量浓度为1000 mg·L~(-1)的条件下,吸附容量达到48.1 mg·g~(-1).对吸附过程的等温线及动力学进行研究,发现Freundlich吸附等温线和拟二级动力学模型能够更好描述吸附过程.此外,OWF-3具有良好的分离和再生性能.     

锆负载交联壳聚糖树脂的制备及硫酸根吸附性能

以壳聚糖为原料,利用反相悬浮法制备甲醛-戊二醛交联壳聚糖树脂,后与Zr4+反应制备锆负载交联壳聚糖吸附剂,用于吸附废水中SO2-4.运用红外光谱对吸附剂结构进行表征,采用静态吸附法考察负载条件对吸附量的影响及吸附剂重复使用性能.结果表明,交联反应主要发生在壳聚糖的氨基(—NH2)和一级羟基(C6—OH)上;锆负载过程中锆离子可负载于交联壳聚糖的氨基(—NH2)和羟基(—OH)上;最优条件即当Zr4+初始浓度为500 mg·L-1,体系pH值为3,负载时间为4 h时,锆负载交联壳聚糖吸附剂对SO2-4的吸附量达到最大为55.65 mg·g-1;用NaOH可有效恢复吸附剂,再生后的吸附剂吸附性能良好.     

还原条件下氧化石墨烯对铅离子的吸附/解吸附性能

针对地下水还原条件下附着Pb离子氧化石墨烯(GO)纳米颗粒的环境稳定性,实验研究了厌氧条件下Na_2S还原对GO吸附Pb~(2+)以及解吸附过程的影响.采用X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射以及表面增强拉曼技术对吸附与解吸附的过程机理进行分析比较.结果表明,GO及Na2S还原生成r GO对Pb~(2+)的吸附过程符合Langmuir吸附模型,最大吸附容量分别为937.65、92.99 mg·g~(-1),GO还原后Pb~(2+)吸附容量减小;厌氧条件下Na2S还原引起GO表面吸附的Pb释放,实验条件下有19.9%—35.3%被吸附的Pb以离子形态释放出来.光谱分析表明,吸附Pb的GO在厌氧条件下被Na2S还原致使GO表面含氧官能团减少,造成Pb解吸附,解吸附释放出的部分Pb与反应体系中的硫化物结合生成PbS沉淀.附着Pb的GO进入还原环境后,以Pb~(2+)离子形式解吸附释放的Pb会引起水体的再污染.     

胺型腰果酚醛树脂对Ag~+的吸附

制备了3种胺型腰果酚醛树脂(二乙撑三胺型腰果酚醛树脂(PCD)、己二胺型腰果酚醛树脂(PCE)、己二胺型腰果酚醛树脂(PCH)),采用XPS(X-射线光电子能谱仪)、EA(元素分析仪)、FTIR(傅利叶变换红外光谱分析仪)等手段研究了其结构特征,并考察了其对水溶液中Ag+的吸附行为和机理.结果表明,3种树脂对Ag+有较高的吸附量和吸附作用;在pH值为5.5的条件下,树脂对Ag+的吸附效果最佳;2h内吸附达到平衡;吸附行为均符合Lagergren准二级速率方程;树脂对Ag+的吸附均符合Langmuir等温吸附方程;吸附反应为自发吸热和熵增的过程;可溶性无机盐对树脂吸附Ag+的影响不大;推测其吸附机理是树脂上胺基、羟基与Ag+发生较强的配位作用和较弱的离子交换作用的化学吸附为主.吸附Ag+后的树脂可用硝酸脱附再生;树脂循环使用4次后,吸附率和脱附率仍大于90%.     

粟米糠吸附Pb~(2+)的关键因素交互效应及吸附机理研究

采用响应面法(Box-Behnken design,BBD)考察粟米糠吸附Pb~(2+)的不同因素(p H值、Pb~(2+)初始浓度、吸附剂浓度和吸附时间)对吸附过程的影响及交互效应,并通过等温吸附和表征分析研究吸附过程的热力学特征及其吸附机理.结果表明,p H值与Pb~(2+)初始浓度和吸附剂浓度交互效应显著,Pb~(2+)初始浓度与吸附时间的交互效应显著.使用等温吸附模型拟合吸附过程发现,Langmuir和Freundlich模型拟合结果较好,该过程为物理吸附与化学吸附共同作用,293、298、303、308 K条件下的粟米糠最大吸附量qm分别为10.33、10.56、11.10、11.22 mg·g-1,其对Pb~(2+)吸附能力随温度上升而提高.对吸附热力学参数ΔG、ΔH与ΔS计算表明该过程为吸热的自发反应,随反应进行体系混乱度增加.SEM和FTIR分析表明,粟米糠吸附Pb~(2+)前后表面形态发生明显改变,羟基、羧基、醇羟基等基团在粟米糠吸附Pb~(2+)中起主要作用.     

D201树脂对双组分萘系化合物的吸附分离

用D201强碱性阴离子交换树脂自双组分水溶液中选择吸附分离1-氨基-2-萘酚-4-磺酸(1,2,4-酸)和2-萘酚,考察了溶液pH值、浓度、温度、树脂床高及流速等因素对吸附和分离系数的影响.结果表明,在pH 3—6时,树脂对1,2,4-酸有较高的吸附量及吸附选择性,利于1,2,4-酸与2-萘酚的选择性吸附分离.温度对吸附的影响较小,等温吸附规律符合Freundlich模型.动态吸附表明,至1,2,4-酸的泄漏点时,吸附流出液中几乎只含2-萘酚,1,2,4-酸被吸附于树脂上.随着树脂床层的增长或初始浓度和流速的减小,都使泄漏点推迟及分离系数提高.载酚酸的树脂柱可用15%质量比的NH4Cl和20%体积比的乙醇混合液定量洗脱1,2,4-酸.     

改性污泥活性炭对苯乙烯的吸附

以城市污泥为原料制备活性炭,对其进行改性,研究了改性前后的比表面积、表面酸碱基团、对苯乙烯的静态吸附容量、吸附穿透曲线、脱附活化能等吸附性能.结果表明,硫酸铜溶液浸渍改性后可使污泥活性炭比表面积明显提高,其中0.1 mol.L-1硫酸铜溶液浸渍改性的污泥活性炭较改性前的比表面积提高了32%(达704.7 m.2g-1).硫酸铝溶液和硫酸铜溶液浸渍改性可以使污泥活性炭表面酸性基团含量提高、表面碱性基团含量减少;对苯乙烯的静态吸附容量提高到改性前的两倍以上(分别达211.4 mg.g-1和178.8 mg.g-1)、对苯乙烯的动态吸附穿透时间由2 min提高到10 min以上、脱附活化能由2.94 kJ.mol-1提高到6 kJ.mol-1以上.改性后活性污泥炭的吸附性能得到明显提高.     

阴离子交换树脂回收土壤淋洗液中的EDTA-Cd

以湖南株洲污染土壤作为研究对象,研究了Na-EDTA、NH_4-EDTA、Ca-EDTA在不同浓度下对土壤中Cd的去除效果,确定出适合的浓度与淋洗剂;并采用氯型717阴离子交换树脂对土壤淋洗液中的EDTA-Cd络合物进行吸附与回收试验,主要方法流程如下:采用静态法考察了固液比、pH值、时间、温度对树脂吸附EDTA-Cd络合物的影响,确定最佳吸附条件;采用上柱吸附法研究了在不同流速下穿透曲线的变化,确定树脂的穿透点;选取Fe_2(SO_4)_3多价金属盐溶液作为再生剂,对树脂中的EDTA-Cd络合物进行动态洗脱回收,测定出洗脱曲线与体积.随后进行连续5次吸附洗脱试验,探究树脂的再生性与树脂中EDTA-Cd络合物的回收效果.结果表明,在浓度为2.5 mmol·L~(-1)时,Na-EDTA、NH_4-EDTA、Ca-EDTA溶液对土壤中的Cd具有较好的去除效果,其去除率分别为64.75%、66.11%、68.29%.另外,在静态吸附过程中,随着固液比增加,树脂对EDTACd的吸附效率减少,在pH值为5.6时,对EDTA-Cd络合物吸附效率达到93.53%,树脂达到吸附平衡所需的时间为30—45 min,最佳反应温度区间为25—35℃;在动态吸附回收过程中,当上柱流速为4 m L·min~(-1)时,树脂达穿透点所需EDTA-Cd络合溶液为650 m L;再生剂Fe_2(SO_4)_3的洗脱体积为60 m L,洗脱溶液与吸附EDTA-Cd络合物溶液的体积比例达到1∶10.经过连续5次吸附洗脱试验后,树脂对EDTA-Cd络合物的去除率和再生率分别达到76.64%—93.43%、75.65%—84.19%.利用氯型717阴离子交换树脂提取以及回收土壤淋洗液中EDTA-Cd络合物是可行的.     

美托洛尔在沉积物与活性污泥上的吸附行为

β-受体阻滞剂美托洛尔是最常用的临床治疗高血压药物,随生活污水进入污水处理系统后难以完全去除而影响生态环境,吸附是去除美托洛尔的有效方法之一.为评估美托洛尔在不同介质上的吸附行为,采用批平衡处理方法,分别探讨了吸附时间、初始浓度、溶液p H值、温度等条件下美托洛尔在污水处理厂活性污泥、珠江沉积物和湖泊沉积物上吸附行为.结果表明,3种吸附介质对美托洛尔的吸附过程均表现为先快速后缓慢的趋势,吸附平衡时间约为4 h且不受初始浓度的影响;酸性条件促进美托洛尔在介质上的吸附,离子强度的增大会抑制美托洛尔的吸附;美托洛尔在3种吸附介质上的动力学吸附过程符合伪二级动力学吸附模型,吸附常数为11.63—66.74 mg·(μg·min)~(-1).吸附过程包括物理吸附与化学吸附且以化学吸附为主,吸附反应比颗粒扩散、液膜扩散对吸附的影响更为显著,是反应的控制步骤.由于吸附介质的阳离子交换量和有机质含量的不同,3种吸附介质对美托洛尔的吸附等温线符合不同的拟合模型;热力学实验表明不同介质对美托洛尔吸附均为自发的放热反应.研究结果可为美托洛尔在天然环境中的去除技术和环境风险评价提供数据支撑.     

生物炭基针铁矿复合材料对水中莠去津吸附特性研究

以牛粪和水稻秸秆为原料,分别在300℃和500℃条件下制备生物炭,同时通过共沉淀方法制备生物炭基针铁矿复合材料,研究生物炭及生物炭基复合材料对水中莠去津吸附特征。SEM和XRD分析结果表明,复合材料表面粗糙程度增加,2θ在21.2°、33.4°、36.6°、47.6°处出现针铁矿的特征衍射峰,生物炭基针铁矿复合材料制备成功。通过对吸附动力学和等温吸附平衡分析发现,生物炭对莠去津的吸附行为更符合准二级动力学方程,等温吸附过程符合Freundlich模型(r~2为0.925—0.996)。在25℃条件下,莠去津在300℃和500℃条件下制备的针铁矿负载牛粪生物炭上的吸附量分别是原生物炭上吸附量的1.59倍和2.99倍,在针铁矿负载水稻秸秆生物炭上的吸附量分别是原生物炭上吸附量的2.02倍和1.73倍。比表面积和孔结构数据显示,生物炭基复合材料的比表面积是原生物炭材料的4.41—20.8倍,制备生物炭材料的孔结构以中孔为主。莠去津在生物炭上的吸附大体表现为吸热的自发过程。对不同材料制备的生物炭及与生物炭基复合材料吸附性能进行对比,结果表明水稻秸秆制备的生物炭对莠去津的吸附性能优于牛粪制备的生物炭,生物炭基针铁矿复合材料对莠去津的吸附效果优于原生物炭。随制备温度的升高,相同材料生物炭对莠去津吸附性能略有增加。研究结果可为生物炭及生物炭基针铁矿复合材料去除水中莠去津的应用提供理论依据。     

水中有机氯化合物在XAD树脂上的浓缩

本文采用与Junk等人所用的装置类似的装置试验了XAD-2、4、7、8树脂对水中氯代苯类、氯代酚类、六六六、DDT,除草剂和PCB等有机氯污染物进行了浓缩实验。结果表明,它们能有效地从水中将这些物质吸附。其中尤以XAD-4效果最好,回收率达97％,试验结果还表明,不同的淋洗剂及其用量,不同的淋洗方式,对回收影响较大,丙酮是最好的淋洗剂,流速对结果影响不大,另外,这些树脂的吸附效率虽然很高,但是由于淋洗不完全,往往造成回收率低的结果。     

焙烧态镁铝铁类水滑石对磷酸根离子的吸附

用共沉淀法制备了镁铝铁三元类水滑石(LDH),在不同温度下对其焙烧4 h,得到焙烧态类水滑石(CLDH).采用XRD、FT-IR对材料进行分析,研究其对水中磷酸根的吸附性能和机制.结果表明,铁的掺杂量过大会破坏类水滑石的层状结构,且随着铁含量的增大,类水滑石对磷酸根的吸附量逐渐减小.当Mg/Al/Fe物质的量之比为2∶0.9∶0.1,在300℃下焙烧时,CLDH吸附磷酸根能力最好,吸附容量约27.03 mg.g-1,为焙烧前的1.32倍.在pH 4—11范围内,在竞争离子存在的条件下,CLDH-0.1-300都能表现出较好的吸附性能,对实际废水中的磷也有较强的吸附能力.CLDH-0.1-300对磷酸根的吸附符合二级反应动力学模型,吸附等温线符合Langmuir等温式.用浓度为0.5 mol.L-1的NaOH溶液可以对吸附磷酸根后的类水滑石CLDH-0.1-300实现解吸再生,"吸附-再生-再吸附"循环3次后吸附容量仍接近初始值的60%.     

可变电荷土壤对水体中磷酸根的吸附去除作用

采用一次平衡法和土柱淋溶法研究4种可变电荷土壤对磷的吸附容量,结果表明可变电荷土壤对磷有很强的吸附能力.4种土壤对磷吸附鲢的大小顺序为昆明砖红壤＞柳州红壤≈徐闻砖红壤＞鹰潭红壤,与土壤游离铁、铝氧化物的含量大小顺序一致.说明土壤铁、铝氧化物对磷酸根吸附有重要贡献.被土壤吸附的磷酸根在NO-3体系中的解吸量很小,一般不超过吸附量的10%,但在柠檬酸体系中磷酸根的解吸量量著增加,说明磷酸根主要通过非静电吸附机制被可变电荷土壤吸附.根据淋溶试验结果,昆明砖红壤、柳州红壤、徐闻砖红壤和江西红壤对磷的吸附量分别可达1 792、1 536、1 408和1 280 mg·kg-1,说明富铁可变电荷土壤可以用作水体中磷的有效吸附剂.从土柱淋溶试验获得的吸附量大于一次平衡试验所得值,说明由于磷吸附慢反应的贡献,磷的吸附量随平衡时间的增加而增加.