新型多功能螯合树脂的合成及对水中Cd(II)离子的吸附特征

研究了使用交联聚苯乙烯叔胺树脂为前驱体与5-氯甲基水杨醛经搅拌反应合成季铵盐型多功能螯合树脂及其对水中Cd(Ⅱ)离子的吸附特征。结果表明,水杨醛单元成功地连接到树脂表面,其含量为1.89 mmol/g。通过浓度、pH值、时间等条件的变化对吸附性能进行研究,得到了25℃时Cd(Ⅱ)的最佳吸附条件:Cd(II)离子浓度为600μg/L,pH=6.0,吸附达平衡的时间约为4 min,树脂的最大吸附量为200.0μg/g,吸附符合Langmuir等温式。pH=6.0时,对重金属离子Zn(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)吸附能力强但选择性较差。     

活性焦对水中汞的吸附性能

采用活性焦作为吸附剂,通过静态吸附实验,研究了活性焦对水中汞的吸附特性,并初步探讨了其吸附机理。活性焦对汞的吸附可用拟二级动力学模型描述;在pH为5时能达到对Hg(Ⅱ)的最大吸附容量,在不同离子强度下均能保证对Hg(Ⅱ)有较高的去除率;据Langmuir吸附等温线模型计算出活性焦对Hg(Ⅱ)的饱和吸附容量可达412.1 mg/g。结合红外光谱、Zeta电位测试的结果,可推测活性焦对Hg的吸附过程是物理吸附和化学吸附综合作用的结果。活性焦是一种成本低、效果显著且稳定的吸附剂,有望在含汞废水处理中发挥重要作用。     

胺基树脂的合成及对水中重金属离子的吸附特征

研究了使用氯甲基化聚苯乙烯交联微球为前驱体与二乙烯三胺经回流反应合成胺基树脂及其对水中Cd2+和Ni2+的吸附特征。结果表明,胺基官能团成功地嫁接到树脂表面,胺基含量为5.6 mmol/g。胺基树脂对Cd2+和Ni2+的吸附等温线表明,温度的升高有利于吸附,且吸附等温线都符合Langmuir模型。pH值对吸附的影响较大,最佳吸附pH值范围为4~6。2种金属离子在胺基树脂上的吸附都符合准二级动力学方程。     

改性树脂对β-萘磺酸的吸附性能

将D301树脂与FeCl3-NaOH体系反应进行改性,制备一种改性树脂作为吸附剂,吸附去除废水中的β-萘磺酸的研究。通过SEM技术对改性树脂进行了结构表征;考察了pH值、吸附时间和温度因素对改性树脂吸附β-萘磺酸的影响:最佳的实验条件pH值为3、反应时间为7 h、温度为298 K,且最大吸附量达778 mg/g。改性树脂对β-萘磺酸的吸附等温线符合Freundlich方程;热力学实验数据:ΔG<0,ΔH<0,该吸附过程为放热、自发过程;吸附动力学符合二级动力学方程。     

D006树脂对Cd(Ⅱ)的吸附性能研究

通过树脂筛选实验,选用大孔强酸性阳离子树脂D006作为Cd(Ⅱ)的吸附材料,通过静态实验考察吸附时间、振荡转速、溶液pH和树脂用量对吸附效果的影响,并探讨了吸附的热力学和动力学性能,同时对树脂进行了再生实验。结果表明,D006树脂对Cd(Ⅱ)的平衡吸附量可达20.98mg/g;D006树脂吸附Cd(Ⅱ)的最佳条件为吸附时间120min、振荡转速120r/min、溶液pH 2.9左右、树脂用量0.20g;D006树脂对Cd(Ⅱ)的吸附过程符合Langmuir方程,为单分子层吸附;准二级动力学模型能较好地描述Cd(Ⅱ)在D006树脂上的吸附行为,吸附的活化能为5.46kJ/mol,该吸附过程主要为物理吸附;于30℃下采用1mol/L硫酸对吸附后的D006树脂进行脱附,脱附率可达到96%以上,可实现对Cd(Ⅱ)的富集与回收。     

改性油菜秸秆对Co(Ⅱ)的吸附

利用ZnCl_2对油菜秸秆进行改性,制得生物吸附剂。通过单因子优化实验,研究其对水溶液中的重金属Co(Ⅱ)的吸附效果。结果表明:在298 K下,pH为6.5,吸附剂用量2 g/L时,对初始浓度为10.0 mg/L Co(Ⅱ)水溶液的吸附率达95%。利用Langmuir和Freundlish等温线模型对实验数据进行拟合分析,Langmuir等温线模型很好地描述了油菜秸秆对Co(Ⅱ)的吸附过程。热力学参数表明,吸附是一个自发放热反应。改性油菜秸秆对Co(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学方程。在室温下秸秆对Co(Ⅱ)的饱和吸附量为10.3 mg/g。     

汞(Ⅱ)和砷(Ⅲ)在草炭土胡敏酸上的吸附

为研究汞和砷在胡敏酸上的吸附特性,从辽宁彰武采集了草炭土并用稀碱法提取胡敏酸。研究胡敏酸对Hg(Ⅱ)和As(Ⅲ)吸附作用,探讨温度(15、25、35、45℃)、pH(3,5,7,9)和离子强度(Ca2+,H2PO-4)对该吸附的影响,并计算吸附活化能。结果表明:温度与胡敏酸对Hg(Ⅱ)的吸附呈显著正相关,而对胡敏酸吸附As(Ⅲ)的影响较小;pH对胡敏酸吸附Hg(Ⅱ)也呈正相关,而胡敏酸对As(Ⅲ)的吸附以中性最好,酸性、碱性下吸附量均降低;Ca2+对Hg(Ⅱ)的吸附有明显的抑制作用,H2PO-4对As(Ⅲ)的吸附影响很小。对等温吸附实验结果拟合证明,胡敏酸对Hg(Ⅱ)和As(Ⅲ)等温吸附更符合Freundlich模型。对动力学吸附实验结果拟合证明,准二级动力学方程能很好地描述胡敏酸对Hg(Ⅱ)和As(Ⅲ)的吸附。Hg和As(Ⅲ)在胡敏酸的吸附活化能分别为23.06 k J·mol-1和2.65 k J·mol-1,表明Hg(Ⅱ)在胡敏酸上的吸附以化学吸附为主,As(Ⅲ)在胡敏酸上的吸附以物理吸附为主。     

001×14.5离子交换树脂对镍(Ⅱ)的吸附

实验采用离子交换树脂法吸附镍(Ⅱ),树脂选型确定了强酸性阳离子交换树脂001×14.5对镍(Ⅱ)吸附容量最大.用所选的001×14.5树脂吸附镍(Ⅱ)的过程,静态吸附实验表明,转速大于100 r/min时,对树脂吸附的影响可忽略,即基本消除外扩散,pH =7.0时吸附最佳,镍(Ⅱ)吸附率随树脂用量的增加而增大;001×14.5树脂吸附镍(Ⅱ)过程符合Langmuir等温吸附方程,且为优惠吸附;吸附过程符合拟二级动力学模型,吸附过程活化能为E=30.9 kJ/mol,由颗粒内扩散控制;用1 mol/L的硫酸对吸附饱和树脂进行脱附再生,脱附率可达98％以上.     

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。     

胞外聚合物对水中Cd(Ⅱ)的吸附性能研究

以Pseudomonas fluorescens C-2产生的胞外聚合物PF-2作为新型生物吸附剂,以傅里叶变换红外光谱(FTIR)对其进行表征。系统地研究了胞外聚合物PF-2对水中Cd(II)的吸附行为。结果表明,在pH值为6.0,该吸附剂对水中的Cd(II)具有很强的吸附能力。聚合物PF-2对Cd(Ⅱ)的吸附较易进行,吸附等温线能较好地用Langmuir模型来描述,最大单分子层吸附量为33.50 mg/g,吸附动力学很好地符合准二级动力学模型。胞外聚合物PF-2含有的主要官能团为羧基、羟基和氨基等,其中羧基、羟基参与了Cd(Ⅱ)的吸附。结果表明利用胞外聚合物PF-2去除环境水样中的Cd(Ⅱ)是可行的。     

花生壳基和木屑基生物炭对离子型染料和Pb(Ⅱ)的吸附性能研究

采用花生壳和木屑为原材料分别在300、600℃限氧条件下热裂解制备4种生物炭,研究了其对阳离子型染料亚甲基蓝(MB)、阴离子型染料刚果红(CR)和重金属Pb(Ⅱ)的吸附等温线和吸附动力学效应以及生物炭上Pb(Ⅱ)的解吸再生效应。结果表明,相比Freundlich方程,生物炭对MB和Pb(Ⅱ)的吸附等温线更符合Langmuir方程。其中,生物炭对MB的吸附受到表面含氧官能团和平均孔径影响,对Pb(Ⅱ)的吸附机制以离子交换或共沉淀为主。相比Langmuir方程,生物炭对CR的吸附等温线更符合Freundlich方程,吸附机制主要以疏水作用为主。300℃热裂解花生壳制备的生物炭对MB吸附效果最好,最大吸附量达28.0 mg/g;600℃热裂解制备的生物炭对CR吸附效果最好;300、600℃热裂解花生壳制备的生物炭对Pb(Ⅱ)吸附效果均较好,最大吸附量分别为63.7、73.2 mg/g。生物炭对MB、CR和Pb(Ⅱ)的吸附基本在24 h内达到平衡,相比准一级动力学模型,吸附过程均更符合准二级动力学模型。0.1 mol/L盐酸能有效解吸4种生物炭吸附的Pb(Ⅱ)。生物炭的吸附效果和吸附机制与生物炭制备时的热裂解温度和原材料种类关系密切。     

草酸改性柚子皮对废水中镉离子的吸附性能

以粗柚子皮(PP)为吸附剂原材料,以草酸为改性剂制备出了改性柚子皮吸附剂(MPP)。采用批量实验研究了改性吸附剂对水中Cd(Ⅱ)吸附的影响因素(如溶液pH、吸附剂用量、接触时间和Cd(Ⅱ)初始浓度)、吸附动力学、吸附等温线和吸附热力学等,并讨论了其吸附机理。在溶液初始pH为5.0、吸附剂投加量为5 g/L、Cd(Ⅱ)初始浓度为50 mg/L条件下,吸附剂MPP对Cd(Ⅱ)的吸附平衡时间为120 min,其吸附率可维持在95.63%以上。吸附过程可以很好地用准二级动力学方程和Langmuir吸附等温模型描述。热力学分析结果显示,吸附剂(MPP)对Cd(Ⅱ)的吸附是吸热反应,且能自发进行。     

改性玉米秸秆对废水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

对经碱处理和醚化接枝的改性玉米秸秆吸附剂进行了结构表征、吸附条件优化、吸附动力学及吸附等温线研究。结果表明,对于200mg/L的Cr(Ⅵ)废水,改性玉米秸秆吸附剂最佳吸附条件:吸附剂投加量为1.0g,反应温度为40℃,pH=3,反应时间为300min。吸附过程服从准二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir模型。     

荔枝皮对重金属Ni~(2+)的吸附性能

采用批量实验研究了荔枝皮对水中重金属Ni2+吸附的影响因素(如接触时间、pH和吸附剂量)、吸附等温线、吸附动力学和吸附热力学等,并讨论了其吸附机理。结果表明,未改性荔枝皮和改性荔枝皮对Ni2+的吸附平衡时间均为30min;最适pH为6.0~7.0;最佳吸附剂量均为20 g/L。吸附过程均能用Langmuir和Freundlich等温线模型来很好地描述,且均符合假二次动力学模型。改性荔枝皮和未改性荔枝皮对Ni2+的最大比吸附量分别为11.88和5.19 mg/g。此外,热力学研究结果表明,未改性荔枝皮和改性荔枝皮吸附Ni2+均属于非自发的放热过程。     

壳聚糖改性对磁性Fe_3O_4吸附去除Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的影响研究

利用壳聚糖改性磁性Fe_3O_4以提高其对重金属Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附性能,考察了改性前后磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附等温线及吸附动力学过程。结果表明,经壳聚糖改性后,壳聚糖-磁性Fe_3O_4比表面积大幅增加,由原来的76.12m2/g增加到142.67m2/g;壳聚糖-磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附性能优于磁性Fe_3O_4;当pH为2.0~7.0时,提高pH有助于促进两种磁性材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附量;两种磁性材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学模型,吸附过程属于吸热过程;重复吸附—脱附循环再生5次后,壳聚糖-磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的去除率仍在80%以上,磁性Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的去除率在75%以上,两种磁性材料再生性能较好。     

厌氧颗粒污泥吸附去除废水中Hg~(2+)的研究

在实验室条件下,以静态、序批的方法研究了厌氧颗粒污泥对废水中Hg2+的吸附特性及环境条件对其吸附能力的影响,并通过红外光谱和能谱对比手段,初步探讨了厌氧颗粒污泥吸附Hg2+的机理.结果表明,厌氧颗粒污泥对Hg2+的吸附过程符合准二级吸附动力学模型,其吸附等温线与Freundlich型拟合得较好(R2=0.9933);pH是影响吸附的重要因素,在pH值为3～8的范围内,吸附量较大,最大为64.64 mg/g,当pH值大于8或小于3时,吸附量逐渐下降;温度对吸附也有一定的影响,但影响程度不明显.红外光谱和能谱分析表明,厌氧颗粒污泥表面功能基团对Hg2+的络合作用是吸附的主要机理,这些基团包括-CH、-CH2、-cH,、P-H、C=O、C-N、P=O、S=O及=C-H,同时在吸附过程中还存在一定的离子交换吸附.     

Sb（Ⅲ）在不同形态MnO2表面的吸附特征

研究比较了Sb(Ⅲ)在δ态、α态和β态MnO2表面的吸附行为,深入探讨了pH、MnO2浓度、Sb(Ⅲ)初始浓度和离子强度对MnO2吸附Sb(Ⅲ)的影响.结果表明,δ态、α态MnO2对Sb(Ⅲ)的吸附等温线较好地符合Langmuir吸附等温式,β态MnO2对Sb(Ⅲ)的吸附等温线较好地符合Freundlich吸附等温式;Sb(Ⅲ)在δ态、α态MnO2表面的吸附速率较快,吸附过程符合一级反应动力学曲线,而在β态MnO2表面的吸附速率较慢,吸附过程符合二级反应动力学曲线;pH对3种形态MnO2的吸附活性影响很大,适当的MnO2浓度有利于对Sb(Ⅲ)的吸附,离子强度对MnO2的吸附活性影响不大.     

Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在氧化石墨烯/聚酰胺-胺复合材料上的竞争吸附

以"grafting to"法制备的氧化石墨烯/聚酰胺-胺(GO/PAMAMs)作为吸附剂,研究了Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在GO/PAMAMs上的竞争吸附行为,考察了溶液pH值、吸附时间、初始离子浓度及吸附剂用量等因素对吸附过程的影响,探讨了Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在GO/PAMAMs上的竞争吸附机理。研究表明:GO/PAMAMs对Cu(Ⅱ)的吸附最佳pH值是5.0,Cd(Ⅱ)的最佳pH值为5.5;Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在GO/PAMAMs上的竞争吸附过程符合Lagergren准二级动力学模型,等温吸附过程遵循Langmuir模型;热力学研究表明Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在GO/PAMAMs上的吸附是自发进行的吸热过程,且属于物理吸附。     

生物炭对水中Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附特征

选取花生壳和玉米秸秆为原材料,在不同温度下制备生物炭,与市售的银杉木炭一起作为吸附剂探究其对水溶液中Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附能力和特性。用FTIR和扫描电镜表征生物炭表面性质。实验考察了吸附时间、溶液初始pH、初始浓度对吸附的影响。结果表明,在室温25℃和pH 5.0条件下,生物炭对Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的吸附量随时间的增加而增大,在24 h后基本达到平衡,并且生物炭对Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的吸附动力学符合准二级动力学方程;溶液初始pH显著影响生物炭对Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附,其中对Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的最佳吸附pH分别为5.0和6.0;花生壳生物炭和玉米秸秆生物炭对Pb(Ⅱ)的等温吸附符合Langmuir模型和Freundlich模型,而对Zn(Ⅱ)的等温吸附Freundlich模型拟合效果更佳;银杉木炭对Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的等温吸附更适用于Langmuir模型。另外,随着生物炭制备时热解温度的升高,生物炭对Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附量增加,且各生物炭对Pb(Ⅱ)的最大吸附量远大于其对Zn(Ⅱ)的最大吸附量。不同生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力有明显差异,表现为:花生壳生物炭玉米秸秆炭银杉木炭,而对Zn(Ⅱ)的吸附力差异不明显。     

一种新型复合除砷材料的制备及其性能

将锆的水合氧化物固载于大孔螯合树脂D401上制备出一种新型除砷材料,并研究了不同实验条件下复合吸附剂D401-Zr对水溶液中As(V)的吸附性能。研究结果表明,在pH<5.2时D401-Zr对As(V)都具有较强的吸附性能;其吸附等温线与Langmuir吸附模型具有较高的吻合度;吸附动力学研究表明,D401-Zr对砷的吸附均遵循二级动力学方程;竞争吸附实验表明,与SO24-、Cl-共存时,D401-Zr对砷的去除率大于90%,而与PO34-、F-竞争离子共存时,其去除率明显下降。