磁性纳米吸附剂Fe3O4@SiO2-NH2对阴离子染料的吸附研究

为了研究用于印染废水处理的新型高效材料,以3-胺丙基三甲氧基硅烷为偶联剂制备了氨基修饰表面的磁性纳米粒子吸附剂(记为Fe3O4@SiO2-NH2).研究了吸附时间、pH值、染料初始质量浓度和吸附剂用量等因素对其吸附酸性橙Ⅱ(AO Ⅱ)和活性艳红X-3B(X-3B)的吸附效率的影响,测定和分析了吸附过程的热力学和动力学.结果表明,Fe3O4@SiO2-NH2对AO Ⅱ和X-3B的吸附符合Langmuir吸附等温线和准二级动力学模型.Fe3O4@SiO2-NH2对AO Ⅱ和X-3B的吸附是单分子层吸附为主的化学过程,其吸附容量分别为132 mg/g和233 mg/g.初步研究了通过外加磁场和调节pH值来实现吸附剂和染料的再生和循环使用.     

水稻、油菜秸秆对水中镉的吸附特性

为了解水稻秸秆和油菜秸秆对废水中Cd2+的吸附特性,研究了吸附时间、初始离子质量浓度、秸秆投加量、初始pH值和振荡速率对溶液中Cd2+去除率与吸附量的影响,通过动力学、热力学模型拟合和扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)分析,探讨其吸附机理.结果表明:水稻和油菜秸秆具有良好的Cd2+吸附效果,pH值为4～7时,Cd2+吸附率均可达到50％以上;在投加量为10 g/L、初始pH值为6、振荡速率为150 r/min、温度为25℃的条件下,处理200 mg/L含Cd2+废水时,水稻和油菜秸秆对Cd2+的去除率分别达到66.5％和68.2％,吸附平衡时间约为90 min;其吸附动力学过程以准二级动力学方程拟合效果最好,等温吸附模型符合Langmuir方程,在25℃下油菜秸秆和水稻秸秆的最大吸附量理论值分别为14.28 mg/g和13.76 mg/g;结合SEM和FTIR分析推断,两种秸秆吸附Cd2主要发生在吸附剂表层,吸附过程以化学吸附为主.研究表明,油菜秸秆和水稻秸秆是具有潜在利用价值的Cd2+吸附剂.     

毛竹遗态 Fe2O3／Fe3O4／C 复合材料对水中锑（III）的吸附研究

以毛竹遗态Fe2 O3／Fe3 O4／C复合材料为吸附剂,锑（III ）初始含量、溶液初始pH值、吸附剂投加量以及吸附剂粒径为影响因素开展吸附影响研究。结果表明,随着锑（III ）初始浓度的升高,毛竹遗态Fe2 O3／Fe3 O4／C复合材料对锑（III ）的吸附量逐渐增加;初始溶液pH为7时,对锑（III ）的吸附效果最好,吸附量为4．7821 mg／g;块状吸附剂对水中锑（III ）的去除率和吸附量与粉末状吸附剂吸附效果相当。     

水热合成类水滑石/生物炭对镉的吸附和稳定化性能

为提高类水滑石(LDH)对镉(Cd)的吸附能力并考察类水滑石/生物炭复合材料(LDH/BC)在土壤中对镉的稳定化性能,以经KOH活化的稻壳生物炭(BC)为载体,采用水热法和共沉淀法制备LDH/BC,以研究不同复合方式及BC复合量对LDH吸附能力的影响.对经优化制备的LDH/BC在不同Cd2+质量浓度、pH值和反应时间下的吸附特性进行考察,以阐明吸附机理并初步在土壤中验证钝化效果.结果表明:通过水热法制备的LDH(h)/BC0.25对Cd2+吸附性能出色,其中BC添加量为0.25 g.当Cd2+初始质量浓度为160 mg/L 时,LDH(h)/BC0.25对 Cd2+吸附量最大(150.15 mg/g)且吸附反应有较宽的pH值范围.LDH(h)/BC0.25在1 h内可迅速吸附Cd2+,在3 h后吸附达到饱和.动力学过程与拟二级动力学方程拟合程度较高,表明吸附过程主要为化学吸附.同时,XPS结果表明,Cd2+可能以CdCO3、Cd(OH)2、CdClOH的形式存在或Cd2+可能通过与含氧官能团的络合作用吸附在LDH(h)/BC0.25表面.此外,对镉污染土壤施加质量分数为6％的LDH(h)/BC0.25并处理14 d后,土壤中酸溶态镉向残渣态转化,镉形态更加稳定.     

掺杂生物膜组分对黄河乌海段表层沉积物吸附Cd~(2+)的影响研究

以生物膜主要组分水铁矿和腐殖酸作为掺杂吸附剂,分析了掺杂前后黄河乌海段表层沉积物对重金属Cd2+的吸附特性,探讨了吸附时间、Cd2+初始浓度和pH对沉积物吸附Cd2+的影响,对吸附动力学和吸附等温线进行了拟合并计算了分配系数。结果表明:腐殖酸和水铁矿掺杂比例的提高增强了沉积物对Cd2+的吸附能力;掺杂生物膜主要组分对黄河乌海段水体Cd2+的吸附过程更符合Langmuir等温吸附曲线(R2≥0.99,p≤0.02,n=7);掺杂腐殖酸和水铁矿后沉积物对Cd2+的分配系数分别为:6.2959和2.7110,二者均高于未掺杂沉积物对Cd2+的分配系数(0.8626),说明掺杂腐殖酸的吸附效果优于掺杂水铁矿的吸附效果;另外,溶液pH对沉积物吸附Cd2+影响显著。     

改性纳米Fe_3O_4去除水溶液中四环素的研究

利用共沉淀法制备了表面活性剂PVP-K30以及PEG-4000改性纳米Fe3O4吸附剂,采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、震动样品磁强计(VSM)表征了改性Fe3O4的形貌、尺寸以及磁性质;以盐酸四环素(TC)为吸附对象,研究了改性剂、反应温度和TC起始质量浓度等对Fe3O4吸附性能的影响,同时利用红外光谱仪(IR)研究吸附机理。结果表明,改性后纳米Fe3O4结晶度及分散性明显提高,较25 nm的未改性Fe3O4,PVP和PEG-4000改性Fe3O4颗粒分别减小至20 nm和10 nm;同时改性产物均保持了较高磁性性能。在吸附盐酸四环素(TC)过程中,PEG-4000改性Fe3O4吸附容量最高(47.62mg/kg),PVP改性Fe3O4的吸附能力(36.1 mg/kg)优于未改性Fe3O4(13.45 mg/kg)。PEG-4000改性Fe3O4吸附TC过程中,Langmuir等温线模型优于Freundlich等温线模型,表明吸附剂对四环素分子为单层分子吸附,其吸附动力学遵循孔内扩散模型,并以表面吸附为主,粒内扩散为辅;改性Fe3O4吸附TC行为中羟基间形成的氢键起主要吸附作用。改性Fe3O4吸附剂经3次解吸仍显示出较高的吸附容量。     

原位负载木麻黄单宁树皮的制备及其对Ca2+的吸附

以富含单宁的木麻黄树皮为原料,通过甲醛与单宁等的反应及氧化处理制备固化、固化-H2O2固化-NaClO 3种原位固化木麻黄单宁改性树皮吸附材料,利用FT-IR和胶体滴定法研究改性前后树皮性质的变化,并考察了3种改性树皮对水溶液中Ca2+的吸附行为.结果表明:氧化处理增加了吸附剂表面的带负电基团,提高了对Ca2+的吸附能力,NaClO氧化效果更佳;氧化剂用量对Ca2+的吸附效果影响不大;3种改性树皮对Ca2+的吸附量随Ca2+初始质量浓度增大而增大,随溶液pH值增大而缓慢增大;3种树皮对Ca2+的平衡吸附量依次为27.32 mg/g、31.15 mg/g、34.72 mg/g,其对Ca2+的吸附行为符合准二级动力学方程.     

细菌-矿物复合吸附剂对重金属离子的吸附与解吸作用

将胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)KO2菌株在无氮培养基中培养得到细菌吸附剂,将K02分别接种到含有硅藻土或沸石粉的培养基中培养,得到细菌-硅藻土复合吸附剂和细菌-沸石复合吸附剂,研究三者对几种重金属离子的吸附和解吸作用.结果表明,细菌与矿物的复合吸附剂效果更好,解吸率也更高,其中细菌-沸石复合吸附剂效果最好.比较对Cu2+、Zn2+、Cd2+、Cd3+、pb2+的吸附作用.该吸附剂对Pb2+选择性最好,吸附率达97%,且吸附后可以自动聚集成团沉降,相比细菌和矿粉单独使用,沉降时间明显加快.用浓度均为0.1 mol/L的草酸、草酸铵、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)、硝酸钠4种溶液作解吸剂,分别对上述3种吸附剂体系进行解吸.EDTA-2Na对3种吸附条件下的Pb2+解吸效果最好,最高达到90%.在应用细菌吸附剂和细菌-硅藻土吸附剂条件下,EDTA-2Na解吸效果从大到小为Pb2+、Cu2+、Cr3+其他解吸剂均对Cu2+效果最好;草酸的解吸率从大到小依次为Cu2+、Cr3+、Cd2+、Zn2+、Pb2+.而在采用细菌-沸石吸附剂条件下,不同解吸剂对不同重金属解吸效果完全不同.用EDTA-2Na做解吸剂,5种离子的解吸率都明显高于其他组,草酸对Cr3+解吸率最高.研究表明,对重金属离子废水吸附和解吸效果较好的组合为细菌-沸石吸附剂和EDTA-2Na.     

面包酵母菌对Pb2+和Cd2+单双重金属离子体系的吸附效果

为了探讨灭活面包酵母菌对Pb2+、Cd2+的单、双重金属离子体系(以下简称双离子体系)的吸附效果及影响机制,选择灭活面包酵母菌为吸附剂,对Pb2+、Cd2+的单离子体系和Pb2+-Cd2+双离子体系吸附动力学过程和等温吸附效果进行研究.结果表明,不同离子体系中,在相同初始浓度情况下,面包酵母菌对Pb2+的吸附量总是大于对Cd2+的吸附量.试验条件下,面包酵母菌对Pb2+、Cd2+的单离子体系和Pb2+-Cd2+双离子体系等温吸附符合Langmuir模型,最大吸附量qmax分别为0.414 9 mmol/g、0.346 8 mmol/g和0.488 5 mmol/g.SEM/EDS分析表明,Pb2+、Cd2+被吸附到菌体上,造成菌体变形或出现破裂,并使内部物质外泄,这可能是吸附进行一定时间后出现二次吸附过程的主要原因.灭活面包酵母对Pb2+和Cd2+具有良好的吸附效果,对Pb2+-Cd2+双离子体系的吸附,离子间的点位竞争和联合毒性作用是影响体系总体吸附效果的重要因素.     

碳酸镁与镉离子的吸附和沉淀作用研究

以碳酸镁为吸附剂,在镉离子初始浓度为0~6 mmol/L,初始pH值为4和7的条件下,研究了碳酸镁与镉离子的吸附与沉淀作用。结果表明,由于碳酸镁的溶解及与体系中氢离子的中和,碳酸镁—镉体系的最终pH值为10.4左右;体系的平衡pH值随着镉离子初始浓度的增加而减小;体系中镉的平衡浓度随着初始镉离子浓度的增加缓慢上升;碳酸镁对镉的吸附等温线为折线型,不符合Freundlich和Langmuir模型,符合伪二阶吸附动力学模型。结合碳酸镁吸附镉前后固相表征的结果,说明碳酸镁与镉离子的作用机制随着镉离子浓度的增加,从离子交换发展为离子交换和表面配位反应并存,最后表现为表面沉淀。