介孔铁锆复合氧化物的制备及其对Cr(VI)的吸附性能

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,以铁(Fe)和锆(Zr)为原料,采用不同Fe/Zr摩尔比例,制备出Fe/Zr复合氧化物吸附剂,对吸附剂的比表面积、孔径分布、晶型结构和零点电位(pHzpc)进行了表征.筛选吸附容量最佳的Fe/Zr吸附剂,考察了吸附条件对其去除水中Cr(VI)效果的影响,探讨了吸附动力学和等温线规律.结果表明:最佳吸附剂的Fe/Zr摩尔比为5/1,具有典型的介孔材料结构特征;该吸附剂在pH为2~8范围内均有良好的除Cr(VI)效率;30 min内即可达到吸附平衡,最大吸附容量为60.90 mg/g.介孔Fe/Zr复合氧化物与现有除Cr(VI)吸附剂相比具有更高的吸附能力,是一种具有较好应用潜力的水处理除Cr(VI)吸附剂.     

磁性介孔锰铁复合氧化物对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

以复合金属草酸盐为前驱体制备了纳米晶构筑的介孔锰铁氧化物材料,采用透射电镜、X射线衍射仪和固体比表面测定仪等对产物进行了表征.并研究了其对水体Cr(Ⅵ)的吸附性能,考察了pH及离子强度对吸附容量的影响、吸附动力学、吸附等温线以及碱液对Cr(Ⅵ)的洗脱率。结果表明,获得的锰铁氧化物为纳米晶构筑的介孔材料,比表面达277.4 m2/g,对Cr(Ⅵ)在酸性条件下有较强的吸附性能。在初始Cr(Ⅵ)质量浓度为100 mg/L,pH值在2时,10 min内能使溶液中的Cr(Ⅵ)去除率达96.8%,最大Cr(Ⅵ)吸附容量Qm为40 mg/g。     

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。     

锆改性铝氧化物对水中磷的吸附特性

采用共沉淀法制备锆改性铝氧化物。在研究其对水中磷吸附特性的基础上,结合SEM-EDS、XRD、FTIR和XPS等表征手段,分析吸附剂的结构组成以及反应前后的表面基团变化,探讨吸附除磷的机理。结果表明：Power动力学模型和Langmuir等温线模型可以很好地描述锆改性铝氧化物对磷的吸附特征;在投加量为0.3 g·L-1、溶液pH为7时,磷的饱和吸附量为76.63 mg·g-1;pH=4~6时,吸附剂除磷效果较好,在偏碱性环境下,磷吸附量明显降低;Cl- 和SiO32-对磷的吸附有较强的抑制作用,且干扰效果随着阴离子浓度的升高而加强。通过材料表征结果可知,吸附剂呈无定型结构,表面含有丰富的羟基。该吸附剂的除磷机制主要为表面络合和离子交换作用。     

改性活性炭对水中铬离子(Ⅵ)的吸附性能

为了研究改性前后活性炭对水中铬离子(Ⅵ)的吸附效果,以磷酸活性炭(PAC)为原料,用10%硝酸改性得到硝酸改性活性炭(N-PAC)及直接蒸发法载铁改性得到载铁活性炭(Fe-PAC)。通过静态吸附研究表明,改性后活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附率有较大提高。在常温、自然pH条件下,0.2 g活性炭处理50 mL浓度为100 mg/L的含Cr(Ⅵ)溶液,N-PAC和Fe-PAC对Cr(Ⅵ)的吸附率分别为79.21%和90.59%,都高于原PAC对Cr(Ⅵ)的吸附率49.58%。pH从2.2升高到11.92,Fe-PAC对Cr(Ⅵ)的吸附率从99.86%降低到14.77%,N-PAC则从99.86%降低到3.23%,PAC从97.05%降低到2.53%。温度从25℃升高到70℃,3种活性炭对Cr(Ⅵ)吸附率都有较大提高,都增加到98%以上。且吸附过程较符合Langmuir等温吸附模型。     

5种铁氧化物去除As(V)性能的比较研究

为了从铁氧化物中筛选得到潜在经济有效的除砷材料,对5种铁氧化物去除As(V)的性能进行了比较研究。吸附实验结果表明,其吸附容量依次为施氏矿物四方纤铁矿水铁矿赤铁矿针铁矿,其吸附过程均符合准二级动力学,约24 h时吸附达到平衡。其中,pH=5时,施氏矿物的吸附容量达到83 mg/g。分别投加500 mg/L和300 mg/L的施氏矿物,可将含砷1.484 mg/L和0.850 mg/L、高TOC含量和高pH特征的模拟配水砷浓度降至0.01 mg/L以下。鉴于施氏矿物良好的吸附除砷性能,进一步通过SEM、FTIR和电位滴定对其表面特性进行了深入研究,结果显示,本研究中制备的施氏矿物存在结构性或表面吸附的SO42-,其(质子)表面位密度约为4.32个/nm2,表面质子化常数pK1为4.60,pK2为-8.98。     

原位铁氧化物载铁活性炭的制备及其对水中As(Ⅲ)的去除性能

针对水中三价砷As(Ⅲ)毒害大、难去除的问题,本研究采用FeSO4/K2FeO4组合处理方式以恒温浸润法对活性炭进行改性,制备获得原位铁氧化物载铁活性炭(AFPAC),利用负载的铁氧化物的吸附性能,耦合活性炭的吸附和有效的固液分离功能,实现了As(Ⅲ)的高效去除.结果表明,当AFPAC投加量1g·L-1时,对初始质量浓...     

氧化-负载铁组合工艺改性活性炭及其对Cr(Ⅵ)的去除

通过氧化-负载铁组合工艺对活性炭进行改性,对比了不同氧化剂(硝酸/磷酸)对改性效果的影响,利用Boehm、FT-IR、BET、XRD对改性活性炭(ACNF/ACPF)进行了表征,并对改性活性炭吸附水中痕量Cr(Ⅵ)的性能进行了研究。结果显示:硝酸与磷酸氧化均可显著增加活性炭表面酸性官能团数量,提高表面亲水性;改性后活性炭比表面积、孔体积和平均孔径均减小;负载的铁主要以铁(氢)氧化物形式存在于活性炭表面(ACPF)和介孔(ACNF)中;在Cr(Ⅵ)初始浓度0.5 mg/L,pH值3.0,活性炭投加量100 mg/L时,吸附12 h达到平衡,ACNF对Cr(Ⅵ)的去除率达到97.82%,出水Cr(Ⅵ)剩余浓度降至0.05 mg/L以下,满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)要求,改性可显著提高对Cr(Ⅵ)的吸附容量。     

铁表面改性石英砂去除混凝出水中的Cr(VI)

为了增加混凝出水中Cr(VI)的去除率,使用铁表面改性的石英砂进行了不同条件下的Cr(VI)吸附实验,实验结果表明,在实验pH值(2.0~13.0) 范围内,表面附着的铁具有较高的稳定性。铁表面改性后石英砂的等电点向碱性范围内移动,有助于吸附去除带负电的Cr(VI)。随着吸附时间的增加,改性石英砂对Cr(VI)的去除能力逐渐提高。Cr(VI)的浓度逐渐减少,改性石英砂对Cr(VI)的吸附动力下降,110 min后,吸附基本达到平衡。腐殖酸对于Cr(VI)在改性滤料表面吸附的影响主要体现在与Cr(VI)的竞争吸附和对Cr(VI)的还原作用。随着Cr(VI)浓度的增加,Cr(VI)的去除率呈现先增大后降低的趋势,当Cr(VI)浓度为2.0 mg/L时去除率达到最高。未改性的石英砂对于混凝沉后水中的剩余Cr(VI)无明显的去除作用。当使用改性砂柱对AS混凝出水进行过滤时,30 min之内Cr(VI)的去除率仍然能够达到接近100%。当体系中无腐殖酸存在, Al30做混凝剂时,Cr(VI)在较短的时间(20 min)通过滤柱。     

PBTCA稳定零价纳米铁的制备及其去除水中Cr(Ⅵ)

以2-膦酸丁烷-1,2,4三羧酸(PBTCA)为稳定剂,通过FeCl3.6H2O与NaBH4反应,利用液相还原法制备稳定纳米级零价铁颗粒(P-NZVI),并用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射(XRD)进行表征,颗粒平均粒径为73 nm。考察了Cr(Ⅵ)溶液初始浓度、pH、NZVI投加量、温度等条件对Cr(Ⅵ)去除效果的影响,并与同等条件下不加稳定剂制备的纳米铁(N-NZVI)进行对比。结果表明:Cr(Ⅵ)的去除率随温度和纳米铁投加量增加而升高,随pH和Cr(Ⅵ)溶液初始浓度升高而降低。在相同实验条件下,P-NZVI对Cr(Ⅵ)的去除效果明显优于N-NZVI,表明改性后纳米铁在地表水原位修复领域具有较好的应用前景。     

纳米铁的制备及去除废水中的Cr(Ⅵ)

铬离子(Ⅵ)是水体、土壤中的一类重要污染物,对人体及其他动物有毒害和致癌作用。主要来源于采矿、冶金和电镀等工业排放的废水。为了寻求一种更好的铬离子(Ⅵ)处理方法,实验以三价铁盐为原料,制备了一种具有高比表面积和高反应活性的新型水处理剂———纳米铁,其广泛的应用于难降解的氯代有机物、重金属离子和染料等的处理以及对受污染地下水的原位修复等领域,通过其对六价铬离子的吸附与还原过程的研究。提出了最佳去除条件:即当投加量为0.02 g/L,pH为8,温度为30℃时,纳米铁对六价铬离子的去除效果最好,去除率大于90%。     

单质硫改性介孔炭对水溶液中汞的吸附性能研究

对介孔炭CMK-3进行单质硫改性得到OMC-S,并通过静态吸附实验研究了该材料对水溶液中汞的吸附性能。研究结果表明：单质硫改性可以在介孔炭上负载12.33%的硫,从而使得介孔炭对汞的吸附容量从185 mg/g提高到476 mg/g;OMC-S具有较广的适用pH值范围,在pH 3～11.5范围内其对汞的吸附去除率均达到92%以上;氯离子对OMC-S的吸附性能具有一定的抑制作用,原因在于它能和汞离子络合形成一系列吸附性能较差的Hg-Cl络合物,而腐殖酸在所研究的范围内对OMC-S的吸附性能无明显影响。     

镧改性介孔材料对砷、磷的吸附

为探究在复合污染条件下介孔吸附材料对砷、磷的去除效果,通过水热合成法制备镧金属改性介孔吸附材料(La-MCM-41),采用X-射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、扫描电镜(SEM)等分析方法对改性前后的介孔吸附剂进行了表征;研究了介孔吸附剂在不同吸附体系中对砷、磷的降解效果、等温线及动力学。结果表明：La-MCM-41仍具有长程有序的六方相介孔结构,BET比表面积、总孔容均减小,平均孔径有所增加;介孔吸附剂在单独吸附体系下对砷、磷的吸附量大于同步吸附体系,且均符合二级反应动力学。通过分析可知,在2种体系下,改性后的介孔吸附剂极大地提高了对砷、磷的吸附量,是一种经济高效的吸附材料。     

纳米铁改性生物炭制备及其对含铬废水的吸附性能

本文针对废水中Cr(Ⅵ),以市政脱水污泥为原料,通过液相还原技术成功制得纳米铁改性污泥基生物炭(nZVI/BC),并考察了nZVI/BC对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能和可能的吸附机理。表征结果表明,零价铁颗粒成功负载到生物炭表面且无明显团聚现象。吸附实验结果表明,初始pH、溶液初始Cr(Ⅵ)质量浓度对Cr(Ⅵ)的去除效果均有显著影响。nZVI/BC对Cr(Ⅵ)的吸附过程可以使用伪二级(PSO)吸附动力学模型拟合。吸附等温线拟合分析结果表明,nZVI/BC对Cr(Ⅵ)的吸附性能优于nZVI和BC。Cr(Ⅵ)的去除机制可能涉及其在nZVI/BC表面的化学还原,此外,nZVI/BC抗氧化性较强,且在一定条件下可实现再生处理。总体而言,作为一种环境友好型材料,nZVI/BC的应用为废水中Cr(Ⅵ)的去除可提供良好途径。     

柚皮粉对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

采用柚皮粉吸附去除水中Cr(Ⅵ)。考察了pH、吸附时间、柚皮粉用量和Cr(Ⅵ)初始浓度等因素对吸附效果的影响,测定了吸附等温线,对等温吸附规律及吸附机理进行了探讨。结果表明,pH、吸附时间、柚皮粉用量、Cr(Ⅵ)初始浓度、温度等因素对柚皮粉吸附水中Cr(Ⅵ)有显著影响。适宜的吸附条件为:pH 1.5,吸附时间6 h,柚皮粉用量0.5 g/100 mL,Cr(Ⅵ)初始浓度不大于10 mg/L,温度25℃。在该条件下,Cr(Ⅵ)的去除率可达98%以上。柚皮粉对水中Cr(Ⅵ)的等温吸附规律可用Freundlich、Langmuir和Temkin模式较好地描述,吸附呈单分层形式,吸附性能良好,吸附易于进行。柚皮细胞成分中的活性基团与Cr(Ⅵ)发生表面络合作用是吸附的主要机理。     

锆(Ⅳ)负载交联壳聚糖吸附硫酸根的性能

以甲醛、苯甲醛为交联剂,制备交联壳聚糖树脂,再与锆(Ⅳ)离子反应制备锆负载交联壳聚糖吸附剂。采用静态吸附法考察了该吸附剂对水中硫酸根离子(SO24-)的吸附性能。实验发现,吸附时间2 h,SO24-溶液初始浓度500 mg/L,pH值3.0,溶液温度35℃为较优的吸附条件;吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,属于优惠吸附型,吸附容量可达78.65 mg/g;吸附过程较好地符合拟二级动力学模型;锆负载前后交联壳聚糖对硫酸根的吸附量提高了约4.5倍;该吸附剂具有良好的耐酸性和再生性能。     

氮掺杂TiO2对水中Cr(Ⅵ)的吸附

以四氯化钛、尿素为原料,采用简单的溶胶-凝胶法制得了氮掺杂TiO2,其比表面积(BET)为106.48 m2/g.系统研究了该吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附性能.结果表明,对于初始浓度为100 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液,吸附剂用量为5 g/L,在pH=5时,25℃下吸附180 min即能达到满意的吸附效果,其吸附效率可达97％以上.氮掺杂TiO2对Cr(Ⅵ)的吸附平衡符合Langmuir方程,升高温度,平衡吸附量增大;在温度为55℃时,Cr(Ⅵ)的饱和吸附量高达29.906 mg/g.吸附动力学可用拟二级速率方程很好地描述.氮掺杂后TiO2的吸附能力比纯TiO2明显增强.即对于Cr(Ⅵ),氮掺杂TiO2是一种优良吸附剂.此外,从氮掺杂TiO2吸附Cr(Ⅵ)前后的FTIR图可知,氮掺杂TiO2吸附Cr(Ⅵ)的过程中,N-H键参与了吸附过程.由于氮掺杂TiO2制备简单、原料廉价易得、吸附Cr(Ⅵ)效果良好,故可用于工业化生产.     

铁氧化物/活性炭对饮用水中Sb(V)的吸附性能及机理

采用液相沉积法制备了铁氧化物/活性炭复合材料(Fe₂O₃@AC),通过单因素实验和正交实验优化了材料的制备条件,使用SEM、FTIR、XRD、XPS等分析方法对材料的形貌和性质进行了表征分析,通过吸附实验探究了Fe₂O₃@AC吸附除锑的效果及影响因素,并进一步对吸附除锑的机理进行了深入探讨。结果表明：最佳制备条件为纯水:乙醇:=4:1,Fe²⁺:Fe³⁺=1:1,总铁浓度为0.594 mol·L⁻¹,制备液pH=1.88。Fe₂O₃@AC吸附除锑的能力较其他金属基材料和活性炭有明显提高,锑原水质量浓度为38 μg·L⁻¹,Fe₂O₃@AC投加量为0.08 g·L⁻¹,吸附平衡后水中锑的去除率达97%,剩余锑质量浓度为1.06 μg·L⁻¹,满足国家饮用水卫生标准要求。微观表征显示铁氧化物颗粒成功负载于活性炭上,且铁氧化物晶体的结构完好。吸附反应符合准二级动力学和Langmuir等温模型,吸附反应以单层化学吸附为主,吸附类型为液膜扩散,颗粒内扩散,质量扩散的叠加形式。吸附方式为共沉淀,及溶解态锑与固相铁氧化物形成络合物,参与反应的官能团为—OH、—COOH、—Fe—OH、—Fe—O—Fe。     

Fenton活化制备污泥炭对水中Cr (Ⅵ)的吸附性能

利用Fenton活化法活化脱水污泥制备活性炭,研究了Fenton试剂投加量、活化时间、炭化温度、炭化时间和升温速率5种因素对制备污泥炭的影响。污泥炭的最佳制备工艺：Fenton试剂投加量为150 mL,活化时间为2.5 h,炭化温度为350℃,炭化时间为1 h,升温速率为20℃·min-1。污泥炭碘吸附值达到331.90 mg·g-1,BET比表面积为24.265 m2·g-1。总孔容为0.146 cm3·g-1,微孔率为17%。分析了吸附时间、pH值和吸附温度3种因素对污泥炭吸附水中Cr（Ⅵ）的影响。在吸附时间为90 min,pH=3,吸附温度为50℃时,污泥炭对Cr（Ⅵ）的吸附量为9.93 mg·g-1。吸附动力学符合准二级动力学模型描述,吸附过程符合Langmuir和Tempkin等温吸附模型描述。     

改性木屑对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能

在木屑上接枝季氨基团制备了改性木屑,并用傅里叶红外光谱(FT-IR)对其进行了表征。通过静态实验研究了改性木屑对水溶液中六价铬Cr(Ⅵ)的吸附特性,并探讨了温度、pH、多组分共存离子等对Cr(Ⅵ)吸附效果的影响。结果表明,在30℃时,改性木屑对Cr(Ⅵ)的饱和吸附容量为218.33 mg/g,吸附规律符合Langmuir等温方程式。在pH为3~10时,改性木屑对Cr(Ⅵ)均有显著的吸附效能,吸附过程符合准二级动力学方程,反应活化能为21.71 kJ/mol,对吸附热力学参数△G0、△H0和△S0的计算表明,吸附过程是吸热的自发过程。多组分干扰离子共存时,对Cr(Ⅵ)的吸附影响不大。