海绵吸附材料去除水体中重金属离子的研究进展

海绵吸附材料因其孔隙丰富、比表面积大、机械性能良好、形状大小可控以及易于固液分离等诸多优势,在重金属污染水体处理领域得到广泛关注.但如何利用海绵吸附材料高效去除重金属离子并加强其应用的推广仍是研究的关键.本文总结了目前国内外在该领域的研究成果和进展,归纳了海绵吸附材料的制备方法、类型及吸附机理,介绍了影响海绵吸附材料吸...     

重金属处理技术及秸杆类农作物作为吸附剂的研究进展

介绍了当前处理工业废水中重金属离子的主要方法,包括光催化还原法、化学沉淀法、膜分离法、电化学法、吸附法,并对各方法进行评述;讨论了近年来国内外农作物秸秆的利用现状,综合利用新技术及作为吸附剂的化学组成;评述了农作物秸秆作为去除重金属离子吸附剂的优越性,对解决水体中重金属离子污染问题,提高对秸秆的综合利用率,开发廉价、高效的吸附剂,以及由于农业废弃物处置不当而造成的环境污染和安全问题具有积极作用.     

农林废弃物在重金属废水吸附处理中的研究进展

农林废弃物是农业和林业生产与加工过程中产生的副产品,不仅具有数量巨大、可再生和再生周期短等特点,而且易交联产生活性基团,能高效、快速地去除水中的重金属离子。利用农林废弃物制备生物吸附剂处理重金属废水日益受到重视。许多农林废弃物(木屑、花生壳、稻壳、秸秆、树皮、甘蔗渣等)对水中重金属离子(Pb、Cr、Cd、Cu等)具有良好的去除效果,去除率在50%~100%之间,经改性处理的农林废弃物去除效果更好。目前关于农林废弃物吸附重金属离子的确切机制还不十分清楚,但一般认为与物理吸附、化学吸附、表面吸附、络合、离子交换以及扩散等过程有关。利用农林废弃物制备廉价、高效的吸附剂处理重金属废水,既实现了资源的综合利用,又达到以废治废的目的,具有广阔的应用前景。     

活性炭吸附法去除废水中重金属的研究进展

总结了活性炭吸附法去除废水中重金属的机理和规律进行了,其吸附机理有离子交换、络合、化学吸附等,吸附平衡模式除了有Langmuir模式和Freundlich模式之外,还有表面络合模式;分析了pH、溶液的离子强度和初始浓度对单组分溶液吸附去除率的影响;论述了多个金属离子共存时活性炭对金属离子的吸附影响以及金属离子与有机物共存时活性炭对金属离子的吸附影响;最后展望了活性炭在重金属废水处理中的应用前景,提出了一些建议。     

石墨烯材料去除重金属及放射性核素的研究

石墨烯及其改性材料具有比表面积大、吸附能力强、抗辐射性能好、耐高温、耐酸碱等优点,近年来在去除重金属和放射性核素领域得到了广泛关注.本文简要介绍了石墨烯的合成及改性方法,综述了石墨烯材料去除水中重金属离子和放射性核素的研究进展,包括吸附容量、影响因素、吸附动力学、吸附热力学模型和吸附机理,分析了该研究领域目前存在的问题,探讨了今后的研究方向.     

铌酸盐改性钛酸纳米片对水中Cd(Ⅱ)的吸附行为及机制

采用温和水热法合成了负载铌酸盐纳米粒子的钛酸纳米片(Nb-TNS),并应用于水体中重金属离子Cd(Ⅱ)的吸附去除.XRD、TEM和SEM等多种表征证实了新合成的复合材料为未卷曲成管的纳米片状结构.Nb-TNS对Cd(Ⅱ)的吸附机制为Cd(Ⅱ)阳离子与层间Na+的离子交换.Nb-TNS对Cd(Ⅱ)的吸附动力学过程很快,60 min内即可达到吸附平衡,且符合准二级动力学方程.吸附等温线符合Langmuir模型,且对Cd(Ⅱ)的理论最大吸附量高达287.9 mg·g-1.高p H利于Nb-TNS对Cd(Ⅱ)的吸附,原因是带负电的材料表面易于通过静电作用捕集Cd(Ⅱ)阳离子进而发生离子交换,而酸性环境会抑制Cd(Ⅱ)吸附.共存离子Na+和Ca2+抑制Cd(Ⅱ)在Nb-TNS上的吸附,主要因为共存离子与Cd2+竞争吸附位点所致.腐殖酸(HA)对Nb-TNS吸附Cd(Ⅱ)抑制作用较小.经HNO3处理,Cd(Ⅱ)离子易从Nb-TNS上解吸,Na OH再生后,Nb-TNS的-ONa位点恢复.由于Nb-TNS简易的合成方法、对金属阳离子的高效去除效果及可再生性能,在重金属废水修复领域具有很好的应用前景.     

生物炭及改性生物炭对水环境中重金属的吸附固定作用

生物炭是由植物或动物废弃生物质在完全或部分缺氧条件经裂解炭化产生的一类高度芳香化、抗分解能力极强的碳质固体物质,是一种富含碳元素的有机连续体。生物炭比表面积大、疏松多孔,含有羟基、羧基、羰基等活性官能团,对多种重金属离子具有吸附固定作用,可以用来去除或削减水体中的有毒有害重金属。此外,利用酸、碱、石墨烯等物质对其进行修饰或改性,可提高对重金属的吸附能力。根据当前研究现状,综述了不同生物炭对水溶液中重金属离子的去除作用,并比较了一些生物炭改性前后与重金属的作用效果差异,同时归纳了生物炭与重金属的相互作用机理及其影响因素。在此基础上,展望了生物炭在去除水体环境中有毒有害重金属的研究方向,以期望生物炭得到更好应用。     

重金属废水的生物治理技术研究进展

重金属污染水体的修复是目前研究的热点之一,其中生物治理技术尤其得到了广泛关注。利用菌类微生物的表面结构特性及其生化代谢作用,通过吸附法、代谢法、絮凝法等将重金属元素与水体分离或降低其毒性,可达到废水治理的目的。运用藻类细胞壁对重金属离子的化学吸附作用,可从水体中分离出重金属离子,国内外对此进行了广泛研究。种植能富集重金属的水生植物可有效治理受污染的天然水体。基因工程技术在这一领域的应用,加强了菌类和微藻的吸附、代谢、絮凝功能,提高了废水处理能力。固定化技术的应用提高了废水治理的效率及稳定性,有力地推动了重金属废水微生物治理技术的发展。文章综述了近年来国内外在利用微生物及植物技术治理重金属废水方面的研究进展,并对其发展方向进行了展望。     

氧化石墨烯固化土壤中重金属离子的有效性及界面能特征

以修复土壤中重金属污染物为目标,开展以石英砂为多孔介质材料,氧化石墨烯为吸附剂,在改变重金属种类、重金属污染物浓度、注入氧化石墨烯浓度和渗流速度条件下的土柱穿透试验.首先,对单一重金属的迁移特性及氧化石墨烯对重金属的去除效果和固化机制进行研究.试验表明,改变渗流速度对单一重金属离子(Pb²⁺和Cd²⁺)的迁移影响较小.氧化石墨烯穿透污染土柱时,低重金属污染浓度和高渗流速度会促进氧化石墨烯的迁移,进而促进重金属污染物的迁移.氧化石墨烯对重金属离子(Pb²⁺和Cd²⁺)有很好的去除及固化效果,对铅离子和镉离子的最大固化率为88.2%和63.9%.其次,通过SEM、FTIR、Zeta电势试验发现,氧化石墨烯对重金属离子的吸附机理主要是静电吸引、离子交换和表面络合.通过DLVO理论计算结果可知,负载重金属的氧化石墨烯相较于未负载重金属的氧化石墨烯更易固化在土壤中,其中负载镉离子的氧化石墨烯比负载铅离子的氧化石墨烯更容易固化在土壤中.     

温和水热法合成钛酸盐纳米管及其对水中重金属离子的吸附研究

采用温和水热法一步快速合成了钛酸盐纳米管(TNTs),并应用于对水中重金属离子Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的吸附.通过选择纳米级锐钛矿替代P25型二氧化钛作为反应原材料,成功将水热反应时间从72 h缩短至6 h.TEM,XRD和FT-IR等表征证实了新合成材料的为管状钛酸盐结构.TNTs对3种重金属离子的吸附动力学均符合准二级动力学方程,吸附等温线均符合Langmuir模型,且对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的理论最大吸附量分别高达525.58、214.41和69.65 mg·g~(-1).p H=5时,吸附动力学实验表明对于初始浓度分别为200、100和50 mg·L~(-1)的Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ),在TNTs上的平衡吸附量分别为513.04、212.46和66.35 mg·g~(-1),吸附性能优于传统吸附材料.合成的TNTs结构为三联的[Ti O6]八面体骨架和层间H+/Na+,其吸附机理为金属阳离子与TNTs层间Na+的离子交换.同时,共存离子对吸附的影响实验表明TNTs对重金属离子的吸附存在选择性,即使在较高的共存离子浓度下(10 mmol·L~(-1))TNTs对目标重金属离子的吸附性能依然优异.该研究提供了一种应用钛酸纳米材料高效去除水体重金属离子的方法.     

新型钢渣水处理剂去除水体污染物的研究现状

钢渣是炼钢生产过程中产生的固体废弃物,具有较高的碱度、机械强度和比表面积。钢渣化学成份较复杂,直接排放会对环境造成严重的污染,加强钢渣的处置及综合利用具有重大意义。作为一种新型的水处理剂,钢渣用于去除水体污染物不仅减少了水体、土壤等生态环境的污染,而且达到了以废治废的目的。文章分析了钢渣水处理剂去除水体污染物的作用机理,认为钢渣水处理剂对水体中污染物的去除主要通过吸附和沉淀两种作用,而还原作用和离子交换作用相对较小。阐述了钢渣水处理剂处理重金属废水、有机废水和无机废水的研究现状,提出了在开发液态钢渣新型处理工艺的基础上,实现钢渣水处理剂的应用。     

采用离石黄土原位修复煤矸石渗滤液污染地下水

为以较好的技术手段和较低的经济成本治理煤矸石淋滤液、矿坑废水对地下水的污染,通过土柱淋滤试验、PRB (permeable reactive barrier)模拟试验以及场地修复试验,对煤矸石淋滤液中重金属(Zn、Mn、Pb、Cr、Cu、Cd、Hg)及As的吸附性进行了研究. 土柱淋滤试验结果表明:离石黄土(粒径0.05~0.10mm)、亚砂土(粒径0.05~0.10mm)和细沙(粒径>0.10~0.25mm)对煤矸石淋滤液中的重金属(Zn、Mn、Pb、Cr、Cu、Cd、Hg)及As的吸附能力为离石黄土>亚砂土>细沙,其中离石黄土对As的分配系数为2.26L/kg.模拟槽试验表明,在地下水流速为0.20m/d、m(煤矸石):m(离石黄土)分别为5和7的情况下,淋滤液中的As能够全部被黄土墙吸附;m(煤矸石):m(离石黄土)为10时,部分As透过黄土墙向下游迁移. 5个月的场地修复试验表明,利用离石黄土作为PRB的吸附材料能够较好地去除地下水中的重金属(Zn、Mn、Pb、Cr、Cu、Cd、Hg)和As,厚约0.5m的离石黄土墙对被煤矸石淋滤液污染的地下水中Cr的去除率最高,达到70.97%,对Pb的去除率最低,为43.14%.      

环境矿物材料在水体污染治理进展中的研究

环境矿物材料在水体污染治理中的应用受到了人们的广泛关注.本文综述了环境矿物材料的改性方法,主要介绍了物理改性,主要有水热改性和焙烧改性,化学改性主要有无机改性和有机改性,探讨了在水体污染治理中的应用研究现状,主要包括去除重金属离子、去除有机污染物、去除无机阴离子和去除其他污染物,给出了环境矿物材料的发展趋势,主要包括加强环境矿物材料的研究、加强改性方法的研究和拓展与其他方法的联用等方面的应用研究.     

Environmental application of three-dimensional graphene materials as adsorbents for dyes and heavy metals: Review on ice-templating method and adsorption mechanisms

The remediation of wastewater requires treatment technologies which are robust, efficient, simple to operate and affordable such as adsorption. Lately, three-dimensional (3D) graphene based materials have attracted significant attention as effective adsorbents for wastewater treatment. The intrinsic properties of 3D graphene structure such as large surface area and interconnected porous structure can facilitate the transport of pollutants into the 3D network and provide abundant active sites for trapping the pollutants. For the synthesis of 3D graphene structure, ice-templating is commonly practiced due to its facile steps, cost effectiveness and high scalability potential. This review covers the ice-templating fabrication technique for 3D graphene based materials and their application as adsorbents in eliminating dyes and heavy metals from aqueous media. The assembly mechanisms of the ice-templating fsynthesis are comprehensively discussed. Further discussion on the fundamental principles, critical process parameters and characteristics of ice-templated 3D graphene structures is also included. A thorough review on the mechanisms for batch adsorption of dyes and heavy metals is presented based on the structures and properties of the 3D graphene materials. The review further evaluates the dynamic adsorption in packed columns and the regeneration of 3D graphene based materials.     

基于建筑废弃物的轻石制备及其对重金属的吸附性能

利用废弃玻璃和水泥块制备一种新型轻石,研究了其对Cr3+、As3+、Pb2+、Cu2+、Zn2+的吸附效果及吸附竞争影响。采用吸附动力学模型、吸附等温模型和傅里叶红外光谱研究其吸附作用,并考察了轻石的循环使用性能。结果表明:轻石对Cr3+、As3+、Pb2+、Cu2+、Zn2+的吸附量分别为64,110,79,161,161 μg/mg;轻石吸附重金属主要与其表面的官能团和化学键有关,吸附过程更符合准二级动力学模型,吸附等温线均可由Langmuir和Freundlich模型较好模拟;当5种重金属共存时,吸附竞争性。5种重金属离子的去除率顺序为Cr3+＞Cu2+＞Zn2+＞As3+＞Pb2+;使用0.1 mol/L的HCl作为解吸剂,轻石经过6次循环使用后,5种重金属的去除率仍在50%以上,说明新型轻石具有良好的吸附性能和循环使用性能,所制备的新型轻石吸附剂符合当下"以废治废"的治理趋势,具有广阔的应用前景。     

活性污泥工艺对重金属的去除及微生物的抵抗机制

活性污泥工艺通常被用于污水厂的污染物降解和有机物稳定，但同时它还能去除重金属，当重金属的浓度需从10—100mg／L处理到＜1mg／L以下时，其更显得有效和经济。许多重金属可被活性污泥去除，去除率取决于操作条件及其物理，化学和生物的影响因子等。活性污泥细菌产生的胞外多聚糖为聚合物提供了吸附源，并在絮疑沉淀中起重要作用。不同的金属和不同的金属价态在多聚糖上的吸收结合位点不同，导致重金属去除率各不相同。在各种不同规模的活性污泥处理单元中，Fe、Cu、Cr、Pb和Zn有较高的去除率，而Ni、Mn相对较低。金属离子的存在能促使基因产生抗金属毒性的酶，对大多数重金属的抵御属于质粒编码系统，抗重金属的微生物在环境核复中将有诱人的应用前景。     

处理重金属废水技术的研究进展

如何消除工业废水中重金属对环境和人类健康的危害，并且能够有效地回收废水中的贵重金属离子是环境保护工作者需解决的热点问题之一。详细她介绍了近十几年来国内外，处理重金属废水的技术方法，包括传统方法中的化学沉淀法、电化学法、吸附法和膜分离法，新出现的技术方法如分子印迹法和光催化法，并对以上各种技术方法的机理、研究进展、优点和所面临的主要问题进行了综合评述，同时阐述了处理重金属废水的技术和方法的发展趋势和应用前景。     

处理重金属废水技术的研究进展

如何消除工业废水中重金属对环境和人类健康的危害,并且能够有效地回收废水中的贵重金属离子是环境保护工作者需解决的热点问题之一.详细地介绍了近十几年来国内外,处理重金属废水的技术方法,包括传统方法中的化学沉淀法、电化学法、吸附法和膜分离法,新出现的技术方法如分子印迹法和光催化法,并对以上各种技术方法的机理、研究进展、优点和所面临的主要问题进行了综合评述,同时阐述了处理重金属废水的技术和方法的发展趋势和应用前景.     

环境矿物材料在微污染水处理中的应用前景

自来水厂传统工艺对水中微量有机物没有明显的去除效果，常规净化工艺也很难去除重金属离子和氨氮等涪染物。环境矿物材料具有来源广泛和良好的使用性能、无生态副作用等特点，对微污染水具有较好的处理效果。本文论述了沸石和磷灰石对污染物的去除机理，探讨了基于环境矿物材料的人工快滤系统在净化微污染水中的应用前景。