碳纳米管-海藻酸钠复合吸附材料的制备及其对高浓度Cr（Ⅲ）的吸附

以碳纳米管（CNTs）和海藻酸钠（SA）为主要原料,制备了环境友好型的复合吸附材料——CNTs-SA。采用TEM和FTIR技术对吸附材料进行了表征,并采用静态法考察了溶液pH、吸附时间、原料固液比（m（CNTs）∶V（SA））等因素对CNTs-SA吸附Cr（Ⅲ）的影响。表征结果显示,CNTs-SA表面引入了更多的—COOH和—CO基团,导致其吸附Cr（Ⅲ）的效果较CNTs有了显著的提高。实验结果表明：在室温、初始Cr（Ⅲ）质量浓度4 000 mg/L、CNTs-SA加入量21 mg/mL、溶液pH 5、吸附时间3 h、m（CNTs）∶V（SA）=1.0 mg/mL的条件下,CNTs-SA对Cr（Ⅲ）的吸附量为120 mg/g,Cr（Ⅲ）去除率为61.5%;Freundlich等温吸附方程适合描述CNTs-SA对Cr（Ⅲ）的吸附行为。     

高比表面积介孔α-FeOOH的制备及其Sb（Ⅴ）吸附性能

采用水热合成的方法制备了高比表面积介孔α-FeOOH吸附剂,并探究其对水中Sb（Ⅴ）的去除效果。采用XRD、SEM、ATR-FTIR等方法对吸附剂进行了表征。考察了吸附剂投加量、溶液pH对Sb（Ⅴ）去除效果的影响,以及Sb（Ⅴ）吸附过程的动力学和热力学特性。表征结果显示：介孔α-FeOOH具有棒状结构,长度大约为50~100 nm,最可几孔径为20 nm,比表面积为137.6 m²/g。实验结果表明,当初始Sb（Ⅴ）质量浓度为10 mg/L、pH为7、介孔α-FeOOH投加量为0.25 g/L、吸附时间为2 h、吸附温度为25 ℃时,Sb（Ⅴ）去除率可达100%;pH为4~7时,Sb（Ⅴ）去除率受pH的影响较弱;Sb（Ⅴ）吸附过程符合拟二级动力学模型及Langmuir吸附模型。     

玉米秸秆生物炭对苯胺的吸附

以玉米秸秆为原料制备生物炭吸附剂,研究了生物炭对水中苯胺的吸附性能。表征结果显示:制备的生物炭的比表面积为449.7 m2/g,体积平均粒径为103μm,主要以小粒径存在;制备的生物炭表面以碱性含氧官能团为主,含量为1.31 mmol/g。实验结果表明:在溶液p H 3、生物炭加入量10 g/L、吸附温度313 K、吸附时间3.0h的最佳反应条件下处理初始苯胺质量浓度为400 mg/L的苯胺溶液,苯胺去除率为94.0%,吸附量为37 mg/g;生物炭对苯胺的吸附过程符合拟二级动力学方程,吸附等温线满足Freundlich等温吸附方程;生物炭对苯胺的吸附是自发、吸热的过程;吸附过程中存在着水分子从生物炭表面的解吸。     

生物炭对铅离子的吸附性能

以废弃松木屑为原料,采用控制热分解法制备了生物炭。运用BET和FTIR等技术对生物炭进行了表征,考察了生物炭对铅离子的吸附效果,并探讨了吸附机理。表征结果显示,700℃氨气处理的生物炭,其比表面积和总孔体积显著增大。实验结果表明:生物炭对铅离子的吸附效果优于普通活性炭,且以700℃氨气处理的生物炭为最佳;随溶液pH的升高生物炭对铅离子的去除率增大,当pH为4~6时去除效果较好;在溶液pH为6、初始铅离子质量浓度为50 mg/L、吸附剂加入量为1 g/L、吸附时间为6 h的条件下,700℃氨气处理的生物炭对铅离子的去除率达99%以上;700℃氨气处理的生物炭的Langmuir吸附常数和Freundlich吸附常数远大于普通活性炭和其他工艺的生物炭;铅离子在生物炭上的吸附过程符合拟二级动力学方程。     

改性生物炭对Ni~(2+)和Cu~(2+)的吸附

以废弃松木屑为原料制备了生物炭,采用六亚甲基四胺(HMTA)和/或CO2对其进行改性,并将其用于水中Ni2+和Cu2+的吸附。表征结果显示,以HMTA和CO2共同改性的生物炭BC1的表面积最小但表面含氧官能团含量最高。实验结果表明:生物炭经改性后,其吸附性能明显提高,且以BC1为最优;在不调节溶液p H、初始重金属离子质量浓度为50 mg/L、吸附剂加入量分别为2.0 g/L和1.0 g/L、吸附时间分别为360 min和240 min的优化条件下,BC1对Ni2+和Cu2+的去除率分别达到99.81%和95.88%;改性生物炭对Ni2+和Cu2+的吸附过程可以用Langmuir等温吸附模型来描述,而其吸附动力学具有拟二级动力学方程特征。     

磁性纳米γ-Fe2O3/SiO2去除水中亚甲基蓝

以纳米γ-Fe₂O₃为磁性介质制备了磁性纳米γ-Fe₂O₃/SiO₂,并将其用于水中亚甲基蓝的吸附。表征结果显示：制备的γ-Fe₂O₃/SiO₂呈不规则核壳结构,平均粒径为38 nm,比表面积为74.35 m²/g,比饱和磁化强度为55 A·m²/kg。实验结果表明：γ-Fe₂O₃/SiO₂对亚甲基蓝的吸附适宜在中碱性条件下进行,4 h即可达吸附平衡;在初始亚甲基蓝质量浓度为180 mg/L、γ-Fe₂O₃/SiO₂加入量为2 g/L、初始溶液pH为7.0、吸附温度为298 K的条件下,吸附量最高为25.4 mg/g;共存金属离子会降低吸附效率,而少量的腐殖酸则会促进吸附;吸附过程符合准二级动力学方程,颗粒内扩散不是唯一的控速步骤;等温吸附满足Langmuir模型,该吸附是一个物理吸附过程;用乙醇洗涤的γ-Fe₂O₃/SiO₂重复使用4次时仍能保持约80%的原吸附量。     

白腐菌改性的中药渣对Cr（Ⅵ）的吸附性能

以白腐菌的典型菌种黄孢原毛平革菌为改性菌种,对中药渣进行改性处理,研究了改性中药渣对Cr（Ⅵ）的吸附性能。采用SEM技术对改性中药渣进行表征。研究了废水pH、改性中药渣加入量、吸附温度和吸附时间对Cr（Ⅵ）吸附效果的影响。表征结果显示,中药渣经过改性后表面出现许多孔隙,比表面积增大,为吸附Cr（Ⅵ）提供了更多的吸附位。实验结果表明：在初始Cr（Ⅵ）质量浓度50 mg/L、改性中药渣加入量5 g/L、废水pH 2、吸附温度45 ℃、吸附时间20 h的条件下,改性中药渣对Cr（Ⅵ）的去除率达99.5%,吸附量可达9.82 mg/g;改性中药渣对Cr（Ⅵ）的吸附等温线符合Langmuir等温吸附方程和Freundlich等温吸附方程;准二级动力学方程能很好地对改性中药渣吸附Cr（Ⅵ）的数据进行拟合。     

炭化核桃壳对废水中Cr（Ⅵ）的吸附

制备了炭化核桃壳,采用SEM,EDX,FTIR等方法对炭化核桃壳进行了表征,研究了炭化核桃壳对废水中Cr（Ⅵ）的吸附效果。表征结果显示,炭化后的核桃壳为片状结构,且形成了大量的微孔,微孔数量的增加使得核桃壳的比表面积明显增大。实验结果表明,炭化核桃壳吸附处理含Cr（Ⅵ）废水的最佳工艺条件为：初始废水pH 2.0、炭化核桃壳加入量16 g/L、吸附温度25 ℃、转速150 r/min、吸附时间180 min,在此最佳工艺条件下吸附处理Cr（Ⅵ）质量浓度为20 mg/L废水,Cr（Ⅵ）去除率高达98.7%,最大吸附量为8.731 mg/g。Langmuir吸附等温模型可更好地描述炭化核桃壳对Cr（Ⅵ）的吸附过程,吸附属于单分子层吸附。拟二级动力学方程能更好地描述炭化核桃壳对Cr（Ⅵ）的吸附行为,此吸附过程以化学吸附为主控步骤。     

多酚原位固化茶渣对水中Cr（Ⅵ）的吸附

通过甲醛与茶渣中多酚类组分的反应制备了多酚原位固化茶渣吸附材料,并将其用于对水中Cr（Ⅵ）的吸附。表征结果显示：茶渣多酚的原位固化提高了其热稳定性,同时对茶渣粒料起到了修补增强作用。固化茶渣对Cr（Ⅵ）的吸附量随溶液pH的减小而增大。在吸附温度303 K、初始Cr（Ⅵ）质量浓度60 mg/L、吸附剂投加量1.0 g/L、吸附时间300 min、溶液pH为2的条件下,固化茶渣对Cr（Ⅵ）的吸附量为56.56 mg/g,去除率达94.3%。固化茶渣对Cr（Ⅵ）的吸附符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学方程,吸附是一个自发的、吸热过程,303,318,333 K下的Langmuir饱和吸附量分别为83.26,107.64,129.20 mg/g。     

磁性氧化石墨烯和磁性竹炭对Cr（Ⅵ）的吸附

制备了两种磁性碳基材料——磁性氧化石墨烯（MGO）和磁性竹炭（MBC）,并将其用于模拟含Cr（Ⅵ）废水的吸附。采用SEM,BET,FTIR技术对吸附剂进行了表征。表征结果显示：MBC具有与MGO相似的薄片层结构,且MBC的BET比表面积更大（为32.872 6 m²/g）,可为Cr（Ⅵ）提供大量的吸附位点。实验结果表明：向100 mL废水中加入20.0 mg吸附剂,在废水pH为1.0、吸附温度为30 ℃、初始Cr（Ⅵ）质量浓度为10.0 mg/L的条件下,MGO和MBC的平衡吸附时间分别为50,70 min,平衡吸附量分别为37.7,49.7 mg/g,吸附平衡时的Cr（Ⅵ）去除率分别为75.4%和99.4%;两种磁性材料对Cr（Ⅵ）的吸附均很好地符合Langmuir等温吸附模型;在酸性介质中,MGO和MBC的表面基团与HCr₂O₇^-和Cr₂O₇^2-之间有氢键作用。     

薏米壳生物炭的制备及其对Cr（Ⅵ）的吸附性能

采用限氧控温热分解法在不同温度下制备了薏米壳生物炭。研究了薏米壳生物炭对低浓度Cr（Ⅵ）的吸附性能及吸附机理。随碳化温度升高,薏米壳管状通道微孔结构逐渐显现,薏米壳生物炭表面芳香化程度增强。薏米壳生物炭对Cr（Ⅵ）的吸附行为采用Langmuir等温吸附模型吻合度更高,吸附属于单分子层化学吸附,吸附过程是自发的、熵增吸热反应,吸附过程遵循准二级吸附动力学模型,膜扩散和颗粒内扩散共同控制吸附过程。     

天然膨润土还原吸附Cr（Ⅵ）

以天然膨润土为吸附剂,还原吸附处理含Cr（Ⅵ）模拟废水。实验结果表明：以（NH₄）₂FeSO₄为还原剂吸附效果最佳;在还原剂加入量为理论值的0.8倍、膨润土加入量为6 g/L、吸附时间为30 min、吸附温度为30 ℃、初始Cr（Ⅵ）质量浓度为1 mg/L的条件下,Cr（Ⅵ）去除率可达99.6%,处理后模拟废水中总铬质量浓度低至0.003 mg/L。天然膨润土对Cr（Ⅵ）的还原吸附符合准二级动力学模型及Freundlich等温吸附模型。     

木质素活性炭的制备及其对硝基苯的吸附

利用工业碱木质素分别经KOH及H3PO4活化制备两种木质素活性炭（KAC和PAC）,并用于模拟硝基苯废水的处理。采用SEM和IR等手段对木质素活性炭进行了表征。考察了木质素活性炭加入量、废水pH、吸附时间等因素对硝基苯吸附量的影响。表征结果显示,KAC具有丰富的孔结构,PAC表面含有多种功能基团。实验结果表明： 在吸附温度298 K、初始硝基苯质量浓度250 mg/L、木质素活性炭加入量1.0 g/L、废水pH 3、吸附时间24 h的条件下,KAC及PAC对硝基苯的吸附量分别为237.8 mg/g和211.9 mg/g,去除率分别达到91%和84%; KAC及PAC对硝基苯的吸附过程符合拟二级动力学方程,吸附等温线满足Langmuir等温吸附方程;当解吸剂的V（乙醇）∶V（去离子水）=9时,在PAC和KAC上吸附的硝基苯的解吸率分别达到99%和93%;木质素活性炭重复使用5次后,KAC和PAC对硝基苯的吸附量分别为115.4 mg/g和130.7 mg/g。     

复合改性粉煤灰对磷的吸附性能

将粉煤灰（FA）与Na₂CO₃混合焙烧后浸渍负载Fe²⁺,制备了复合改性粉煤灰（CMFA）。通过多种手段对CMFA进行了表征,并将其用于含磷废水的吸附处理。表征结果显示：改性后的粉煤灰表面疏松多孔,比表面积增大了21倍,产生了金属盐类熔出物及羟基氧化铁和羟基官能团。实验结果表明：当初始磷质量浓度为50 mg/L、吸附温度为20 ℃、溶液pH为4.3、CMFA投加量为5 g/L、吸附时间为30 min时,磷去除率可达98.01%,较FA的50.10%大幅提升;20 ℃时,CMFA对磷的饱和吸附量可达22.15 mg/g;用拟二级动力学模型可较准确地描述CMFA对磷的吸附过程,该过程为自发的吸热过程,符合Langmuir等温吸附模型,为以离子交换为主的化学吸附。     

氧化石墨烯负载纳米零价铁的制备及其对亚甲基蓝的吸附

采用液相还原法制备氧化石墨烯负载纳米零价铁吸附剂(Fe0/GO),并用于吸附去除溶液中的亚甲基蓝(MB)。考察了溶液p H、吸附温度、吸附时间、初始MB质量浓度对Fe0/GO吸附MB的影响。SEM等表征结果显示:Fe0以球形或短链形负载在GO上,增加了材料的反应活性位点;Fe0/GO的比表面积为158.32 m2/g,等电点为3。实验结果表明:在溶液p H为6、吸附时间5 h、吸附温度25℃的最佳条件下,加入400 mg/L的Fe0/GO,处理初始MB质量浓度为160 mg/L的MB溶液,MB去除率为89.26%,吸附量为125.5 mg/g;Langmuir等温吸附方程和Frenudlich等温吸附方程均能较好地描述Fe0/GO对MB的吸附过程;Fe0/GO对MB的吸附行为遵循准二级动力学方程;计算得出吸附温度为25℃、初始MB质量浓度为160 mg/L时的饱和吸附量为201.2 mg/g,平衡吸附量为124.3 mg/g。     

吸附—电化学法组合工艺处理废乳化液

以季铵盐改性硅藻土为吸油剂,采用吸附—电化学组合工艺处理拉丝废乳化液,优化了工艺条件。实验结果表明,在乳化液pH为5.0、吸油剂加入量为20 g/L、反应温度为25 ℃的最优条件下吸附除油15 min,然后在清液pH为8.5、阳极电流密度为4 A/dm²的最优条件下电化学反应4 h后,废水无色无味,COD为43 mg/L,ρ（NH₃-N）=0,ρ（Cu）= 1.6 mg/L,ρ（Zn）= 3.7 mg/L,浊度为1.1 NTU,达到GB 8978—1996污水综合排放标准。     

污泥基生物炭的制备及其对Hg~(2+)的吸附

在添加乙酸钾的条件下将污泥低温热解制备出污泥基生物炭,并将其用于溶液中Hg~(2+)的吸附,考察了Hg~(2+)吸附效果的影响因素,并对吸附机理进行了分析。表征结果显示:热解对污泥有一定的造孔作用,而乙酸钾对孔隙结构的形成影响更大。实验结果表明:在吸附温度为25℃、溶液p H为6、初始Hg~(2+)质量浓度为15 mg/L、污泥基生物炭投加量为6 g/L的条件下,吸附24 h时的Hg~(2+)去除率达97.08%;污泥基生物炭对Hg~(2+)的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,吸附行为符合Lagergren准二级动力学方程。     

核桃壳吸附剂对水中Pb2+的吸附

采用自制核桃壳吸附剂,利用静态吸附法,处理模拟含Pb²⁺废水。实验结果表明：当初始Pb²⁺的质量浓度20.00 mg/L、初始废水pH=5.5、吸附剂加入量12 g/L、吸附剂粒径1.60~2.50 mm、吸附时间120 min时,核桃壳吸附剂对Pb²⁺的去除率为91.7%;吸附剂对Pb²⁺的吸附行为满足拟二级吸附动力学方程,吸附等温线满足Langmuir等温方程,饱和吸附量达到3.903 mg/g;吸附饱和的吸附剂可用浓度 0.1 mol/L的硝酸解吸,经解吸后的吸附剂可重复利用3次。     

磁性生物炭负载Mg-Fe水滑石的制备及其吸附水中Cd（Ⅱ）和Ni（Ⅱ）的性能

合成了一种高吸附容量的磁性生物炭负载Mg-Fe水滑石复合材料（L-BC）,并用于去除水中的Cd²⁺和Ni²⁺。表征结果表明,采用浸渍联合热解法成功制备了磁性生物炭（M-BC）,水热合成法成功地将Mg-Fe水滑石负载在M-BC上。动力学研究结果表明,Cd²⁺和Ni²⁺吸附符合伪二级动力学模型,化学吸附为速率控制步骤。等温吸附研究结果表明,L-BC对Cd²⁺和Ni²⁺的吸附符合Langmuir模型,为单分子层化学吸附,最大吸附量分别为263.156 mg/g和43.291 mg/g。吸附机理主要为Mg-Fe水滑石层间CO₃^2-和表面羟基与Cd²⁺和Ni²⁺产生表面共沉淀。L-BC具有良好的吸附和重复利用性能,是一种很有前景的去除Cd²⁺和Ni²⁺的吸附材料。     

高比表面积介孔α-FeOOH的制备及其Sb(Ⅴ)吸附性能

采用水热合成的方法制备了高比表面积介孔α-FeOOH吸附剂,并探究其对水中Sb(Ⅴ)的去除效果。采用XRD、SEM、ATR-FTIR等方法对吸附剂进行了表征。考察了吸附剂投加量、溶液pH对Sb(Ⅴ)去除效果的影响,以及Sb(Ⅴ)吸附过程的动力学和热力学特性。表征结果显示:介孔α-FeOOH具有棒状结构,长度大约为50～100 nm,最可几孔径为20 nm,比表面积为137.6 m2/g。实验结果表明,当初始Sb(Ⅴ)质量浓度为10 mg/L、pH为7、介孔α-FeOOH投加量为0.25 g/L、吸附时间为2 h、吸附温度为25℃时,Sb(Ⅴ)去除率可达100%;pH为4～7时,Sb(Ⅴ)去除率受pH的影响较弱;Sb(Ⅴ)吸附过程符合拟二级动力学模型及Langmuir吸附模型。