利用皂土吸附和介电泳方法间接去除水中的Mn2+

水中重金属去除一直是水处理的技术难点.锰虽然是动物必需的微量元素之一,但是人和动物摄入过量的锰会对神经系统等产生毒害.利用皂土吸附水中的重金属Mn2+,在装有微电极阵列芯片的介电泳池研究装置中,通过调节外加交流电压,捕获悬浮液中的皂土从而间接去除Mn2+.吸附了微量重金属离子的皂土被捕获到电场强度较大的区域,发生了正介电泳.该研究为建立一种从废水中间接去除重金属离子的实际可行方法奠定了实验基础,不存在二次污染.     

纳米塑料聚苯乙烯对水中铅离子的吸附行为研究

纳米塑料作为一种新兴污染物在水中可长久稳定存在,其表面吸附的重金属对水环境产生了潜在危害.本文研究了纳米塑料聚苯乙烯微球在吸附时间、溶液pH、氯化钠溶液、锰离子、温度等不同实验条件下对铅离子的吸附行为.结果表明,粒径为400 nm的单分散聚苯乙烯微球可快速吸附铅离子,吸附平衡时间约为30 min,吸附率达到53.30%.聚苯乙烯微球对铅离子的吸附动力学符合伪一级动力学,吸附等温线遵循Freundlich模型,吸附过程主要为非线性吸附.随着溶液pH的增加,铅离子平衡吸附量增加,静电作用是影响铅离子在聚苯乙烯微球上吸附的关键因素.增加溶液盐浓度,微塑料发生聚集,比表面积减小,吸附位点减少,铅离子的吸附量显著降低,在3.5%氯化钠溶液中,纳米塑料对铅离子的吸附率仅为7.5%.与重金属锰离子共存,可促进聚苯乙烯微球对铅离子的吸附.升高温度,纳米塑料对铅离子的平衡吸附量增加.     

CS-EGDE/Fe3O4凝胶微球对水中重金属离子的吸附性能及机理研究

以壳聚糖为代表的天然生物质自身含有大量活性基团能选择性吸附重金属离子,为重金属废水的高效经济处理提供了可能.本实验以壳聚糖为基材,采用原位共沉淀法和乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)交联法共同作用制得CS-EGDE/Fe_3O_4凝胶微球吸附剂,通过电子扫描显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线能谱(EDS)、傅里叶红外光谱(FTIR)、饱和磁强分析(VSM)对样品进行了充分表征.通过静态吸附批实验及模拟固定床动态吸附实验,较系统的考察了凝胶微球在不同初始pH、接触时间和初始浓度下对多元重金属Pb(II)、Cu(II)、Zn(II)的吸附性能.结果表明:①CS-EGDE/Fe_3O_4凝胶微球内部孔隙发达,具有良好的超顺磁性;②吸附剂能够快速与重金属离子发生螯合反应,主要作用基团为-NH_3和-OH,且对重金属离子吸附符合准二级动力学,吸附过程可用Langmuir等温吸附方程描述,为单层化学吸附;③在多元吸附体系中发生拮抗作用,重金属竞争吸附顺序为Pb(II)Cu(II)Zn(II),主要是3种离子共价指数的差异导致了这一结果;④固定床在多元重金属模拟废水处理中表现出良好的去除效能,对Pb(II)、Cu(II)、Zn(II)的饱和吸附时间分别为13、8、2 h.研究显示, CS-EGDE/Fe_3O_4凝胶微球对水中重金属离子具有良好的吸附性能,有望为重金属废水处理提供一种新的研究思路和技术路线.     

稻草生物炭对土壤中Cd2+和Pb2+的吸附特性

为了探究稻草生物炭对土壤中重金属Cd2+和Pb2+的吸附机制,采用水稻秸秆在500℃下热解制备稻草生物炭,设置不同吸附时间、Na+和Ca2+离子强度、pH等影响因素,拟合稻草生物炭对重金属的吸附动力学、吸附等温线;在此基础上,采用黄沙模拟土柱试验得出稻草生物炭固定Cd2+和Pb2+的穿透曲线,着重分析比较pH和Na+离子强度对稻草生物炭吸附固定重金属的影响.结果表明:在高pH、低离子强度下,稻草生物炭对重金属的吸附效果较好;当pH为6时,稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附效率分别为92.58%、63.36%;当离子强度为10 mmol/L时,稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的最高吸附效率分别为97.58%、68.35%;准二级动力学模型能很好地拟合稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附规律,拟合系数（R2）均大于0.995 8,表明稻草生物炭吸附速率主要由化学吸附机制决定;此外,稻草生物炭对Pb2+的吸附规律适合采用Langmuir等温吸附模型进行描述,而对Cd2+的吸附规律采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型均能进行很好的模拟,表明稻草生物炭对Pb2+的吸附是近似单分子层吸附,而对Cd2+的吸附存在多分子层吸附.由黄沙土柱模拟试验结果得出,稻草生物炭对Pb2+和Cd2+的滞留率随着pH的升高和离子强度的降低而增强.在Pb2+和Cd2+同时存在条件下,当pH为6、离子强度为1 mmol/L、稻草生物炭按黄沙质量的0.5%投加时,稻草生物炭对土柱中Pb2+、Cd2+的滞留效果最好.研究显示,高pH对稻草生物炭吸附固定重金属起到促进作用,而高离子强度对稻草生物炭吸附固定重金属起到抑制作用.      

青霉菌和镰刀菌对重金属Cd~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)和Pb~(2+)的吸附特性

研究了青霉菌和镰刀菌对重金属Cd2+、Cu2+、Zn2+和Pb2+的吸附特性,探讨了复合重金属和不同培养基对菌株吸附能力的影响.同时,采用察氏液体培养基(CDM)和马铃薯葡萄糖培养基(PDB)接种菌株,对不同种类和浓度的重金属进行吸附实验.结果表明,青霉菌和镰刀菌对Cd2+、Cu2+和Zn2+的吸附率随金属浓度的升高而下降,吸附量随金属浓度的增加先增大后减小;当浓度增加到较高值(300mg·L-1)时,Pb2+的吸附率开始下降,吸附量先逐渐增加后变化不大.菌丝体对重金属的吸附能力表现出一定的差异性,对Pb2+的吸附率和吸附量明显高于其他3种金属,CDM培养青霉菌对300mg·L-1Pb2+的最大吸附量达到34.80mg·g-1.多种重金属的复合抑制了菌丝体对重金属离子的吸附.不同菌丝体对复合重金属的吸附量差异性较大,PDB培养混合菌体对重金属离子的吸附率和吸附量均较大,并有明显的促进作用.CDM培养菌丝体对Pb2+的吸附量均高于PDB培养菌丝体.     

电炉钢渣对水中Cu2+、Cd2+和Pb2+的去除作用

以宝钢电炉钢渣为研究对象,考察了钢渣对溶液中重金属离子Cu2+、Cd2+、Pb2+的吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学特征,借助多种分析手段(XRD、BET比表面分析、SEM/EDS等)对钢渣进行了理化性能测试和表征.结果表明,电炉钢渣对重金属离子的吸附速率较快,吸附速率顺序为Cd2+>Pb2+>Cu2+,吸附过程符合一级动力学模型(R2>0.99).吸附等温实验结果表明,Langmuir模型较为适合重金属离子在钢渣上的吸附,实验条件下对Cu2+、Cd2+、Pb2+离子的最大吸附容量分别为0.101、0.058、0.120 mmol.g-1.3种重金属离子在钢渣上的吸附是一个吸热(ΔH0<0)、熵值增大(ΔS0>0)的自发反应过程(ΔG0<0),熵效应是吸附反应自发进行的主要驱动力.SEM/EDS分析结果揭示了吸附前后钢渣表面形貌和化学成分的变化.电炉钢渣以其低价、高效性在重金属废水处理中具有广阔的应用前景.     

CS/PVA微球的制备及其对重金属离子吸附研究

利用聚乙烯醇和戊二醛通过化学交联对壳聚糖进行改性,制备了壳聚糖/聚乙烯醇(CS/PVA)微球,采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和扫描电镜对CS/PVA微球进行了表征,考察了pH值、吸附时间和重金属离子(Cu²⁺、Fe³⁺、Pb²⁺、Cd²⁺)溶液初始浓度对CS/PVA微粒吸附性能的影响,并进行了吸附动力学研究。结果表明:CS/PVA微球吸附溶液中重金属离子的最佳pH值为7;准二级动力学模型较好地拟合了4种重金属离子的吸附试验数据,表明其吸附过程以化学反应为主,其中金属螯合作用占主导作用;利用Langmuir等温线模型拟合得到的CS/PVA微球对溶液中Cu²⁺和Cd²⁺的最大吸附容量分别为52.33 mg/g和57.81 mg/g,CS/PVA微球对溶液中Fe³⁺、Pb²⁺的吸附更符合Freundlich等温吸附模型,其对Pb²⁺的吸附率最大。     

溶液中腐植酸对钢渣吸附重金属离子的影响

文章以宝钢钢渣和首钢钢渣为吸附剂,通过吸附实验考察了溶液中腐殖酸的存在对钢渣吸附重金属离子Cu2+、Cd2+、Pb2+的影响。研究结果表明钢渣可以同时吸附去除溶液中的腐植酸和重金属离子。腐殖酸的存在可以明显的促进钢渣对重金属离子的吸附。腐殖酸浓度为30 mg/L时,可使宝钢钢渣对Cu2+、Pb2+和Cd2+的理论吸附量分别增大61%、58%和33%;使首钢钢渣对Cu2+和Pb2+的理论吸附量分别增大40%、48%和11%。而重金属离子的存在会抑制腐殖酸在钢渣上的吸附。腐植酸通过在钢渣表面形成"吸附位点—腐植酸—重金属"的结构,来促进钢渣对重金属的吸附。     

市政污泥生物碳对重金属的吸附特性

采用市政污泥在300℃缺氧条件下制得污泥生物碳,研究了污泥生物碳添加量、溶液pH及吸附反应时间对溶液中Pb2+、Cu2+、Zn2+吸附效果的影响,并分析了各因素影响机制及污泥生物碳对重金属的吸附机理. 结果表明,污泥生物碳对溶液中重金属的去除率与重金属水合离子半径呈负相关,随着污泥生物碳添加量的增加,溶液中重金属的去除率不断增加,但单位吸附量总体上呈下降趋势. 重金属吸附量随溶液pH的增加而增大,当溶液初始pH为6.00时,污泥生物碳对溶液中Pb2+、Cu2+和Zn2+的吸附量最大,分别达42.941、25.769和12.484mg/g. 伪二级动力学方程可有效描述溶液中重金属离子在生物碳上的吸附过程,重金属在污泥生物碳表面的吸附主要受化学反应控制,Pb2+、Cu2+和Zn2+的平衡吸附量分别为39.747、6.849和10.004mg/g,达到吸附平衡的时间为Pb2+＞Zn2+＞Cu2+.      

固体吸附剂控制燃煤重金属排放的实验研究

在滴管炉上进行了烟煤添加固体吸附剂的燃烧实验研究了硫酸钙、石灰石、铝土矿3种吸附剂对重金属元素Pb、Cd、Cu、Co、Ni排放的控制,并采用形态逐级提取法,将排放颗粒物中重金属分为吸附态、离子可交换态、碳酸盐结合态、硫酸盐结合态和残渣态从粗粒灰渣及细微粒子中重金属元素含量的分布和细微粒子中残渣态稳定形态含量增加2个方面说明添加吸附剂对煤中重金属的排放具有一定的捕获力.对不同的重金属,由于吸附剂本身物理化学特性的差异,所表现出的吸附能力也各不相同.硫酸钙对Pb、Cd、Cu的排放有控制作用;石灰石对Pb、Cd、Cu、Nj的排放有控制作用;铝土矿对5种重金属元素的排放都有控制作用吸附剂粒径越小,对重金属的吸附效果越好.     

磁性竹基炭对Pb2+、Cd2+与Cu2+的吸附机理研究

采用微波辐照技术,以枯竹子为碳源制备了磁性竹基炭(BBMC),并将其用于对重金属离子Pb2+、Cd2+与Cu2+的吸附去除.同时,分析了吸附时间、pH值、离子强度及初始金属离子浓度等条件对吸附的影响,讨论了BBMC对3种金属离子的吸附特性与吸附机理.结果表明,金属离子在BBMC上的吸附符合Langmuir等温模式和准二级动力学吸附方程;吸附的机理可归结为金属阳离子与BBMC上的H+之间的离子交换作用,且吸附能力可能与金属离子半径有关,呈现出Pb2+Cd2+Cu2+的趋势,重金属离子Pb2+、Cd2+与Cu2+的最大平衡吸附量分别为16.2、14.0和9.5 mg·g-1.     

重金属由水相到沉积物相的标准迁移自由能

采用电位法测定了淀山湖水体中,Cu、Zn、Pb、Cd等重金属的氯化物由水相到沉积物相的标准迁移自由能(△Gt0)。结果表明,重金属离子的△Gt0随沉积物-水悬浮液中的沉积物含量增加而减小;△Gt0的大小次序为:Cd2+>Pb2+>Cu2+>Zn2+,即Zn2+最易迁入沉积物中,而Cu2+、Pb2+、Cd2+依次减弱,这同重金属离子在沉积物/水两相间的分配系数大小相一致。     

羧甲基壳聚糖-葡聚糖微球对氟离子吸附性能研究

制备了高效复合生物吸附剂,并将其应用于脱除污染水体中的氟离子.实验采用羧甲基壳聚糖复配葡聚糖,以微球质构(硬度、弹性)和对氟离子的吸附率为指标,优化配比,制备羧甲基壳聚糖-葡聚糖复合微球,并利用扫描电镜表征微球结构,对微球在不同p H下的稳定性进行研究;然后以TGA/DTA测定其热稳定性,采用FTIR表征结构,并进一步探讨复合微球吸附氟离子的动力学和热力学.结果表明,羧甲基壳聚糖、葡聚糖最佳添加量分别为5%和1%,经5%的甲醛-戊二醛(1∶1)交联3 h,得到的复合微球在p H≤11、温度270℃下稳定性好,对水溶液中氟离子吸附为二级动力学机制,且微球与氟离子发生单层分子之间吸附,以及具有物理吸附特征的表面吸附,去除率可达到96%.研究结果对生物吸附剂的开发及对水环境保护具有一定意义.     

啤酒酵母吸附重金属离子铅的研究

采用北京啤酒厂的啤酒酵母自制生物吸附剂,用于吸附重金属离子铅.考察了啤酒酵母吸附Pb2+过程中的影响因素,包括pH值、初始Pb2+质量浓度及酸碱预处理方法等.实验结果表明,啤酒酵母对Pb2+的吸附量随pH值的增加而增大,当pH=6时达到吸附最大值,吸附的最佳pH范围是4～7;随着初始Pb2+质量浓度增加,吸附量有所提高:当溶液初始Pb2+质量浓度为500 mg/L,pH=6时达到实验条件下的最大吸附量,为每g酵母吸附Pb2+ 107 mg;啤酒酵母对Pb2+的吸附过程遵循Langmuir方程;啤酒酵母经酸处理后吸附量增大.      

简述改性介孔材料对水中重金属的吸附应用

介绍了目前污水重金属处理的几种常用方法,简述了改性介孔材料对水中重金属的吸附应用,介孔材料因其表面积大、多孔、可调控的孔径尺寸以及吸附容量大~([1])等优点成为吸附重金属离子的优良材料。     

黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)对Pb~(2+)的生物吸附特性及吸附机理

研究了非活性黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)菌丝球对Pb2+的吸附特性及吸附机理.结果表明,菌丝球对Pb2+的吸附是单分子层吸附,Langmuir模型比Freundlich模型更适合于描述Pb2+在菌丝球上的吸附平衡.菌丝球吸附Pb2+的过程可以分为初始的快速吸附和随后的缓慢吸收2个阶段,并可以用二级动力学模型来描述.在菌丝球吸附Pb2+的过程中虽然存在粒内扩散,但它不是吸附过程的限速步骤.Pb2+的生物吸附过程是放热过程,其吸附活化能为-35.78kJ/mol,Pb2+的吸附热与化学反应热相近,为-44.45 kJ/mol.该生物吸附至少存在2种机理:菌体表面一些含氧基团对Pb2+的络合作用;Pb2+与细胞表面H+的离子交换.     

新型胺化介孔炭的制备及其对Pb(II)的吸附

采用微波辅助磷酸活化制备了高中孔率蔗渣基介孔炭,并通过硝酸氧化和乙二胺聚合在其孔道内修饰了含氮多胺基团,探索了溶液浓度、温度、吸附剂剂量等对改性介孔炭的Pb(II)吸附性能、行为和热力学特性的影响.结果表明,蔗渣基介孔炭较宽的孔道结构可通过乙二胺缩水聚合反应在其表面接枝酰胺、仲胺等含氮基团;胺化改性增强化了介孔炭对水溶液中Pb(II)的固定作用,改性后介孔炭对Pb(II)的吸附量高达180mg/g,是改性前介孔炭的1.5倍;改性介孔炭对Pb(II)的去除率显著增加,对溶液浓度<60mg/L的Pb(II)去除率接近100%.等温吸附与热力学数据表明,胺化改性介孔炭对Pb(II)的吸附位能量存在差异化,吸附是自发的吸热反应过程,温度对铅(II)离子吸附有促进作用,化学作用在吸附过程中发挥了重要作用.     

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.     

毛木耳和白木耳子实体对Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附特性研究

通过批量实验研究了毛木耳(Auricularia polytricha)子实体和白木耳(Tremella fuciformis)子实体对水溶液中不同浓度的Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的吸附能力和吸附动力学特性.此外,研究了多种离子共存对吸附效果的影响,以及吸附剂在多重金属混合溶液中对各重金属离子的吸附量大小顺序.结果表明,毛木耳子实体对单金属溶液中Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的最大吸附量分别为18.91、18.69、20.33和12.42mg·g-1,最大去除率在实验设置条件下均在85%以上;白木耳子实体对单金属溶液中Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的最大吸附量分别为19.98、20.15、19.16和16.41mg·g-1,最大去除率在实验条件下均在75%以上.在初始浓度分别为10、50和100mg·L-1的溶液中,随初始浓度的增加,菌体对重金属的吸附量增加,但去除率下降.准二阶模型比准一阶模型能更好地描述吸附动力学过程.2种吸附剂对多金属溶液中重金属离子吸附量的大小均呈现Pb(Ⅱ)Cu(Ⅱ)Zn(Ⅱ)Cd(Ⅱ)的吸附规律,电负性大的金属离子被优先吸附.溶液中其它重金属离子的存在使白木耳子实体对Pb(Ⅱ)的吸附量上升,而使毛木耳子实体对4种离子和白木耳子实体对其它3种离子的吸附量下降.研究发现,毛木耳和白木耳子实体都是潜在的生物吸附剂.     

柠檬酸-施氏矿物复合体对Cd和Pb的吸附研究

施氏矿物(Schwertmannite)是酸性矿区废水污染环境中典型的铁硫酸盐次生矿物,由于其较好的吸附能力成为矿区多种重金属的沉积库.环境中同时广泛存在着各种有机质,易与矿物结合形成有机质矿物复合体,从而影响矿物对重金属的吸附行为.目前关于有机质与施氏矿物形成的复合体对重金属的吸附研究相对较少.因此,本研究选取柠檬酸作为天然有机质的代表,研究不同环境条件下柠檬酸施氏矿物复合体对重金属Cd、Pb的吸附.结果表明,复合体保持着施氏矿物基本的矿物学特征,对重金属Cd和Pb的吸附行为表现出不同的趋势:复合体对Cd的吸附量整体上随着Cd浓度和pH值的升高而上升;相反,复合体对Pb的吸附量均比纯施氏矿物要低,并且随着柠檬酸含量的升高吸附量下降越明显;体系中共存的硫酸根离子(SO₄^2-)抑制了复合体对Cd的吸附,而对Pb的吸附则起到促进作用.XRD分析表明柠檬酸抑制了高pH下Pb在矿物表面形成PbSO₄沉淀.FTIR红外谱图进一步证明结合在复合体上的柠檬酸参与了对Cd和Pb的吸附过程.本研究结果有助于更好地预测Cd和Pb在矿区的迁移和归宿.