硅基多孔材料的表征及其对SO2的吸附性能

为增强火山灰反应的强度,提高对SO₂的脱除性能,以粉煤灰为原料采用两步水热合成法制备硅基多孔材料,并对制备的材料进行表征.结果表明:硅基多孔材料整体呈无序形态,主要成分为水化硅酸钙和CaCO₃,属于无定型的非晶相物质;由C、O、Si、Na、Ca等元素构成,主要以SiO₃2-、CO₃2-的形式存在;呈蜂窝和玻璃纤维的网状结构,内部空隙发达,比表面积较大,且存在有大量的吸附水和结合水.利用固定床反应器测定了硅基多孔材料对SO₂的吸附性能,在入口ρ（SO₂）为1 200 mg/m3、吸附温度为50℃、SO₂含氧量为9%、粒度为200目（0.075 mm）的条件下,SO₂的吸附量可达24.87 mg/g,脱硫率可达100%,与钙基吸附剂相比吸附量提高了74%;将吸附SO₂后的硅基多孔材料在700℃下焙烧3 h,可以继续吸附SO₂,重复使用率可达72.24%.由于SO₂在脱除过程中存在一定的化学反应,含氧量的增加能够提高其对SO₂的吸附量.研究显示,硅基多孔材料脱除SO₂的过程是由物理吸附和化学反应相结合的结果,其中由于制备的硅基多孔材料具有较大的比表面积和较为丰富的孔结构,有利于物理吸附;同时,在两步法制备硅基多孔材料的过程中使火山灰反应得到增强也同样提高了SO₂与硅基多孔材料的化学反应,进而增强了化学吸附的效果.      

不同性质硅肥影响土壤生物有效态镉砷的主要因素

为研究硅肥影响土壤中生物有效态镉(Cd)和砷(As)的主要因素,选择不同性质的3种碱性硅肥[Na₂SiO₃、 CaSiO₃与ASSF (pH 9～11)]和一种弱酸偏中性可溶硅肥(NSSF,pH 5～6)并通过添加不同用量硅肥(25～800 mg·kg^-1,以Si计)开展室内土盆试验,淹水共育21 d后对土壤基本理化性质进行检测,同时利用薄膜扩散梯度(DGT)提取土壤生物有效态Cd和As.结果表明,不同性质硅肥施用对土壤基本理化性质的影响差异显著,具体来说：3种碱性硅肥均显著提升土壤pH值(P<0.05),其中Na₂SiO₃提升土壤pH能力最强;而NSSF的施用则显著降低土壤pH值但提升了土壤Eh值(P<0.05),每单位质量(mg) Si添加量的NSSF可使土壤pH下降0.001 7个单位;在Si添加量达到400 mg·kg^-1后,3种碱性硅肥和NSSF土壤pH和Eh变化都趋于平缓. 4种不同性质硅肥提升土壤有效硅含量能...     

水泥熟料对模拟烟气中SO2和HCl的脱除特性

干法水泥窑协同处置城市生活垃圾,因其具有反应温度高、改造成本低、综合处理效果好、无二次污染等优势,得到世界各国普遍重视。利用固定床吸附实验装置,在700~1000℃温度下研究了水泥熟料对模拟烟气SO₂和HCl脱除特性影响,结合吸附剂及其吸附产物的理化特性初步分析了SO₂和HCl脱除机制。结果表明:1)在700~1000℃下,SO₂和HCl单独存在时,水泥熟料对SO₂脱除效率随着温度升高迅速提高,其最大SO₂单位吸附量可达到4.9 mg/g,与此相反,水泥熟料对HCl脱除效率则随着温度的升高而不断降低,当温度由700℃升高到1000℃时,HCl单位吸附量由8.40 mg/g降低至4.8 mg/g; SO₂或HCl的初始吸附速率由其组分浓度决定,熟料对HCl的吸附速率显著高于其对SO₂吸附速率。2)SO₂和HCl同时存在时,在相同吸附温度下,水泥熟料脱除HCl性能稍有降低,但总体影响不大;与此同时,HCl能够显著增强水泥熟料对SO₂的脱除能力和吸附反应速率,700,1000℃下,SO₂单位吸附量由1.8,4.9 mg/g分别提高到4.5,7.8 mg/g。水泥熟料及反应产物中Cl-迁移性是造成上述结果的主要原因。该研究结果为利用干法水泥熟料吸附城市生活垃圾焚烧烟气新协同处置工艺的工业应用提供了参考。     

改性纳米零价铁对稻田土壤As污染的修复效能

为实现对稻田土壤As污染的高效修复,通过制备C-NZVI(壳聚糖基稳定化纳米零价铁),分析其对还原态亚砷酸〔As(Ⅲ)〕的吸附动力学和等温吸附特征,阐明典型竞争性阴离子/分子对C-NZVI吸附As(Ⅲ)效率的影响;在此基础上,重点研究淹水和拮抗性肥料对稻土As的强化溶出效应,揭示C-NZVI对稻土液相As的异位吸附去除与原位补充钝化作用.结果表明:准一级动力学和Langmuir等温吸附模型能很好地描述C-NZVI对As(Ⅲ)的吸附过程特征,该材料对As(Ⅲ)的最大吸附量为145.09 mg/g;当竞争性K₂HPO₄、H₃BO₃、Na₂SiO₃和CH₃COOH的摩尔浓度为0.05~0.50 mmol/L时,C-NZVI对As(Ⅲ)的去除率依然高达99%.在对稻田土壤进行淹水和依次施用NH₄H₂PO₄、(NH₄)₂C₂O₄、Na₂SiO₃三种拮抗性肥料条件下,稻土中累积溶出w(水溶态As)(18.1 mg/kg)达到土壤w(As)的30.0%;对强化溶出反应后的淹水稻土进行排水并利用C-NZVI对各步分离获得的含As液相进行异位吸附,As去除率为91.3%~99.8%,该过程使稻土中w(As)减少43.4%~52.6%;进一步利用1%和5%的C-NZVI对强化溶出后的稻土进行补充钝化,可使稻土中w(非专性吸附态As)降低94.7%~100%.研究显示,淹水强化条件下,利用C-NZVI对稻田土壤As污染进行异位去除与原位钝化的联合修复可为有效减控稻田土壤As生物有效性提供有益途径.      

外源硫诱导下的Desulfovibrio desulfuricans sub sp.EPS特性及对Zn(Ⅱ)的吸附

研究了3种外源硫(Na₂SO₄、Na₂SO₃和Na₂S₂O₃·5H₂O)对Desulfovibrio desulfuricans sub sp.(D.desulfuricans sp.)的胞外聚合物(EPS)的胁迫/诱导作用。结果表明,在还原性硫源0.50g/L Na₂SO₃的条件下,EPS产量最高,为2104.39mg/g VSS,蛋白质含量为1888.52mg/g VSS,较胁迫/诱导前均提高了300%以上;其对Zn(Ⅱ)的吸附性能最好,为954.4mg/g EPS,提高了98.17%。三维荧光(3D-EEM)结果表明,胁迫/诱导后EPS中类酪氨酸均大量增加;傅里叶红外光谱(FTIR)结果表明,胁迫后-OH、C=O、C-O-C等官能团均大量增加,在Zn(Ⅱ)的吸附中发挥了重要作用;X光电子能谱(XPS)结果表明,在还原性硫源(Na₂SO₃和Na₂S₂O₃·5H₂O)胁迫/诱导后,EPS中C-O/C-N、C=N和某种含氧基团(X)大量增加,可能是吸附Zn(Ⅱ)的主要基团。     

复合钙基吸收剂吸附烟气中汞的试验研究

将飞灰和CaO以4∶1(质量比)混合,在室温25℃下消化10min,在68℃下干燥40min,制得基础吸收剂,再添加5%的KMnO₄(或NaClO₂)和15%的水分,制成可吸附燃煤烟气汞的复合钙基吸收剂. 研究了KMnO₄/NaClO₂添加量,吸收剂中水分含量,温度,进口φ(O₂)、ρ(Hg0)、ρ(SO₂)和ρ(NO)等因素对复合钙基吸收剂吸附烟气汞的影响. 结果表明:随着KMnO₄、NaClO₂添加量从0增至5%,复合钙基吸收剂对烟气汞10min吸附量从131.75ng/g分别增至443.00和876.08ng/g;在KMnO₄(或NaClO₂)添加量为5%,水分含量为15%,温度为80℃,进口φ(O₂)为6%的条件下,模拟烟气进口ρ(Hg0)从18.0μg/m3增至86.4μg/m3时,复合钙基吸收剂对烟气汞的最大吸附量升至1203.33ng/g(或2391.63ng/g);当进口ρ(SO₂)从1429mg/m3增至2286mg/m3时,KMnO₄(或NaClO₂)添加剂相对应的烟气汞最大吸附量降至421.50ng/g(或860.00ng/g);当进口ρ(NO)从536mg/m3增至938mg/m3时,KMnO₄(或NaClO₂)添加剂相对应的烟气汞最大吸附量降至336.75ng/g(或776.38ng/g).      

微波场下粉煤灰/电石渣负载Na2O协同脱硫脱硝

以粉煤灰与电石渣的混合物(FC)作为载体,Na₂O为活性组分,采用超声波浸渍法制备了吸附剂Na₂O/FC。通过XRD、BET、SEM分析对吸附剂进行表征,探讨在微波辐射下吸附剂协同脱硫脱硝机制。结果表明:微波下Na₂O负载可显著提高吸附剂的性能;6%Na₂O/FC(其中6%代表活性组分Na₂O在吸附剂中质量分数)的协同脱硫脱硝性能最佳,其脱硫t_90%和t_50%(t_x%为吸附剂的脱硫率或脱硝率达到x%时的反应时间)分别为12,73 min,脱硝t_90%和t_50%分别为4,16 min。机理分析表明:协同脱硫脱硝过程起初以物理吸附为主,反应进行一段时间后以化学吸附为主。微波下吸附剂Na₂O/FC的化学吸附过程为活性氧将SO₂和NO氧化为SO₃和N₂O₅后,SO₃和N₂O₅与金属氧化物反应生成Ca₅(SiO₄)₂SO₄、(Mg_xCa_1-x)(NO₃)₂、CaSO₄等硫酸盐和硝酸盐,同时活性组分Na₂O可直接与吸附态的SO₂与NO结合生成Na₂SO₃和NaNO₃。     

太湖沉积物铁形态分布特征及磷铁相关性分析

通过对太湖藻型湖区、草藻过渡型湖区、草型湖区柱状沉积物进行铁的形态分级分析沉积物中不同提取态磷铁含量,获得不同形态铁的空间分布特征.结果表明:沉积物总铁含量藻型湖区31.57mg/g(SD=8.51) >过渡型湖区30.34mg/g(SD=11.97) >草型湖区25.25mg/g(SD=4.59),不同湖区沉积物中铁形态的含量依次为可还原(晶型)铁氧化物Fe_ox2 >碳酸盐铁Fe_carb >易还原(无定形)铁氧化物Fe_ox1 >低活性硅酸铁Fe_prs >磁铁矿Fe_mag >可吸附性Fe(Ⅱ),Fe_carb、Fe_ox1、Fe_ox2,3种铁形态属于高活性铁Fe(Ⅲ),含量为7.79,6.16,8.18mg/g,分别占总铁含量的28.56%,21.54%,29.53%,表明高活性铁(Ⅲ)是沉积物中最主要的铁形态;沉积物中各提取态磷含量大小比较为NH₂OH·HCl-P >MgCl₂-P >NaAc-P >Na₂S₂O₄-P >浓HCl-P >(NH₄)₂C₂O₄-P,含量较高的MgCl₂-P(0.067mg/g)、NaAc-P(0.061mg/g)、NH₂OH·HCl-P(0.068mg/g),分别占总提取磷的35.28%、31.97%和22.55%,是沉积物铁分级提取态磷中最主要的形态.磷-铁相关性分析表明,二者之间呈显著的正相关(P<0.05),进一步从铁形态分级角度证实铁是沉积物內源磷释放的关键因子.     

表面活性剂-无机电解质-石油烃的匹配性与石油污染土壤清洗性能

选择SDBS、SHO、AEO、NP-10共4种表面活性剂,以重质油含量高的老化型石油污染土壤为对象,考察表面活性剂与石油不同族组分的匹配性。基于表面活性剂的分子排列调控机理,将表面活性剂与无机电解质组配,开展油污土壤清洗效果分析和适宜性评价。结果表明:在温度为65 ℃、固液比为1:5、清洗时间1 h时,4种表面活性剂的清洗能力依次为SDBS>SHO>>AEO≈NP-10;选取Na₂CO₃、Na₂SiO₃、NaOH等无机电解质与表面活性剂复配清洗油污土壤,除SDBS以外,SHO、AEO、NP-10的洗脱能力均显著提高,Na₂CO₃、Na₂SiO₃对AEO和NP-10的增效作用更为突出。由于结构差异明显,4种表面活性剂对石油不同组分显示出不同匹配性,再与合适的电解质复配后,脱附性能得到强化。其中,AEO与Na₂SiO₃复配后对饱和烃的洗脱效果最好,洗脱率达到92.97%;AEO与Na₂CO₃复配后对芳香烃的洗脱效果最好,洗脱率达到93.58%。NP-10与Na₂SiO₃复配后,胶质沥青质洗脱率达到83.47%。因此,在油污土壤清洗中,依据石油族组分比例,可通过配制匹配性复合清洗剂来提高洗脱效率。以饱和烃为主的石蜡基油污土壤进行清洗,双组分的AEO+Na₂SiO₃复合药剂对石油类的洗脱率达到89.14%,具有应用前景。     

K2CO3改性类水滑石衍生复合金属氧化物吸附剂脱除HCl(g)性能

采用浸渍法对钙镁铝类水滑石进行K₂CO₃改性,并进一步焙烧获得复合金属氧化物吸附剂。在固定床实验系统上对K₂CO₃改性类水滑石吸附剂的高温脱除HCl（g）性能进行了研究,探究了K₂CO₃负载量、反应温度和初始HCl（g）浓度对其高温脱除HCl（g）性能的影响,通过X射线衍射（XRD）、比表面积及孔隙分析（BET）、扫描电镜（SEM）及热重分析（TG）对改性前后的类水滑石吸附剂进行了表征。结果表明:1）K₂CO₃改性后类水滑石吸附剂的脱除HCl（g）性能显著提高,K₂CO₃的最佳负载量为30%,过高的负载量会导致吸附剂的孔隙堵塞,吸附能力下降;2）在400~800℃的反应温度范围内,吸附剂的HCl（g）吸附容量在600℃时达到最高,为0.289 g/g;3）在不同HCl（g）浓度下吸附剂的脱除HCl（g）性能保持稳定;4）经500℃煅烧后吸附剂的比表面积和孔体积增大,平均孔径减小,吸附能力增强;负载K₂CO₃后类水滑石吸附剂的热稳定性有所增强。K₂CO₃改性后的类水滑石衍生吸附剂具有优良的高温脱除HCl（g）性能,为选择高效实用的高温HCl（g）吸附剂提供了参考。     

酸化赤泥吸附环丙沙星的特征、机理及过程优化

为提高赤泥的资源化利用及抗生素有机废水的深度处理,以酸化赤泥为吸附剂、环丙沙星为目标污染物,研究了酸化赤泥吸附环丙沙星的条件、特征和机理.采用响应面法中Box-Behnken设计方法,以吸附温度、溶液pH值、环丙沙星初始浓度、酸化赤泥投加量为自变量,吸附量为响应值建立4因素3水平优化模型,确定了最佳吸附条件,并对吸附过程的动力学模型、等温线模型、热力学特性及吸附机理进行了研究.结果表明,溶液pH值、环丙沙星初始浓度、酸化赤泥投加量为影响吸附量的显著因素.酸化赤泥吸附环丙沙星的最佳条件为：温度45℃、pH=3.04、环丙沙星初始浓度29.20mg/L,酸化赤泥投加量3.40g/L,预测最大吸附量为7.30mg/g.酸化赤泥吸附环丙沙星的过程遵循伪二级反应动力学模型及Langmuir-Freundilich吸附等温线模型,经过拟合最大吸附量分别为7.90和7.35mg/g.根据Van Tehoff公式计算吸附热力学状态函数ΔG⁰为-82.13~-94.37kJ/mol、ΔS⁰为0.61J/（mol·K）、ΔH⁰为100.25KJ/mol,吸附为自发进行的吸热反应.FTIR表明环丙沙星分子中-COO与酸化赤泥的Al-O键发生络合反应,C=O与Fe-O键发生微弱的静电或内球面键合作用.研究表明,酸化赤泥是一种极具潜力的廉价吸附剂,可用于处理抗生素污染废水.     

微波辐照制备花生壳活性炭研究

以花生壳为原料通过微波辐照制备了具有高比表面积并含有大量中孔的活性炭。讨论了活化剂类型、浸渍时间、浸渍比、活化剂浓度、微波功率和辐照时间对花生壳活性炭制备的影响。结果表明:相较磷酸和氢氧化钠,采用氯化锌活化剂制备的花生壳活性炭有更好的碘吸附性能;在浸渍浓度为40%,浸渍比为1∶6,浸渍时间为48 h,微波功率为500 W,辐照时间为6 min的条件下,制备的花生壳活性炭碘吸附值和亚甲基蓝吸附值分别为(898.6±12.8)mg/g和(46.2±3.8)mg/g;微波辐照工艺制备的活性炭,其碘吸附与亚甲基蓝吸附能力均优于马弗炉工艺;花生壳活性炭的碘吸附与亚甲基蓝吸附能力均优于市售活性炭。     

载镁活化天然沸石处理高氟水实验研究

为了提高沸石对氟的吸附能力,采用氯化镁对活化天然沸石进行改性,分析了除氟剂的性能,确定了除氟剂改性的最佳条件:10%氯化镁溶液,固液比1∶4,pH=7.0,室温以300 r/min的速度振荡改性3h。最佳除氟条件:pH=7.0,室温以300 r/min的速度搅拌反应1.5 h。吸附剂对F-的吸附过程符合Langmuir及Freundlich等温线方程,由D-R模型拟合可知,除氟剂对氟的吸附为物理吸附过程。在最佳反应条件下,水样中氟浓度由2 mg/L降低到0.78 mg/L,符合GB5949-2006《生活饮用水卫生标准》(≤1 mg/L)。     

不同类型土壤对SO42-吸附特性的研究

为了进一步探讨我国酸沉降对水陆生态环境的影响以及典型地区生态系统对酸沉降的缓冲能力和临界负荷值,笔者对赣、鄂、湘３省具有代表性的土壤的ＳＯ吸附特性进行了研究。结果表明,红壤,待别是江西省的红壤,吸附ＳＯ的能力最强,最大吸附量达１１．５２ｍｇ／ｇ士;其余依次为黄壤、棕红壤、黄褐壤和黄红壤,最大吸附量分别为１１．１４,８．８３,６．８６和６．５３ｍｇ／ｇ土;红色石灰壤对ＳＯ的吸附能力最弱,最大吸附量仅３．５５ｍｇ／ｇ土,只及红壤的３０．８％。可以预计,就地区而言,以红壤为主的江西省是我国对酿沉降最敏感的地区之一。     

Comparison of four supports for adsorption of reactive dyes by immobilized Aspergillus fumigatus beads

Four materials, sodium carboxymethylcellulose (Na-CMC), sodium alginate (SA), polyvinyl alcohol (PVA), and chitosan (CTS), were prepared as supports for entrapping fungus Aspergillus fumigatus. The adsorption of synthetic dyes. Reactive Brilliant Blue KN-R, and Reactive Brilliant Red K-2BP, by these immobilized gel beads and plain gel beads was evaluated. The adsorption efficiencies of Reactive Brilliant Red K-2BP and Reactive Brilliant Blue KN-R by CTS immobilized beads were 89.1% and 93.5% in 12 h, respectively. The adsorption efficiency by Na-CMC immobilized beads was slightly lower than that of mycelial pellets. But the dye culture mediums were almost completely decolorized in 48 h using the above-mentioned two immobilized beads (exceeding 95%). The adsorption efficiency by SA immobilized beads exceeded 92% in 48 h. PVA-SA immobilized beads showed the lowest adsorption efficiency, which was 79.8% for Reactive Brilliant Red K-2BP and 92.5% for Reactive Brilliant Blue KN-R in 48 h. Comparing the adsorption efficiency by plain gel beads, Na-CMC plain gel beads ranked next to CTS ones. SA and PVA-SA plain gel beads hardly had the ability of adsorbing dyes. Subsequently, the growth of mycelia in Na-CMC and SA immobilized beads were evaluated. The biomass increased continuously in 72 h. The adsorption capacity of Reactive Brilliant Red K-2BP and Reactive Brilliant Blue KN-R by Na-CMC immobilized beads was 78.0 and 86.7 mg/g, respectively. The SEM micrographs show that the surface structure of Na-CMC immobilized bead is loose and finely porous, which facilitates diffusion of the dyes.     

硅胶对气体中二硫化碳的吸附研究

采用动态吸附法研究了323K和353K下CS2与惰性混合气体在硅胶上的吸附性能,并采用多个模型方程对数据进行了回归。从回归模型可以看出,实验数据能够较好的满足Langmuir-Freundlich方程。采用较温和的再生条件,在413K时考察了再生吹扫氮气气体总量对硅胶吸附容量的影响,氮气流量300mL/min,吹扫20~25min时较为适宜,硅胶损耗很小,硅胶多次再生的穿透吸附容量较为稳定。研究了吸附压力对CS2穿透性能的影响,CS2分压越大到达穿透点的时间越长。研究结果为工业采用硅胶预脱除含CS2气体提供参考。     

锌离子印迹聚合物的合成及固相萃取特性研究

为了达到对溶液中目标痕量金属离子的分离和分析,采用了硅胶表面金属离子印迹聚合技术,活化硅胶表面羟基后,在硅烷偶联剂(APS)存在条件下合成了Zn(Ⅱ)离子印迹聚合硅胶。对其进行表征和吸附、再生等性能及合成机理研究,并将所得Zn(Ⅱ)离子印迹聚合物填充于市售空白小柱制成Zn(Ⅱ)离子印迹聚合物固相萃取小柱,并对其固相萃取性能进行了初步研究表征结果表明,Zn(Ⅱ)成功印迹于活化硅胶表面。与非离子印迹硅胶相比,Zn(Ⅱ)离子印迹聚合硅胶具有更高的选择性,其最大静态吸附容量可达12.87 mg/g,并可反复利用10次以上保持吸附率不低于95%。所得Zn(Ⅱ)离子印迹聚合物固相萃取小柱在不同初始条件下对Hg的相对选择因子可达15.5和13.8。Zn(Ⅱ)离子印迹聚合硅胶是一种新型高效低成本的聚合物,可将其用于水溶液中Zn(Ⅱ)的分离和分析。     

Zn/Ni/Cu-BTC强化吸附刚果红性能研究

运用水热合成法制备了一种新型三金属单配体多孔材料Zn/Ni/Cu-BTC,运用氮气吸脱附、扫描电镜、X射线衍射等对材料进行了表征.研究了其常温常压条件下（25℃,1atm）静态吸附刚果红的性能.结果表明,由于三金属不饱和配位点的协同效应导致刚果红在Zn/Ni/Cu-BTC多孔材料上的吸附容量从630mg/g增加到1250mg/g,增加了98.4%.准二级动力学模型和Langmuir吸附模型较好地描述了Zn/Ni/Cu-BTC对刚果红的吸附行为.     

Adsorption/desorption behavior between a novel amphoteric granular lignin adsorbent and reactive red K-3B in aqueous solutions

A novel amphoteric granular lignin adsorbent(AGLA) was prepared using magnesium lignosulfonate as a raw material which was provided by a straw sulfite pulp mill in Guangdong Province, China. A reactive dye(red K-3B) was used as an adsorbate to investigate the adsorption behavior by static and mobile ways. The removal of reactive red K-3B was found to be initially pH and concentration dependent.Moreover, an increase of solution temperature ranging from 5℃ to 60℃ helped to enhance the rate of intraparticle diffusion of adsorbate and changes in the size of the pores of the adsorbent and thus to reduce the adsorption time. The total breakthrough adsorption capacity was 531 mg/g, and the saturated adsorption capacity was 560 mg/g, which prevailed over the activated carbons evidently. The reactive red K-3B adsorbed on AGLA could be recovered with a mixture of alcohol, NaCI and HCI aqueous solutions. The recovery percentage could reach 92.4%.