活性炭表面改性及其对磷(V)吸附性能的研究

以硝酸、氢氧化钠、氯化铁、海藻酸钠(SA)为改性剂,采用浸渍法制备了六种改性粉末活性炭,研究其对磷(V)的吸附性能。结果表明,以FeCl3直接改性和NaOH/FeCl3复合改性的粉末炭(分别标记为PAC-3和PAC-6)对磷(V)的吸附能力最强,在室温下,处理质量浓度为30 mg/L的磷(V)溶液25 mL,pH为5.0,PAC-3用量为0.4 g,吸附90 min,吸附率可达99%,吸附后的PAC-3可用0.1 mol/LNaOH溶液洗脱再生。共存物质中,NaNO3没有影响,Na2SO4抑制作用不大,Na2CO3和C(rⅥ)有增强作用,其中C(rⅥ)的增强作用显著。吸附机制是静电吸引、离子交换和络合反应共同起作用,以络合反应为主。     

铁锰复合氧化物/壳聚糖珠:一种环境友好型除磷吸附剂

采用两步法制备了一种环境友好型除磷基吸附剂——铁锰复合氧化物/壳聚糖珠(FMCB),对其进行了表征,并对其磷吸附行为进行了系统研究.表征结果表明,该吸附剂为多孔纤维结构,比表面积为248 m~2·g~(-1),孔容为0.37 m~3·g~(-1).吸附实验结果表明,FMCB对磷的吸附容量远高于纯的壳聚糖颗粒,且Langmuir模型能更好地拟合FMCB对磷的吸附,最大吸附量为13.3 mg·g~(-1)(pH 7.0);准二级动力学模型能更好地拟合FMCB对磷吸附的动力学实验数据;溶液pH对磷的吸附影响较大,随着pH的增大,磷的吸附量逐渐降低;共存的Ca~(2+)和Mg~(2+)对磷吸附略有促进,而共存阴离子对磷吸附具有抑制作用,影响大小顺序为:SiO_3~(2-)CO_3~(2-)SO_4~(2-)≥Cl~-.吸附磷后的FMCB可用NaOH溶液进行脱附再生,并可重复使用.在进水磷初始浓度为3 mg·L~(-1)条件下,吸附达到穿透时(出水磷浓度达0.5 mg·L~(-1)),可处理约800个柱体积的模拟含磷废水.     

萃取-吸附法处理二甲基甲酰胺(DMF)废水的实验研究

采用溶剂萃取-活性炭吸附处理某制革厂的高浓度二甲基甲酰胺(DMF)废水(ρ(DMF)为93 4g L),研究了CHCl3对DMF的萃取效果、活性炭对萃余液的动态吸附性能、用溶剂CH2Cl2再生的效果和反复再生后活性炭的吸附性能。结果表明,用CHCl35级逆流萃取后,萃余液ρ(DMF)降到1 33g L,萃取率达98 6%。萃取液拟用精馏分离回收CHCl3和DMF。萃余液经活性炭吸附后COD可降到100mg L以下,达到了国家一级排放标准。饱和活性炭经CH2Cl2洗脱、160℃空气活化再生后,其吸附性能和数量基本不变,可反复使用。      

水合氧化铝负载的磁性核/壳结构Fe3O4@SiO2纳米颗粒对水中磷的去除及再利用

在磁铁矿纳米颗粒表面包被硅壳后再包被水合氧化铝,制备了具备核壳结构的磁性纳米颗粒除磷吸附剂(磁性氧化铝),通过XRD、TEM、VSM、BET比表面积测定进行了表征.XRD和TEM结果显示了核壳结构的存在,其饱和磁化强度达56.00 emu·g~(-1),比表面积达47.27 m~2·g~(-1).Langmuir模型计算的磷最大吸附量为12.90 mg·g~(-1),且在25℃和50℃下均保持稳定,反应快速,40min磷去除率达96%以上.磁性纳米吸附剂对磷的吸附与pH关系密切,在p H为5~9时磷去除率达90%以上.采用实际污水实验,最佳投量为1.25 kg·t~(-1).吸附-脱附-再生实验结果表明,磷吸附率随循环次数增加稍有下降,吸附的磷可以通过1 mol·L~(-1)的NaOH脱附,脱附率为90%左右,且吸附剂可以进行再生,具有反复利用和回收磷资源的潜力.     

改性沸石的沉积物磷钝化效果研究

通过室内模拟实验,对天然沸石及不同方法改性沸石的磷吸附性能及沉积物磷钝化效果进行了对比研究。磷吸附实验结果表明,磷吸附量大小为改性沸石Z3>改性沸石Z2>改性沸石Z1>天然沸石,35d的平均吸附量分别为832、466、168和70mg/kg。改性沸石的磷吸附量与沸石含量正相关,并随时间呈增长趋势,其中改性沸石Z3第35d的磷吸附量可达1690mg/kg。离子交换量测定结果显示,沸石经改性后促进了Ca2+的释放,同时减少了K+、Na+的释放量。沉积物磷钝化实验表明,改性沸石可有效减少沉积物TP、DRP的释放,减少释放量达80%以上。天然沸石主要通过表面吸附减少水体磷含量,其次,物理阻隔作用拓展了钝化作用的时间和空间。Al(OH)3絮凝物通过表面吸附、电中和及架桥作用可显著提高改性沸石的磷吸附量,增强沉积物磷钝化效果。     

FAAS法研究六钛酸钾晶须对Cd(Ⅱ)的动/静态吸附行为

以火焰原子吸收光谱法(FAAS)为检测手段,研究了六钛酸钾晶须对镉的动态、静态吸附性能,考察影响吸附率的相关因素,对比了静态、动态解吸回收率的影响,同时考察了解吸剂的酸度、流速、用量等对回收率的影响,结果表明:在动态实验中,pH7,流速1.0mL/min.,吸附剂用量0.1g时,Cd(Ⅱ)的吸附效果最佳;以10mL0.1mol/LHNO3为洗脱剂,流速为0.5mL/min时,可将Cd(Ⅱ)完全洗脱。静态实验中,pH7,六钛酸钾晶须用量0.2g,吸附率可达到90%以上。以25mL2mol/L的硝酸溶液对Cd(Ⅱ)进行洗脱,Cd(Ⅱ)的回收率可达99%以上。在优化的试验条件下,本法的检出限为12ng/mL;相对标准偏差为0.7%(Cd(Ⅱ):1μg/mL,n=11)。     

改性海绵铁深度除磷及其再生磷回收方法

为了从污染水体中去除磷并有效回收磷资源,本文研究了海绵铁改性前后吸附除磷特性,并构建海绵铁除磷渗滤床,考察了其连续流除磷特性及再生活化方法,并探究再生废液中磷回收生成鸟粪石的工艺条件.结果表明:硫酸改性后的海绵铁对磷的最大理论吸附容量从改性前4.17 mg·g~(-1)提升至18.18 mg·g~(-1).吸附饱和的改性海绵铁,采用1 mol·L~(-1)氢氧化钠解吸和6%硫酸再活化后,能够达到98%的活化率.海绵铁除磷渗滤床在长达约200 d的连续流运行实验中表现出良好的除磷能力,在进水TP=10 mg·L~(-1),HRT=1 h条件下,磷综合去除率达30%～89%,累积单位容积磷吸附量达到6.95 kg·m~(-3).海绵铁碱再生后的废液可以用于回收鸟粪石,其最佳生成条件为:pH=10,n(Mg~(2+))∶n(PO_4~(3-))∶n(NH~+_4)=1.3∶1∶1.1.在最优条件下,磷回收率可以达到97.8%.本研究提供的方法对于污染水体中磷营养元素的去除及回收利用具有理论与实践意义.     

改性膨润土对杭州西湖沉积物各形态磷的吸附性能

通过盐酸、碳酸钠、高温焙烧及复合改性等多种改性方法对膨润土进行改性,并借助扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪及X射线衍射仪等仪器对其进行表征,探讨最佳的改性方法.结果表明,10%碳酸钠+450℃高温焙烧复合改性膨润土(Modified bentonite,MB)为最佳改性用土.对比改性前后膨润土颗粒对沉积物各形态磷吸附性能,发现MB颗粒对沉积物磷吸附性能优于膨润土原土(raw bentonite,RB)颗粒.在最佳动态吸附条件下,RB对沉积物TP、OP、IP、Fe/Al-P和Ca-P的吸附率分别为32.5%、25.4%、52.6%、34.6%和12.4%;MB对沉积物TP、OP、IP、Fe/Al-P和Ca-P的吸附率分别为35.5%、29.1%、54.5%、44.6%和10.7%.静态吸附实验结果表明:RB颗粒和MB颗粒在静态吸附时间为28 d时,对沉积物TP的吸附量分别为828.2 mg·kg~(-1)和977.2 mg·kg~(-1),相应的吸附率分别为58.2%和68.6%.MB对沉积物磷的吸附性能较好,可进一步用于富营养化湖泊沉积物磷控制.     

酸改性粘土矿物处理含磷废水的研究

文章用盐酸对膨润土、高岭土、凹凸棒土及沸石进行了改性研究,对含磷废水的吸附处理结果表明,改性后的实验样品对磷的净化能力明显增强,去除率分别增加膨润土27.45%、沸石19.11%、高岭土39.7%、凹凸棒土11.3%,最大去除率可达到膨润土45.59%、沸石32.84%、高岭土77.45%、凹凸棒土30.9%。膨润土、沸石、高岭土的改性随着酸用量的增加对磷的吸附效果随之增加,凹凸棒土最佳酸用量为3%(体积分数)。处理模拟的废水的结果表明,在改性后的高岭土投加量为0.5 g/25 mL废水时,对磷的去除率达到95.9%,吸附后水中的磷浓度为0.49 mg/L,处理后水中的磷浓度达到废水排放一级标准的要求。四种粘土样品改性前后对磷的吸附特征可以用Langmuir方程和Freundlich方程描述。     

磁性绿锈吸附固定厌氧水体磷酸盐及其影响因素

文章通过氧化法合成了2种绿锈(GR),并与磁性Fe_3O_4进行复合形成了2种磁性固磷剂M-GR(SO_4)和M-GR(CO_3)。通过M-GR(SO_4)和M-GR(CO_3)对磷酸根的吸附动力学和等温吸附实验研究发现,准二级动力学模型和Langmuir理论模型更符合2种磁性绿锈对磷酸根的吸附情况,说明吸附过程为化学吸附和单分子层吸附。研究了不同pH和不同浓度阴离子(Cl-、SO_4~(2-)、CO_3~(2-))以及腐殖酸(HA)作用下2种磁性绿锈吸附剂吸附性能的变化情况,发现在pH为5.5～6.2时,M-GR(SO_4)固磷率为90%;而pH在5.5～9.2间M-GR(CO_3)固磷效果最好,为30%。Cl~-对磁性绿锈固定磷酸盐几乎无抑制作用;SO_4~(2-)对M-GR(SO_4)固磷有较大的影响,但是对M-GR(CO_3)影响不明显;CO_3~(2-)的引入对不同吸附剂均有较强的抑制作用,其中对M-GR(SO_4)的影响更大;HA对M-GR(SO_4)有一定的抑制作用,对MGR(CO_3)的影响则可以忽略。该研究为磁性绿锈作为磷吸附剂修复水体富营养化的应用提供技术支撑。     

用铁酸盐型磁性吸附剂去除偶氮染料酸性红B

通过对几种磁性铁酸盐型吸附剂Mfe₂O₄(M=Fe,Mn,Cu)的表面特性及去除染料酸性红B(ARB)的吸附性能与催化氧化再生性能的研究,证明该类吸附剂能够有效地吸附去除水中的酸性红B,经磁分离,用H₂O₂/Fe²⁺体系可以同时氧化有机物与再生吸附剂,吸附剂可以循环使用.pH值对吸附能力有很大影响,对于MnFe₂O₄和Fe₃O₄,发生最大吸附的pH值范围在3.5～3.8,而对于CuFe₂O₄ pH值则在4.5～4.8时有最大吸附能力.CuFe₂O₄的吸附容量最大,MnFe₂O₄次之,FeO₄最小;3种吸附剂的吸附等温线均符合Langmuir吸附模型.在发生吸附的pH值范围内,吸附剂吸附染料后其Zeta电位比吸附前均有明显降低.再生实验表明,3种吸附剂再生后,其比表面积明显增大,表面元素组成发生很大变化,其吸附能力也明显提高.     

表面活性剂增溶洗脱土壤中多环芳烃的效果研究

表面活性剂增效洗脱修复技术被广泛应用于土壤修复. 本文选取11种非离子型和3种离子型表面活性剂对多环芳烃(PAHs,菲、芘、苯并[a]芘)污染土壤进行洗脱研究,筛选出洗脱效果较好的表面活性剂,并深入探索表面活性剂浓度、洗脱时间、固液比等因素以及表面活性剂的复配对土壤PAHs增效洗脱的影响,旨在比选出一种高效洗脱土壤PAHs的表面活性剂并对其洗脱方法进行优化. 结果表明:①表面活性剂浓度为10 g/L、固液比为1∶20条件下,聚氧乙烯醚-10(NSF10)的去除率最高,达到78%;其次为曲拉通X-100(TX-100)和吐温80(TW-80),去除率分别为76.7%和73.4%. ②随着表面活性剂添加浓度的增加,土壤PAHs的去除率增大,当表面活性剂浓度超过5 g/L时,PAHs去除率的增幅减缓,可见,5 g/L是相对有效且经济的表面活性剂添加浓度. ③当洗脱时间为16 h时,NSF10对PAHs的洗脱达到平衡,继续延长洗脱时间,洗脱效果并未增强. ④增加NSF10用量有利于洗脱,固液比1∶40是最优固液比,此时PAHs的去除率已达到固液比为1∶100时的85.2%. ⑤非离子表面活性剂NSF10、TX-100、TW-80与阴离子表面活性剂SDS分别以体积比9∶1进行复配时均取得了优于单一活性剂的洗脱效果,NSF10与SDS体积比为7∶3时,增溶洗脱效果最为明显,比单一表面活性剂提高了18.2%. 研究显示,NSF10是一种高效的PAHs洗脱剂,添加浓度为5 g/L、洗脱时间为16 h、固液比为1∶40是其最优参数选择,其与SDS以体积比7∶3进行复配可进一步提升增溶洗脱效果.      

二氧化钛复合纸板对壬基酚聚氧乙烯醚水溶液的光催化降解

制备了一系列无机物含量大于80%的植物纤维/吸附剂/二氧化钛复合纸板,考察了复合纸板对壬基酚聚氧乙稀醚(NP-10)水溶液的光催化降解性能.结果表明,二氧化钛复合纸板对NP-10具有优良光催化降解性能,紫外光照34h后浓度为50mg·mL-1的NP-10的降解率达80%以上,光照前后NP-10水溶液的化学需氧量(COD)的变化表明,光催化降解可导致NP-10矿化.活性炭对二氧化钛光催化降解有协同作用,其在无机粉体中的质量分数为15%时,复合纸板的光催化降解性能最好.过氧化氢可大幅提高复合纸板的光催化降解性能,其最佳浓度为20mg·mL-1.二氧化钛复合纸板在NP-10水溶液中的稳定性好,重复使用10次后其质量损失小于2%,光催化降解性能不变.     

凹凸棒土的改性研究

通过比表面测定，扫描电镜，Ｘ射线能谱元素测定等，探讨了凹凸棒土的结构与改性机理。研究结果表明：高温焙烧法活化凹凸棒土比酸或盐改性处理效果好，用４２０℃焙烧２ｈ的凹凸棒土处理化废水，ＣＯＤ去除率可达７５％，脱色率达９７％。     

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。     

Insight into the adsorption of tetracycline onto amino and amino–Fe functionalized mesoporous silica: Effect of functionalized groups

In order to study the influences of functionalized groups onto the adsorption of tetracycline (TC), we prepared a series of amino and amino–Fe^3 + complex mesoporous silica adsorbents with diverse content of amino and Fe^3 + groups (named N,N-SBA15 and Fe-N,N-SBA15). The resulting mesoporous silica adsorbents were fully characterized by X-ray powder diffraction, Fourier transform infrared spectrometer and N₂ adsorption/desorption isotherms. Furthermore, the effects of functionalized groups on the removal of TC were investigated. The results showed that the periodic ordered structure of SBA-15 was maintained after modification of amino/Fe^3 + groups. The functionalized amino groups decreased the adsorption capacity while the coordinated Fe^3 + increased the adsorption capacity. The adsorption kinetics of TC fitted pseudo-second-order model well and the equilibrium was achieved quickly. The adsorption isotherms fitted the Langmuir model well and with the Fe^3 + content increased from 3.93% to 8.26%, the Q_max of the adsorbents increased from 102 to 188 mmol/kg. The solution pH affected the adsorption of TC onto amino complex adsorbents slightly while influenced the adsorption onto Fe-amine complex adsorbents greatly. The adsorption of TC on SBA15 and N,N-SBA15 may be related to the formation of outer-sphere surface complexes, while the adsorption of TC onto Fe-N,N-SBA15 was mainly attributed to the inner-sphere surface complexes. This study could offer potential materials that have excellent adsorption behavior for environmental remediation and suggested useful information for the preparing other adsorbents in environmental applications.     

沸石及其改性材料硅炭素处理含铅废水

对沸石及其改性材料硅炭素(ANJ.SiC)处理含铅废水进行优化研究,结果表明,当废水中ρ(Pb)为10 mg/L,pH>4.62,吸附剂投加量为5 g/L,25 ℃处理30 min时,沸石及硅炭素对铅的去除率均可达到90%以上,且硅炭素的处理效果优于沸石.分别采用5种再生剂对饱和的沸石和硅炭素进行再生,NaOH再生效果最佳;经过5次再生,2种吸附剂的饱和容量呈现不同的衰减,硅炭素的再生效果较好,饱和容量从33.9 mg/L衰减到20.5 mg/L.通过扫描电镜(SEM)对沸石和硅炭素吸附前后的表面形貌进行观察发现,二者的除铅机理不尽相同,沸石主要是通过离子交换作用,使铅进入其结构内部;沸石经过改性,表面发生变化,硅炭素主要是通过材料表面与铅离子的反应达到除铅目的.      

Metal loaded zeolite adsorbents for hydrogen cyanide removal

Metal(Cu,Co,or Zn) loaded ZSM-5 and Y zeolite adsorbents were prepared for the adsorption of hydrogen cyanide(HCN) toxic gas.The results showed that the HCN breakthrough capacity was enhanced significantly when zeolites were loaded with Cu.The physical and chemical properties of the adsorbents that influence the HCN adsorption capacity were analyzed.The maximal HCN breakthrough capacities were about the same for both zeolites at 2.2 mol of HCN/mol of Cu.The Cu2p XPS spectra showed that the possible species present were Cu2O and CuO.The N1s XPS data and FT-IR spectra indicated that CNwould be formed in the presence of Cu+/Cu2+ and oxygen gas,and the reaction product could be adsorbed onto Cu/ZSM-5 zeolite more easily than HCN.     

利用改性钒钛钢渣和飞灰吸附模拟烟气中的Hg0

固体废弃物钒钛钢渣(VTS)、飞灰(FA)含有Fe、V、Ti等可促进Hg0氧化吸附的过渡金属氧化物,为提高VTS吸附Hg0性能、改性FA的抗硫特性,利用蒸汽活化、浸渍FeCl₃方法改性FA/VTS、FA/CaO,在固定吸附床上研究了不同改性方法、反应温度(T)、烟气ρ(SO₂)和ρ(HCl)对η(吸Hg0效率)的影响. 结果表明:蒸汽活化对提高η的作用有限. 经浸渍FeCl₃方法改性的FA/VTS,其η显著提高,在200 ℃下,吸附20 min时可达93%,吸附10 h后的Q(吸附容量)为0.42 mg/g;而浸渍FeCl₃方法改性的FA/CaO,其η随温度呈先升后降趋势,在120 ℃、吸附20 min时达到最高(74%). SO₂抑制Hg0的吸附,但FA/VTS的抗硫性能较FA/CaO有显著提高,具有低温抗硫吸附Hg0的潜势,可能与VTS中Ti的质量分数高有关. HCl可促进Hg0的吸附,在ρ(HCl)为30 mg/m3条件下,浸渍FeCl₃方法改性的FA/VTS吸附2 h的η在90%以上. 研究表明,经FeCl₃浸渍改性的FA/VTS是较好的Hg0吸附剂,具有实际应用的潜势.