秸秆基Li/Al层状双金属氢氧化物纳米复合吸附剂的制备及其除磷性能研究

将纳米Li/Al层状双金属氢氧化物(LDH)负载到改性小麦秸秆上制得秸秆基Li/Al LDH纳米复合吸附剂(简称复合吸附剂),并通过一系列单因素吸附试验对其除磷性能进行评价。结果表明:升高温度有利于该吸附剂的吸附;最佳吸附pH约为4;动力学实验表明,100min时吸附过程即可达到平衡;以NO_3~-、Cl-、SO_4~(2-)作为共存离子,3者对于复合吸附剂除磷的影响程度为SO_4~(2-)Cl-NO_3~-,且共存离子浓度较高时复合吸附剂对磷仍有较好的吸附选择性;脱附再生实验表明,使用5mol/L NaOH和0.01mol/L NaCl的混合溶液可达到较好的脱附效果。     

MgAl型层状化合物对六价铬的吸附性能

尿素-水热法制备层状双金属氢氧化物MgAl-LDH,系统考察了焙烧温度、pH值、初始Cr（VI）浓度、吸附时间和吸附温度对样品的吸附性能的影响。并对其吸附热力学、动力学和吸附机理进行研究。采用傅里叶红外光谱（FT-IR）对吸附Cr（VI）前后的MgAl-LDH进行表征。MgAl-LDH的最佳吸附条件为pH=2.5,吸附过程符合Langmuir等温模型,最大吸附容量为105.15 mg·g-1,其对Cr（VI）的吸附为放热过程,并遵守准二级动力学模型,化学吸附为主导。MgAl-LDH对Cr（VI）的吸附主要在酸性条件下进行,吸附机理主要为静电作用和离子交换：在酸性条件下,MgAl-LDH表面带正电荷,并通过静电作用吸附Cr（VI）阴离子,同时MgAl-LDH的层间CO32-和NO3-与溶液中的Cr（VI）阴离子进行离子交换。     

粉煤灰对水溶液中磷的吸附性能及机理

以粉煤灰为吸附剂去除溶液中的磷,考察了其吸附除P动力学特征、热力学特征以及溶液初始pH和粉煤灰投加量对吸附除P效果的影响,并对其吸附除P机理做了初步探讨。结果表明,在给定实验条件下,粉煤灰对P具有较好的去除效果,随着初始P浓度从10 mg/L升高到80 mg/L,平衡吸附量为0.46～2.44 mg P/g粉煤灰,吸附效率从92.2%降低至61.1%;对不同浓度的含P溶液,粉煤灰最适用量为0.6～1.5 g粉煤灰/mg P;相同反应条件下,当温度由25℃升高到45℃时,P初始吸附速率提高了3倍;粉煤灰对P的吸附过程能够较好地拟合Langmuir、Freundlich及D-R吸附等温模型,相关系数均在0.98以上。通过对吸附饱和的粉煤灰进行解析实验发现,初始P浓度较低(<50 mg/L)时,以化学吸附为主,而在初始P浓度较高(>80 mg/L)时,则以物理吸附为主。     

三元复合吸附剂Ce-Zr-Zn对水中低浓度磷的吸附性能及其机理

为缓解水体富营养化问题,通过沉淀法合成了新型的三元复合吸附剂Ce-Zr-Zn,且将其用于除磷研究。结合XRD、SEM、BET、XPS和FT-IR表征分析,研究了其对水中低浓度磷的吸附性能及可能的吸附机理。结果表明：Ce-Zr-Zn具有优异的除磷特性,磷的去除率可高达96%,出水磷浓度低于0.045 mg·L⁻¹;其对磷酸盐的最大吸附容量为66.61 mg·g⁻¹,磷酸盐吸附过程符合拟二级动力学模型和Freundlich模型。此外,吸附剂具有较宽的pH适用范围(3~9)和良好的磷酸盐选择性。机理分析结果表明,配位体交换和静电吸附是该吸附剂除磷的主要原因。以上结果可为该材料用于水体深度除磷提供参考。     

载铁牡蛎壳粉对水中磷的吸附性能及机理

为解决生物絮凝养殖水体含磷物质积累,初步研究了载铁牡蛎壳粉吸附除磷性能及相关机理。结果表明,8 g·L⁻¹载铁牡蛎壳粉在初始TP浓度为20.00~50.00 mg·L⁻¹吸附效果最佳,TP去除率由(84.94±0.94)%增至(87.35±1.06)%,吸附量由(2.37±0.03) mg·g⁻¹增至(5.45±0.22) mg·g⁻¹;当pH为2.00~6.00时,TP去除率大于(80.13±3.27)%,吸附量大于(2.04±0.02) mg·g⁻¹;碳酸氢根的存在对载铁牡蛎壳粉吸附除磷有明显的抑制作用。X射线衍射结果表明,载铁牡蛎壳粉表面覆盖成分为Fe₂(PO)₅和Fe₄(PO₄)₂O。载铁牡蛎壳粉吸附过程符合Freundlich模型和准二级动力学模型,最大吸附量为9.81 mg·g⁻¹,吸附过程存在物理吸附和化学吸附,主要由化学吸附决定,膜扩散和颗粒内扩散为主要限速步骤,配位交换和静电吸附为主要吸附机理。以上研究结果可为实际养殖废水除磷方法提供参考。     

碳基层状双金属氢氧化物对含氮污染物的去除研究进展

水中含氮污染物种类繁杂,危害巨大,是亟待解决的环境问题之一.层状双金属氢氧化物(LDH)与多孔碳的复合材料(LDH/C)具备记忆效应、结构可调性、阴离子可交换性等优势,在去除水体中含氮污染物方面极具潜力.根据2015年以来LDH/C研究成果,系统综述了LDH/C的合成方法;详细介绍了LDH/C去除含氮污染物的吸附性能;...     

污泥基层状双氧化物/生物炭复合材料的原位制备及吸附机理

针对市政污泥中金属资源化程度低的问题,以富含铝的市政污泥为原料制备得到污泥基镁铝层状双氧化物/生物炭 (MgAl LDO@biochar) 复合材料。结合结构表征,静态吸附和动态吸附实验系统探讨LDO@biochar的吸附性能和吸附机理。结果表明,铝镁摩尔比为1∶2时,所制备LDO@biochar的比表面积和晶粒尺寸最大,其对模式污染物刚果红的吸附容量最高。在吸附过程中LDO通过“记忆效应”重构层状双氢氧化物 (LDH) 结构从而对阴离子产生吸附作用,biochar的共轭碳环和含氧官能团也可以作为污染物结合位点。污染物与吸附剂之间可通过离子交换、π-π共轭、氢键作用和静电吸引等方式结合。与阳离子型染料罗丹明B (11.30 mg·g⁻¹) 和具有单一共轭环结构的磺胺 (20.25 mg·g⁻¹) 相比,阴离子型染料酸性橙II (181.30 mg·g⁻¹) 和具有多共轭环结构的四环素 (39.49 mg·g⁻¹) 的平衡吸附容量更大,而具有多共轭环结构的阴离子型染料刚果红的平衡吸附容量高达477.46 mg·g⁻¹。本研究结果可为综合利用市政污泥制备高附加值环境功能材料提供参考。     

给水污泥对水中磷的吸附性能

以给水污泥为磷的吸附材料,采用静态吸附和动态吸附方法对比研究了干、湿状态下给水污泥对磷的吸附特性。静态吸附实验结果表明,给水污泥对磷的吸附过程以化学吸附为主,满足Freundlich等温吸附方程式。在300?K条件下,原始状态的湿污泥相比烘干后的污泥能更快地达到磷吸附平衡,且具有更高的理论饱和吸附量,分别为3.487?mg·g-1（相当于11.710?mg·g-1,以干污泥计）和9.832?mg·g-1。长期动态吸附实验结果表明,原始状态的给水污泥对磷的实际饱和吸附量为3.065?mg·g-1,接近理论饱和吸附量。因此,原始状态的给水污泥可直接用作除磷材料,无需预先烘干处理。     

稻壳活性炭制备及其对磷的吸附

利用农业废弃物稻壳经炭化、活化、酸洗、水洗和干燥等工艺制备出一种富含微孔和中孔结构的稻壳活性炭,其BET比表面积达886.3 m2/g。通过正交实验优化了稻壳活性炭对磷吸附条件,并在该条件下进行了吸附等温和吸附动力学实验研究。结果表明,稻壳活性炭对磷的吸附等温曲线能较好符合Langmuir模型(R2=0.9284)和Freundlich模型(R2=0.9208),由Langmuir线性拟合方程可得稻壳活性炭对磷饱和吸附量达6.93 mg/g;稻壳活性炭对磷的吸附过程可用准二级动力学方程描述(R2=0.9968),吸附速度较快,颗粒内扩散为该过程控速阶段。稻壳活性炭作为一种易得、廉价、高效的填料,在农村分散型污水生态处理技术中,具有良好的应用前景。     

载镧酒糟污泥生物炭对磷的吸附性能及机理

为实现市政污泥的无害化和资源化利用,以酒糟和市政污泥为原料热解制备酒糟污泥生物炭(LBC_Z),采用共沉淀法将镧(La)负载到LBC_Z表面制得La改性酒糟污泥生物炭(La-LBC_Z),探究了改性剂浓度、La-LBC_Z投加量、溶液初始pH和共存离子对La-LBC_Z吸附磷的影响,使用SEM-EDS、BET、XRD、FTIR和XPS等表征手段分析了吸附机理。结果表明：改性剂浓度为0.1 mol·L⁻¹时La-LBC_Z对磷的吸附效果最好(吸附量为68.32 mg·g⁻¹),为改性前的6倍;吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir模型,为单分子层表面的化学吸附。此外,生物炭孔隙结构不发达,La以氢氧化物形态负载到生物炭表面,络合反应是其主要的吸附机理。在吸附-脱附实验中,La-LBC_Z经过5次循环后吸附量为61.2 mg·g⁻¹,吸附率为87.79%,脱附量为52.65 mg·g⁻¹,脱附率为75.52%,说明其具有良好的循环性能和磷回收性能。     

生物炭对含氢键供体染料的吸附性能及机理

为确定染料有无氢键供体对生物炭吸附容量的影响及作用机理,制备了尿素/碳酸氢钾联合活化的玉米秸秆生物炭(KN-BC),考察其对于结构相似的亚甲基蓝(MB)与天青B(AB)的吸附容量差别及具体机制。对KN-BC的表征结果表明,经处理后的生物炭疏松多孔,表面含氧官能团含量显著增加。吸附实验结果表明,Langmuir模型拟合的KN-BC对MB和AB的最大吸附量为2 268.7 mg·g⁻¹和4 368.5 mg·g⁻¹,KN-BC对含有氢键供体的AB吸附性能更好。DFT计算与机理分析结果表明,氢键供体的存在使得单个污染物分子与生物炭可以同时形成氢键和π-π相互作用,两者的协同效应增强了π电子密度,显著提高了吸附效能。以上研究结果为预测生物炭对混合染料污水的吸附提供参考。     

页岩陶粒对水体中磷的吸附作用及动力学

研究了页岩陶粒对水溶液中磷的等温吸附特征,考察了溶液磷初始浓度、吸附剂粒径和温度对吸附作用的影响,利用一级和准二级动力学模型对页岩陶粒吸附除磷动力学过程进行了分析.结果表明,页岩陶粒对磷的等温吸附特征符合Langmuir方程,最大磷吸附量为131.58 mg/kg.溶液磷初始浓度越大,温度越高,页岩陶粒对磷的吸附量越大.随着吸附剂粒径的减小,一级动力学速率常数增大,吸附平衡时间缩短.尽管一级和准二级动力学模型都能反映不同条件下页岩陶粒的吸附除磷动力学过程,但相比较而言,准二级动力学对该过程的描述更为准确,由该模型估算出页岩陶粒对磷的平衡吸附量qe,其误差基本小于13.00%.     

改性芦苇生物炭对水中硫酸盐的吸附性能及机理

水中过高浓度硫酸盐赋存会对水生环境产生一定的影响。为此,选取芦苇秸秆作为生物炭原料,通过添加煤矸石共热解对生物炭进行了改性,采用扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸附脱附法(BET)和傅里叶红外光谱(FTIR)等手段对生物炭的物理化学性质进行了分析,考察了pH、吸附剂投加量、吸附时间和初始浓度对水中硫酸盐吸附性能的影响。结果表明：改性后生物炭(MBC)的吸附效果优于未改性生物炭(OBC);MBC的粗糙程度大于OBC,MBC拥有更大的比表面积和更多的孔隙结构,其比表面积为改性前的2.4倍;对吸附过程进行吸附动力学和吸附等温模型拟合,发现准一级动力学模型和Langmuir模型可以更好的描述MBC对硫酸盐的吸附行为,表明吸附过程以静电吸附和单分子层吸附为主。当pH为2、投加量为8 g·L^-1时改性材料吸附效果最好,最大吸附量可达29.69 mg·g^-1,且经过5次再生吸附后,硫酸盐去除率仍能达到50%以上。因此,改性后的生物炭可作为去除水体中硫酸盐的良好材料。     

CPB改性沸石对磷酸盐的吸附-解吸性能研究

采用溴化十六烷基吡啶(CPB)对天然沸石进行改性,并考察了CPB改性沸石对磷酸盐的吸附-解吸性能。结果表明,CPB改性沸石对磷酸盐具备一定的吸附能力,且吸附行为满足Langmuir等温吸附模型;粒径、改性剂投加量、反应温度、pH值及共存阴离子等因素均会影响CPB改性沸石对磷酸盐的吸附能力;减小粒径和降低反应温度均有利于CPB改性沸石对磷酸盐的吸附去除;粒径≤0.18 mm CPB改性沸石吸附磷酸盐较优的改性剂投加量为250 mmol/kg;当溶液的初始pH值位于4~10之间时CPB改性沸石对磷酸盐的吸附能力随pH值的增加而增强;SO42-的存在会明显降低CPB改性沸石对磷酸盐的吸附效率,而提高溶液的pH值有助于消除SO42-存在对CPB改性沸石吸附磷酸盐的负面影响;HCO3-的存在会一定程度上抑制CPB改性沸石对磷酸盐的吸附去除,而提高溶液的pH值无法消除HCO3-存在对CPB改性沸石吸附磷酸盐的负面影响;CPB改性沸石吸附磷酸盐后一定条件下可以重新解吸出来,且随着解吸液SO42-浓度的增加解吸率明显增大。     

尾矿吸附模拟废水中磷的初步研究

利用尾矿为吸附剂,模拟了其对废水中磷的去除效果.结果表明,焙烧可以明显提高尾矿对模拟废水中磷的吸附,而尾矿投加量、接触时间、pH,反应温度均是影响吸附的重要因素.热活化尾矿对磷的吸附与Langmuir、 Freundlich等温方程式的拟合程度均较高,在碱性条件下,对初始质量浓度为50mg/L的模拟含磷废水,磷的去除率可达96%以上.此外,由于尾矿具有特殊的层状结构和化学活性成分,特别是热活化尾矿,对模拟废水中的磷是较好的吸附剂,可用于去除废水中磷,是尾矿作为吸附剂去除实际废水中磷的重要基础.     

多元金属氧化物对水中苯胂酸类污染物的吸附性能及机理

砷污染一直是全球关注的环境问题。以典型苯胂酸—阿散酸(p-ASA)为目标污染物,通过水热法制备了锌-铁-锆复合金属氧化物(ZnFeZrO_x)吸附剂,探究了ZnFeZrO_x对p-ASA的吸附行为和吸附机理。结果表明：在pH=4,吸附温度为60 ℃,ZnFeZrO_x投加量为2.2 g·L⁻¹,p-ASA初始质量浓度为50 mg·L⁻¹时,ZnFeZrO_x对p-ASA的去除率可达95.15%。该吸附过程符合Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型,最大吸附容量为595.23 mg·g⁻¹。而在吸附实际废水的实验中,ZnFeZrO_x对牲畜养殖废水中p-ASA的去除率仍保持在较高的水平(84.92%)。表征结果表明,ZnFeZrO_x在吸附过程中具有良好的化学稳定性,Fe-OH为主要吸附活性位点,Zn-O和Zr-O起到一定作用。ZnFeZrO_x具有良好的再生性能,重复使用3次后,对p-ASA的去除率仍能达到70%以上。     

铁氧化物/活性炭对饮用水中Sb(V)的吸附性能及机理

采用液相沉积法制备了铁氧化物/活性炭复合材料(Fe₂O₃@AC),通过单因素实验和正交实验优化了材料的制备条件,使用SEM、FTIR、XRD、XPS等分析方法对材料的形貌和性质进行了表征分析,通过吸附实验探究了Fe₂O₃@AC吸附除锑的效果及影响因素,并进一步对吸附除锑的机理进行了深入探讨。结果表明：最佳制备条件为纯水:乙醇:=4:1,Fe²⁺:Fe³⁺=1:1,总铁浓度为0.594 mol·L⁻¹,制备液pH=1.88。Fe₂O₃@AC吸附除锑的能力较其他金属基材料和活性炭有明显提高,锑原水质量浓度为38 μg·L⁻¹,Fe₂O₃@AC投加量为0.08 g·L⁻¹,吸附平衡后水中锑的去除率达97%,剩余锑质量浓度为1.06 μg·L⁻¹,满足国家饮用水卫生标准要求。微观表征显示铁氧化物颗粒成功负载于活性炭上,且铁氧化物晶体的结构完好。吸附反应符合准二级动力学和Langmuir等温模型,吸附反应以单层化学吸附为主,吸附类型为液膜扩散,颗粒内扩散,质量扩散的叠加形式。吸附方式为共沉淀,及溶解态锑与固相铁氧化物形成络合物,参与反应的官能团为—OH、—COOH、—Fe—OH、—Fe—O—Fe。     

Adsorption of phosphate from aqueous solution onto alunite

The phosphate removal potential of alunite, a low cost and abundantly available material, has been investigated. The effects of calcination temperature and time of alunite, adsorbent particle size, pH and initial phosphate concentration on the phosphate adsorption by the calcined alunite have been studied. Phosphate removal was seen to increase with increasing calcination temperature, decreasing adsorbent particle size and pH. Adsorption of phosphate followed first-order rate kinetics. Langmuir and Freundlich adsorption isotherm constants and correlation coefficients were calculated and compared. It was concluded that the adsorption data of phosphate onto calcined alunite fitted to the Langmuir model more than Freundlich model. Specific surface areas of the calcined alunite were calculated at different calcination temperatures and particle sizes.