掺硅碳羟基磷灰石的制备及其对Pb2+的吸附性能

以废弃蛋壳、硅酸钠为原料,采用水热法制备掺硅碳羟基磷灰石(Ca10(PO4)6-x-y(SiO4)x(CO3)y(OH)2-x-y,Si-CHAP),研究其对溶液中Pb2+子的吸附性能.采用BET比表面积、红外光谱、X光衍射、扫描电镜等分析手段对样品进行表征,实验考察了pH值、反应时间以及温度等对Si-CHAP吸附Pb2+的影响.结果表明,Si-CHAP是一种具有较大比表面积的介孔材料,其比表面积为323.25m2/g.Pb2+初始浓度为300mg/L并加入2g/L的吸附剂,室温下反应时间90min后,Si-CHAP对溶液中铅离子去除率和吸附容量分别为99.39%和149.09mg/g. Langmuir等温吸附方程能较好描述铅离子在Si-CHAP上的吸附平衡,准二级动力学方程式描述铅离子在Si-CHAP上吸附的最佳吸附动力学模型,热力学参数表明Si-CHAP吸附铅离子是自发、吸热和熵值增加过程.     

高分子固体废物基活性炭对有机染料的吸附解吸行为研究

分别以3种高分子固体废物,即轮胎橡胶、聚氯乙烯(PVC)和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)为原料,利用KOH活化法制备高比表面积活性炭.通过吸附实验研究了活性炭对2种有机染料(亚甲基蓝和甲基橙)的吸附、解吸行为,同时探讨了溶液pH值、离子强度和表面活性剂对吸附的影响.结果表明,PVC和PET基活性炭比表面积分别为2 666和2 831 m2.g-1,中孔容积分别为1.06和1.30 cm3.g-1,15 min内对亚甲基蓝和甲基橙的去除率分别高达98.5%和97.0%、99.5%和95.0%,且Langmuir模型拟合的染料最大吸附量均超过2 mmol.g-1,显著高于商业活性炭F400.Langmuir模型比Freundlich模型能更好地描述2种染料的吸附行为,说明吸附以表面单层覆盖为主.溶液pH值、离子强度和表面活性剂对染料吸附均有较大影响.制备的高分子基活性炭对亚甲基蓝的吸附强于甲基橙,2种染料均不容易发生解吸.实验结果可为高分子固体废物的资源化利用、制备经济高效的碳质吸附材料提供科学依据.     

新型介孔吸附剂的制备及吸附性能

采用挥发诱导自组装(EISA)技术,以乙醇为溶剂,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为结构导向剂,合成了孔径为5.4nm的巯基功能化介孔材料,并用FTIR、EA、N2吸附-脱附和XRD分析技术对介孔材料进行了表征.同时,以Cr3+、Pb2+为目标污染物,考察了介孔吸附剂对污染物的吸附性能.结果表明,介孔吸附剂的吸附性能受pH值(初始与终态值)、振荡时间、温度和重金属离子初始浓度的影响显著.在T=303K、pH=5、振荡时间为1h,振荡频率为150r·min-1,污染物初始浓度低于0.4mmol·L-1时,吸附剂对Cr3+、Pb2+的去除率分别在85%和90%以上.介孔吸附剂对Cu2+、Pb2+的等温吸附行为与Langmuir模型相吻合(R2>0.992).     

沸石负载纳米零价铁去除水中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的研究

锑矿开采和含锑化合物的应用在一定程度上会造成环境锑污染的加重,对人体健康和生态系统带来风险,为缓解这一现象,采用液相还原负载的方式制备沸石负载纳米零价铁(Z-ZVI)复合材料,探究其对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的去除效果;采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对反应前后复合材料进行表征,并探究不同材料配比、溶液初始pH及无机阴离子对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)吸附效率的影响.结果表明：(1)沸石负载后的纳米零价铁(Z-ZVI)具有较高的比表面积(54.54 m²/g)和反应活性,能够有效吸附、还原高价锑.(2)在pH=7、1.0 g/L Z-ZVI的条件下,反应4 h对20 mg/L Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附率分别达到88%和62%,吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型.(3)Sb(Ⅲ)的去除率受pH变化的影响不大,但Sb(Ⅴ)的去除率随初始pH的升高而下降,溶液反应终点pH相比初始pH均有所上升.(4)XRD和XPS表征发现,Sb的去除过程中同时存在吸附和还原作用,Fe⁰氧化过程中...     

改性石墨烯对水中亚甲基蓝的吸附性能研究

对十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性石墨烯用于水中亚甲基蓝(MB)的去除进行了研究.用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射分析仪(XRD)、傅里叶红外光谱分析仪(FTIR)和热重分析仪(TGA)对石墨烯和改性石墨烯性能进行表征.探讨了反应时间、pH、温度、剂量对石墨烯和改性石墨烯去除MB的影响.结果表明,在石墨烯制备过程中添加CTAB可以明显增大比表面积,提高MB的去除率.反应过程在前15 min内反应速率很快,并约在120 min内达到吸附平衡.吸附动力学符合伪二级动力学模型.最佳反应温度为293 K,吸附剂投加量的最适浓度为2 g·L-1,且吸附量的大小与溶液的初始pH值无关.通过Langmuir等温吸附方程得到改性石墨烯的最大吸附量86.43 mg·g-1,且为放热反应.     

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.     

改性介孔碳对饮用水中3种指标吸附性能分析

为探究改性介孔碳对饮用水中污染物的去除效果,利用氯化铁和氧化锰分别对介孔碳进行改性,对硫化物、二氯乙酸和大肠杆菌这3种指标的去除效能和时间、吸附剂投加量等影响因素进行了研究。结果表明除C-Mn O复合材料对单一硫化物的吸附量低于介孔碳外,在各种不同条件下改性材料均比介孔碳的吸附能力有一定提高。此外,对于硫化物、二氯乙酸和大肠杆菌的混合污染物,C-Fe复合材料和C-Mn O复合材料对硫化物的去除率在介孔碳98.6%基础上增加至99.98%和99.73%;C-Fe复合材料和C-Mn O复合材料对二氯乙酸去除率在介孔碳43.62%基础上分别提升到45.37%和44.92%;介孔碳能吸附90%的大肠杆菌,改性材料对大肠杆菌的吸附能力略有提升,均从90%升至95%,改性介孔碳去除污染物优势明显。     

全氟辛烷磺酸盐在天然水体沉积物中的吸附-解吸行为

通过平衡振荡试验,探讨了沉积物的理化性质(总有机碳含量、粒度、阳离子交换容量、比表面积)、离子强度和pH值对全氟辛烷磺酸盐(PFOS)吸附-解吸行为的影响.结果表明,在中性环境中PFOS在水和沉积物中有机质之间的分配作用是影响其吸附行为的重要机制,分配系数Kd与沉积物中总有机碳含量呈显著正相关(r=0.96,p＜0.01,n=15).随着离子强度的增加,盯OS在沉积物中的吸附量明显增大,解吸滞后现象更加明显.pH的影响在酸性和碱性条件下(pH 4～8.5)呈现出不同的特点,在酸性条件下随pH值增加,PFOS在沉积物中的吸附量减少;在pH接近中性时达到最小值;在碱性条件下随pH增加,吸附量增加.     

海泡石负载型纳米零价铁对水中Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的去除研究

针对日益突出的水体重金属污染问题,采用液相还原法制备海泡石负载纳米零价铁(S-nZVI),并研究其对Cu(II)、Zn(II)的去除效果.同时,利用比表面积与孔径分析(BET)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)对制备出的材料进行表征,研究pH、S-nZVI投加量、重金属离子溶液初始浓度对去除率的影响,拟合S-nZVI材料去除Cu(II)、Zn(II)的动力学模型和吸附等温模型,并对反应后的S-nZVI进行回收及再生.结果表明,液相还原法可以成功制备出S-nZVI,且颗粒分布均匀.在60 min左右,S-nZVI对Cu(II)、Zn(II)的去除达到平衡.Cu(II)、Zn(II)的去除率随着pH值的升高而升高.当Cu(II)、Zn(II)溶液初始浓度为20 mg·L~(-1)时,最佳S-nZVI投加量分别为0.030、0.050 g,此时去除率分别为98.98%、98.97%.当Cu(II)浓度为90 mg·L~(-1)时,S-nZVI材料对Cu(II)的去除量最大,为127.57 mg·g~(-1);对Zn(II)来说,当浓度为110 mg·L~(-1)时去除量最大,为109.13 mg·g~(-1).去除过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型.S-nZVI可通过外加磁场进行回收,5次再生处理后其对Cu(II)、Zn(II)的去除率仍维持在96.84%、80.25%.实验结果显示,S-nZVI在废水除Cu(II)、Zn(II)领域具有很好的应用前景.     

颗粒粒径对玉米秸秆生物碳吸附锶的影响

以玉米秸秆为原材料,采用限氧裂解法于350℃下制备了不同粒径的生物碳(BC-9.31、BC-20.26、BC-60.77、BC-71.07、BC-101.9,数字代表样品的中值径μm),研究颗粒粒径对生物碳吸附锶的影响.结果表明:生物碳的颗粒粒径对核素锶的吸附速率和吸附容量均有显著影响.生物碳对锶的吸附动力学符合准二级动力学模型(R2,0.99),颗粒最细的BC-9.31吸附速率最大(4.48 mg·g~(-1)·h~(-1)).随着颗粒粒径的增加,锶的吸附速率呈指数降低,其吸附速率差异高达20倍.生物碳对锶的吸附等温曲线符合准Langmuir模型(R2,0.94~0.99),饱和吸附容量为9.09~23.81 mg·g~(-1).随着粒径的增大,锶的吸附容量先降低后增高又降低,粒径最小的BC-9.31(23.81 mg·g~(-1))吸附容量最大,吸附容量最小的则是BC-60.77(9.09 mg·g~(-1)),两者相差2.6倍.pH对生物碳吸附锶具有重要影响.在溶液pH值较低时(1.93~4.74),对锶的吸附去除率急剧增加(3.94~9.17倍);而pH值较高时(4.74~11.85),吸附去除率缓慢提高(1.11~1.68倍).pH值也是颗粒粒径影响的重要参数,随pH值增加颗粒粒径对生物碳吸附锶的影响程度显著减小.生物碳极性指数与锶饱和吸附量和吸附速率均呈正相关关系,表明极性官能团是锶的重要吸附位点.     

Functionalized CMK-3 mesoporous carbon with 2-amino-5-mercapto-1,3,4-thiadiazole for Hg(II) removal from aqueous media

Ordered mesoporous carbon（CMK-3） was synthesized and functionalized with 2-amino-5-mercapto-1,3,4-thiadiazole groups（AMT-OCMK-3） for Hg（Ⅱ） removal from aqueous solution. The modified CMK-3 was characterized by X-ray diffraction, N2adsorption-desorption isotherm, scanning electron microscopy and Fourier transform infrared spectroscopy. The effects of solution pH, contact time, initial Hg（Ⅱ） concentration and matrix effect were studied. The adsorption data were successfully fitted with the Langmuir model, exhibiting high adsorption capacity of 450.45 mg/g of AMT-OCMK-3. In the solid-phase extraction system a series of experimental parameters such as sample flow rate, sample volume,eluent volume and concentration of the eluent solution have been investigated and established for preconcentration of Hg（Ⅱ） in aqueous solution. The results showed that the enrichment factor for Hg（Ⅱ） was 250, the precision（relative standard deviation（RSD）, %） for six replicate measurements was 2.05% and the limit of detection for Hg（Ⅱ） was achieved at0.17 μg/L.     

Rapid removal of bisphenol A on highly ordered mesoporous carbon

Bisphenol A (BPA) is of global concern due to its disruption of endocrine systems and ubiquity in the aquatic environment. It is important, therefore, that e orts are made to remove it from the aqueous phase. A novel adsorbent, mesoporous carbon CMK-3, prepared from hexagonal SBA-15 mesoporous silica was studied for BPA removal from aqueous phase, and compared with conventional powdered activated carbon (PAC). Characterization of CMK-3 by transmission electron microscopy (TEM), X-ray di raction, and nitrogen adsorption indicated that prepared CMK-3 had an ordered mesoporous structure with a high specific surface area of 920 m2/g and a pore-size of about 4.9 nm. The adsorption of BPA on CMK-3 followed a pseudo second-order kinetic model. The kinetic constant was 0.00049 g/(mg min), much higher than the adsorption of BPA on PAC. The adsorption isotherm fitted slightly better with the Freundlich model than the Langmuir model, and adsorption capacity decreased as temperature increased from 10 to 40°C. No significant influence of pH on adsorption was observed at pH 3 to 9; however, adsorption capacity decreased dramatically from pH 9 to 13.     

功能化材料Zr@AC对水中难降解农药阿特拉津的去除特征

我国农药阿特拉津的污染十分严重,对生态系统造成了非常不利的影响. 为了实现对水环境中阿特拉津的高效去除和吸附剂的重复利用,该研究通过溶液浸渍和高温煅烧技术将金属锆负载到活性炭上,制备出功能化材料Zr@AC,使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)和比表面及孔径分析仪(BET)对材料的形貌和组成进行了表征,并考察了Zr@AC对水中阿特拉津的去除效果. 结果表明:①当浸渍液锆离子的质量分数为7.0%、浸渍时间为9.0 h、煅烧温度为500 ℃和煅烧时间为5.0 h时,制备的Zr@AC具有较大的比表面积、较多的中孔和微孔以及丰富的活性位点. ②对阿特拉津的去除研究表明,当溶液pH为4.0、温度为25 ℃、Zr@AC投加量为60.0 mg/L时,经过90 min的反应,Zr@AC对阿特拉津的吸附容量最大,达到93.8 mg/g. ③动力学模拟研究表明,该吸附过程遵循拟二级动力学模型,且Freundlich等温吸附模型的拟合结果要优于Langmuir等温吸附模型,说明Zr@AC对阿特拉津的吸附存在化学吸附和多分子层吸附的双重作用. ④经过5次重复试验后,Zr@AC对阿特拉津的去除率仍有83.9%. 研究显示,Zr@AC可作为水中去除阿特拉津的吸附剂,是一种很有前途、可重复多次使用的材料.      

铈改性水葫芦生物炭对磷酸盐的吸附特性

本研究通过共浸渍-热解法开发了一种铈改性水葫芦生物炭吸附剂（Ce-BC）,用以去除实际废水中的磷酸盐,考察了Ce-BC投加量、废水pH值、反应时间及共存的竞争性离子对吸附过程的影响.结果表明,当Ce-BC投加量为0.4 g·L^-1,初始磷酸盐溶液pH值介于3~10时,Ce-BC对磷酸盐的吸附性能最佳,最大吸附量达到35.00 mg·g^-1.Ce-BC对磷酸盐的吸附过程符合准二级动力学模型,并能在1 h内达到98%的磷酸盐去除率,吸附速率快.此外,Ce-BC具有较高的抗阴离子干扰能力,且具有良好的再生性能,Ce-BC经过4次再生后仍能保持90%以上的初始吸附效率.场发射扫描电镜-能量色散光谱（FESEM-EDS）、傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线衍射光谱（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）等表征结果表明,Ce-BC对磷酸盐的吸附机制主要包括配体交换和内球络合.本研究制备的Ce-BC吸附剂,可以有效去除及回收实际生活污水中的磷酸盐,在避免水体富营养化的同时实现磷资源的回收利用.     

氧化铁改性沸石对Se(Ⅳ)的吸附性能及试验废物再利用研究

为解决天然沸石去除废水中Se（Ⅳ）能力低的问题,采用氯化铁对天然沸石进行改性,制备表面负载氧化铁的改性沸石,即氧化铁改性沸石,并将其应用于去除水体中Se（Ⅳ）.首先对比天然沸石和氧化铁改性沸石的结构特征,研究二者对Se（Ⅳ）溶液的吸附特性,并通过X射线荧光光谱（XRF）、X射线衍射图谱（XRD）、扫描电镜（SEM）和氮气吸附孔径分布测试（BET）对二者进行表征;其次进行吸附试验,考虑接触时间、pH、吸附剂投加量、初始溶液反应浓度的影响,并通过天然沸石和氧化铁改性沸石的吸附动力学及吸附等温线对吸附的机理进行阐述.结果表明:①氧化铁改性沸石表面形成细碎的球状颗粒,分布在沸石的表面.②氧化铁改性沸石能够高效地吸附水体中的Se（Ⅳ）,且在pH为3时吸附效率最高,其对Se（Ⅳ）溶液的去除率最高达97.7%,其理论最大吸附量为46.901 mg/g.③氧化铁改性沸石对Se（Ⅳ）的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型.④添加负载Se（Ⅳ）后的氧化铁改性沸石土壤均达到富硒土壤标准（>0.4 mg/kg）.研究显示,氧化铁改性沸石吸附Se（Ⅳ）的效果较好,显著优于天然沸石的吸附效果,且吸附Se（Ⅳ）废水后的废弃氧化铁改性沸石还可应用于土壤改良方向.      

Modification of a magnetic carbon composite for ciprofloxacin adsorption

A magnetic carbon composite, Fe₃O₄/C composite, was fabricated by one-step hydrothermal synthesis, modified by heat treatment under an inert atmosphere (N₂), and then used as an adsorbent for ciprofloxacin (CIP) removal. Conditions for the modification were optimized according to the rate of CIP removal. The adsorbent was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction measurements, vibrating-sample magnetometry, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and N₂ adsorption/desorption isotherm measurements. The results indicate that the modified adsorbent has substantial magnetism and has a large specific area, which favor CIP adsorption. The effects of solution pH, adsorbent dose, contact time, initial CIP concentration, ion strength, humic acid and solution temperature on CIP removal were also studied. Our results show that all of the above factors influence CIP removal. The Langmuir adsorption isotherm fits the adsorption process well, with the pseudo second-order model describing the adsorption kinetics accurately. The thermodynamic parameters indicate that adsorption is mainly physical adsorption. Recycling experiments revealed that the behavior of adsorbent is maintained after recycling for five times. Overall, the modified magnetic carbon composite is an efficient adsorbent for wastewater treatment.     

载铜氮化碳纳米片对单质汞的吸附脱除特性

用简易热剥离法合成了氮化碳纳米片（CNNS）,再通过等体积浸渍法将铜负载于CNNS表面合成了载铜CNNS吸附剂,用于低温下吸附脱除气态单质汞（Hg⁰）.利用氮气吸附-脱附、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）等手段对吸附剂进行表征.结果表明：CNNS对Hg⁰具有良好的吸附性能,吸附温度为120℃时,脱汞效率约为54.2%;载铜修饰可极大提高CNNS的脱汞活性,脱汞效率在40~240℃温度范围内均大于82.3%,这归因于铜与氮化碳间的紧密接触.煅烧温度对载铜CNNS的脱汞活性影响较大,最佳煅烧温度为200℃.通过载铜修饰可有效活化CNNS,提高其对Hg⁰的氧化能力,这可能归因于铜离子与氮化碳之间的莫特-肖特基电子转移效应.SO₂和水蒸气对载铜CNNS的脱汞性能有抑制作用.     

磁性有序介孔碳的制备及其对水中双酚A的吸附

采用水热法成功制备了磁性有序介孔碳（Fe-OMC）,用于吸附水中双酚A （BPA）.采用高倍投射电镜、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、比表面积分析仪和振动样品磁强计对Fe-OMC进行表征.结果表明,该吸附剂具备较大的比表面积、独特的有序介孔孔道结构、丰富的含氧官能团以及较强的超顺磁性.Fe-OMC能够高效地吸附去除水中的BPA,平衡吸附量可达72.62mg/g,经过外加磁场分离回收后依旧具备较好的吸附性能.随着BPA浓度从1mg/L提高到20mg/L,其平衡吸附量由8.33mg/g增至91.78mg/g.随着pH值的升高呈现出先降低后升高再降低的趋势,最高吸附量出现在pH=8（75.34mg/g）.Fe-OMC对BPA的吸附过程可用准二级吸附动力学模型和Langmuir吸附等温模型进行描述.计算的热力学参数表明,Fe-OMC对BPA的吸附过程是自发进行的放热过程.