锆改性凹凸棒土对水中氟的吸附热力学与动力学研究

以锆改性凹凸棒土(Zr-ATP)为吸附剂,研究了其对水中F~-的吸附、脱附性能,探讨了Zr-ATP对F~-的吸附热力学和动力学规律.结果表明,随着温度的升高,Zr-ATP对F~-的吸附量逐渐增加;F~-在Zr-ATP上的吸附等温线可用Freundlich等温线方程拟合,吸附过程为熵驱动的吸热、熵增的自发过程;Zr-ATP对F~-的吸附量随着吸附剂中锆含量的升高而增加;F~-在Zr-ATP吸附剂上的吸附动力学符合拟二级动力学方程,且其吸附过程中受边界层扩散的影响.当pH=5时,Zr-ATP对F~-的吸附量最大(30.37 mg·g~(-1));阴离子的存在抑制F~-在Zr-ATP上的吸附效果,不同阴离子影响的大小顺序为:HCO_3~-SO_4~(2-)NO_3~-Cl~-.吸附饱和的Zr-ATP可在NaOH溶液中脱附再生,经4次脱附后,F~-的吸附量为22.78 mg·g~(-1),有良好的再生性,可循环使用.     

复合铁铝氢氧化物对As(Ⅴ)的吸附作用

从吸附剂的组成、结构、表面性质、溶液的酸度及砷的存在形式等方面探讨了复合铁铝氢氧化物(Fe5Al2(OH)21.nH2O)对溶液中As(Ⅴ)的吸附.结果表明,该吸附剂具有微晶体的结构特征,孔径小,比表面积大,等电位点pH值为8.3;在pH为4-8的溶液中,对As(Ⅴ)的吸附能力很强,饱和吸附容量Qm分别为:0.7901(pH5),0.5981(pH7)和0.3033 (pH9)mol·kg-1, 常见共存离子不影响砷的吸附.Langmiur方程能很好地描述实验的吸附等温线.吸附态 As(Ⅴ)的解吸量随解吸剂pH值的升高而增大.     

浮石负载纳米零价铁去除水相中的砷(Ⅴ)

废水中的砷是最具毒性的环境污染物之一.为了更好地利用纳米零价铁(Nanoscale Zero-Valent Iron,NZVI)修复水体污染,本文进行了浮石负载NZVI去除水相中As(Ⅴ)的研究.利用环境扫描电镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对浮石负载纳米零价铁(P-NZVI)的形态和粒度进行表征分析,根据批试验和间歇试验探究反应条件对去除效果的影响,并通过对照P-NZVI与As(Ⅴ)溶液反应前后的样品的X射线光电子能谱(XPS),结合XPS Fe2p和XPS As3d窄轨道图谱,探讨P-NZVI对水相中As(Ⅴ)的去除机理.研究结果表明,制备所得NZVI颗粒平均粒径30.6 nm,分散在浮石表面.利用BET-N2法检测得到P-NZVI的比表面积为32.2 m~2·g~(-1)(NZVI含量0.28 g,质量比7.7%).P-NZVI对As(Ⅴ)的去除率随初始pH值、反应温度、As(Ⅴ)初始质量浓度的升高而降低,反应符合准一级和准二级动力学方程.初始As(Ⅴ)浓度为100 mg·L~(-1)时,P-NZVI的平衡时吸附量为35.7 mg·g~(-1).P-NZVI对As(Ⅴ)的去除机理包括吸附、沉淀和共沉淀作用.     

锆负载交联壳聚糖树脂的制备及硫酸根吸附性能

以壳聚糖为原料,利用反相悬浮法制备甲醛-戊二醛交联壳聚糖树脂,后与Zr4+反应制备锆负载交联壳聚糖吸附剂,用于吸附废水中SO2-4.运用红外光谱对吸附剂结构进行表征,采用静态吸附法考察负载条件对吸附量的影响及吸附剂重复使用性能.结果表明,交联反应主要发生在壳聚糖的氨基(—NH2)和一级羟基(C6—OH)上;锆负载过程中锆离子可负载于交联壳聚糖的氨基(—NH2)和羟基(—OH)上;最优条件即当Zr4+初始浓度为500 mg·L-1,体系pH值为3,负载时间为4 h时,锆负载交联壳聚糖吸附剂对SO2-4的吸附量达到最大为55.65 mg·g-1;用NaOH可有效恢复吸附剂,再生后的吸附剂吸附性能良好.     

铁基改性椰壳生物炭对砷的吸附效果及机制研究

目前针对生物炭修复重金属污染的水体、土壤方面的研究虽然很多,但是对其吸附污染物的机制研究却较少。为了提高生物炭对砷的吸附能力,以农业废弃物椰壳为原料,在300℃下利用硫酸及硫酸铁制备铁基改性生物炭,采用SEM-EDS、FTIR、XRD及XPS等手段对椰壳生物炭(CSB)、硫酸改性生物炭(SCSB)以及铁基改性生物炭(SFCSB)表面结构与特征进行表征,通过pH值影响实验、等温吸附实验和动力学吸附实验对CSB、SCSB及SFCSB 3种生物炭吸附砷(As)的效果进行比较。结果表明,硫酸及硫酸铁共同改性使生物炭的比表面积增大了1.56倍,表面官能团新增亚甲基(–CH_3)和羧基(–COO),SFCSB表面的Fe吸附As(Ⅴ)后在Fe2p能级生成了Fe_2O_3和FeOOH,证明铁基改性成功。SFCSB对As(Ⅴ)的吸附符合Elovich动力学模型及Langmiur等温吸附模型,当pH=5时,SFCSB对砷的最大吸附量为14.65 mg·g~(-1),与未改性的CSB相比吸附量提高了238倍。SFCSB对As(Ⅴ)的吸附方式为物理化学吸附,吸附机制包括生物炭表面正电荷与阴离子之间的静电吸引、O–H–As氢键结合、砷氧阴离子与铁氧化物的配位体效应和表面羟基官能团络合等。研究表明,铁基改性椰壳生物炭是一种高效的除砷吸附剂。该研究从农业废弃物利用和环境修复的角度出发,为制备更高效、能深度净化污染的生物炭提供参考,也为吸附机制的探讨提供理论依据。     

几种可作固相碳源的硝酸根吸附剂的制备及其性能

研发具有既能吸附NO_3~-同时又能缓释碳源的材料对提高反硝化效率具有重要意义.本研究制备了3种不同的NO_3~-离子吸附剂:改性美人蕉(MCL)、改性稻秆(MRS)和改性花生壳(MPS),采用SEM、红外光谱和元素分析仪对其性能进行分析和表征,并考察了几种材料的NO_3~-吸附效果和释碳效果.研究结果表明,在20℃,pH值为6.72时,1 g·L~(-1) MCL、MRS和MPS对25 mg·L~(-1) NO_3~-的去除率分别可达56.5%、65.85%和65.72%;伪二级动力学方程能更好地描述吸附过程;Langmuir模型(R~20.99)能更好地拟合它们的等温吸附过程;MCL、MRS和MPS对NO_3~-的吸附量随温度升高而降低,在25℃下最大吸附量分别为27.17、29.85、29.59 mg·g~(-1);通过热力学计算,MCL、MRS和MPS对NO_3~-的吸附是放热、自发的过程;实验5 d后3种吸附剂的释碳量分别稳定在50、60、88 mg·(g·L·d)~(-1)左右.由此可见,3种吸附剂均具有作为反硝化固相碳源的潜力.     

4种温度条件下制备的稻草炭对环丙氨嗪的吸附特征

在200、400、600和800℃条件下利用稻草厌氧热解制备稻草生物质炭,测定稻草炭的矿物结构、表面性质和元素组成,研究稻草炭对废水中环丙氨嗪的吸附特征,为环丙氨嗪废水处理和农作物秸秆的资源化利用提供参考.结果表明,稻草炭含有石英、方解石和氯化钾晶体等矿物成分,主要元素为C、O、Si.傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和比表面积测定结果表明,稻草炭具有明显的多孔结构和丰富的含氧有机官能团,高温制备(≥600℃)的稻草炭比表面积较大.随着烧制温度的增加,稻草炭对环丙氨嗪的吸附量明显增加.Langmuir方程拟合得到200、400、600和800℃条件下制备的稻草炭对环丙氨嗪的最大吸附量分别为4 200、6 365、144 865和167 084 mg· kg-1,接近于商品活性炭的最大吸附量(177 305 mg·kg-1),600和800℃条件下制备的稻草炭对环丙氨嗪的最大吸附量分别是等量稻草秸秆的16.8和20.1倍.稻草炭对环丙氨嗪的吸附过程符合一级动力学方程,环丙氨嗪初始质量浓度为100和200 mg·L-1时,高温制备的稻草炭达到吸附平衡的时间分别为5和8h左右.环丙氨嗪初始质量浓度为500 mg·L-1时,pH值为5～ 10范围内,支持电解质为1～100 mmol·L-1 NaNO3条件下,环丙氨嗪在600和800℃制备的稻草炭上的吸附没有受到pH值和离子强度的明显影响.     

锆铁复合氧化物颗粒对As（Ⅴ）的去除研究

系统研究了锆铁氧化物颗粒吸附剂（GZI）对As（Ⅴ）的去除性能,考察了反应时间、溶液pH、初始As（Ⅴ）浓度、共存离子等反应条件的影响.同时评价了吸附后材料的脱附性能及动态处理后材料的安全性.实验结果显示,初始浓度低于20 m.gL^-1时,5 h后As（Ⅴ）在GZI吸附剂上达到平衡,初始浓度为50 m.gL^-1时,...     

磁性Fe_3O_4/改性焦炭的制备及其对罗丹明B的吸附性能

以焦炭为原料、KOH为活化剂制备改性焦炭,采用原位氧化沉淀法制备纳米Fe_3O_4负载于改性焦炭表面上,制备出磁性复合材料,利用N2等温吸附(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶交换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)等对其进行了表征,并研究了其对罗丹明B的吸附性能,系统考察了吸附动力学、吸附等温线、pH、吸附剂投加量对吸附性能的影响.结果表明,改性焦炭微孔结构发达,利于Fe_3O_4分散负载其表面上.Fe_3O_4/改性焦炭具有良好的磁性能和吸附性能,在2 h内对罗丹明B达到吸附平衡,吸附动力学符合准二级吸附动力学方程,等温吸附数据符合Langmuir模型,吸附是自发行为且为吸热反应.吸附剂在较宽的pH范围内有较高的吸附量,罗丹明B去除率可达98.32%.     

磺酸基改性磁性吸附剂去除水中的Cu(Ⅱ)

利用水热法制备出Fe_3O_4磁性粒子,通过正硅酸乙酯水解使Fe_3O_4外面包覆SiO_2(Fe_3O_4@SiO_2),最后利用3-氨丙基三甲氧基硅烷和氯磺酸进行改性,合成了磺酸基改性磁性吸附剂.采用FT-IR、BET和XRD等方法对合成吸附剂进行表征,并探讨接触时间、初始浓度、溶液pH值等因素对吸附性能的影响.表征结果显示,成功合成了磺酸基改性磁性Fe_3O_4@SiO_2粒子;Fe_3O_4@SO_3Na比表面积为20.4587 m~(-2)·g~(-1).吸附实验结果显示,在25℃条件下,Fe_3O_4@SO_3Na对Cu~(2+)的吸附等温线符合Freundlich吸附等温方程,实验条件下最大吸附量为16.13 mg·g~(-1).Fe_3O_4@SO_3Na吸附Cu~(2+)可在1 h内达到吸附平衡且吸附动力学遵循拟二级动力学模型.溶液中存在盐离子时,发现盐离子的存在对吸附效果几乎没有影响;溶液中含有柠檬酸时对吸附效果产生抑制.吸附剂经3次循环使用后仍有吸附性能,表明吸附剂具有良好的再生性和经济性.     

邻硝基苯酚在有机改性凹凸棒土上的吸附行为

应用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)、溴代十六烷基吡啶(CPB)、四乙基溴化铵(TEA)和四丁基溴化铵(TBA)分别对凹凸棒石原土进行改性,研究有机改性凹凸棒土对水中邻硝基苯酚的吸附作用.结果表明,四种改性土对水中邻硝基苯酚的吸附在较短的时间内即基本达到平衡,且对水中邻硝基苯酚的吸附去除率与改性土的有机碳含量呈明显的正相关,同样条件下其去除能力大小的顺序是CPB改性土＞HDTMA改性土＞TBA改性土＞TEA改性土;当体系pH值大于邻硝基苯酚的pKa时,CPB改性土对邻硝基苯酚的吸附能力明显增强; CPB改性土对邻硝基苯酚的吸附过程更适合用Henry吸附等温线进行描述,该吸附过程的主要机制是分配作用;CPB改性土对邻硝基苯酚的吸附过程是吸热反应,该吸附过程中无化学键力和配位基交换力等强作用力;阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的存在抑制了CPB改性土对邻硝基苯酚的吸附.     

基于纳米凹凸棒@CTS(壳聚糖)的砷离子印迹聚合物吸附特性

以三价砷为模板离子,纳米凹凸棒土为印迹载体,CTS(壳聚糖)为功能单体,KH-560为偶联剂,利用水合法制备了纳米凹凸棒表面砷离子印迹聚合物As-CAI,系统研究了该聚合物材料对于水中As(Ⅲ)的吸附特性.结果表明,该材料对水中As(Ⅲ)的吸附量高达39.04 mg·g~(-1),比相同条件下的空白印迹材料提高了1.53倍.反应最佳的酸碱环境为pH=5.0.吸附热力学及动力学研究结果表明,Langmuir方程能够更好地描述As(Ⅲ)在该印迹聚合物表面的吸附过程,反应属于自发进行的无序吸热反应,高温更有利于吸附反应的发生,吸附反应符合二级反应动力学模型.此外该印迹材料8次洗脱后吸附量仅降低13.7%,具有良好的重复再生利用性能.     

蒙脱石、铁氧化物及其复合体对水中As(Ⅲ)的吸附效果

利用蒙脱石、FeCl_3·6H_2O制备出改性蒙脱石复合体,并对蒙脱石、铁氧化物及其改性复合体吸附水中As(Ⅲ)的效能进行对比试验。结果表明:这3者对水中As(Ⅲ)的吸附动力学均符合Lagergren速度模型,且均属于Freundlich等温吸附。复合体的沉降效率明显优于其他2种吸附剂,且对含As(Ⅲ)溶液的pH值具有很好调节能力。SO_4~(2-)和Mg~(2+)浓度对As(Ⅲ)的去除基本无影响,Ca~(2+)能促进As(Ⅲ)的吸附,NO_3~-、PO_4~(3-)与As(Ⅲ)存在较强的竞争吸附。     

稀土金属-铝复合金属氧化物对As(Ⅴ)的吸附

本文以介孔氧化铝为载体、稀土金属的硝酸盐为原料制备了稀土金属-铝复合金属氧化物,通过N_2吸脱附等温线对所得稀土金属-铝复合金属氧化物的结构进行表征分析,采用静态吸附实验对所得复合金属氧化物对As(Ⅴ)的吸附性能进行了研究,并就最优吸附剂对As(Ⅴ)的等温吸附和吸附动力学进行了考察.结果表明,嫁接稀土金属之后所得复合金属氧化物仍然保有原来的介孔结构;Y-Al复合氧化物对As(Ⅴ)的吸附性能优于Eu-Al、Pr-Al和Sm-Al复合金属氧化物;最佳Y/MA质量比为1∶10;实验数据经吸附等温式分析发现,Y-Al复合氧化物对As(Ⅴ)的最大吸附容量为62.2 mg·g~(-1);根据吸附动力学方程分析发现,Y-Al复合氧化物对As(Ⅴ)的吸附行为遵从准二级动力学方程,因此吸附过程中"表面反应"是主要速率控制步骤.     

改性柚子皮吸附剂对模拟废水中pb2+的吸附性能

以废柚子皮为原料,经ZnCl2浸泡-加热的化学改性手段制备改性柚子皮生物吸附剂,并通过模拟试验研究该吸附剂对废水中pb2+的去除.考察了模拟废水的pH、吸附时间、吸附剂用量和pb2+初始浓度、温度等因素对柚子皮吸附剂去除pb2+的影响,并研究柚子皮吸附剂对pb2+的吸附动力学及吸附特征.结果表明,模拟废水的pH、吸附时间、吸附剂用量和pb2+初始浓度、温度等因素对柚子皮吸附剂吸附废水中pb2+均有显著影响.适宜的吸附条件为pH5.3～6.5,吸附时间1.5h,吸附剂用量10g· L-1,pb2初始质量浓度100 mg·L-1,温度30℃.在该条件下,废水中pb2+去除率在90％以上.柚子皮吸附剂对废水中pb2+的吸附符合动力学二级反应方程,等温吸附规律可用Langmuir、Freundlich和Temkin模型进行较好的描述.     

联合改性污泥吸附剂去除废水中铬(Ⅵ)

以城市污水厂脱水污泥为原料,分别经物理活化、物理与化学活化相结合的方法制备污泥基吸附剂样品,通过BET表面积分析、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱分析等对污泥吸附剂性质进行了表征,对比研究了不同改性方法制备的污泥基吸附剂对Cr(Ⅵ)的去除性能.结果表明,经过NaOH联合改性的污泥吸附剂W6对Cr(Ⅵ)吸附性能最好,其次为HNO_3联合改性的污泥吸附剂样品W4,污泥吸附剂去除Cr(Ⅵ)的最佳pH值为2.5.对于样品W4、W6来说,室温下(25℃)其吸附行为更符合Langmuir等温吸附模型,说明这两种吸附剂对Cr(Ⅵ)吸附都主要以单分子层形式吸附为主.改性污泥吸附剂样品均较适合准二级动力学模型,其相关系数均达到了0.99以上.因此,物理与化学联合改性方法可以显著改善污泥吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附性能.     

羟基磷灰石/凹凸棒土复合材料制备及其对水中镉的去除

研究了羟基磷灰石/凹凸棒土复合材料(HA/A)的制备及其对Cd~(2+)的吸附性能.用BET、XRD、SEM、FTIR、XPS对凹凸棒土(A)、羟基磷灰石(HA)和HA/A的结构进行了表征.研究了凹凸棒土的投加量、PO■和Ca~(2+)的初始浓度,高温焙烧对材料制备的影响.研究了材料等温吸附模型,动力学以及热力学;探究了pH、阴离子和材料投加量对吸附Cd~(2+)的影响;研究了竞争吸附实验.结果表明,制备最佳条件为:凹凸棒土投加量为4g·L~(-1),硝酸钙初始浓度为8.23 g·L~(-1),不经高温焙烧;机理分析表明,Cd~(2+)吸附过程是一个单分子层的吸热的化学吸附过程;因素实验表明,高pH值利于Cd~(2+)去除,F~-促进吸附, Cl~-抑制吸附.材料对Pb~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)吸附量分别为3.70、1.99、1.17、0.99 mmol·g~(-1).     

湖南桃江锰矿对溶液中As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的去除及迁移行为对比

锰氧化物对砷的去除有着环境和地球化学现实意义,本文通过批实验和柱实验研究湖南桃江锰矿对溶液中As(Ⅴ/Ⅲ)的去除行为差异和迁移行为.Langmuir吸附等温线结果表明,锰矿对As(V)和As(Ⅲ)的理论最大吸附量分别为1.32 mg·g~(-1)和0.30 mg·g~(-1).As(Ⅴ/Ⅲ)在锰矿表面的动力学符合拟二阶动力学模型,表明锰矿吸附As(Ⅴ/Ⅲ)均属于化学吸附,受化学反应速率控制;反应吸附速率常数K_(2[As(Ⅴ)])K_(2[As(Ⅲ)]),表明锰矿对As(Ⅴ)的吸附速率更快.锰矿在氧化As(Ⅲ)时,溶液中As(Ⅲ)减少速率与溶液中Mn浓度变化非常一致,表明砷的氧化行为与锰矿相关.CDE和Thomas吸附模型拟合As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的迁移行为表明,Mn~(2+)、Al~(3+)、PO■和SiO■均会降低锰矿的最大吸附量和滞留因子,其中Al~(3+)对As(Ⅲ)的吸附具有较强的拮抗作用,最大吸附量下降至0.002 mg·g~(-1),对As(Ⅴ)的拮抗作用相对较弱,而PO■和SiO■对As(Ⅴ/Ⅲ)在柱实验中的拮抗作用相近.研究为就地处理湖南地表和地下水砷污染提供了新的处理矿物.     

氧氟沙星和诺氟沙星在磷酸改性生物炭上的等温吸附行为

本研究考察了不同制备温度下(200℃、350℃、500℃、650℃),磷酸改性前后生物炭的理化性质,及其对氧氟沙星(OFL)和诺氟沙星(NOR)的等温吸附行为.采用N2物理吸附、扫描电镜、热重及元素分析等表征,对离子型抗生素在磷酸改性的生物炭上的等温吸附行为进行了研究.结果表明,随着制备温度的增加,改性生物炭的总孔体积不断增大,孔隙结构广泛形成,比表面积急剧增加.磷酸改性有助于提高生物炭的产率以及保留生物炭的极性官能团.OFL和NOR在改性生物炭上的吸附显著高于原始生物炭,且350℃下制备的改性生物炭具有最大吸附量,其吸附机制归因于吸附剂的大比表面积和孔隙填充作用.由于孔隙的利用率降低和炭的疏水性增强,OFL和NOR在更高温度改性生物炭上的吸附量逐渐降低.因此,在处理以上两种污染物时,350℃可作为磷酸改性生物炭的最佳裂解温度,且有利于减少能耗,节约资源.     

改性柚子皮吸附剂对模拟废水中Pb^2＋的吸附性能

以废柚子皮为原料,经ZnCl2浸泡一加热的化学改性手段制备改性柚子皮生物吸附剂,并通过模拟试验研究该吸附剂对废水中Pb^2＋的去除。考察了模拟废水的pH、吸附时间、吸附剂用量和Pb^2＋初始浓度、温度等因素对柚子皮吸附剂去除Pb^2＋的影响,并研究柚子皮吸附剂对Pb^2＋的吸附动力学及吸附特征。结果表明,模拟废水的pH、吸附时间、吸附剂用量和Pb^2＋初始浓度、温度等因素对柚子皮吸附剂吸附废水中Pb^2＋均有显著影响。适宜的吸附条件为pH5．3-6．5,吸附时间1．5h,吸附剂用量10g·L^-1,Pb^2＋初始质量浓度100mg·L^-1,温度30℃。在该条件下,废水中Pb^2＋去除率在90％以上。柚子皮吸附剂对废水中Pb^2＋的吸附符合动力学二级反应方程,等温吸附规律可用Langmuir、Freundlich和Temkin模型进行较好的描述。