二氧化锰基纳米材料对重金属离子的去除及机理研究进展

重金属离子对人类健康和环境安全产生了严重威胁,因此重金属废水高效处理成为了环境领域最具挑战性的热点问题之一.二氧化锰(MnO_2)是一种环境友好型金属氧化物,具有来源广泛、成本低廉、形貌多样、晶型丰富、结构稳定、粒径可控等优异的性质,在重金属离子的去除应用上展现出巨大的潜力.近年来,人们利用MnO_2基纳米材料在重金属离子的有效治理方面开展了大量的研究.本文综述了MnO_2基纳米材料在重金属离子环境修复方面取得的研究进展,包括MnO_2的制备和改性方法,MnO_2基纳米材料在水溶液重金属离子去除中的应用及吸附作用机制,并对研究方向进行了总结和展望,旨在为进一步设计合成对重金属离子的吸附去除具有实际应用价值的MnO_2基纳米材料提供参考.     

活性炭吸附对印染废水生化出水中不同种类有机物的去除效果

染料废水是含有一定量有毒物质的有机废水,具有高COD和高色度.传统的生化方法能够去除纺织印染废水中的大部分有机物,然而出水仍有相当大的色度,因此后续处理是必要的.活性炭是使用最广泛和最有效的吸附剂,能很好地去除色度.本文以印染废水生化出水中的溶解性有机物为研究对象,     

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.     

有机凹凸棒粘土吸附水中苯酚的试验

凹凸棒粘土经溴化十六烷基三甲胺（ＣＴＭＡＢ）改性后,对水中酚具有较强的吸附能力,苯酚浓度为１００ｍｇ／Ｌ时,加入量为４％,ｐＨ为８．０时,去除率达到８８．５％,且有机凹土经再生后可反复使用。吸附平衡浓度与吸附量关系符合Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ吸附等温式。     

镧改性农业废弃秸秆对养殖废水中磷的去除

为了有效去除养殖废水中磷,采用共沉淀法制备氢氧化镧改性的芝麻秆(La-SI)、茄子秆(La-SM)、蓬草秆(La-CC)和生姜秆(La-ZO),研究其对模拟废水中磷吸附行为和机制,同时探究对实际畜禽养殖废水中磷的去除性能.扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析仪(EDS)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)结果表明,...     

新生MnO2对苯酚吸附特性

研究了以新生MnO2为吸附剂，对水中苯酚的脱除作用，并探讨了影响吸附的因素，结果表明：新生MnO2对苯酚的吸附率高，吸附前溶液pH是影响吸附效果的主要因素。在实验条件下可使苯酚的脱除率达到84.8%－90％。     

改性泥炭对水溶液中铬的去除

为克服泥炭利用过程中存在的一些问题，对原泥炭进行了改性处理，并将改性后的泥炭与树脂结合以增强改性泥炭的机械强度。通过静态试验方法研究了改性泥炭对来自水溶液中的铬离子的吸附特性。结果表明：改性泥炭对水溶液中的铬的吸附等温过程符合Freundlich吸附等温方程，其吸附动力学符合准二级动力学方程。溶液的pH值对铬的去除产生显著的影响，在pH在1．5－3．0时，改性泥炭对6价铬的去除效果最好。     

磷酸盐改性方解石去除水中磷酸盐研究

使用磷酸盐溶液和方解石之间的反应得到方解石去除水中磷酸盐后的产物,即磷酸盐改性方解石,通过实验对比分析了方解石和磷酸盐改性方解石对水中磷酸盐的去除动力学,并考察了磷酸盐改性方解石去除水中磷酸盐的各种影响因素。磷酸盐改性方解石对水中磷酸盐的去除能力明显优于方解石。当反应时间为2h时,实验条件下磷酸盐改性方解石对水中磷的去除率达到72%,而方解石对磷的去除率仅为35%。当pH为5~7时,磷酸盐改性方解石对水中磷酸盐的去除能力较高;当pH由7增加到10 h,对磷酸盐的去除能力略微下降;当pH由10增加到12 h,对磷酸盐的去除能力急剧下降。磷酸盐改性方解石对水中磷酸盐的单位去除量随初始磷质量浓度的增加而增加。过高的初始磷质量浓度会导致磷酸盐改性方解石对水中磷酸盐的去除率过低。磷酸盐改性方解石对水中磷酸盐的去除能力随反应温度的升高而增加。磷酸盐改性方解石对水中磷酸盐的去除动力学可以较好地采用准二级动力学模型加以描述。水中共存的钙离子有利于磷酸盐改性方解石对磷酸盐的去除,而水中共存的碳酸氢根离子抑制了磷酸盐改性方解石对磷酸盐的去除。磷酸盐改性方解石去除水中磷酸盐的主要机制是磷酸钙沉淀作用。磷酸盐改性方解石不仅会为磷酸钙沉淀反应的异质成核提供核心,促进磷酸钙沉淀的形成,而且当水处于对方解石不饱和状态时会溶解释放出可溶性钙,为磷酸钙沉淀的形成提供钙源。上述结果表明,方解石去除水中磷酸盐后的产物可以被再次用于水中磷酸盐的去除,并且对磷酸盐的去除效果优于原始的方解石。     

两种盐复合改性活性氧化铝对水中氟的吸附特性

采用Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3两种盐对活性氧化铝进行改性,通过静态吸附实验,研究了改性活性氧化铝对水中氟离子的吸附特性及影响因素.改性后的活性氧化铝吸附容量显著提高,25℃下吸附容量达到6.25 mg·g-1.改性活性氧化铝对氟的吸附动力学符合拟二级动力学模型,吸附等温线更符合Langmuir等温吸附规律.吸附过程ΔG0<0、ΔH0>0、ΔS0>0,表明改性吸附剂对氟的吸附是自发的,是吸热、熵增加的反应.吸附最佳p H值为6,吸附过程中,共存PO3-4对吸附效果影响最大.     

改性多孔碳微球的制备及去除水中四溴双酚A的性能

为提高多孔碳微球对TBBPA的去除性能,采用氮掺杂、H₂O₂氧化和球磨对多孔碳微球进行表面改性,运用比表面积及孔隙度分析仪、傅里叶红外光谱（FT-IR）和X射线衍射仪（XPS）等方法表征改性前后多孔碳微球形貌、孔隙特征、官能团种类及含量和热稳定性等变化情况,通过吸附实验确定多孔碳微球的最佳改性方法,并探究吸附机理.结果表明,多孔碳微球、C-N、C-H₂O₂和C-球磨对TBBPA的最大吸附量分别为36.6、 43.1、 47.4、 58.35 mg·g^-1.吸附过程符合准二级动力学模型,Langmuir模型能够更好的描述多孔碳微球对TBBPA的吸附过程,主要为单分子层均匀化学吸附.其中C-球磨对TBBPA的吸附性能最佳,最大吸附量和吸附速率分别提高了1.6倍和2.9倍;球磨改性极大提高了碳材料的比表面积和含氧官能团,增加了吸附污染物的活性位点,强化了氢键和π-π电子供受体作用,且受pH和腐殖酸（HA）的影响较小,拓宽了环境适用范围.本研究以期为廉价碳材料去除有机污染物性能提供理论...     

干污泥及其改性物对染料的吸附

以城市污水处理厂剩余活性污泥为原料，制取干污泥、热解污泥和改性污泥作为吸附剂，对直接深棕M和酸性媒介棕RH等染料进行了吸附试验研究。研究结果表明，干污泥及其改性物对染料的吸附能够用Lagergren二级动力学方程描述，该吸附遵循二级动力学规律。直接深棕M的吸附符合Freundlich型等温吸附，易于吸附在改性污泥和热解污泥上；酸性媒介棕RH的吸附既符合Freundlich方程，也可用Langmuir吸附等温方程描述。干污泥和热解污泥对两种染料的吸附过程中存在颗粒内扩散效应。在试验条件下，相对吸附量依改性污泥、热解污泥、干污泥的顺序减少，因此，活性污泥经过改性后能够提高对所研究的染料的吸附能力。     

改性稻壳生物炭对水中Cd2+的吸附性能研究

为提高生物炭对水中Cd2+的吸附去除性能,以BC1和BC22种稻壳生物炭为基础材料,分别采用NaOH和FeCl3溶液制备得到NBC1和NBC2以及FBC1和FBC2改性稻壳生物炭,并通过吸附动力学和等温吸附实验研究6种生物炭对水中Cd2+的吸附性能.结果表明,对于50 mg·L-1 Cd2+溶液,当生物炭投加量为1 g...     

染料化合物在改性介孔TiO_2上的吸附

以聚乙烯醇-碘复合物修饰的介孔TiO2纳米材料为吸附剂,研究了介孔TiO2对亚甲基蓝、甲基橙、茜素红和二甲酚橙染料化合物的吸附作用.考察了4种染料初始浓度和初始pH值对吸附的影响.实验结果表明,染料化合物的结构和性质影响介孔TiO2对它们的吸附平衡时间和吸附量.二甲酚橙、甲基橙、茜素红和亚甲基蓝有最佳吸附去除率的初始pH值分别为2.0、2.0、3.0和8.0;平衡吸附时间分别为100 min、10 min、100 min和60 min.介孔TiO2对亚甲基蓝、茜素红、二甲酚橙的饱和吸附量分别为80.32 mg·g-1、78.72 mg·g-1、71.64 mg·g-1,甲基橙的饱和吸附量超过200 mg·g-1.改性介孔TiO2对亚甲基蓝、茜素红、二甲酚橙的吸附符合二级动力学方程.     

改性活性炭对氨和三甲胺的吸附特性研究

由于活性炭的吸附性能对不同的化合物有很大的差异,使用普通的活性炭,对成份复杂、浓度极低的恶臭污染的去除达不到很好的净化效果,因此,对活性炭提出了化学改性的要求,本文选取常见恶臭污染物中的氨气和三甲胺,用改性活性炭对其吸附性能进行了试验,并且研究了氨气浓度、床层高度对穿透时间的影响,结果表明,用亚铁盐和铜盐配方改性处理的活性炭对氨气和三甲胺有较好的吸附性能。     

改性斜发沸石吸附水中氨氮的研究

研究了改性斜发沸石对水中氨氮的吸附行为，考察了pH值，氨氮初始浓度以及竞争阳离子等对钠型沸石吸附氨氮的影响，同时进行了钠型沸石的吸附动力学研究。结果表明，采用饱和氯化钠改性制备得到的钠型沸石具有较大的饱和吸附容量，受氨氮初始浓度和溶液pH值的影响，钠型沸石吸附氨氮的行为在YNH4^ =0.5时发生偏离，竞争阳离子的存在在不同程度上抑制了钠型沸石对氨氮的吸附。钠型沸石吸附氨氮的行为在YNH4^ ＝0．5时发生偏离。竞争阳离子的存在在不同程度上抑制了钠型沸石对氨氮的吸附。钠型沸石吸附氨氮速度的控制步骤是内扩散步骤，可采用Vermeulen吸附模型加以描述。     

啤酒酵母去除水中Cd~(2+)和Cu~(2+)的吸附动力学和解吸特性

生物吸附法是一种经济有效的处理大规模低浓度重金属废水的生物技术,其中啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是具有实用潜力的生物吸附剂.通过以实验室培养的啤酒酵母作生物吸附剂,研究了啤酒酵母对Cu~(2+)、Cd~(2+)吸附的动力学解吸特性,结果表明:非固定化啤酒酵母对重金属的吸附是一个快速的、不依赖于生物代谢的过程,经过2h后Cd~(2+)达吸附平衡,Cu~(2+)为3 h.它们的吸附动力学过程均可用Elovich方程、抛物线扩散方程、双常数方程、二级动力学方程、Langmuir动力学方程来拟合,对Cd~(2+)来说,以二级动力学方程的拟合效果最佳,Cu~(2+)以Elovich方程最佳.固定化啤酒酵母吸附Cd~(2+)的平衡时间为60 h,Cu~(2+)为24 h,吸附速率大大降低.固定化啤酒酵母对重金属的吸附动力学也可用Elovich方程、抛物线扩散方程、双常数方程、二级动力学方程、Langmuir动力学方程拟合,但Cd~(2+)以Elovich方程最佳,Cu~(2+)以Langmuir动力学方程最佳.固定化碱处理啤酒酵母可用HC1作为解吸剂进行解吸,使吸附剂得到再生,具有较大的开发应用潜力.     

废啤酒酵母去除水中重金属镉的作用机理

利用废啤酒酵母为生物吸附材料处理水溶液中的Cd2+.为了考察废啤酒酵母表面官能团在生物吸附过程中的作用,分别对废啤酒酵母进行甲醇、甲醛化学修饰,使其表面的羧基发生酯化反应、胺基发生甲基化反应.同时对反应前后溶液pH值的变化进行了监测.结果表明,酯化反应后,废啤酒酵母吸附Cd2+的能力降低,证实羧基在Cd2+吸附中起到了重要作用;甲基化反应后,废啤酒酵母吸附Cd2+的能力升高,是因为反应后pH值变化使Cd2+发生无机微沉淀作用而去除.表面官能团以及pH升高引起的沉淀对镉去除起重要作用.     

改性生物炭对水体中抗生素的去除研究进展

随着社会经济的不断发展,抗生素造成的水体环境污染问题已不容忽视.利用生物炭去除水体中的抗生素是解决这一问题的有效手段之一.然而,原始生物炭对水体中抗生素等有机污染物的去除存在一定局限性,因此对生物炭进行改性以提升其吸附能力尤为必要.生物炭的吸附性能受生物质类型、碳化条件和改性方法等因素影响较大,导致目前虽然开展了许多相...     

印染废水生化出水中有机污染物特性及在硫酸镁混凝过程中的去除行为

以某印染废水二级生化出水为研究对象,考察了生化出水中有机污染物中各组分含量、分子量分布特点等特性,以及各类有机物在硫酸镁混凝处理过程中的去除行为.实验结果表明,该印染废水的生化出水溶解性有机物的主要成分是疏水性物质,以溶解性有机碳（DOC）表征时占总DOC的78%,其中非酸疏水物质约占46%,而以UV254表征时约占总55%,以美国染料生产协会色度值（ADMI7.6）表征时为97%,其中以非酸疏水物质的贡献最大,达到66%,并且非酸疏水物质中不饱和双键或芳香环有机物的含量较高.生化出水中的DOC主要集中在小于1000 D的有机物上,占37%.在硫酸镁的最佳混凝条件下,可以有效地去除由大分子量的非酸疏水物质引起的色度,而对小分子量的有机物也有一定的去除效果.     

二氧化钛改性油页岩渣对水溶液中亚甲基蓝和六价铬的吸附

以油页岩渣及其二氧化钛改性材料为吸附剂,探究它们去除水溶液中亚甲基蓝和六价铬的能力.通过实验,控制溶液的pH值、温度、初始浓度和接触时间,观察吸附效果变化特征,研究其动力学和热力学性能.实验表明,改性油页岩渣吸附亚甲基蓝和六价铬的吸附率是未改性的2—3倍,且改性油页岩渣对亚甲基蓝的吸附率可达97%,对六价铬的吸附率不到25%.吸附亚甲基蓝时,pH值越大,吸附效果越好;而吸附六价铬时,最适pH值为4.改性油页岩渣吸附亚甲基蓝实验符合准二阶动力学方程,计算得反应活化能为13.29 kJ.mol-1,表明此过程主要是物理吸附.在热力学方面,由范特霍夫方程计算得ΔG〈0、ΔH〉0,表明此过程自发吸热,可见此过程还伴有化学吸附.Langmuir和Freundlich等温模型拟合结果表明,Langmuir模型数据拟合甚佳,R2=0.9999,说明改性油页岩渣吸附亚甲基蓝是单分子层吸附.二氧化钛改性油页岩渣经7次回收利用后,对亚甲基蓝的吸附效果仅减少约1.5%.