磁性纳米复合吸附剂PFM对铜的吸附性能与吸附机理研究

制备了磁性纳米复合吸附剂PAM@Fe₃O₄/MnO₂(PFM),用于含铜废水的吸附实验研究,考察了吸附剂投加量、重金属溶液初始浓度、吸附时间等因素对吸附效果的影响。实验结果表明:磁性纳米复合吸附剂PFM可有效去除水中的铜离子,在Cu2+浓度为50 mg/L,pH为6.0,吸附剂量为1.6 g/L的条件下,在400 min达到吸附平衡,吸附容量可达到30.29 mg/g,Cu2+去除率可达到97%。吸附-再生循环实验证实PFM具有良好的再生性能,在去除Cu2+方面具有很好的实际应用前景。VSM分析表明:纳米PFM具备超顺磁性和铁磁性的优势;PFM的XRD图谱显示,PAM附着于纳米Fe₃O₄/MnO₂表面,增强了其与溶液中金属离子接触的表面积,有利于对金属离子的吸附;在纳米PFM吸附剂的FTIR中出现PAM中的酰胺键,印证了Fe₃O₄/MnO₂与PAM成功制备为磁性纳米复合吸附剂PFM。     

纳米Fe3O4负载的浮游球衣菌去除重金属离子的工艺研究

以纳米Fe3O4负载浮游球衣菌(Sphaerotilus natans)制备复合生物吸附剂,对此吸附剂进行表征并考察了其吸附水中重金属离子的性能.红外光谱分析表明,此复合生物吸附剂表面的主要活性基团为酰胺基(-CONH-)和羟基(-OH).吸附性能研究表明,菌含量和流量是影响复合生物吸附剂吸附重金属离子的主要因素,在Cu2 初始浓度c0＜20 mg/L,菌含量1.5 g/L(菌/Fe3O4=3:2),流量0.96 L/h时吸附剂对Cu2 的吸附效果最好;用稀盐酸对复合生物吸附剂进行再生,吸附剂可重复使用10次以上,再生液可重复使用3次;吸附选择性为:Pb2 ＞Cu2 ＞Zn2 ＞Cd2 .     

污泥基活性炭去除水中重金属离子效能与动力学研究

以城市污泥为主要原料制备了污泥基活性炭(SAC),考察了其对重金属离子的吸附去除效能和吸附动力学规律.并选择了2种商品活性炭(煤质炭,MAC和椰壳炭,YAC)作为对比,以初始浓度为50mg/L的Cu(II),Pb(II),Cd(II),Cr(VI)4种重金属离子为去除对象,分别进行了3种活性炭的表面理化性质分析及其对4种重金属离子的吸附试验.结果表明,SAC的比表面积和微孔容积仅为YAC和MAC的1/3~1/2,吸附速率也相对较慢,但其对Cu(II),Pb(II),Cr(VI),Cd(II)的平衡吸附量却远大于2种商品活性炭,分别为9.9,8.9,8.2,5.4mg/g,说明SAC表面的高酸性基团含量对重金属离子的吸附起到了关键作用;Langmuir与Freundlich吸附等温模型均能较好地拟合SAC对Cu(II)和Pb(II)的吸附,SAC对Cr(VI)的吸附过程更符合Langmuir模型,而SAC对于Cd(II)的吸附过程用Langmuir与Freundlich两个模型均不能较好地拟合,说明SAC表面缺少能够与Cd(II)发生反应的结合位点.     

氟羟基磷灰石的制备及对重金属离子吸附研究

采用动态水热法制备出了含氟硅酸钙粉体。磷酸盐改性后得到含氟羟基磷灰石(FHAs)吸附材料。采用SEM、BET等手段对吸附材料的形貌和比表面积进行了表征;通过静态吸附实验探究了溶液pH、初始离子浓度、温度和吸附时间等因素对材料吸附性能的影响。实验结果表明,吸附过程符合准二级动力学方程;氟羟基磷灰石对污水中Pb~(2+)、Cd~(2+)重金属离子具有高效的吸附能力,吸附量分别可达112.5 mg/g和95.3 mg/g,重金属离子去除率均高达99.6%。     

纳米塑料聚苯乙烯对水中铅离子的吸附行为研究

纳米塑料作为一种新兴污染物在水中可长久稳定存在,其表面吸附的重金属对水环境产生了潜在危害.本文研究了纳米塑料聚苯乙烯微球在吸附时间、溶液pH、氯化钠溶液、锰离子、温度等不同实验条件下对铅离子的吸附行为.结果表明,粒径为400 nm的单分散聚苯乙烯微球可快速吸附铅离子,吸附平衡时间约为30 min,吸附率达到53.30%.聚苯乙烯微球对铅离子的吸附动力学符合伪一级动力学,吸附等温线遵循Freundlich模型,吸附过程主要为非线性吸附.随着溶液pH的增加,铅离子平衡吸附量增加,静电作用是影响铅离子在聚苯乙烯微球上吸附的关键因素.增加溶液盐浓度,微塑料发生聚集,比表面积减小,吸附位点减少,铅离子的吸附量显著降低,在3.5%氯化钠溶液中,纳米塑料对铅离子的吸附率仅为7.5%.与重金属锰离子共存,可促进聚苯乙烯微球对铅离子的吸附.升高温度,纳米塑料对铅离子的平衡吸附量增加.     

壳聚糖海藻酸钠铁锰泥吸附剂制备与除As(V)研究

将生物除铁除锰水厂反冲洗铁锰泥包埋在壳聚糖海藻酸钠水凝胶中,成功制备了一种具有高机械强度和稳定性的复合除砷吸附剂（CAFB）.表征结果显示,其表面粗糙,铁锰元素含量为69.31%,比表面积达117.20m²/g,且具有介孔结构.吸附动力学数据更符合准二级动力学模型（R²=0.963）.Langmuir等温吸附模型能更好地描述As （V）吸附过程（R²=0.969）,25℃时最大吸附容量为15.80mg/g.酸性条件有利于As （V）的吸附,在pH=3~7范围内As （V）去除率能达到80%以上.H²PO₄^-,SiO₃^2-离子对吸附过程抑制作用明显.用0.1mol/L的NaOH溶液再生4次后吸附量能达到初始值的70.68%,具有在工程上运用的前景.     

纳米Fe3O4负载的浮游球衣菌去除重金属离子的工艺研究

以纳米Fe₃O₄负载浮游球衣菌（Sphaerotilus natans）制备复合生物吸附剂,对此吸附剂进行表征并考察了其吸附水中重金属离子的性能.红外光谱分析表明,此复合生物吸附剂表面的主要活性基团为酰胺基（—CONH—）和羟基（—OH）.吸附性能研究表明,菌含量和流量是影响复合生物吸附剂吸附重金属离子的主要因素,在Cu²⁺初始浓度c₀<20 mg/L,菌含量1.5 g/L（菌/ Fe₃O₄＝3∶2）,流量0.96 L/h 时吸附剂对Cu²⁺的吸附效果最好;用稀盐酸对复合生物吸附剂进行再生,吸附剂可重复使用10次以上,再生液可重复使用3次; 吸附选择性为：Pb²⁺ > Cu²⁺ > Zn²⁺>Cd²⁺.     

水铁矿纳米带的低成本合成及其去除Cr(Ⅵ)的研究

纳米粒级的铁氧化物因其具有高比表面积,在去除水中重金属时表现出优异的性能。采用水相合成的方法,以氢氧化镁硫酸盐水合物纳米带(MHSH)为模板,用低成本的方式首次获得了水铁矿结构的铁氧化物纳米带。水铁矿纳米带的宽度为50~200 nm,厚度为10~50 nm,长度从几微米到几十微米。水铁矿纳米带的BET比表面积为45.23 m~2/g。研究发现:水铁矿纳米带的Zeta电位零点出现在pH=8左右。且当溶液pH值为4时,水铁矿纳米带对水中Cr(Ⅵ)的吸附容量最大,可达47.17 mg/g。     

CTAB改性地聚合物同时去除Cu(II)和Cr(VI)

地聚合物（Geopolymer,简称GP）是由含硅铝酸盐的偏高岭土（Metakaolin,简称MK）或固体废料（如粉煤灰）经碱性激活制备的立体网状结构无机聚合物,对大部分重金属阳离子有良好的吸附作用,但对以阴离子形态存在的重金属吸附效果很差.本研究以偏高岭土为主要原料制备GP,同时用CTAB进行改性,研究其化学组成变化及对典型以阴、阳离子形态存在的重金属Cr（VI）和Cu（II）的同时吸附作用.结果表明,pH为5、吸附时间为24 h、初始浓度为50 mg·L^-1、吸附剂投加量为1 g·L^-1时,CTAB-GP对Cu（II）的去除率达到98.6%,Cr（VI）的最高去除率为25.6%,同时还发现溶液中Cu（II）的存在对吸附Cr（VI）有较大促进作用.整体来看,两种金属混合吸附时很好地符合二级动力学规律,单溶质吸附很好地符合Langmuir和Freundlich等温式,Cu（II）和Cr（VI）的理论最大吸附量分别为147.1 mg·g^-1和63.1 mg·g^-1.XRD、FTIR和BET表征分析结果表明,CTAB-GP中即使存在季铵盐阳离子,但依然属于地聚合物.CTAB-GP可以不牺牲对重金属阳离子吸附性能的同时吸附阴离子,优于常规地聚合物,鉴于CTAB-GP的这种特性,其在重金属污染防治中显示出极大的应用前景.     

木霉(Trichoderma sp.)HR-1活细胞吸附Pb(Ⅱ)的机理

从重金属废水中筛选得到一株能够吸附Pb(II)的丝状真菌,编号为HR-1,初步鉴定其为木霉属(Trichodermasp.).研究了pH值对活细胞吸附铅离子能力的影响及其对铅的耐受性,结果表明,该细胞对铅离子的最大吸附量为597mg/g;扫描电镜(SEM)显示细胞吸附Pb(II)后发生明显的萎缩现象,在细胞表面存在大量的沉积物;X射线光散射能谱(EDX)验证了铅的吸附,同时吸附过程中存在离子交换作用.对比细胞吸附Pb(II)前后的傅立叶红外光谱(FTIR)图谱表明,葡聚糖或几丁质中的羟基和C-O-C、蛋白质的羧基是铅的主要吸附位点,与含氮官能团无关.XPS证实细胞吸附铅离子后生成PbO,XRD图谱得出其处于无定形和晶体之间.     

表面改性非烧结生态砖材料对模拟城市暴雨径流中低浓度磷的吸附特性

为了寻求城市暴雨后地表径流中低浓度磷的去除方法,考察了粉煤灰、活性炭、沸石等材料对低浓度磷的吸附特性,进而利用筛选出的吸附材料对河岸护坡砖表面进行改性,制成非烧结生态砖材料,系统地研究了吸附材料添加量、磷酸盐浓度、反应时间等对生态砖材料吸附磷酸盐效率的影响,并探究了紫花苜蓿对生态砖表面磷酸盐的吸收能力.结果表明:①在3种吸附材料中,粉煤灰对磷酸盐的吸附效果最佳,3 h内其对磷酸盐的去除率分别比沸石、活性炭提高了54%、67%.②当生态砖表面搭载36 mg/cm2粉煤灰时,生态砖材料表现出最佳的磷酸盐吸附性能,比未搭载粉煤灰的生态砖材料对磷酸盐的去除率提高了14%.③生态砖材料对磷酸盐的吸附符合Freundlich吸附等温方程和颗粒内扩散方程,其对磷酸盐的吸附机理是由颗粒内扩散起主导作用的物理吸附.④在缺磷胁迫环境下,紫花苜蓿根系分泌出的柠檬酸将生态砖表面的磷酸钙晶体溶解,进而将其吸收进植物体内,15 d对生态砖表面磷的脱附比例为38.40%±0.37%.研究显示,粉煤灰改性的非烧结生态砖材料对磷酸盐具有较好的吸附效果,并且吸附的磷酸盐能够被植物所吸收可实现生态砖材料的天然再生.      

响应曲面分析优化改性粉煤灰漂珠对水中氟的吸附性能及机理研究

为提升粉煤灰漂珠对水溶液中氟的吸附性能,以氧化钙为原料,采用煅烧法制备钙改性粉煤灰漂珠吸附材料.通过响应曲面分析中的Box-Behnken设计吸附氟试验,探讨各吸附因数及其交互作用对吸附效果的影响,确定最佳吸附条件.利用SEM（扫描电镜）、EDS（能量散射光谱）、XRD（X射线衍射）以及BET比表面积等手段对吸附材料进行表征,并结合吸附动力学、吸附等温试验探讨钙改性粉煤灰漂珠吸附剂的除氟机制.结果表明:①初始ρ（F-）和吸附温度对改性粉煤灰漂珠吸附水中F-的去除率有显著影响,当pH为5.0、初始ρ（F-）为125 mg/L、吸附温度为40℃时,改性粉煤灰漂珠对水中F-的吸附效果最佳.②动力学试验显示,改性粉煤灰漂珠对水中F-的吸附过程符合准二级动力学模型,说明该吸附过程主要以化学吸附为主;与Langmuir和Freundlich吸附等温模型相比,Temkin吸附等温模型更适合于描述该吸附平衡过程.③SEM、EDS和BET比表面积分析显示,改性后的粉煤灰漂珠内部生成了具有不规则表面和多孔结构的含钙团簇物质,从而增加了BET比表面积,改善了孔隙结构.XRD分析显示,钙改性粉煤灰漂珠主要通过离子交换作用吸附去除水中的F-.研究显示,以工业废物为原料制备的钙改性粉煤灰漂珠吸附剂的最大除氟率为93.59%,是一种具有应用潜力的低成本吸附材料.      

Removal of elemental mercury by iodine-modified rice husk ash sorbents

Iodine-modified calcium-based rice husk ash sorbents(I2/CaO/RHA) were synthesized and characterized by X-ray diffraction,X-ray fluorescence,and N2 isotherm adsorption/desorption.Adsorption experiments of vapor-phase elemental mercury(Hg0) were performed in a laboratory-scale fixed-bed reactor.I2/CaO/RHA performances on Hg0 adsorption were compared with those of modified Ca-based fly ash sorbents(I2/CaO/FA) and modified fly ash sorbents(I2/FA) .Effects of oxidant loading,supports,pore size distribution,iodine impregnation modes,and temperature were investigated as well to understand the mechanism in capturing Hg0.The modified sorbents exhibited reasonable effciency for Hg0 removal under simulated flue gas.The surface area,pore size distribution,and iodine impregnation modes of the sorbents did not produce a strong effect on Hg0 capture effciency,while fair correlation was observed between Hg0 uptake capacity and iodine concentration.Therefore,the content of I2 impregnated on the sorbents was identified as the most important factor influencing the capacity of these sorbents for Hg0 uptake.Increasing temperature in the range of 80-140°C caused a rise in Hg0 removal.A reaction mechanism that may explain the experimental results was presumed based on the characterizations and adsorption study.     

Ti-Fe复合氢氧化物的制备及其对水中As(Ⅲ)的去除

采用共沉淀法制备了新型Ti-Fe复合氢氧化物吸附剂,并对其表面特性及除砷性能进行了初步研究。比表面和孔隙测试结果表明:2种Ti-Fe复合氢氧化物TF和TM的比表面积分别为148.6,147.6 m2/g,平均孔径分别为6.2,6.5 nm。Lagergren二级吸附动力学模型,可以很好地描述Ti-Fe复合氢氧化物吸附去除As(Ⅲ)的动力学过程。Freundlich和Langmuir方程均能较好地描述Ti-Fe复合氢氧化物吸附As(Ⅲ)的过程,而且Freundlich方程的拟合效果更好(R2>0.96);TF和TM对As(Ⅲ)的饱和吸附容量分别达到76.92,38.76 mg/g。当PO34-浓度小于2 mmol/L时,TF和TM对As(Ⅲ)的去除率分别可以达到空白样的90%和80%以上;浓度为10 mmol/L时,去除率也可分别达到60%和55%。Ti-Fe复合氢氧化物能够有效减轻PO34-对吸附性能的抑制。     

超细粉煤灰对甲基橙的吸附性能和机理研究

以粉煤灰为原料,通过球磨制得超细粉煤灰,研究了其对水中偶氮染料甲基橙的吸附性能和机理。结果表明,在25℃,pH值为2,投加量为0.7g,反应时间为120min时,粉煤灰对甲基橙的去除率为79.4%,超细粉煤灰对甲基橙的去除率可达93.8%。随温度升高,吸附量降低,证明该吸附为放热过程,并计算不同温度下各热力学参数△G,△H和△S。对实验数据运用相关数学模型拟合,显示等温吸附平衡符合Freundlich吸附等温式,吸附过程动力学更适合二级吸附动力学模型。     

粉煤灰对苯酚废水的吸附研究

在静态条件下研究了粉煤灰对苯酚的吸附性能,结果表明:平均粒径29.06μm,孔隙率64.0686%,在吸附时间50min,粉煤灰用量120 g/L,pH=7.45条件下,对75 mL浓度为30 mg/L的苯酚模拟废水,吸附效果最好,可达82.4%。粉煤灰吸附苯酚机理复杂,偏向于单分子层吸附的Langmuir吸附等温线模式:q=0.042Ce/(1+0.095Ce),吸附反应为一级反应,速率方程为lnC=-0.0096t+3.3097(C0=30 mg/L)。     

水热法协同处置不同垃圾焚烧炉飞灰及其机理

生活垃圾焚烧飞灰富含重金属且极易浸出对环境造成污染.通过研究流化床飞灰和炉排炉飞灰的理化特性,将流化床飞灰作为硅铝源,将炉排炉飞灰作为碱激发剂,在无添加剂条件下水热合成水钙铝榴石和雪硅钙石,从而将重金属稳定在晶体中.借助SEM图像分析水热合成机理,以雪硅钙石的晶体结构解释其吸附重金属机理.水热反应后液相中几乎不存在重金属,用重金属浸出率对飞灰浸出毒性进行量化评估,水热反应后的飞灰重金属浸出率相比流化床飞灰均有明显的降低,当水热反应添加的流化床飞灰与炉排炉飞灰的质量比为7：3时,水热后的Cd、Cr、Cu、Pb、Zn的浸出率最低,浸出率分别为0.073%、0.006%、0.107%、0.006%、0.326%.     

Synthesis of linear low-density polyethylene-g-poly (acrylic acid)-co-starch/organo-montmorillonite hydrogel composite as an adsorbent for removal of Pb(Ⅱ) from aqueous solutions

The purpose of this work is to remove Pb(II) from the aqueous solution using a type of hydrogel composite. A hydrogel composite consisting of waste linear low density polyethylene, acrylic acid, starch, and organo-montmorillonite was prepared through emulsion polymerization method. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Solid carbon nuclear magnetic resonance spectroscopy (CNMR)), silicon^-29 nuclear magnetic resonance spectroscopy (Si NMR)), and X-ray diffraction spectroscope ((XRD) were applied to characterize the hydrogel composite. The hydrogel composite was then employed as an adsorbent for the removal of Pb(II) from the aqueous solution. The Pb(II)-loaded hydrogel composite was characterized using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR)), scanning electron microscopy (SEM)), and X-ray photoelectron spectroscopy ((XPS)). From XPS results, it was found that the carboxyl and hydroxyl groups of the hydrogel composite participated in the removal of Pb(II). Kinetic studies indicated that the adsorption of Pb(II) followed the pseudo-second-order equation. It was also found that the Langmuir model described the adsorption isotherm better than the Freundlich isotherm. The maximum removal capacity of the hydrogel composite for Pb(II) ions was 430 mg/g. Thus, the waste linear low-density polyethylene-g-poly (acrylic acid)-co-starch/organo-montmorillonite hydrogel composite could be a promising Pb(II) adsorbent.     

Synthesis of linear low-density polyethylene-g-poly(acrylic acid)-co-starch/organo-montmorillonite hydrogel composite as an adsorbent for removal of Pb(Ⅱ) from aqueous solutions

The purpose of this work is to remove Pb(II) from the aqueous solution using a type of hydrogel composite. A hydrogel composite consisting of waste linear low density polyethylene, acrylic acid, starch, and organo-montmorillonite was prepared through emulsion polymerization method. Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR), Solid carbon nuclear magnetic resonance spectroscopy(CNMR)), silicon-29 nuclear magnetic resonance spectroscopy(Si NMR)), and X-ray diffraction spectroscope((XRD) were applied to characterize the hydrogel composite. The hydrogel composite was then employed as an adsorbent for the removal of Pb(II) from the aqueous solution. The Pb(II)-loaded hydrogel composite was characterized using Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR)),scanning electron microscopy(SEM)), and X-ray photoelectron spectroscopy((XPS)). From XPS results, it was found that the carboxyl and hydroxyl groups of the hydrogel composite participated in the removal of Pb(II). Kinetic studies indicated that the adsorption of Pb(II)followed the pseudo-second-order equation. It was also found that the Langmuir model described the adsorption isotherm better than the Freundlich isotherm. The maximum removal capacity of the hydrogel composite for Pb(II) ions was 430 mg/g. Thus, the waste linear low-density polyethylene-g-poly(acrylic acid)-co-starch/organo-montmorillonite hydrogel composite could be a promising Pb(II) adsorbent.