苯乙烯系双腈胺螯合树脂对水相中As(Ⅴ)的吸附性能研究

将PS-DCDA树脂用于水相中As(Ⅴ)的吸附净化处理,探讨了溶液的pH值、初始As(Ⅴ)质量浓度、接触时间、温度、NaCl、竞争性阴离子等因素对吸附性能的影响,并研究了其对As(Ⅴ)的吸附等温线、动力学和热力学。结果表明,NaCl和竞争性阴离子(Cl-、SO24-、CO23-、NO3-、HPO24-等)明显地抑制了PS-DCDA树脂对As(Ⅴ)的吸附。PS-DCDA树脂对As(Ⅴ)的吸附符合Langmuir等温式,准二级吸附动力学方程能够很好地描述As(Ⅴ)在树脂上的吸附动力学行为。粒子内扩散方程表明,表面吸附和内部扩散参与到As(Ⅴ)的吸附过程当中。PS-DCDA树脂对As(Ⅴ)的热力学参数表明,PS-DCDA树脂对As(Ⅴ)的吸附是自发的、吸热的过程。已吸附As(Ⅴ)的PS-DCDA树脂可以用0.1 mol/L NaOH有效解吸,解吸后的树脂对As(Ⅴ)仍具有较高的吸附量。     

磁性Fe-Ti复合氧化物的制备及其对水中As(Ⅴ)的吸附研究

采用正/反向共沉淀法分别制备了不同铁钛配比的新型纳米复合材料——Fe3O4/TiO2。对以两种方法制备的材料的外观、磁性及对水中As(Ⅴ)的吸附性能进行了比较。结果表明,相同铁钛配比的材料具有类似的外观和磁性,随铁含量降低材料由黑灰色向乳白色转变,磁性随之减弱,当铁物质的量分数≤50%时,材料基本丧失磁性。正向共沉淀法制备的材料吸附性能优于反向共沉淀法,正向n(Fe)∶n(Ti)=9∶1材料的磁性最强,对砷的吸附性能也较好,对起始As(Ⅴ)质量浓度为0.5 mg/L的模拟含砷水,经3 h吸附,As(Ⅴ)的去除率达到90%以上。该材料为介孔结构,比表面积为279.1 m2/g,BJH平均孔径为7.14 nm。模拟吸附剂的自由沉淀与外加磁场的沉淀过程,在20 min内,二者的浊度去除率分别为19.4%和74.4%。     

花生壳吸附Cr(Ⅵ)动力学方程研究

通过试验对粒径介于0.25～0.50mm的花生壳颗粒吸附Cr(Ⅵ)的动力学行为进行探讨,从吸附时间、pH值、吸附剂投加量、温度、Cr(Ⅵ)的初始质量浓度方面对吸附性能的影响进行研究.结果表明,最佳吸附条件为:Cr(Ⅵ)初始质量浓度100 mg/L,pH=2.0,振荡速度140 r/min,温度30℃.此时Cr(Ⅵ)的吸附率可达到90%以上.用Lagergren一级吸附速率方程、二级吸附速率方程及平均绝对偏离率对以上因素对吸附件能的影响数据进行处理,发现二级吸附动力学模型可以更好地描述各种影响因素条件下的吸附过程.二级吸附速率常数随着溶液pH值和Cr(Ⅵ)初始质量浓度的减小而增大.在低浓度和低pH值的条件下,Cr(Ⅵ)主要以HCrO4-形式存在,并且HCrO4-是花生壳主要吸附的Cr(Ⅵ).二级吸附速率常数随着溶液温度的升高而快速的增加.温度对反应速率的影响可以通过Arrhenius方程来描述,所得曲线近似为直线方程,决定系数R2=0.986 2,反应的活化能Ea为8.67kJ/mol,该反应活化能在物理吸附反应活化能范围(0～40 kJ/mol)内.     

D201负载Fe(Ⅲ)对Sb(Ⅲ)废水吸附性能的试验研究

通过静态-动态-再生试验研究D201-Fe(Ⅲ)复合材料对水溶液中Sb(Ⅲ)的去除性能。结果表明:D201-Fe(Ⅲ)对Sb(Ⅲ)的最大静态吸附容量为600μg/g,最佳p H为7,有SO_4~(2-)、Cl~-等竞争离子共存条件下,仍然对Sb(Ⅲ)具有高效的选择性吸附能力。D201-Fe(Ⅲ)对Sb(Ⅲ)的吸附过程符合Langmuir吸附模型和准二级动力学模型,动态吸附容量为94.05mg/L;采用8%FeCl_3+10%NaCl和8%NaOH+4%NaCl分段再生,可以有效再生失效的D201-Fe(Ⅲ)。     

水稻土壤组分去除有机质和游离氧化铁后对As5+吸附解吸特征的影响

采用平衡液吸附法、NaCl解吸剂解吸法研究了名山河流域水稻土原土及各粒径组分去除有机质和游离氧化铁后对砷(As~(5+))的吸附解吸特性,同时运用热力学和动力学方法,研究了去除有机质、游离氧化铁后的土壤微团聚体(0.25~2 mm、0.053~0.25 mm、0.002~0.053 mm、0.002 mm)对砷(As~(5+))的吸附解吸过程。结果表明:1)同时去除有机质和游离氧化铁后,水稻土原土及各粒径组分对砷(As~(5+))的吸附量有所减小,吸附量从大到小依次为(0.002 mm)、0.002~0.053 mm、原土、0.25~2 mm、0.053~0.25 mm。砷(As~(5+))的动力学吸附量随时间延长而逐渐降低,60 min内反应迅速,在600min达到吸附动态平衡,动力学吸附以Elovich方程拟合最佳;2)等温吸附量随砷(As~(5+))的初始质量浓度增加逐渐增加,初始质量浓度0~100 mg/L时反应快速,在砷(As~(5+))初始质量浓度达到160 mg/L时吸附趋于饱和,等温吸附以Freundlich方程拟合最佳;3)易解吸量随时间和浓度的增加而增加,易解吸率顺序与吸附量顺序相反,易解吸率也随着有机质、游离氧化铁含量的减少而增加;4)去除土壤中的有机质、游离氧化铁后,砷的吸附减少量随时间和浓度增加而增加,吸附减少量与有机质、游离氧化铁去除量呈正比。     

Fe(Ⅲ)表面印迹硅胶聚合物的制备及其吸附性能研究

选用硅胶为基质材料、乙烯基膦酸为功能单体、Fe³⁺为模板离子、乙二醇双甲基丙烯酸酯为交联剂,通过表面印迹技术制备了一种新型膦酸功能化的Fe(Ⅲ)印迹硅胶聚合物。对印迹吸附材料的吸附条件、吸附选择性和重复利用率进行了研究。通过FT-IR、SEM、EDX、TG和N₂吸附/脱附分析对印迹材料进行了表征,分析了印迹吸附剂对Fe³⁺的吸附机理。结果表明：印迹吸附剂在8 min可达吸附平衡,最大吸附量达16.12 mg/g,吸附行为符合准二级动力学方程和Langmuir吸附等温式,印迹吸附剂展现出较高的选择性识别能力,与Cr³⁺、Mn²⁺和Zn²⁺相比,对Fe³⁺的选择性系数k分别为8.9、10.75和12.37。经过6次吸附-解吸试验,印迹材料吸附Fe³⁺的能力仅下降了5.9%,证明其具有很好的可重复使用性能。     

Fe(II)-Ce(IV)共沉淀产物对水中As(V)的去除研究

对Fe(III)单独沉淀、Fe(II)单独沉淀、Ce(IV)单独沉淀、Fe(III)-Ce(IV)和Fe(II)-Ce(IV)共沉淀5种制备体系产物去除As(V)性能进行了比较,结果显示Fe(II)-Ce(IV)体系最优.进一步优化评价Fe(II)-Ce(IV)制备体系中铈的加入量.基于经济-性能平衡的考虑,优选得到了Fe(II)-Ce(IV)体系中Ce(IV)加入量为0.03 mol/L的吸附剂Fe(II)-Ce(IV)03(简称FC),其饱和吸附容量达到85 mg/g.动力学测试表明,FC去除As(V)过程符合准二级反应动力学过程.在pH=4～7范围内,吸附容量受pH值影响不明显.对FC材料造粒后的吸附剂颗粒进行再生寿命评价,批量试验结果显示其能够重复利用7次.颗粒柱试验结果表明,在空间流速(SV)分别为10 h-1、20 h-1、30 h-1时,出水砷穿透前(>10 μg/L)分别对应4 000、2 400、2 160倍的倍柱体积处理量.对FC材料进行的表征测试显示,FC呈无定形结构,其质子位密度为9.97个/nm2,质子化常数pK1=3.09,pK2=-10.02.     

壳聚糖负载MnO2对As(Ⅲ)的吸附性能研究

利用壳聚糖负载MnO2制备一种复合吸附剂.研究了溶液pH值、吸附时间、温度对As(Ⅲ)吸附行为的影响,并探讨了吸附动力学.结果表明,在pH值为5～8,吸附时间为60 min,温度为60℃,复合吸附剂对As(Ⅲ)的吸附率达98％以上,吸附能力明显优于壳聚糖.对试验数据运用相关数学模型拟合表明,复合吸附剂对As(Ⅲ)的吸附符合Langmuir和Freundlich吸附等温式,最大吸附量qmax为19.798mg/g,特性常数n为4.3341,决定系数R2分别为0.9975、0.9804.吸附过程动力学适合二级动力学方程.     

不溶性腐殖酸对U(Ⅵ)的吸附动力学和吸附热力学

以不溶性腐殖酸(Insolubilized Humic Acid,IHA)为吸附剂,去除废水中的U(Ⅵ).通过静态吸附试验,考察了pH值、时间、U(Ⅵ)初始质量浓度和温度等对吸附的影响,分析了吸附过程的动力学、热力学及等温吸附规律,并用红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)分析了吸附机理.结果表明:35℃下1.4 g/L的IHA在pH值为5时对10 mg/LU(Ⅵ)的去除率可达99.37％;IHA对U(Ⅵ)的吸附是自发的、放热的反应,符合Freundlich等温吸附方程,决定系数达0.99以上;吸附动力学过程符合准二级吸附速率方程,决定系数为1;IHA吸附U(Ⅵ)后表面形态发生了变化,与U(Ⅵ)相互作用的基团主要是羧基和酚羟基,综合看来,IHA吸附U(Ⅵ)的机理表现为离子交换.     

转运蛋白在细菌吸附铜(Ⅱ)中的作用机理研究

为研究转运蛋白在细菌响应铜(Ⅱ)胁迫中发挥的作用,从Transporter Classification Database(TCDB)数据库中检索得到嗜根寡养单胞菌(Stenotrophomonas rhizophila)JC1基因组中4个参与Cu(Ⅱ)吸附、转运和外排的转运蛋白,并对其结构和功能进行分析。此外,研究菌株JC1对不同质量浓度的Cu²⁺的吸附能力和耐受能力,并利用扫描电镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)分别分析Cu²⁺胁迫后,菌株JC1的形态学、元素组成和官能团的变化。结果显示,菌株JC1可耐受Cu²⁺的质量浓度为160 mg/L,但对120 mg/L Cu²⁺有最大吸附率,为72.3%。经Cu²⁺胁迫后,菌株JC1光滑的杆状结构消失,表面褶皱、呈短杆状,且其元素组成中出现了3个Cu²⁺吸收峰。FT-IR分析结果表明,—OH、—C—O和—C—C等官能团在菌株JC1胞外吸附Cu²⁺     

UiO-66-(COOH)2对水溶液中In(Ⅲ)的吸附性能

以水作溶剂,采用简单的回流法合成了一种稳定的金属有机骨架材料UiO-66-(COOH)2,并首次将其用于In(Ⅲ)离子的吸附分离。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)、N2吸附-脱附和X射线衍射(XRD)等手段对材料进行了表征。通过静态吸附试验,探讨了pH值、接触时间和溶液初始质量浓度等因素对材料吸附In(Ⅲ)离子性能的影响。结果表明,在pH值为3.0、温度为303 K的条件下,UiO-66-(COOH)2对In(Ⅲ)的最大饱和吸附容量可达84.29 mg/g,优于大多数文献的报道值;整个吸附过程在90 min左右完成,且符合Langmuir等温吸附方程,而吸附动力学可以用准二级动力学模型进行描述。其可能的吸附机理是UiO-66-(COOH)2中的羧基与In(Ⅲ)离子的配位作用。此外,该材料能够实现重复使用,且在Na(Ⅰ)、K(Ⅰ)、Mg(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)等竞争性金属离子的存在下,对In(Ⅲ)仍具备较好的吸附选择性。研究结果为含铟废水的处理提供了一种有效的新途径,也进一步拓展了MOFs材料的实际应用。     

天然浮石去除水中As(Ⅴ)的试验研究

通过静态吸附试验,研究了天然浮石对高砷地下水中As(Ⅴ)的吸附去除效果及影响因素.结果表明,增加浮石投加量,As(Ⅴ)的去除率随之逐渐升高,但当浮石投加量超过10 g/L时,继续增加浮石投加量,As(Ⅴ)的去除率趋于平稳.随吸附时间延长,As(Ⅴ)的去除率逐渐升高,9h后吸附达到平衡.浮石对As(Ⅴ)的吸附量随As(Ⅴ)初始质量浓度增大而升高,而As(Ⅴ)的去除率则随之降低.酸性条件下(pH=2～6),浮石对As(Ⅴ)的去除效果较好,当pH=4时,浮石对As(Ⅴ)的去除率最高;在碱性条件下(pH＞7),浮石去除As(Ⅴ)的效果较差,并且,随pH值增大,As(Ⅴ)的去除率降低.采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型分别对吸附数据进行拟合,浮石对As(Ⅴ)的吸附符合Langmuir等温吸附规律,其饱和吸附量为2.53 mg/g.采用准一级和准二级动力学模型对吸附平衡前的数据进行拟合,准二级动力学模型更符合浮石吸附As(Ⅴ)的动力学过程.研究表明,天然浮石是一种能够有效吸附高砷地下水中As(Ⅴ)的吸附剂.     

As(Ⅲ)和As(Ⅴ)在骨炭中迁移行为的对流扩散模型研究

采用一维对流扩散模型对比分析了As(III)和As(V)在骨炭中的迁移行为,并开展解吸试验。结果表明,1)Langmuir等温吸附模型能够很好地描述批试验吸附数据,As(III)和As(V)的最大吸附量(qmax)分别为0.827 mg/g和0.337 mg/g。2)骨炭对As(III)和As(V)的滞留能力随循环次数增加而降低,用对流扩散模型拟合试验数据获得的滞留因子表明As(V)的滞留能力是As(III)的1.38~2.20倍。3)共存阳离子在骨炭表面能够形成包覆层,从而增强了骨炭对As(III)和As(V)的滞留能力,其中Mn2+强于Al3+;共存阴离子会降低As(III)和As(V)的滞留能力,其SiO2-3和PO3-4分别对As(III)和As(V)影响最强。4)0.1 mol/L的NaOH解吸能力要强于蒸馏水,As(V)的解吸程度高于As(III),3次累计解吸平均值分别为0.59和0.41。     

新生态MnO2对水中As(Ⅴ)的吸附作用研究

新生态MnO2是一种高效吸附材料,用MnSO4和KMnO4反应制备了该吸附剂,并表征了其基本性质.新生态MnO2对As(Ⅴ)具有很高的吸附去除率和较快的吸附速度,吸附动力学符合Lagergren二级速度方程; 吸附pH曲线呈"∽"形,pH=6.5时出现一个吸附峰值; pH=5.5时,As(Ⅴ)的吸附等温线符合Langmuir型; pH=6.5时符合Freundlich型; 稀NaOH溶液是As(Ⅴ)的有效解吸液,1 mol/L NaOH溶液浸泡1h后,As(Ⅴ)的解吸率可达82.7%.     

固定化微生物吸附剂对Cr3+的吸附特性研究

从皮革铬鞣、复鞣污泥等处分离、纯化出4株菌株TP、XB、MY和TQ,采用海藻酸钠悬滴法并添加膨润土制成微生物固定化吸附剂,研究该吸附剂对低质量浓度Cr3+的吸附特性。结果表明,4种固定化颗粒对低质量浓度Cr3+有较好的吸附作用。实验室条件下,当吸附温度为30℃时,6 h后固定化吸附剂进入缓慢吸附和平衡吸附阶段。吸附等温曲线拟合研究表明,不同温度下吸附剂适合不同的等温模型。4种微生物吸附剂均与Lagrange拟二级动力学模型拟合最佳,且吸附量从高到低为TQ、TP、XB、MY。颗粒内扩散模型研究表明,20℃下XB和MY对Cr3+的吸附分为快速吸附和缓慢吸附阶段;30℃和40℃下固定化颗粒均呈现表面吸附—缓慢吸附—平衡吸附过程。热力学研究表明,吸附反应均属于自发进行的吸热过程,并且均是化学吸附。     

西北黄土对五氯酚钠的吸附及影响因素研究

以西北地区天然黄土为供试土样,通过吸附热力学和动力学试验研究了五氯酚钠(PCP-Na)在黄土上的吸附行为,并对可能的影响因素如溶液pH值、初始质量浓度及土壤粒径对PCP-Na在供试土样上吸附的影响进行了探讨。结果表明:PCP-Na在西北黄土上的动力学吸附过程符合准二级吸附动力学模型,其平衡吸附时间为16 h;西北地区黄土对PCP-Na的等温吸附较好地符合Freundlich吸附模型;黄土对PCP-Na的吸附自由能变(ΔG)、吸附焓变(ΔH)及吸附熵变(ΔS)均为负值,表明吸附是一个自发的放热过程,并且吸附过程中体系混乱度减小。溶液pH值和初始质量浓度对PCP-Na在黄土上的吸附影响较大。溶液pH值在4~10之间升高,PCP Na平衡吸附容量呈先减小后增大的趋势,当溶液pH值为6时吸附容量最小;PCP-Na初始质量浓度从6 mg/L增至40 mg/L,其在黄土上的吸附容量从33.43 mg/kg增至100.93 mg/kg。黄土颗粒粒径越小,PCP-Na在土样上的吸附容量越大,黄土粒径由0.075 mm增至0.425 mm,吸附容量由134.26 mg/kg降至28.71 mg/kg。     

Co/N/S共掺杂纳米TiO2的制备及其可见光催化活性

为提高纳米TiO2的可见光催化活性,采用溶胶-凝胶法制备了一种掺杂型纳米可见光催化剂Co/N/S/TiO2,并用正交试验法对其制备工艺进行了优化;用紫外-可见漫反射光谱(DRS)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等方法对其吸光性能和结构进行了表征;以活性艳蓝X-BR溶液为光降解模型,对其可见光催化活性进行了评价,并与Degussa P25进行对比.结果表明,在Co:N:S:Ti物质的量比为0.15:0.2:0.2:1、煅烧温度为400℃、煅烧时间为1h的最佳制备条件下,所制得的Co/N/S/TiO2光催化剂为单一锐钛矿晶相,平均粒径为8～ 10 nm,比表面积约为192.19 m2/g.Co/N/S/TiO2光催化剂吸收边可红移至近900 nm,可见光催化活性突出,在纯粹可见光(λ＞400 nm)下光解活性艳蓝X-BR溶液120 min的降解率可达91.5％,与Degussa P25相比,其可见光催化活性提高了80.1％,且重复使用性能良好.     

碳纳米管对不同分区溶解有机物的吸附研究

选用单壁碳纳米管、多壁碳纳米管两种吸附剂,对广州市3种地表水体(城市径流、农田径流、森林径流)中不同分区溶解性有机物(DOM)进行吸附研究,并以腐殖酸溶液作为标准对照组。以UV254、荧光激发-发射矩阵光谱、溶解性有机碳质量浓度作为吸附效果的评价指标。结果表明,在UV254上,单壁碳纳米管比多壁碳纳米管平均多吸附11%的DOM。3种地表水样中均无Ⅰ区荧光峰,而有明显的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区荧光峰。水样中II区、III区、IV区、Ⅴ区荧光峰的位置分别为Ex230/Em345、Ex245/Em445、Ex275/Em320、Ex335/Em380,误差在40 nm内。多壁碳纳米管吸附溶解性有机物的动力学模式符合准二级动力学方程,决定系数高达0.994 7。Langmuir方程相对于Freundlich方程更适合描述MWNT-1030对DOM的吸附过程。     

腐殖酸吸附Cr(Ⅵ)的对比实验研究

研究了未处理的腐殖酸(HA)和不溶性腐殖酸(IHA)对Cr(Ⅵ)的吸附作用.进行了反应时间、pH值、IHA投加量、温度等对去除效率的影响研究,确定了两种吸附剂最佳反应条件,并通过对比实验,分析了两种吸附剂吸附Cr(Ⅵ)的特点.实验表明,HA达到最大吸附量时所需要的反应时间(180 min左右)远远高于IHiA的反应时间...     

好氧污泥胞外聚合物提取方法比较及其对染色剂玫瑰红B的吸附

分别采用热提法与蒸汽法对好氧污泥胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)进行了提取,对两种方法提取效果进行比较,并探讨了EPS投加量、吸附时间、温度、pH值等对吸附的影响。结果表明:采用热提法提取的EPS中蛋白质、多糖与核酸质量浓度分别为2.111 g/L、0.235 3 g/L、0.111 0 mg/L,蛋白质与多糖质量浓度比值为8.971;而采用蒸汽法提取的EPS中蛋白质、多糖与核酸质量浓度分别为2.828 g/L、0.744 4 g/L、0.247 9 mg/L,蛋白质与多糖质量浓度比值为3.800。pH值对染色剂玫瑰红B的吸附过程影响显著,适宜pH=6。随温度增加,吸附量增大,在50℃时达到最大。染色剂玫瑰红B在EPS上的吸附量随吸附时间增加而增大,初始进行得很快,在720min时达到吸附平衡。当EPS初始质量浓度为800 mg/L时,其饱和吸附量为12.61 mg/g。准二级动力方程很好地拟合了各温度的吸附动力学数据且R20.987。分别采用Langmuir与Freundlich等温吸附模型进行热力学拟合,Langmuir等温模型在各温度下的模拟方程决定系数均在0.7以下;而Freundlich等温模型各温度的模拟方程决定系数在0.81~0.98,相关性明显好于Langmuir吸附等温模型,因此吸附较符合Freundlich等温模型。