天然斜发沸石对溶液中NH4+的物化作用机理

选择中国浙江缙云天然斜发沸石为试验材料,以摇床试验和离子跟踪监测,研究了斜发沸石对溶质NH4+的物化作用机理.在天然斜发沸石对溶液中NH4+的作用过程中,离子交换作用决定了NH4+的全部转移量,沸石晶体内Na+和Ca2+与溶液中NH4+的交换量占总离子交换量的97%以上.对于粒径1.0~3.2mm的沸石,交换反应前3h时可完成83%的Na+交换量和50%的Ca2+交换量.     

天然斜发沸石对氨氮的快速吸附特性研究

通过静态摇床试验研究了天然斜发沸石对氨氮的吸附特性,以及沸石投加量和外加金属阳离子对其快速吸附氨氮特性的影响。结果表明,沸石对氨氮的等温吸附过程更符合Langmuir吸附模型,其最大吸附量为12.903mgg;沸石粒径减小,有利于沸石对氨氮的交换吸附,不同粒径沸石对氨氮的吸附均符合准二级动力学过程;斜发沸石中与氨氮进行离子交换的阳离子主要为Na+,其次为Ca2+,随着吸附氨氮浓度的升高或吸附时间的延长,Na+与NH4+吸附去除量的比值呈下降趋势,而Ca2+的比值呈上升趋势。沸石投加量与氨氮去除率和沸石释放至水中的总金属阳离子浓度成正比,随着投加量增加Na+与NH4+吸附去除量的比值由1.222增至1.383;溶液中分别加入40mgL的K+,Na+,Ca2+,Mg2+4种离子,对沸石吸附氨氮产生抑制作用的强弱顺序为K+Ca2+Na+Mg2+。     

热水环境中Na+活化斜发沸石吸附钙离子除硬过程研究

本实验以Na+活化天然斜发沸石为吸附剂模拟研究其在工业热水环境中对钙离子(Ca2+)吸附除硬,考察了吸附剂的活化/再生条件、溶液p H等影响因素,并对Ca2+吸附动力学和热力学行为进行了分析探讨.结果表明:1该吸附过程具有准二级动力学特征且更符合Langmuir吸附等温模型;2温度升高可有效提升Ca2+吸附效率,而对其最大吸附量影响较小;3过程属化学吸附且为自发、吸热的熵增反应;4建议溶液p H控制在6~10之间,且当初始Ca2+浓度小于20 mg·L-1时活化斜发沸石可再生高效使用9次以上.研究证明活化斜发沸石是一种工业热能动力系统高温在线除硬的理想吸附剂.     

天然沸石对氨氮的动态去除过程研究

针对天然沸石去除氨氮的动态过程问题,通过动力学实验、等温吸附实验、共存阳离子实验和阳离子交换实验展开研究。结果显示:沸石对NH+4的吸附过程与准二级动力学模型拟合良好,但在反应初期更符合粒子内扩散模型;沸石对NH+4的吸附等温线符合Langmuir方程;共存阳离子与NH+4存在竞争吸附,其中Ca2+和K+的影响最大;阳离子交换是沸石吸附氨氮的主要方式,并且在反应初期存在不等量交换现象。     

拜耳法赤泥吸附废水中Mn~(2+)和NH_4~+的研究

以拜耳法赤泥为吸附剂,研究了赤泥对Mn2+和NH4+的吸附性能及动力学关系,分析了p H、温度、赤泥投入量、吸附时间对吸附效率的影响,以及吸附前后赤泥的矿物学特征。结果表明:在20 m L,p H为5.60的溶液中,投加0.5 g赤泥,50℃,吸附时间为120 min时,赤泥吸附Mn2+和NH4+的效率分别达到99.3%、94.7%,单位质量赤泥吸附量分别为4.05、3.79 mg/g。温度、赤泥投入量、吸附时间的增加有助于提高赤泥对Mn2+和NH4+的吸附效率。赤泥吸附Mn2+和NH4+的过程符合Freundlich吸附等温式,吸附Mn2+符合准二级动力学模型,吸附NH4+符合准一级动力学模型。赤泥吸附Mn2+和NH4+是化学吸附和交换吸附2种作用方式。     

Na型斜发沸石去除水中铁锰及其再生方法研究

为建立一种简单、有效、应用性强的地下水除铁锰方法,研究了Na型斜发沸石除铁锰及其影响因素并建立了再生方法.研究表明Na型斜发沸石对Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)均表现出较强的吸附能力,对Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的最大饱和吸附量分别达4.00 mg/g和3.50 mg/g;且吸附速率快,吸附动力学较好地符合Lagergren一级吸附动力学模型.采用Langmuir吸附等温线能较好描述Bio-F吸附Fe(Ⅱ)(R2=0.981 4)及Mn(Ⅱ)(R2=0.989 9)的过程.该吸附剂在pH6～7范围内可保持90%以上吸附Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的能力.Na型斜发沸石可用15%的NaCl溶液再生,10次再生实验证明其吸附容量可保持100%,研究表明该方法用于高铁锰饮用水处理具有较强的应用价值.     

牛粪生物炭对水中氨氮的吸附特性

以牛粪生物炭为吸附剂,研究了p H、粒径、投加量、温度和共存阳离子等因素对牛粪生物炭吸附氨氮的影响及吸附特性.结果表明,共存阳离子Na+、Ca2+的存在对牛粪生物炭吸附氨氮有抑制作用,在Na+、Ca2+浓度相同条件下对氨氮吸附影响大小顺序为Na+Ca2+;牛粪生物炭吸附氨氮的最佳初始p H值应在5~8范围;通过对动力学数据进行分析,发现准二级动力学方程(R2=0.967 3)比准一级动力学方程(R2=0.765 9)和Elovich方程(R2=0.724 9)能更好地拟合动力学数据,颗粒内扩散方程拟合结果发现牛粪生物炭对氨氮的吸附包括表面吸附和颗粒内扩散两个过程.吸附等温线拟合发现Freundlich方程(R2=0.976 2)能很好地描述氨氮在牛粪生物炭上的吸附行为.吉布斯自由能变化(ΔGθ)、焓变(ΔHθ)和熵变(ΔSθ)的计算结果表明,牛粪生物炭对氨氮的吸附是自发的吸热过程.     

锐齿槲栎壳斗对镉的吸附效果与机理研究

以锐齿槲栎壳斗为材料,对镉进行吸附研究。结果表明:锐齿槲栎壳斗对Cd2+的吸附过程符合伪二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,适宜pH值为4.0~5.0,吸附平衡时间短(10 min),吸附容量高达37.843 mg/g;壳斗充分吸附后,水体Cd2+的去除率达93%,理论残留浓度低至5.023 mg/L。物理吸附效应仅占总吸附量的2.18%;离子交换是主要吸附原因,参与交换的主要离子为Mg2+、Ca2+、K+和Na+;络合/螯合反应也是主要的吸附作用之一,参与反应的官能团主要是—COO-、—C-O、—OH、—NH。     

几种天然多孔矿物对钾肥的吸附及缓释效果

以KCl为钾源、斜发沸石、膨润土和凹凸棒石粘土3种天然多孔矿物为缓释载体,进行矿物对钾肥的吸附性能和缓释效果研究。探讨了吸附时间、K+初始浓度与吸附量的关系,确定出K+吸附量最大时的K+初始浓度。用pH=5的HCl溶液和(Ca2++Mg2+)浓度为1.6、3.2、6.4、12.8、19.2、25.6 mmol/L的混合溶液对各矿物缓释肥进行解吸。结果表明:各矿物对K+的吸附在30 min内达到平衡。斜发沸石、膨润土和凹凸棒石粘土对K+的饱和吸附量分别为44.53 mg/g、21.38 mg/g和13.97 mg/g。斜发沸石和膨润土对K+的吸附曲线符合Langmuir吸附等温式,凹凸棒石粘土对K+的吸附曲线总体符合Freundlich等温式。pH=5的HCl溶液对K+的解吸量最小,随解吸溶液中(Ca2++Mg2+)浓度增加,解吸量增大,解吸速率远小于吸附速率。斜发沸石的固钾能力最强,凹凸棒石粘土次之,膨润土相对最弱。     

离子交换树脂吸附铵性能研究

利用001×7型离子交换树脂,对污水厂沉砂池出水和配水分别进行静态吸附试验,比较其在原水和配水中的NH+4吸附性能差异。试验结果表明:树脂在原水中的吸附能力要远低于在配水中,主要表现为吸附容量的降低和吸附速率的减小;在原水和配水中,树脂的吸附量都随投加量的增大而逐渐减小;动力学过程分析表明,树脂在此试验条件下的吸附交换过程符合Lagergren准一级动力学方程,而颗粒内扩散是该过程的主要控速步骤;水中的杂质离子和悬浮物都是影响树脂吸附能力的重要因素,其中阴离子种类对吸附过程的影响不大,阳离子影响力的顺序为Ca2+>Mg2+>K+>Na+;悬浮物的存在会减弱树脂的吸附能力,同时导致其对NH+4的反应敏感度降低。     

土壤中铜、铅离子的竞争吸附动力学

研究了Cu²⁺、Pb²⁺在2种土壤上的竞争吸附动力学过程.结果表明,Cu²⁺、Pb²⁺在乌栅土上的吸附量均高于在红壤上的吸附量,Pb²⁺又较Cu²⁺在土壤上的吸附量大.分别用一级、二级动力学方程、抛物线方程、Elovich方程和幂函数方程对该吸附动力学过程进行了拟合,其中幂函数方程拟合结果最好.Cu²⁺、Pb²⁺在乌栅土上的吸附主要是通过与土壤中的Ca²⁺、Mg²⁺进行交换,其累积吸附量与Ca²⁺、Mg²⁺的累积解吸量线性关系显著(R2为0.990～1);在红壤上是通过与土壤中的H+进行离子交换而吸附.Pb²⁺对Ca²⁺和Mg²⁺的交换能力比Cu²⁺强,其存在显著降低了Cu²⁺在2种土壤上的吸附量;Cu²⁺的存在略降低Pb²⁺在土壤上的吸附量.     

Capability of cation exchange technology to remove proven N-nitrosodimethylamine precursors

N-nitrosodimethylamine(NDMA) precursors consist of a positively charged dimethylamine group and a non-polar moiety, which inspired us to develop a targeted cation exchange technology to remove NDMA precursors. In this study, we tested the removal of two representative NDMA precursors, dimethylamine(DMA) and ranitidine(RNTD), by strong acidic cation exchange resin. The results showed that pH greatly affected the exchange efficiency, with high removal(DMA 78% and RNTD 94%) observed at pH pk_a-1 when the molar ratio of exchange capacity to precursor was 4. The exchange order was obtained as follows: Ca~(2+) Mg~(2+) RNTD~+ K~+ DMA~+ NH_4~+ Na~+. The partition coefficient of DMA~+to Na~+was 1.41 ± 0.26, while that of RNTD~+to Na~+was 12.1 ± 1.9. The pseudo second-order equation fitted the cation exchange kinetics well. Bivalent inorganic cations such as Ca~(2+)were found to have a notable effect on NA precursor removal in softening column test. Besides DMA and RNTD, cation exchange process also worked well for removing other 7 model NDMA precursors. Overall, NDMA precursor removal can be an added benefit of making use of cation exchange water softening processes.     

板栗内皮对水溶液中镉的吸附研究

采用生物吸附法去除水体重金属污染具有重要的现实意义.本文以板栗内皮为吸附剂,研究了溶液pH值、反应时间、吸附剂投加量对水溶液中镉的吸附量与去除率的影响;通过模型拟合、离子交换实验、电镜扫描（SEM）和红外光谱（FTIR）分析,对吸附机理进行了探讨.结果表明：板栗内皮是一种理想的镉吸附剂,适应pH值范围宽（3～6）,达到...     

黑土不同粒径有机-矿质复合体对镉的吸附特性

采用振荡平衡法研究了黑土不同粒级有机-矿质复合体对Cd2+的吸附等温过程和吸附动力学过程,并采用常见数值模型进行了拟合. 结果表明,原土及各粒级复合体对Cd2+的吸附量随平衡液中ρ(Cd2+)的增加而增加. 各粒级组分对Cd2+的吸附量表现为黏粒＞粉粒＞原土＞粗砂＞细砂. Langmuir和Freundlich方程对Cd2+的等温吸附过程均有较好的拟合效果,线性方程拟合效果较差. 最大吸附量与吸附作用强度均呈随粒径增大而减小的趋势. 对影响最大吸附量和吸附作用强度的因子进行回归分析表明,w(有机质)、CEC(阳离子交换量)和比表面积的影响较大,其中w(有机质)是最主要因素,CEC和比表面积的影响次之. 各粒级复合体对土壤吸附Cd2+的贡献率为粉粒＞细砂＞黏粒＞粗砂,99%的Cd2+吸附在＜200 μm的组分上. 不同粒级组分对Cd2+的吸附动力学过程可分为0~20 min的快速反应阶段（吸附量均达到饱和吸附量的90%以上）和慢速反应阶段. 各组分对Cd2+的吸附符合二级动力学过程,表明吸附过程以化学吸附为主,并且吸附速率随颗粒粒径的增大而减小.      

CTMAB-蒙脱石-细菌复合体对水中Pb~(2+)的吸附

研究了CTMAB-蒙脱石-恶臭假单胞菌复合体吸附Pb2+的物理化学特性,考察了时间Pb2+浓度、pH、温度对吸附的影响,结合FTIR探讨了其作用机理。结果表明,CTMAB-蒙脱石、细菌及其复合体对Pb2+的吸附是一个先快后慢的过程,90min时可基本达到平衡。Pb2+在细菌表面的吸附动力学以Elovich方程为最佳模型,其次为一级动力学方程。改性矿物-细菌复合体和CTMAB-蒙脱石对Pb2+的吸附均以一级动力学方程为最佳模型。Langmuir方程能很好地描述三种表面对Pb2+的吸附热力学。随着体系pH值和温度的升高,CTMAB-蒙脱石、细菌及其复合体对Pb2+的吸附率均逐渐升高。与CTMAB-蒙脱石相比较,EDTA对复合体表面Pb2+的解吸率较大,而去离子水和NH4Cl对Pb2+的解吸率较小。复合体与Pb2+之间可能存在络合、静电力和离子交换等作用力。     

锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附特性

采用锆对天然沸石进行改性,并研究了锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附特性.结果表明,锆改性沸石对水中磷酸盐和铵均具有很好的吸附能力.锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附动力学过程满足准二级动力学模型.Langmuir、Freundlich和Dubinin–Radushkevich(D–R)等温吸附模型可以很好地描述锆改性沸石对水中磷酸盐的等温吸附行为.Langmuir等温吸附模型可以很好地描述锆改性沸石对水中铵的等温吸附行为.由Langmuir等温吸附模型计算得到锆改性沸石对磷酸盐和铵的最大吸附容量分别达到26.2,7.82 mg/g.热力学参数表明锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附是自发的吸热反应过程.锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附能力随着pH值的增加而降低.当pH4~8时,锆改性沸石对水中铵的吸附能力较高;当pH低于4或高于8时,对铵的吸附能力下降.水中共存的Cl-、SO42-、HCO3-和NO3-等阴离子对锆改性沸石吸附磷酸盐的影响很小,而共存的SiO32-对磷酸盐的吸附则具有较强的负面影响.水中共存的Ca2+和Mg2+对锆改性沸石吸附铵的影响较小,而共存的K+和Na+对铵的吸附则具有较强的负面影响.锆改性沸石吸附水中磷酸盐的主要机制是阴离子配位体的交换,吸附水中铵的主要机制是与沸石中可交换阳离子的离子交换.     

给水厂污泥对有机磷的吸附特性分析

通过批次试验对给水厂铝污泥吸附单磷酸腺苷的动力学、热力学和吸附等温模型进行研究,分析了初始磷浓度、温度和粒径对单磷酸腺苷(AMP)吸附的影响.试验结果表明:酸性和中性pH 条件有利于铝污泥对AMP 的吸附,粒径越小,吸附量越大,从实际应用的角度考虑,粒径1.0～2.0 mm 的污泥最适合实际应用.准二级动力学模型能够很...     

稻草生物炭对土壤中Cd2+和Pb2+的吸附特性

为了探究稻草生物炭对土壤中重金属Cd2+和Pb2+的吸附机制,采用水稻秸秆在500℃下热解制备稻草生物炭,设置不同吸附时间、Na+和Ca2+离子强度、pH等影响因素,拟合稻草生物炭对重金属的吸附动力学、吸附等温线;在此基础上,采用黄沙模拟土柱试验得出稻草生物炭固定Cd2+和Pb2+的穿透曲线,着重分析比较pH和Na+离子强度对稻草生物炭吸附固定重金属的影响.结果表明:在高pH、低离子强度下,稻草生物炭对重金属的吸附效果较好;当pH为6时,稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附效率分别为92.58%、63.36%;当离子强度为10 mmol/L时,稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的最高吸附效率分别为97.58%、68.35%;准二级动力学模型能很好地拟合稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附规律,拟合系数（R2）均大于0.995 8,表明稻草生物炭吸附速率主要由化学吸附机制决定;此外,稻草生物炭对Pb2+的吸附规律适合采用Langmuir等温吸附模型进行描述,而对Cd2+的吸附规律采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型均能进行很好的模拟,表明稻草生物炭对Pb2+的吸附是近似单分子层吸附,而对Cd2+的吸附存在多分子层吸附.由黄沙土柱模拟试验结果得出,稻草生物炭对Pb2+和Cd2+的滞留率随着pH的升高和离子强度的降低而增强.在Pb2+和Cd2+同时存在条件下,当pH为6、离子强度为1 mmol/L、稻草生物炭按黄沙质量的0.5%投加时,稻草生物炭对土柱中Pb2+、Cd2+的滞留效果最好.研究显示,高pH对稻草生物炭吸附固定重金属起到促进作用,而高离子强度对稻草生物炭吸附固定重金属起到抑制作用.      

阳离子强度和阳离子类型对诺氟沙星土壤吸附的影响

以OECD Guideline 106为基础,采用批平衡方法研究不同Ca²⁺离子强度（0.01、0.03、0.05、0.08和0.10 mol/L的CaCl₂溶液）和不同阳离子（0.01 mol/L的NaCl、KCl、NH₄Cl、MgCl₂、CaCl₂、ZnCl₂和AlCl₃溶液）对诺氟沙星在4种土壤（潮土、黄棕壤、水稻土和红壤）中的吸附-解吸影响.结果表明,随着溶液中Ca²⁺离子浓度的增加,诺氟沙星在土壤中的吸附参数K_f值逐渐减小并趋于稳定,两者间存在显著负相关（p≤0.05）.同时,Ca²⁺离子浓度的增加对低浓度诺氟沙星溶液的吸附影响相对高浓度而言不明显. 低pH下,诺氟沙星主要以阳离子形态存在,吸附以阳离子吸附或氢键为主;在兼性离子状态时,则主要以静电吸附和偶极力为主.这是造成4种土壤中诺氟沙星吸附差异的根本原因.在不同离子强度下,土壤溶液中二价Ca²⁺离子存在则对诺氟沙星的活性吸附位点造成竞争性吸附,从而降低诺氟沙星的土壤吸附量.同时,不同阳离子导致诺氟沙星的土壤吸附存在差异.其影响趋势主要为价态的影响,即价态越高,竞争吸附能力越强：M⁺（Na⁺、K⁺、NH^＋₄）2+（Ca²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺）3+（Al³⁺）.