聚丙烯酸水凝胶对氯化-1-丁基-3-甲基咪唑离子液体的吸附热力学和动力学研究

通过水溶液聚合法制备了聚丙烯酸水凝胶（polyacrylic acid,PAA）,研究了溶液酸碱度和温度对聚丙烯酸水凝胶吸附氯化1-丁基3-甲基咪唑离子液体的影响。结果表明,水凝胶对氯化1-丁基3-甲基咪唑离子液体的吸附量随溶液pH值增大而逐渐增大,pH=2～4时增幅明显,而pH大于4时变化趋于缓慢;随温度的升高而逐渐降低。该等温吸附行为基本符合Langmuir吸附等温式,由二级吸附动力学模型获得的吸附过程活化能（Ea=52.470 kJ/mol）可以看出,PAA对氯化1-丁基3-甲基咪唑的吸附属于化学吸附范畴。     

木质素基水凝胶对亚甲基蓝染料的吸附性能

以木质素磺酸钠(LS-Na)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)为原料,采用微波辐射法,通过接枝共聚反应合成了生物质LS-g-PAMPS/AA水凝胶吸附剂,利用FTIR分析了水凝胶的结构。研究了吸附剂用量、染料初始浓度、吸附时间对亚甲基蓝(MB)染料的吸附性能的影响,结果显示,在MB初始浓度为1 000 mg/L,吸附剂为0.1 g时,吸附量和吸附率分别达1 914 mg/g和95%。平衡吸附数据满足Langmuir吸附等温模型,吸附动力学曲线较好地符合准二级动力学反应模型。木质素水凝胶对MB染料废水具有显著的吸附效果,可以作为阳离了染料废水处理用的生物质吸附剂。     

羧甲基化壳聚糖/海藻酸钠凝胶的制备及其对阳离子染料的吸附研究

采用离子交联法制备羧甲基化壳聚糖/海藻酸钠(CM-CS/SA)凝胶,利用红外光谱、扫描电镜和热重分析仪对CM-CS/SA凝胶的结构和形貌进行表征。以CM-CS/SA凝胶为吸附剂对3种阳离子染料(亚甲基蓝、品红和结晶紫)进行吸附研究,考察了吸附时间、吸附剂用量、染料初始浓度和吸附温度对吸附效果的影响。结果表明,CM-CS/SA凝胶对3种阳离子染料的吸附过程可用准二级动力学方程和粒子内扩散方程表达,根据Langmuir等温吸附模型分析,该吸附体系属于单分子层吸附,CM-CS/SA凝胶对亚甲基蓝、品红和结晶紫的最大吸附容量分别为2.50、3.17、1.78mg/g。     

多孔水凝胶P(HEA/AMPS)对水溶液中 Fe(Ⅲ) 的吸附

以2-丙烯酸羟乙酯(HEA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体合成了聚合物水凝胶(PHEA/AMPS),采用水凝胶对水溶液中Fe(Ⅲ)的吸附行为进行了研究。实验主要考察了聚合物组分、溶液pH、初始Fe(Ⅲ)浓度和吸附时间对水凝胶吸附作用的影响,并通过FT-IR和XPS分析了吸附前后水凝胶的变化。结果表明,当单体摩尔比AMPS∶HEA=1∶1,pH=2时,水凝胶对Fe(Ⅲ)的吸附容量最大。水凝胶对水溶液中Fe(Ⅲ)的吸附容量随着溶液中初始Fe3+浓度的增加而增加,但当初始Fe3+的浓度达到1 g/L时,吸附容量基本达到饱和。吸附等温线符合Langmuir等温线方程,吸附动力学符合准二级模型。FI-IR和XPS的分析表明,水凝胶的磺酸基和酰胺基是吸附Fe3+的有效功能性基团,吸附机理为螯合和离子交换。     

羧甲基纤维素/有机蒙脱土纳米复合材料对刚果红的吸附与解吸性能

羧甲基纤维素(CMC)/有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料作为吸附剂应用于废水处理,对其结构进行了表征并对吸附时间、染料初始浓度、染料pH对该吸附剂吸附染料刚果红的影响进行了研究,同时探讨了吸附动力学和吸附热力学。结果表明,羧甲基纤维素与有机蒙脱土已经很好地复合,在吸附温度为30℃条件下,当吸附时间为4 h,染料初始浓度为800 mg/L,染料pH=10时吸附剂对染料表现出较好的吸附效果,吸附量可达156.64 mg/g。吸附符合伪二级动力学模型和Langmuir等温式。分别借助振荡器和超声波对吸附饱和的吸附剂进行解吸,研究解吸时间对吸附剂解吸实验的影响,结果表明,超声波条件下的解吸效果(34.45%)好于无超声波条件(15.69%),超声波有助于提高解吸率。     

纤维素/硅藻土复合气凝胶的吸附性能

以纤维素与硅藻土为原料制备纤维素/硅藻土复合气凝胶。研究了影响纤维素/硅藻土复合气凝胶吸附的因素,以及复合气凝胶吸附亚甲基蓝的等温曲线、动力学与热力学特性。结果表明,纤维素/硅藻土复合气凝胶中硅藻土最佳含量为0.5 g,随着pH值的提高,纤维素/硅藻土复合气凝胶吸附量增大,碱性条件下最好。纤维素/硅藻土复合气凝胶的吸附量符合Langmuir及伪二级动力学模型,最大吸附量为68.399 5 mg/g。热力学研究表明,纤维素/硅藻土复合气凝胶吸附亚甲基蓝是自发、放热的物理吸附过程。     

多孔水凝胶P（HEA/AMPS）对水溶液中Fe（Ⅲ）的吸附

以2-丙烯酸羟乙酯（HEA）和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）为单体合成了聚合物水凝胶（PHEA/AMPS）,采用水凝胶对水溶液中Fe（Ⅲ）的吸附行为进行了研究。实验主要考察了聚合物组分、溶液pH、初始Fe（Ⅲ）浓度和吸附时间对水凝胶吸附作用的影响,并通过FT-IR和XPS分析了吸附前后水凝胶的变化。结果表明,当单体摩尔比AMPS∶HEA=1∶1,pH=2时,水凝胶对Fe（Ⅲ）的吸附容量最大。水凝胶对水溶液中Fe（Ⅲ）的吸附容量随着溶液中初始Fe3＋浓度的增加而增加,但当初始Fe3＋的浓度达到1 g/L时,吸附容量基本达到饱和。吸附等温线符合Langmuir等温线方程,吸附动力学符合准二级模型。FI-IR和XPS的分析表明,水凝胶的磺酸基和酰胺基是吸附Fe3＋的有效功能性基团,吸附机理为螯合和离子交换。     

油茶果壳对水溶液中结晶紫的吸附性能

研究了油茶果壳(COS)对结晶紫的吸附特性,考察了COS用量、pH值对COS吸附性能的影响。结果表明,在COS用量为0.30 g、结晶紫初始浓度为50 mg/L、pH=8.00溶液条件下,室温振荡3 h达到吸附平衡,平衡状态下油茶果壳对结晶紫的去除率达到98.01%。用拟一级动力学模型、拟二级动力学模型和内扩散模型分别对动力学数据进行拟合,结果发现,COS吸附结晶紫的动力学数据符合拟二级动力学模型,结晶紫初始浓度为40 mg/L时速率常数和相关性系数分别为0.0436 L/(mg·min)和0.9999。吸附等温线符合Langmuir吸附等温式,随温度在一定范围内升高,最大吸附量增大,且相关性系数均高于0.99,当T=293 K时COS对结晶紫的最大吸附量为26.932 mg/g。热力学计算结果表明,该吸附过程是一个伴有物理吸附的吸热反应,可自发进行。此外,再生实验结果发现,油茶果壳再生7次后,对结晶紫的去除率仍为95%以上。     

海藻酸钠固化香蕉皮粉吸附染料废水

利用海藻酸钠固化农业废弃物-香蕉皮粉制备成吸附剂,以甲基紫为例,对有机染料废水进行吸附研究,考察吸附时间,温度和甲基紫/吸附剂用量比对吸附的影响。实验结果表明,该吸附剂能有效地吸附掉溶液中的甲基紫,其吸附率随温度的增加而下降,最佳吸附时间为2 h,甲基紫/吸附剂的最佳用量比为1∶5。在25℃、pH 7、甲基紫起始浓度10 mg/L,吸附剂浓度50 mg/L的条件下,吸附2 h,吸附率为92.64%,吸附量为185.3 mg/g。研究了相应的Langmuir、Freundlich吸附等温线和准一级、准二级动力学方程,结果表明甲基紫的吸附动力学数据与Freundlich吸附等温线和准二级动力学方程有更好的相关性,同时该吸附剂具有较好的重复利用率。     

改性CMC聚合物吸附酸法地浸废水中的铀

在温度为70～80℃、单体质量浓度为30%～35%、羧甲基纤维素∶丙烯酸(质量比)为10∶2.5、反应时间为3.5～4 h条件下对CMC进行改性,接枝率可达68%以上。以改性前后的CMC为吸附剂,对模拟酸法地浸含铀废水进行了对比吸附实验研究。结果表明:改性CMC对铀吸附效果最佳的实验条件为:改性CMC质量浓度为0.10 g/L,温度为25℃,pH为5.0,吸附时间100 min,此时铀去除率达到了97.1%,比CMC改性后对铀的吸附率平均提高了近21%。影响吸附效果程度由强到弱的顺序为:改性CMC投加量、pH、吸附时间、温度。     

硫化亚铁纳米粒子吸附地下水中的镉

用羧甲基纤维素钠(CMC)作为稳定剂制备FeS纳米粒子,研究FeS纳米粒子对地下水中镉的吸附性能。讨论了反应时间、CMC添加量、腐殖酸对CMC-FeS纳米粒子吸附镉的影响。结果发现,FeS纳米粒子吸附镉的动力学过程符合准二级动力学,吸附等温线符合Freundlich模型。吸附量随CMC添加量的增加而增加,当CMC和FeS的摩尔比增加到0.0010时,吸附量最大,此后随着CMC添加量的增大,吸附量又降低。腐殖酸(HA)的加入有利于FeS纳米粒子对镉的吸附。     

CMC/NI复合材料净化水中的As(Ⅲ)

采用羧甲基纤维素钠(CMC)为包覆材料,通过原位修饰技术改性纳米铁(NI),制得羧甲基纤维素包覆型纳米铁复合材料(CMC/NI)。利用场发射扫描电镜、傅立叶红外光谱仪和X射线衍射仪对CMC/NI复合材料进行表征;以水溶液中As(Ⅲ) 的有效去除率为目标,探索了制备条件(铁源种类、包覆质量比CMC/(CMC+Fe)和制备温度等)和反应条件(砷溶液初始pH值、反应温度和复合材料投加量等)对复合材料净化水中As(Ⅲ)的影响。结果表明,改性后的CMC/NI复合材料分散性和抗氧化性得到提高,具有良好的As(Ⅲ)净化能力。以FeSO4为铁源,包覆比为37%,20℃条件下制备的复合材料,以1.5 g/L加入到温度为30℃,pH为7,初始浓度为2 mg/L的砷溶液中,反应24 h,其As(Ⅲ)去除率可达98%。     

改性粉煤灰合成沸石对甲基橙的吸附动力学

以粉煤灰(FA)为原料,采用水热晶化一步法制备了NaP1型沸石(ZFA),对合成产物的结构进行了表征,并采用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对其进行改性。通过静态吸附实验,研究了改性后NaP1型沸石(MZFA)对水溶液中甲基橙的吸附特性,从动力学角度探讨了吸附机理。结果表明,在所研究的浓度条件下,改性NaP1型沸石对甲基橙的吸附符合Langmuir等温吸附方程,在25℃时,静态饱和吸附量(Qm)为64.76 mg/g。动力学分析表明,改性NaP1型沸石对溶液中甲基橙的吸附符合准二级动力学模型。     

Adsorption kinetics of methyl violet onto perlite

This study examines adsorption kinetics and activation parameters of methyl violet on perlite. The effect of process parameters like contact time, concentration of dye, temperature and pH on the extent of methyl violet adsorption from solution has been investigated. Results of the kinetic studies show that the adsorption reaction is first order with respect to dye solution concentration with activation energy of 13.2 kJ mol(-1). This low activation energy value indicates that the adsorption reaction is diffusion controlled. The activation parameters using Arrhenius and Eyring equations have been calculated. Adsorption increases with increase of variables such as contact time, initial dye concentration, temperature and pH.     

Kinetic studies of adsorption of lead(ll) from aqueous solution by wine-processing waste sludge.

A waste sludge produced from a wine-processing wastewater treatment process was used as an adsorbent to removal of heavy metal-lead(II) from aqueous solution. Results of kinetic experiments demonstrated that the adsorption was effective and rapid. Four different kinds of adsorption kinetic models (i.e., pseudo-first-order, pseudo-second-order, and two intra-particular mass diffusion models) were used to investigate the adsorption mechanisms. A normalized standard deviation was used to find the best adsorption kinetic model for the removal of lead(ll) by the sludge. The comparison shows that the kinetic adsorption data can be well-described by the pseudo-second-order adsorption model and that sorption might be a rate-limiting control. The adsorption-rate constant and adsorption capacity of pseudo-second-order adsorption equation were calculated. The parameters (initial lead(II) concentration, sludge-particle size, and sludge dosages), which affect the adsorption capacity of sludge, were discussed by using the pseudo-second-order adsorption equation.     

二乙烯三胺改性花生壳纤维素对水中刚果红的吸附

采用环氧氯丙烷和二乙烯三胺对花生壳中纤维素进行改性,制备了二乙烯三胺花生壳纤维素（DMPSC）,运用红外光谱（FTIR）进行表征,并探究了DMPSC对刚果红的吸附性能和机理。结果表明,DMPSC的吸附率明显高于其他吸附剂。在原始pH,吸附剂用量为1 g·L-1,吸附时间为180 min,温度为8、30和50℃时,100 mg·L-1的刚果红溶液吸附量分别达到83.24、99.04和99.78 mg·g-1。吸附过程符合Langmuir等温线模型,在8℃时饱和吸附量（qm）为111.86 mg·g-1。准二级动力学方程能更好地描述吸附动力学过程,表观活化能Ea为56.88 kJ·mol-1,升高温度有利于DMPSC对刚果红的吸附,该过程属于化学吸附。     

聚乙烯亚胺/Fe3O4杂化磁性纳米吸附剂去除甲基橙

采用戊二醛共价交联法制备出了聚乙烯亚胺/Fe3O4杂化磁性纳米吸附剂(PEI-Fe3O4)。通过TEM、XRD、FT-IR、VSM和TGA等手段表征了材料的结构和性质。以甲基橙(MO)为吸附质,系统考察了pH值、吸附时间和染料初始浓度等因素对吸附材料性能的影响。结果表明,MO在PEI-Fe3O4上的吸附具有强烈的pH依赖性,pH为3时吸附量最大;吸附平衡仅需20 min,吸附过程符合准二级动力学模型;等温吸附过程更符合Langmuir模型,MO的最大吸附量为242.4 mg/g。重复实验表明,吸附剂经过15次吸附/解吸附循环后仍可维持最初的吸附性能,显示出良好的机械和化学稳定性。因此,该杂化吸附剂在染料废水中MO的去除方面具有良好的应用前景。     

壳聚糖-沸石杂化膜的制备及其对甲基橙的吸附

采用物理共混法制备了壳聚糖-沸石杂化膜,用扫描电镜(SEM)和热重分析仪(TGA)对其进行表征,并系统地研究了壳聚糖-沸石杂化膜对甲基橙的吸附行为。结果表明,最佳质量配比为(沸石/壳聚糖)为1∶20;pH值对吸附的影响最为关键,在实验浓度的范围内对甲基橙溶液最大吸附量为974.05 mg/g。杂化膜对甲基橙的等温吸附行为符合Lang-muir模型,吸附动力学模式符合准二级动力学方程,考虑以化学吸附行为为主。杂化膜有良好的再生能力。     

曝气策略对膜面剪切力的影响机制及其优化

曝气冲刷是浸没式MBR工艺不同于常规活性污泥法工艺的关键特征,然而现行规范的曝气系统设计与运行比较粗放,缺乏气泡尺寸模拟优化方法。以可直接观测的工程规模 (500 m³·d⁻¹) 膜生物反应器为研究对象,对穿孔管角度进行了优化研究,并用群体平衡模型(Population Balance Model,PBM)模型模拟污泥混合液不同粘度下的内部气泡分布情况。结果表明：穿孔管角度垂直向下、60°、45°、30°、垂直向上在膜面产生的平均剪切力分别为1.74、1.46、1.19、1.38、1.67 Pa,这表明曝气角度最优为垂直向下。0.3%、0.5%和0.8%浓度的羧甲基纤维素钠(Carboxymethyl cellulose, CMC)下产生的平均剪切力分别是1.51、1.92、2.24 Pa,气泡直径逐渐增大。且气泡尺寸越大、流速越大,分布越均匀。基于0.3%、0.5% CMC的速度实验结果与 PBM模拟结果基本吻合。该研究结果可为MBR技术的工艺优化和系统控制方法提升提供参考。     

Fe3O4/纤维素纳米复合材料的制备及其对亚甲基蓝的吸附

采用化学沉淀法与液相复合方法联合制备磁性无机-有机Fe3O4/纤维素复合材料。采用扫描电镜及红外光谱对其进行结构表征,以亚甲基蓝溶液为模拟废水,考察了接触时间、溶液初始pH及反应温度等因素对其吸附性能的影响,分别用准一级动力学和准二级动力学方程对数据进行拟合。结果表明,温度为22℃,溶液初始pH为7.55,Fe3O4/纤维素纳米复合材料加量为0.67 g·L-1,接触时间2 h,30 mg·L-1亚甲基蓝脱色率达99.20%,准二级动力学模型能更好地描述Fe3O4/纤维素复合材料对亚甲基蓝的吸附行为。同时,Fe3O4/纤维素纳米复合材料具有较强的磁性,可通过简单的磁铁吸引作用进行分离。