有机-无机复合改性蒙脱石同时吸附水中苯酚和铬(Ⅵ)

以钠基蒙脱石(Na-MMT)为原料,采用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)预先改性,然后进行羟基铝柱撑改性,以制备不同CTMAB含量的有机-无机复合蒙脱石(CTMAB-Al-MMT),用于同时对水中苯酚和铬(Ⅵ)的吸附.采用XRD、FTIR表征复合改性蒙脱石.研究结果表明,CTMAB和羟基铝阳离子有效进入蒙脱石层间,且层间距随CTMAB加载量增大而增加.吸附时间、溶液pH和投剂量等因素对吸附率的影响显著,在混合溶液的苯酚、铬(Ⅵ)初始浓度均为30 mg·L-1,投剂量0.6 g/50 mL,pH=6,以及吸附时间2 h时,苯酚和铬(Ⅵ)吸附去除率分别达85.0%和94.7%,表明制备的复合改性蒙脱石具有能有效同时吸附水中苯酚和铬(Ⅵ)的良好性能.复合改性蒙脱石对苯酚、铬(Ⅵ)的等温吸附可用Langmuir方程和Freundlich方程来拟合,对苯酚的吸附符合Freundlich方程,相关系数为0.9946,对铬(Ⅵ)的吸附符合Langmuir方程,相关系数为0.9989.     

淀粉改性絮凝剂与PAC复合絮凝发制品废水性能研究:小试和中试

发制品在生产过程中产生大量废水,一般首先通过混凝/絮凝预处理去除废水中大部分悬浮胶体颗粒及少量可溶性物质.本研究中,设计并合成了两种含有强阳离子季铵盐基团的淀粉改性絮凝剂,分别是基团位于主链的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵改性淀粉(St-CTA-DQ)和基团位于侧链的淀粉接枝聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(St-g-PDMC-DQ).将它们分别在小试和中试规模下与聚合氯化铝(PAC)复合絮凝发制品废水,重点考察了复合絮凝中无机混凝剂与高分子絮凝剂的投加顺序与投加量等因素影响.实验室小试结果表明,先加PAC再加改性淀粉絮凝剂的絮凝工艺效果明显优于先加高分子絮凝剂再加PAC及两者同时加入的絮凝工艺;当与两种淀粉改性絮凝剂分别复合使用时,St-CTA-DQ与St-g-PDMC-DQ投加量分别为:10 mg·L~(-1)和20 mg·L~(-1),PAC的最佳投加量(90 mg·L~(-1))相比其单独使用(190 mg·L~(-1))下降一半以上;且复合絮凝对于浊度和UV_(254)的去除效果明显增强;形成的絮体尺寸更大,结构也更为密实;中试实验结果基本与小试一致.这是因为除了PAC电中和作用外,加入的阳离子高分子絮凝剂同时具有混凝和絮凝双重功能,能够进一步通过电中和与黏结架桥作用去除废水中污染物与初级絮体.同时还比较了上述两种阳离子淀粉改性絮凝剂不同结构对其絮凝性能影响,阳离子基团位于主链的St-CTA-DQ具有更佳的絮凝性能.淀粉改性絮凝剂与PAC复合使用在发制品废水处理中拥有良好的应用前景.     

多元金属定向修饰的改性生物焦微观特性及单质汞脱除性能研究

针对通过热解直接获得的生物焦汞吸附效率较低的问题,将常规化学沉淀法、溶胶凝胶法、多元金属多层负载与生物质热解制焦过程进行整合,在选择特定组分进行结构设计的基础上,获得了经济高效的掺杂多元金属铁基改性生物焦烟气脱汞剂,为最终实现"以废脱毒"提供关键参数与理论依据.在获得改性生物焦Hg⁰脱除特性的基础上,针对生物质基础特性,利用多种表征分析手段研究改性样品的微观特性,建立了改性生物焦理化性质与脱汞性能之间的构效关系.研究发现：相比未改性生物焦,以生物焦为载体的铁基复合吸附剂的脱汞性能显著提升,其中掺杂双金属改性样品汞脱除性能的提升程度整体优于掺杂单金属的改性样品;改性生物质的热解过程变得更加剧烈和充分;改性导致生物焦的晶体结构向无序方向演变,所对应的芳香结构单元排列有序度和石墨化程度减弱;所负载或掺杂的多元金属对生物焦物理吸附性能的提升主要体现在对孔隙结构参数的改善方面,同时多元金属的掺杂还可以增强─COOH和C＝O官能团对电子的迁移作用,进而提升生物焦对有机汞Hg-OM的结合能力;不同负载金属自身之间在汞脱除过程中可以起到协同促进的作用,进而大幅提高改性生物焦的脱汞性能.     

改性赤泥负载Pt催化剂催化氧化甲苯的性能

以改性赤泥为载体,采用浸渍方法制备低成本改性赤泥(MRM)负载Pt催化剂,并探究Pt含量对Pt/MRM催化剂催化氧化甲苯活性影响.结果表明0.4Pt/MRM表现出最佳的催化活性,在230℃时甲苯转化率为100%.当空速高达120000h^-1时0.4Pt/MRM催化剂依然能保持着较高的催化活性.当甲苯进口浓度为5000mg/m³时仍可以有效氧化甲苯.采用XRD、FT-IR、BET、H₂-TPR和O₂-TPD等手段进行表征测试分析发现,MRM的比表面积较RM大幅度提高,使MRM能够更好分散活性组分Pt,成为合适的活性组分Pt的催化剂载体.同时所制备的x Pt/MRM催化剂具有较高的比表面积和良好的孔结构.改性赤泥中Fe₂O₃与活性组分Pt物种相互作用,使催化剂的总氧解吸量增大,提高了催化剂表面氧的迁移率,从而提高了催化效率.     

Co掺杂ZIF-67基介孔碳材料活化PS降解苯酚研究

文章以苯酚为目标污染物,以ZIF-67聚合体作为前驱体,通过还原气体煅烧制备钴掺杂碳材料,并以此为活化剂研究其活化PS降解苯酚的效果。此外,对影响苯酚降解效果的因素(材料的合成煅烧温度、材料中Co的含量、加入PS的量、初始pH值以及自由基的捕获)进行了探讨;同时,考察了掺Co碳材料的重复次数对苯酚的矿化效果的影响。研究结果表明,当掺Co碳材料/PS的质量比为1∶4,溶液pH为7时,在10 min内苯酚的矿化率接近80%;通过自由基捕获实验可以看出硫酸根自由基(SO_4~-·)和羟基自由基(·OH)是苯酚降解的主要活性基团;含Co碳材料重复使用4次时对苯酚的去除效率依然能够达到70%以上。     

淀粉改性混凝剂复合硅酸盐对微污染水强化混凝性能研究

传统混凝工艺对微污染地表水净化效果有限,此外,近年来淀粉等天然高分子混凝剂由于绿色环保等特点而备受关注.本研究采用一种阳离子改性淀粉材料(淀粉-3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵,St-CTA)为混凝剂,分别与实验室自制的聚硅酸(PSA)及聚硅酸钛锌(PSTZ)进行复合强化混凝,应用于处理微污染水体.首先以高岭土-腐殖酸(HA)混合液为模拟水样,基于表观混凝性能、絮体特征及混凝后上清液ζ电位等,详细考察了强化混凝工艺的净水效果及混凝机制.结果表明,St-CTA分别复合两种不同硅酸盐的强化混凝工艺均对模拟水样具有良好的净水效果;St-CTA与PSTZ复合优于其与PSA组合工艺的混凝性能,且St-CTA/PSTZ复合工艺能缓解St-CTA过量引起的再稳定效应,具有较宽的有效混凝范围.St-CTA通过电中和作用与污染物结合,可有效压缩表面双电层;而带正电性的PSTZ,相比于负电性的 PSA,不仅具有粘结架桥强化效应,还具有电中和作用,且与HA可形成Zn-HA复合物,实现高效净水效果.除模拟水样外,还考察了两种强化混凝工艺对实际微污染地表水的混凝效果,其均表现出良好的混凝性能,有效弥补单一混凝剂对有机微污染水体混凝效率较低的不足,进一步证实了该强化混凝工艺的有效性.此外,与处理模拟水样效果一致,St-CTA复合PSTZ的净化效果更佳,但PSA具有更低的应用成本.本研究提供了一种绿色环保的强化混凝工艺,可有效净化微污染水体,具有良好的应用前景.     

油茶果壳改性生物炭吸附性能及其耦合淹水对土壤Cd形态影响

研究选取湖南典型农业废弃物油茶果壳为原材料,尝试采用Na₂SiO₃溶液浸泡油茶果壳粉末方法,制备改性生物炭（MBC）,并开展不同生物炭材料对溶液中镉（Cd）的吸附与其耦合淹水对土壤中Cd的活性阻控性能研究.用扫描电镜（SEM）、比表面积测试（BET）和傅里叶红外光谱（FTIR）等表征手段对生物炭的物理化学性质进行分析.结果显示,MBC相比未改性生物炭（BC）拥有更大的比表面积与更加丰富的官能团种类,且对溶液中Cd²⁺具有更强的吸附能力.土壤淹水实验结果表明,淹水可使土壤pH值升高,同时降低酸可溶态Cd组分含量,且随着淹水时间的延长,土壤酸可溶态Cd含量呈逐渐向残渣态转化趋势,而生物炭添加耦合淹水比淹水对照处理能明显进一步促进可溶态Cd向残渣态转化,降低酸可溶态Cd含量.酸可溶态Cd组分含量与生物炭的添加量呈显著负相关关系,淹水60 d时,5.0%添加量的MBC实验组土壤酸可溶态Cd含量约为0.33 mg·kg^-1,相比仅淹水的对照处理降幅约为45.0%.综上可知,硅酸钠溶液改性油茶果壳生物炭是一种Cd污染水土和土壤治理的新型有效材料,研究结果同时为油茶果壳的资源化途径提供了方法参考.     

铁钛共掺杂氧化铝诱发表面双反应中心催化臭氧化去除水中污染物

多相催化臭氧化技术因能有效去除水中有机污染物而受到广泛关注.然而,基于单一位点氧化还原的金属氧化物催化臭氧化过程存在速率限制步骤,使活性受到抑制,极大地限制了多相催化臭氧化技术的实际应用.为解决这一瓶颈,以过渡金属物种Fe和Ti对金属氧化物γ-Al₂O₃基底进行晶格掺杂制备出新型双反应中心催化剂FT-A-1 DRCs.通过XRD、TEM和XPS等技术对其形貌结构和化学组成进行了表征分析,证明Fe和Ti对于Al的晶格取代,形成表面贫富电子微区（富电子Fe微中心和缺电子Ti微中心）.FT-A-1 DRCs被用于催化臭氧化过程,对布洛芬等一系列难降解有机污染物的去除表现出优异的活性和稳定性.利用EPR和电化学技术揭示了界面反应机制.发现在催化臭氧化过程中,O₃/H₂O在富电子微中心被定向还原产生·OH,而污染物可在缺电子微中心作为电子供体而被氧化,为反应体系持续提供电子.这一反应过程利用污染物自身的能量实现了污染物的双途径降解（·OH攻击和直接电子供体）,突破了金属氧化物催化臭氧化过程存在速率限制步骤.     

铁硫改性生物炭去除水中的磷

磷元素向天然水体中的过度排放引发了严重环境问题.以吸附剂为技术核心的吸附法作为一种有效的除磷方法而受到研究人员的关注.本研究中,以壳聚糖、硫酸亚铁和硫化钠为改性剂研发的污泥生物炭对水中磷的去除效果良好.批次实验表明在最佳原料配比下,298 K时材料可吸附49.32 mg·g^-1的磷.此外,实验模拟表明材料对磷的吸附符合伪二级动力学和Langmuir模型;吸附速率主要受到孔隙内部三维扩散影响;吸附方式认定为物理化学吸附;吸附机制可概括为静电吸引、孔隙填充、表面化学沉淀、氢键结合和配位体效应.本研究证明了合成的材料是一种新型的高效除磷吸附剂,为吸附剂设计以及吸附机制的探讨提供借鉴.