凹凸棒土负载硫化纳米零价铁的制备及其去除水中As(III)性能研究

以凹凸棒土为载体,结合硫化改性方法制备了凹凸棒土负载硫化纳米零价铁(S-nZVI@ATP)复合材料,通过As(III)静态吸附试验,确定了去除As(III)效果最佳的S-nZVI@ATP复合材料制备条件:nZVI/ATP质量比为2∶1、以Na2S2O3为硫化剂、S/Fe摩尔比为1∶4,并考察了As(III)溶液初始pH、溶解氧浓度及环境温度对该复合材料去除水中As(III)效果的影响。结果表明,经过凹凸棒土负载及硫化改性后,nZVI的颗粒团聚状况明显得到改善。在实验条件范围内,适中的溶液pH值、溶解氧浓度以及较高的环境温度均有利于S-nZVI@ATP复合材料对As(III)的去除,该吸附过程为吸热反应,符合拟二级动力学模型,外扩散阶段主要受环境温度影响,吸附过程由颗粒内扩散和膜扩散共同控制。     

凹凸棒土负载纳米Fe/Ni的制备及其去除水中Zn(Ⅱ)性能研究

采用液相还原法制备以凹凸棒土为载体的纳米双金属Fe/Ni复合材料,通过Zn(Ⅱ)静态吸附试验,确定了除Zn(Ⅱ)效果最佳的Fe/Ni@ATP复合材料,即纳米铁与凹凸棒土的负载比为1∶2、Fe/Ni双金属中Ni掺杂比为2%,并考察了Zn(Ⅱ)初始浓度、pH及环境温度对该复合材料去除水中Zn(Ⅱ)效果的影响。结果表明,经过凹凸棒土负载和掺杂Ni改性以后,Fe/Ni@ATP复合材料的Zn(Ⅱ)去除率显著提高,颗粒团聚状况得到改善,比表面积明显增加。在实验条件范围内,较高的溶液pH值、环境温度以及较低的Zn(Ⅱ)初始浓度均有利于Fe/Ni@ATP复合材料对Zn(Ⅱ)的去除。该过程符合Langmuir吸附等温模型,吸附机理为零价铁表面氧化物与Zn(Ⅱ)的配合作用,此外,水中Zn(Ⅱ)也可以通过生成Zn(OH)_2沉淀的形式去除。     

凹凸棒土负载硫化纳米零价铁对水中Cu(Ⅱ)的去除机理研究

针对纳米零价铁易团聚及表面形成钝化层的缺点,本文以凹凸棒土为载体、以硫代硫酸钠为硫化试剂,制备了凹凸棒土负载硫化纳米零价铁(S-nZVI@ATP)复合材料,并考察了复合材料对水中Cu(Ⅱ)的去除效果。由SEM可观察到,经过凹凸棒土负载及硫化改性后的纳米零价铁串珠状结构变短,且被分散为单个的球形颗粒;比表面积测定结果表明,S-nZVI@ATP复合材料的BET比表面积为46.04m~2/g,与纳米零价铁相比提高了约1.35倍;由TEM观察到,经硫化的纳米零价铁颗粒界面处包裹了一层FeS,粒径由57.6nm增至118.5nm。S-nZVI@ATP复合材料去除水中Cu(Ⅱ)的机理主要是硫化纳米铁界面处的Fe~0将Cu~(2+)还原为Cu~0以及FeS转化为溶度积更小的CuS,该过程符合Langmuir-Hinshelwood吸附/还原模型和Langmuir等温吸附模型。本实验条件下,复合材料对Cu(Ⅱ)的最大吸附-还原量可达9.25mmol/g(587.8mg/g)。     

稀土掺杂铁炭复合材料处理含砷废水

针对毒性大、污染严重的含砷废水,采用铁粉和活性炭为原料,加入一定的粘合剂制备铁炭复合材料,然后在复合材料中掺杂二氧化铈(Ce O2)制备了新型铁炭复合材料,研究考察了制备过程中铁炭质量比、二氧化铈质量分数、焙烧温度等3个因素对材料吸附As(Ⅲ)性能的影响,并对吸附过程进行了动力学研究。结果表明,稀土掺杂铁炭复合材料对废水中的As(Ⅲ)具有显著的吸附效果。在铁炭质量比为1∶1、二氧化铈质量分数为3%、焙烧温度为600℃的条件下所制得的稀土掺杂铁炭复合材料对于含As(Ⅲ)浓度为10 mg/L的废水除砷率高达93.39%。动力学研究表明,复合材料对于含As(Ⅲ)浓度为10~30 mg/L的废水具有良好的吸附效果,平衡吸附容量最高可达3.890 mg/g,吸附规律符合Lagergren一级动力学方程和颗粒内扩散模型,吸附过程主要受颗粒内扩散的控制。     

凹凸棒负载Zn-Al-La类水滑石对磷的吸附

采用共沉淀法合成凹凸棒(ATP)负载Zn-Al-La(LDHs)类水滑石纳米复合材料,通过扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(IR)、X-射线衍射(XRD)对复合材料的结构和形貌进行表征,发现层片状的水滑石覆盖在棒状的凹凸棒表面,凹凸棒成功负载水滑石形成ATP/Zn-Al-La复合材料.对影响复合材料吸附效果的主要因素(pH、吸附时间、温度、溶液浓度)及吸附过程的动力学进行研究.结果表明:磷酸根的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型,在40℃,溶液初始浓度为180mg/L,pH值为2,用时5h,最大吸附容量可达到60.24mg/g.     

不同改性凹凸棒土填料吸附除磷效果比较研究

以研制高效吸附除磷填料为目的,以凹凸棒土为试验对象,比较了不同改性条件制备的改性凹凸棒土吸附除磷效果.结果表明:热改性、酸改性、碱改性、盐改性和稀土元素改性均能提高凹凸棒土除磷效果,镧改性凹凸棒土的除磷效果相对最优;优化后的热-镧复合改性凹凸棒土填料的烧结温度为500—600℃,烧结时间为3—4h,凹凸棒土、核桃砂颗粒、硅酸钠、氯化镧配比为5∶2∶2∶1,填料粒径大小为10—12mm;通过Langmuir方程拟合其最大磷吸附量为1.733mg·g~(-1),实际测得最大磷吸附量为2.316mg·g~(-1).     

13X分子筛/凹凸棒土颗粒型复合材料吸附Zn~(2+)的研究

以13X分子筛和天然黏土矿物凹凸棒土为原料,制备了13X分子筛/凹凸棒土颗粒型复合材料,并借助扫描电镜、透射电镜、X射线衍射等对复合材料结构与形貌进行表征,考察了不同煅烧温度及不同Zn~(2+)浓度条件下13X分子筛/凹凸棒土颗粒型复合材料对水中Zn~(2+)的吸附行为。结果表明,煅烧温度为550℃时,所制复合材料孔隙结构发达且抗压强度高、吸附性能好;吸附过程符合拟二级动力学,等温吸附实验数据符合Langmuir模型,复合材料对Zn~(2+)的最大吸附量可达99.01mg·g-1;吸附速率的主要控制步骤为颗粒内扩散,此外,吸附过程中同时存在离子交换和化学沉淀。     

黄原酸化改性凹凸棒土对Cu2+的吸附性能

为研究改性凹凸棒土对Cu²⁺的吸附性能，采用湿法黄原酸化改性凹凸棒原土(N-ATP),首次制备了黄原酸化的凹凸棒土(X-ATP),考察得到了X-ATP对Cu²⁺吸附去除的最佳条件：在室温环境下，对含有Cu²⁺浓度100 mg/L的溶液添加X-ATP浓度2.0 g/L,控制pH条件为5.5～6.5,振荡吸附时间30 min后，最高去除率可达99.85%,Cu²⁺残余浓度0.150 0 mg/L,远低于国家电子工业水污染物排放标准和无机化学工业污染物排放标准的直接排放限值0.500 0 mg/L。在分析探究X-ATP的吸附作用机理时发现X-ATP对Cu²⁺有吸附作用的同时伴随着离子交换沉淀及螯合沉淀。随后对X-ATP及其原料进行XRD、SEM和粒度分析等结构表征进一步佐证了其对Cu²⁺的良好吸附性能。     

壳聚糖改性膨润土对酸性红吸附性能的研究

探索壳聚糖与膨润土的质量比与反应介质酸度对制备壳聚糖改性膨润土的影响并以改性土为吸附剂探讨了改性土质量、吸附温度、吸附时间、介质的pH值及酸性红溶液质量浓度对酸性红吸附性能的影响.结果表明:制备的改性土随着壳聚糖质量的增加吸附量先增大后减小、随着反应介质的酸度增强,改性土的吸附能力增加;随着改性土质量的增加吸附量先增大后减小;随着反应温度上升改性土吸附能力先增大后减小;随着酸性红染料质量浓度的增加吸附能力增加;随着反应pH值的增大吸附能力先增大后减少.质量比为1∶125,冰醋酸体积分数为1%为最佳制备条件,改性土质量为0.6g,温度温度为25℃,吸附时间为70min,介质pH为7左右时是最佳吸附条件.且其吸附行为满足Langmuir等温式.     

解聚凹凸棒土负载纳米Fe/Ni材料对水中2,4-二氯酚的脱氯降解性能

采用球磨-冷冻工艺对凹凸棒土进行解聚处理,分别以解聚前后的凹凸棒土为载体负载纳米Fe/Ni,对比研究了所制复合材料的微观结构及对水中2,4-二氯酚(2,4-DCP)的脱氯降解性能,并考察了环境温度、溶液初始pH值对材料脱氯降解2,4-DCP性能的影响。结果表明,经解聚处理后,以棒晶束聚集体存在的凹凸棒土分散形成单独的纳米棒晶,纳米Fe/Ni颗粒团聚情况得到改善,复合材料比表面积增大,对水中2,4-DCP的脱氯降解性能显著提升,适当提升环境温度和合理的溶液pH值(3.0～9.0)均有利于复合材料对2,4-DCP的脱氯降解,其主要途径是直接脱除2个氯原子生成苯酚,次要途径为2,4-DCP先脱去1个氯原子生成2-氯酚或4-氯酚,再脱去另一个氯原子生成苯酚。     

化学法制备高纯碲过程中杂质元素脱除的热力学分析

通过对Te(Ⅳ)-Pb(Ⅱ)-Cu(Ⅱ)-As(Ⅲ)-H2O和Te(Ⅳ)-MeS-H2O系热力学分析,得到溶液中Te(Ⅳ),Pb(Ⅱ),Cu(Ⅱ)和As(Ⅲ)离子总浓度与溶液pH值、温度以及溶液中S2-浓度的关系。热力学分析结果表明:采用硫化物沉淀法可以深度净化Na2TeO3溶液,去除其中大部分重金属离子及砷离子,确定理论上去除Na2TeO3溶液中Pb(Ⅱ),Cu(Ⅱ)和As(Ⅲ)离子的最佳pH值为11左右。采用硫化物沉淀法对Na2TeO3溶液中Pb(Ⅱ),Cu(Ⅱ)和As(Ⅲ)离子的净化实验验证了热力学分析的正确性,通过实验使粗TeO2中的Pb,Cu和As杂质的质量分数由0.273 0%,0.165 9%和0.280 0%分别降低到3.24×10-4%,1.00×10-4%和1.30×10-3%,但S2-浓度过量对As的去除不利。实验确定硫化沉淀法去除杂质离子的最佳条件是:pH=11,温度为373 K,反应时间为50 min。     

活性炭负载纳米零价铁去除溴酸盐的研究

实验采用液相还原法制备活性炭负载纳米零价铁材料(nZVI/AC),并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等对其结构进行表征.考察了不同反应条件下nZVI/AC对BrO3-的去除效率,并研究其去除机理.结果表明nZVI/AC具有很高的表面反应活性,且nZVI和活性炭(AC)之间存在协同作用. BrO3-的去除效率随 pH 值的减小而增大, 共存离子NO3-和SO42-对其去除率影响不大但降低了去除速率.机理分析表明BrO3-被nZVI/AC吸附而使局部BrO3-浓度升高,并被nZVI迅速还原为无毒的Br-.     

离子液体负载型碳纳米管吸附除砷研究

通过浸渍法制备4种离子液体负载型碳纳米管吸附材料,分别采用静态法和动态法考察其对溶液中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的去除性能。研究结果表明:负载离子液体的碳纳米管对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)具有较强的吸附作用,吸附过程属于单分子层的化学吸附,吸附行为符合Langmiur吸附;Im-CNT,tBu-CNT,Nme-CNT和Nmb-CNT这4种吸附材料对As(Ⅲ)的去除效果优于对As(Ⅴ)的去除效果;负载氮氧杂冠醚型离子液体的碳纳米管对砷的去除效果比负载咪唑型离子液体的碳纳米管的去除效果更优,说明冠醚型离子液体的空腔结构对砷具有良好的配合性能,同时,冠醚结构中取代烃基的长度对砷的去除也有一定的影响。     

有机改性凹凸棒土吸附微污染水中苯酚的试验研究

研究了用聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)改性凹凸棒土对微污染水中苯酚的吸附性能、影响因素及其再生后吸附效果.结果表明:PDMDAAC改性凹凸棒土对微污染水中苯酚具有较强的吸附能力,在pH=6~8、苯酚浓度为10 mg/L、投加量为40 g/L、吸附时间40 min的条件下,吸附去除率达89%;改性后的凹凸棒土可用碱进行再生,再生后对苯酚的吸附能力没有明显下降;改性凹凸棒土的静态吸附行为符合Freundlich吸附等温方程.     

改性PAC吸附低温水中低质量浓度Cr(Ⅵ)研究

通过HNO3、Na OH氧化和负载食品级单宁酸等改性技术制备改性PAC,考察改性PAC对低温(2℃)水中低质量浓度Cr(Ⅵ)及Cr(Ⅲ)离子(0.500 mg/L)的去除性能,选择制备高效吸附低质量浓度CrⅥ)的PAC表面改性技术.试验结果表明,表面负载食品级单宁酸改性(TA-OC)为最佳改性方法,其比表面积、总孔容积和表面极性大小最佳,正交试验确定的TA-OC的最佳制备条件为:单宁酸质量浓度为15 mg/L,pH值为4,温度为40℃,时间为9 h.     

聚合硫酸铝改性杭锦2#土对生活废水中磷的吸附研究

采用聚合硫酸铝对杭锦2#土进行改性并制备吸附剂,研究改性土对生活废水中磷酸根的吸附性能,讨论了吸附剂用量、磷酸根浓度、溶液pH值、温度对吸附容量的影响及其吸附动力学特征.结果表明,改性杭锦2#土的投加量增大,磷的去除率增加;初始磷浓度增加,去除率下降,吸附平衡时间增加;溶液pH值为2.5时改性土对磷酸根的去除效果最好;温度升高,吸附容量减小,表明该吸附反应为放热反应.改性杭锦2#土对磷酸根的静态吸附等温线可以用Langmuir方程表示,吸附动力学符合拟二级反应方程.     

Al_2O_3/Att复合材料的制备及其吸附性能研究

以凹凸棒土（Att）为基体,通过原位溶胶．凝胶浸渍的方法,制备Al2O3包覆改性凹凸棒土的凹凸棒土复合材料（产物标记为Al2O3／Att）。采用XRD、BET、SEM等分析手段对A12O3／Att的形貌进行了表征。研究表明：产物的包覆效果好、比表面大;以直接大红4B溶液为模拟废水,考察了凹凸棒土改性前后吸附性能;对凹凸棒土表面进行包覆改性,有效地改善凹凸棒土对直接大红4B吸附效果,吸附20min后,对90mg／L直接大红4B的脱色率达90％。     

Al2O3／Art复合材料的制备及其吸附性能研究

以凹凸棒土（Att）为基体，通过原位溶胶．凝胶浸渍的方法，制备Al2O3包覆改性凹凸棒土的凹凸棒土复合材料（产物标记为Al2O3／Att）。采用XRD、BET、SEM等分析手段对A12O3／Att的形貌进行了表征。研究表明：产物的包覆效果好、比表面大；以直接大红4B溶液为模拟废水，考察了凹凸棒土改性前后吸附性能；对凹凸棒土表面进行包覆改性，有效地改善凹凸棒土对直接大红4B吸附效果，吸附20min后，对90mg／L直接大红4B的脱色率达90％。     

磁性吸附剂Fe_3O_4/CS/ATP的合成及对亚甲基蓝的吸附特性

以壳聚糖(CS)和三聚磷酸钠为载体,以活化凹凸棒土(ATP)和四氧化三铁磁性纳米粒子(Fe_3O_4)为目标包裹物,采用离子凝聚法制备了一系列的Fe_3O_4/CS/ATP磁性复合材料.利用透射电子显微镜(TEM)对其材料结构和形貌进行了表征,并考察了复合材料对亚甲基蓝(MB)的吸附性能.结果表明:壳聚糖薄膜和四氧化三铁纳米颗粒成功包裹在凹凸棒土表面;在pH=2,吸附剂为0.02g,时间为45min,亚甲基蓝浓度为50mg/L,吸附容量可达66.32mg/g.Fe_3O_4/CS/ATP磁性复合材料亚甲基蓝(MB)的吸附符合Langmuir等温模型,吸附动力学符合准二级动力学模型,计算热力学参数的值可确定此吸附过程是可以自发进行的吸热过程.     

纳米氧化铜对水中三价砷的吸附特性及机理研究

研究纳米氧化铜对三价砷(As(Ⅲ))的吸附性能。采用水热法合成制备纳米氧化铜(CuO-NPs),并将其应用于水中砷离子的吸附脱除,通过透射电子显微镜、X-射线衍射(XRD)对CuO-NPs进行表征。制备的CuO-NPs形态稳定,平均直径在20～50nm,且其零电荷点为7. 8。同时,通过批处理吸附试验探究了吸附时间、溶液p H、初始浓度等因素对水中As(Ⅲ)去除率的影响。结果表明:弱碱性条件有利于CuO-NPs对As(Ⅲ)的去除,且p H为8时,CuO-NPs对As(Ⅲ)去除率最高,为97. 05%; As(OH)3和As(OH)2O-与氧化铜水合物之间的配位交换,是As(Ⅲ)被吸附去除的主要途径; As(Ⅲ)对CuO-NPs的等温吸附符合Langmuir方程,最大吸附容量可达1 085. 040 3μg/g,且该过程是自发吸热反应、符合准二级动力学方程。