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。     

CuUSY分子筛制备及其吸附脱硫性能研究

以USY分子筛为基体,通过离子负载改性制备负载有Cu2+的USY分子筛,并对其进行X射线衍射(XRD)、原子吸收光谱(AAS)和N2吸附比表面积(BET)等表征分析。以噻吩-石油醚体系为模型化合物,考察硝酸铜质量分数、离子交换时间以及焙烧温度等制备条件对吸附剂吸附性能的影响以及吸附时间、吸附温度和吸附剂用量对吸附剂脱硫率的影响。结果表明:离子交换时间为72 h、硝酸铜质量分数为16.5%、焙烧温度为500℃时吸附剂的脱硫效果最好;在原料10 mL、吸附剂用量0.4 g、吸附时间30 min、吸附温度40℃的条件下,吸附剂的脱硫率达到74.6%;CuUSY分子筛的吸附动力学符合准二级速率方程,平衡吸附容量q2=0.1116,初始吸附速率k2=0.013 g.(mg.min)-1。     

Nano-HCO吸附剂的制备及其除As(Ⅲ)性能

采用溶胶沉淀结合超声分散处理的方法,制备平均粒径为70 nm,比表面积为212 m2.g-1的纳米级水合氧化铈(Nano-HCO)吸附剂.在pH值为4~10,初始As(Ⅲ)质量浓度为10 mg.L-1,吸附剂投加量为1.0 g.L-1的反应条件下,可在2 h内将溶液中As(Ⅲ)质量浓度降低到0.01 mg.L-1以下.Nano-HCO吸附剂对砷的吸附等温线服从Langmuir方程,对应不同pH值,其对As(Ⅲ)的吸附容量较未经超声分散处理的水合氧化铈提高29%~141%,且水温的升高有助于增加As(Ⅲ)的吸附程度.     

纳米赤铁矿吸附剂吸附低浓度U(Ⅵ)的行为与机理

采用水热法制备了纳米赤铁矿吸附剂,对不同pH值、吸附剂用量、吸附时间和初始U(Ⅵ)浓度下纳米赤铁矿吸附剂吸附低浓度U(Ⅵ)的行为进行了研究,并采用XRD、SEM和EDS对纳米赤铁矿吸附剂吸附U(Ⅵ)前后的表面形貌进行了表征和分析,揭示了纳米赤铁矿吸附剂吸附低浓度U(Ⅵ)的动力学特征和吸附机理。结果表明,当温度为25℃、pH为7、吸附剂用量为0.4 g/L、U(Ⅵ)的初始质量浓度为5mg/L时,在120 min时吸附即达到了平衡;此时,吸附率最高,达到了92. 62%;纳米赤铁矿吸附剂吸附低浓度U(Ⅵ)的过程是一个快速平衡的过程,其动力学过程符合准二级动力学模型,说明纳米赤铁矿吸附低浓度U(Ⅵ)的方式主要为化学吸附,其吸附等温线符合Freundlich吸附模型,表明纳米赤铁矿吸附低浓度U(Ⅵ)为多层吸附。     

纳米赤铁矿吸附剂吸附低浓度U(VI)的行为与机理

采用水热法制备了纳米赤铁矿吸附剂,对不同pH值、吸附剂用量、吸附时间和初始U(VI)浓度下纳米赤铁矿吸附剂吸附低浓度U(VI)的行为进行了研究,并采用XRD、SEM和EDS对纳米赤铁矿吸附剂吸附U(VI)前后的表面形貌进行了表征和分析,揭示了纳米赤铁矿吸附剂吸附低浓度U(VI)的动力学特征和吸附机理。结果表明,当温度为25 ℃、pH为7、吸附剂用量为0.4 g/L、U(VI)的初始质量浓度为5 mg/L时,在120 min时吸附即达到了平衡;此时,吸附率最高,达到了92.62%;纳米赤铁矿吸附剂吸附低浓度U(VI)的过程是一个快速平衡的过程,其动力学过程符合准二级动力学模型,说明纳米赤铁矿吸附低浓度U(VI)的方式主要为化学吸附,其吸附等温线符合Freundlich吸附模型,表明纳米赤铁矿吸附低浓度U(VI)为多层吸附。     

中孔型活性炭制备及对As(Ⅲ)/As(Ⅴ)吸附特性研究

针对低温微污染水中(7℃)低质量浓度As(Ⅲ)/As(Ⅴ)离子(0.5 mg/L),通过优化配煤、改进制备工艺制备,制备一种中孔型活性炭(NCPAC),以普通商品活性炭PVAC为对照,研究了NCPAC的表面物理化学特性,并进行了pH影响和吸附等温线、吸附动力学方程及吸附热力学拟合研究.结果表明,NCPAC的孔径分布、总孔容积和表面极性大小等方面均得到改善.在酸性/偏中性范围内(pH=4.0~8.0),NCPAC对As(Ⅲ)、As(Ⅴ)均有较好的去除效果,除砷效果明显高于普通商品活性炭.NCPAC对As(Ⅲ)/As(Ⅴ)的吸附平衡可用Langmuir进行较好的拟合;动力学研究表明NCPAC对As(Ⅲ)/As(Ⅴ)的吸附过程可用假二级动力方程进行很好的拟合(R20.999),且As(Ⅲ)/As(Ⅴ)在活性炭表面的吸附过程以化学吸附为主;热力学数据显示,NCPAC对As(Ⅲ)、As(Ⅴ)的吸附过程均为放热反应.共存离子方面,天然水体中常见的磷酸氢根、硅酸根、碳酸根对NCPAC除砷效果有一定的抑制作用,铝离子会降低其对As(Ⅲ)的吸附效果,其他阴阳离子对除砷效果影响不大.     

镧、锆改性氢氧化铝在硫酸锌电解液中的除氟性能

针对目前工业吸附剂除氟效果差、吸附容量低等问题,通过共沉淀法制备出了一种介孔Al-La-Zr复合吸附材料有效地去除硫酸锌溶液中的氟离子。首先,探究了掺杂金属的种类及比例对除氟率的影响,获得了制备最佳掺杂比例;其次,采用BET、XRD、SEM等手段对吸附剂进行了表征,了解吸附剂的主要物相、比表面积和形貌;再次,研究了吸附剂用量、吸附温度、接触时间和p H对吸附效率及吸附容量的影响,明确了工艺优化条件;最后,对吸附过程进行动力学和热力学分析,并结合吸附前后吸附剂的表征结果进一步揭示介孔Al-La-Zr复合吸附剂的吸附机理。研究结果表明：材料的主要物相为Al(OH)₃,材料表面具有丰富的孔径结构,这有利于提升材料的比表面积(127.16 m²/g),增加吸附容量;当吸附温度为30℃,p H为4.7,吸附时间为3 h,吸附剂用量为5 g/L时,吸附平衡脱氟效率为78.32%,平衡容量为15.66 mg/g;吸附过程符合拟二阶动力学模型,线性Freundlich可以很好描述吸附等温线,吸附过程为自发放热过程。吸附机理涉及离子交换、静电吸附以及金属对氟的...     

氧化铁/活性炭复合吸附材料去除水中砷的研究

以实验室制备的氧化铁、经硝酸和草酸铁改性的活性炭12×40(AC 1)为原料,分别制成两种氧化铁/活性炭复合吸附材料(FeO/AC-H和AC/Fe2(C2O4)).通过X射线衍射仪、氮气吸附仪、扫描电子显微镜和X射线光谱仪进行吸附的表观特性和物化性能分析,结果表明,活性炭的表面物质有磁铁矿(Fe3O4)、磁赤铁矿(γ-Fe2O3)、赤铁矿(α-Fe2O3)和针铁矿(α-FeO(OH)),而且这些物质的存在对活性炭的比表面积影响不大.采用静态吸附实验方法,用AC 1,FeO/AC-H和AC/Fe2(C2O4)三种吸附剂吸附去除水中砷,获得了吸附等温平衡数据,用Langmuir模型和Fre-undlich模型进行回归分析.结果表明,FeO/AC-H和AC 1对As(Ⅴ)的吸附更符合Langmuir吸附模型,而复合吸附剂AC/Fe2(C2O4)对As(Ⅴ)的吸附比较符合Freundlich吸附模型.     

凹凸棒土颗粒吸附剂制备优化及对铅、铜吸附研究

以凹凸棒土为基材,采取混匀、搅拌、造粒和热处理的工艺,制备颗粒状吸附剂。重点研究物料配比和焙烧温度对吸附剂去除Pb~(2+)和Cu~(2+)的影响。通过静态吸附实验研究颗粒吸附剂对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附特性。结果表明随着膨润土和海藻酸钠添加剂量增大,颗粒吸附剂对Pb~(2+)和Cu~(2+)去除率增大。随着焙烧温度的提高,Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附去除率不断降低。凹凸棒土颗粒吸附剂对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附过程遵循准一级反应动力学模型;Langmuir吸附等温式和Freundlieh吸附等温式均可较好地描述颗粒吸附剂对Pb~(2+)和Cu~(2+)的等温吸附特性。颗粒吸附剂的最佳制备条件为物料配比凹凸棒土:海藻酸钠:膨润土=100:7:8(以质量计),焙烧温度500℃。     

一步水热法制备铁掺杂钛酸纳米管对砷的同步吸附和光催化

采用一步水热法合成了铁掺杂的钛酸纳米管(Fe-TNTs),并用于同步吸附和光催化以去除水体中的砷.TEM,EDS和XRD等表征证实了铁成功掺杂到钛酸纳米管(TNTs)中,同时表明该材料具有较大的比表面积(162.8m2/g)和较高的等电点(5.49),利于其对砷的吸附.Fe-TNTs对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附等温线符合Two-site Langmuir模型,理论最大吸附量分别为17.67和90.96mg/g.高As(Ⅴ)的吸附性能得益于低p H值下的静电吸引作用,而对As(Ⅲ)的吸附机理为配位作用.铁的掺杂不但减小了TNTs的能带宽度,而且Fe3+可以充当临时的电子-空穴对捕获剂,以阻止TNTs电子-空穴对的复合,由此提高了TNTs的光催化性能.光催化30min,As(Ⅲ)即可完全被氧化成As(Ⅴ),As(Ⅴ)继而可通过Fe-TNTs的吸附被去除,因此Fe-TNTs对砷的去除过程是一个同步光催化和吸附的过程.     

铜基改性活性炭吸附净化工业废气中的气态噻吩

采用等体积浸渍法制备铜基改性活性炭,考察活性组分、组分浓度、焙烧温度、吸附温度、氧质量分数对气态噻吩(C4H4S)吸附净化的影响.利用N2物理吸附(BET)、X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)、X线光电子能谱(XPS)等表征手段对活性炭进行表征并研究Cu基改性活性炭对噻吩的净化机理.研究结果表明:选用浓度为0.1 mol/L乙酸铜,焙烧温度为300℃,吸附温度为20℃,氧质量分数为1.0％时改性活性炭对噻吩的吸附催化效率有较好的效果,400 min内吸附效率达到90％;在较优条件下制备的铜基改性活性炭具有很高的比表面积,其吸附容量相对于空白提高2.8倍,吸附过程中吸附剂活性组分对气态噻吩起催化作用,其有效活性组分主要为CuO.     

水稻秸秆生物炭对水中Cd2+的吸附性能

以水稻秸秆为材料,在不同温度下缺氧焙烧制备生物炭.进行FT-IR分析和比表面积测定;利用生物炭对模拟镉污染废水进行吸附试验.结果显示:制备的生物炭含有较多的含氧官能团,且比表面积较大;焙烧温度越高、时间越长,制备的生物炭吸附性能越强,但产率较低.综合分析可知,600℃下焙烧1 h制备生物炭经济合算,吸附效果良好,比表面积可达177.1 m2/g,对废水中Cd2+的去除率接近90％.     

铁基介孔微球的合成、表征及其对水中微量As(V)的吸附

基于铁基材料对砷的独特的亲合力及介孔材料的高比表面积,用水热法合成铁基介孔微球(Fe-MS),在对其进行系列表征后,考察了其吸附除砷效果。X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征结果均显示Fe-MS是非晶微球。N2吸附脱附分析结果表明,Fe-MS具有较大的比表面积(407 m2/g)且呈规整双孔径分布(3.7 nm与5.3 nm)。吸附As(V)研究结果显示,在pH=3~4,初始As(V)=100 ppb时,其去除率达99%以上;吸附等温线符合Langmuir方程;吸附动力学符合准二级动力学方程;Fe-MS对As(V)的吸附效率不受背景离子强度的影响,表明其吸附机理为稳定的球内络合作用。     

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。     

基于反冲洗铁泥制备的磁性吸附剂除砷及再生

为了解决除铁锰生物滤池的反冲洗铁泥作为吸附剂使用后难以收集的问题,利用溶剂热法将其制备成为一种磁性材料(magnetic powder adsorbent, MPA),考察其对As(Ⅴ)的吸附特性,结合FTIR表征明确其吸附机制,并探索吸附砷后的MPA最佳再生条件和再生后性能。研究结果表明:根据Langmuir等温吸附模型计算得到MPA在25,35和45℃下对As(Ⅴ)的吸附量分别为8.694,10.005和13.400 mg/g。MPA在吸附过程中发生专性吸附,与As(Ⅴ)形成稳定结合的内层络合物;极碱性溶液能够使吸附的砷发生解吸,以氢氧化钠溶液为再生液,其质量分数为1%时再生效果最好,温度为55℃时最有利于脱附;再生后的MPA吸附速率变快,但最终吸附量降低;3次再生后吸附量能够保持初始吸附量的71.1%,吸附剂可多次再生重复利用,且吸附性能耗竭的吸附剂能够达到直接填埋要求。     

香烟过滤嘴烧结碳材料对亚甲基蓝的吸附性能

将香烟过滤嘴在低温和氩气气氛中烧结制得碳材料(记为CFC),采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积测定等手段对CFC的结构和表面形貌进行表征.将CFC作为废水中亚甲基蓝(记为MB)的吸附剂,采用单因素法研究废水pH值、CFC投加量、MB初始质量浓度、吸附时间、吸附温度等对MB吸附效果的影响规律.结果表明,CFC由多孔的无定形碳颗粒组成,其比表面积高达1 648 m2/g,总孔容达到0.815cm3/g.最佳吸附工艺条件:pH值9.0,CFC投加量0.3g/L,MB的初始质量浓度140mg/L,吸附时间180min,吸附温度35℃.在此条件下,CFC对MB的吸附率达到93.44%,吸附量达到360.06mg/g,说明利用CFC可有效去除废水中MB.     

天然磁黄铁矿机械活化强化除砷技术

以天然磁黄铁矿为净化剂,研究As(Ⅲ)在磁黄铁矿表面的吸附、转化行为;基于机械活化原理,开发高质量浓度含砷废水净化除砷技术。研究结果表明:As(Ⅲ)吸附在磁黄铁矿表面,并与表面S~(2-)发生作用生成As_2S_3,矿物表面同时发生氧化反应生成少量As_2S_5,As_2O_3和As_2O_5,表面含砷组分及单质硫在一定程度上阻碍磁黄铁矿与溶液中砷的进一步反应。通过对磁黄铁矿进行机械活化处理,一方面,可减小磁黄铁矿粒度、增大比表面积,另一方面,暴露具有较高活性的新鲜表面,极大地提高磁黄铁矿的除砷效率;当pH为3.0～3.5、温度为80℃、反应时间为24 h、磁黄铁矿初始质量浓度为12 g/L时,砷的去除率大于97%。     

铁-镧复合氧化物颗粒吸附剂除氟特性的研究

对新型铁-镧复合氧化物颗粒吸附剂的比表面积、孔径分布和物相进行了表征,考察了该吸附剂的除氟吸附速率和吸附等温线,分析了pH和共存离子对吸附剂吸附性能的影响。结果表明,该铁-镧复合氧化物颗粒是无定型态体相的微孔材料,比表面积为103.3m²/g;吸附速率遵从拟二级动力学模型,吸附速率受内扩散和表面吸附的影响;吸附等温线符合Freundlich方程,当氟离子平衡质量浓度为35mg/L时,吸附容量达到30mg/g;吸附的最佳pH为4,共存离子中HPO₄ ^2-对吸附效果影响最大。     

纳米磁性铁铝复合物的制备及其除氟性能

采用碱性共沉淀的方法制备载体纳米Fe3O4,并选用硫酸铝对其进行包覆改性制备除氟吸附剂,优化制备条件,考察制备得出的吸附剂对氟化物的去除效果,并采用透射电镜(TEM)、能谱(EDS)、X线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)等对吸附剂的性质进行表征。研究结果表明:吸附剂最优制备条件参数为Fe3O4与Al投加量摩尔比1:2,制备反应pH=5.0。最优条件下制备的除氟吸附剂即纳米磁性铁铝复合物,其比表面积为63.37 m2/g,平均粒径为15~20 nm,饱和磁化强度为15.63 A·m2/kg,零电荷点pHpzc为11.2。该吸附剂适用pH范围广,在pH为4.0~10.0范围内除氟率均在84%以上,在pH为7.0时的氟化物吸附等温线符合Langmuir等温模型,吸附容量可达48 mg/g。     

速生桉树皮基活性炭的制备及吸附特性

为研究不同剂料比、炭化温度、升温速率以及炭化停留时间对制备速生桉树皮基活性炭的影响,采用响应曲面法设计实验,借助比表面积和孔隙分析、傅里叶红外光谱(FTIR)、激光拉曼光谱、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等分析方法对活性炭进行了物理化学性质的表征,并考察了最优条件下制备的活性炭对环丙沙星的吸附性能。结果显示,剂料比和升温速率对速生桉树皮基活性炭碘吸附值影响显著,通过二次多项模型得出最优工艺条件为:剂料比0.861,温度为713.791℃,升温速率为30℃/min,炭化停留时间为30 min,制备得到的最优活性炭样品(C-Y)的碘吸附值为1 225 mg/g,比表面积为611.373 m~2/g,孔体积为0.537 9 cm~3/g,平均孔径为3.52 nm。当环丙沙星初始浓度为200 mg/L,吸附平衡时间为24 h,C-Y对环丙沙星的吸附量达到122.5 mg/g,吸附等温线符合Langmuir模型,吸附过程遵循拟一级动力学模型。