硫化钼钾对低浓度Sr2+和Co2+的吸附性能研究

用水热法合成了新型层状硫化物硫化钼钾(KMoS),利用扫描电镜(SEM),X射线衍射仪(XRD),光电子谱仪(XPS)等对KMoS的形貌和组成进行了表征分析;通过静态吸附试验分别研究了pH值、接触时间、共存离子、Sr~(2+)和Co~(2+)初始浓度对KMoS吸附Sr~(2+)和Co~(2+)效果的影响.结果表明:KMoS的吸附平衡时间约为30 min,对Sr~(2+)和Co~(2+)的饱和吸附容量分别为84 mg·g-1和61 mg·g-1;KMoS的吸附性能在pH=3～10的环境下变化不大,在强酸和强碱(pH<3或pH>10)环境下吸附性能明显变差;吸附过程属于化学吸附,表面吸附过程为控制吸附速率的主要过程.     

葡聚糖及明胶对氢氧化铁凝胶矿化作用研究

以葡聚糖及明胶为有机基质,在常温中性条件下进行模拟铁生物矿化实验.目的是研究明胶及葡聚糖对氢氧化铁凝胶矿化行为的调控作用及其机理,结果表明葡聚糖容易吸附到铁氧化物表面,对晶核有包裹作用,阻碍了晶核的自由扩散和生长,形成纳米级的β-FeOOH和α-Fe2O3.β-FeOOH是Fe(OH)3转化为α-Fe2O3的中间过渡相.在明胶浓度较低的范围内(小于1wt%),明胶浓度增大有利于晶体生长形成α-FeOOH.晶体生长有取向性排列,其表面吸附有明胶分子.明胶和葡聚糖等量混合有机质在矿化过程中起主要作用的是葡聚糖,这与葡聚糖的亲水性有关.     

多试验因素耦合下MICP固化砂土的试验研究

为了优选MICP(microbial induced carbonate precipitation)固化砂土过程中的试验因素,采用中心注浆法耦合6个试验因素,以圆形硅质砂为试验材料,根据正交试验的设计原则进行了25种工况的MICP砂柱固化试验.检测了砂柱固化过程中反应前后Ca~(2+)浓度变化和固化后砂柱各部位的CaCO_3晶体含量,并采用SEM观测了砂柱内部CaCO_3晶体的微观形态.通过分析各个试验因素对Ca~(2+)利用率的影响,发现影响Ca~(2+)利用率的主要因素有菌液浓度、胶结液浓度和矿化反应时间,且菌液浓度越高,胶结液浓度越低,反应时间越长,Ca~(2+)利用率越高.菌液静置过程中存在细菌下沉现象,从而影响CaCO_3晶体的生成位置.固化砂柱内部CaCO_3晶体分布的研究结果表明,矿化生成的CaCO_3会随着砂土中的水流迁徙,浆液的流速越大,砂柱内部晶体的平均含量越高,且分布越均匀.SEM的观测结果显示,固化砂柱内部CaCO_3晶体以方解石为主,但胶结液浓度会影响晶体的尺寸大小.当胶结液浓度高于750 mmol/L时,CaCO_3晶体呈现堆叠式发展.当菌液浓度较高并且胶结液静置时间较短时,会出现球霰石的晶体形态.MICP固化砂土的强度随CaCO_3含量的增加而升高,但同时会受到晶体的分布以及大小等因素的影响.MICP固化砂土试验因素的优选结果为:菌液的OD_(600)值0.5～1.0,菌液静置时间3 h,胶结液浓度不高于500 mmol/L,浆液的流速与传输距离相关,胶结液的最优静置时间为使Ca~(2+)完全消耗.     

葡聚糖及明胶对氢氧化铁凝胶矿化作用

以葡聚糖及明胶为有机基质,在常温中性条件下进行模拟铁生物矿化实验. 目的是研究明胶及葡聚糖对氢氧化铁凝胶矿化行为的调控作用及其机理,结果表明葡聚糖容易吸附到铁氧化物表面,对晶核有包裹作用,阻碍了晶核的自由扩散和生长,形成纳米级的β-FeOOH和α-Fe2O3. β-FeOOH是Fe(OH)3转化为α-Fe2O3的中间过渡相. 在明胶浓度较低的范围内(小于1 wt%),明胶浓度增大有利于晶体生长形成α－FeOOH. 晶体生长有取向性排列,其表面吸附有明胶分子. 明胶和葡聚糖等量混合有机质在矿化过程中起主要作用的是葡聚糖,这与葡聚糖的亲水性有关.     

镁离子与蛋清蛋白协同调控下文石亚微米束的仿生合成

以蛋清蛋白作为有机基质,Mg2+作为无机离子,研究了蛋清蛋白和Mg2+对碳酸钙仿生矿化过程的协同诱导作用,并对矿化产物进行了XRD,FT-IR和SEM表征。结果表明,在两者的共同作用下,通过控制实验参数,采用直接沉淀和气体扩散两种矿化方法均可获得纯文石相Ca CO3亚微米束,但两种方法的制备条件和亚微米束的致密度存在一定的差异。分析了蛋清蛋白和Mg2+对碳酸钙仿生矿化过程的调控机制:在亚微米束形成过程中,镁离子的作用是促进文石相Ca CO3的成核与生长,而蛋清蛋白分子主要功能是对镁离子诱导形成的文石型Ca CO3粒子进行组装并最终得到亚微米束。     

球磨纳米碳酸钙去除水中铅离子的吸附机理

通过球磨得到了纳米级CaCO_3,研究了它去除水溶液中Pb~(2+)的吸附机制。X射线粉末衍射(XRD)结果表明,吸附后样品中含有CaCO_3和PbCO_3;选区电子衍射(SEAD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)显微成像都证实,样品中有PbCO_3纳米晶粒生成,同时也存在CaCO_3表面的Pb~(2+)吸附;从宏观上探讨了吸附过程的吸附等温线和吸附动力学。结果表明,纳米级CaCO_3对Pb~(2+)的吸附作用机制是溶解-沉淀并伴有表面吸附。     

L-丝氨酸与L-天门冬氨酸对羟基磷灰石仿生矿化的影响

根据仿生合成原理,以L-丝氨酸(L-Ser)和L-天门冬氨酸(L-Asp)为有机基质,通过气相扩散法制备碳-羟基磷灰石晶体,并在牙釉质片上进行仿生再矿化.通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)和Fourier变换红外光谱(FTIR)表征产物结构,并考察不同浓度氨基酸对中间产物碳酸钙和最终产物羟基磷灰石粉体及牙釉质基质的影响.结果表明:氨基酸浓度对溶液中游离晶体粉末的形貌影响较大,由碳酸钙转化为羟基磷灰石,具有形貌遗传性,该影响未体现在牙釉质基质上;吸附在牙釉质基质片的氨基酸作为矿化成核位点,通过调节羟基磷灰石的晶体生长排列方向即可实现原位再矿化.     

黑土对Cu~(2+)的吸附作用及其影响因素

采用批量平衡法研究了东北地区典型黑土对重金属Cu~(2+)的吸附热力学特征,以及离子强度、温度和DOM对黑土吸附Cu~(2+)的影响.结果表明:Freundlich模型能够较好地描述一般条件及其不同影响因素下黑土对Cu~(2+)的热力学吸附过程(R0.985,P0.01).离子强度的增加抑制了Cu~(2+)在黑土上的吸附,不同离子强度作用下黑土对Cu~(2+)的吸附能力顺序为:0.001 mol/L0.01 mol/L0.1 mol/L.温度的增加促进了Cu~(2+)在黑土上的吸附,不同温度作用下黑土对Cu~(2+)的吸附能力顺序为:35℃25℃15℃.浓度范围在0~400 mg/L的DOM能够抑制黑土对Cu~(2+)的吸附,且抑制作用随着DOM浓度的增加而增大.Cu~(2+)在黑土上的吸附量随着p H值的增加而增加,DOM的抑制作用随着p H值的增加而增大.     

海藻酸对水溶液中Cu2+的吸附动力学研究

制备了交联海藻酸,从静态吸附方面研究了海藻酸交联前后对Cu~(2+)的吸附性能。用三种动力学模型(准一级动力学方程,准二级动力学方程,粒子扩散方程)对不同Cu~(2+)浓度、不同吸附时间的吸附曲线进行分析,探讨了吸附剂的吸附机理。结果表明准二级动力学模型的拟合度较好,海藻酸吸附Cu~(2+)是一个复杂的非均相扩散的化学吸附过程,表面络合和吸附剂内部扩散共同控制着吸附速率。交联后吸附的平衡时间延长,吸附量增大。交联后的海藻酸是一种价格低廉,绿色环保的吸附剂。     

胶质芽孢杆菌对重金属离子Pb~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)和Cr~(3+)的吸附与解吸特征

采用微生物絮凝方法高效净化重金属废水并回收重金属离子以便循环利用的研究正受到业界的广泛关注.本文研究胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)K02菌株制得的微生物吸附剂对重金属离子Pb~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)和Cr~(3+)的吸附与解吸作用.采用原子吸收法测定不同处理条件下各重金属离子的浓度,发现该吸附剂对单一金属离子的吸附可在2 h内达到平衡,10 min即可达到吸附平衡时吸附量的60%;对5种金属离子的吸附率均随吸附剂用量增加而呈现不同程度的升高趋势;对Zn~(2+)的吸附率在p H值4~7的范围内均较高,但对Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)和Cr~(3+)的吸附率受酸性影响较大;设置的起始离子浓度会显著影响吸附率.在对混合金属离子的吸附中,该吸附剂能同时吸附上述5种金属离子,并显示出对Pb~(2+)较强的选择性,吸附率能达到90%以上.采用草酸、草酸铵、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)和硝酸钠对吸附后的吸附剂进行解吸,发现草酸对Cu~(2+)解吸效果最好,解吸率能达到42.238%;EDTA-2Na对Pb~(2+)解吸率能达到64%以上.试验结果为该菌在处理重金属污染废水中的实际应用提供了基础资料.     

功能性交联木薯淀粉微球对Cr~(3+)的吸附行为及吸附动力学研究

研究了功能性交联木薯淀粉微球(CMS)对环境污水中Cr~(3+)的吸附行为及吸附动力学.实验以功能性交联木薯淀粉微球为吸附载体,考察其对Cr~(3+)的吸附性能,研究了溶液的p H值和吸附温度对吸附效果的影响,分析吸附动力学过程,并计算出吸附方程.实验结果表明:木薯淀粉微球吸附Cr~(3+)的最适合吸附p H值为3.5,在一定范围内,随着吸附温度的升高,吸附量增大;吸附过程主要为液膜扩散为主的单分子层吸附过程.     

TiO_2/ACF滤网在闭式循环系统中降解气相二甲苯的研究

以AlPO_4为粘结剂采用胶粘法制备ACF负载TiO_2滤网(简写为TiO_2/ACF滤网),利用XRD和BET等手段对TiO_2/ACF滤网进行了表征。自行搭建闭式循环实验系统,以气相二甲苯为模型污染物,在系统中进行二甲苯气体的吸附-光催化降解实验,考察了初始质量浓度、迎面风速和相对湿度对降解效果的影响。研究结果表明,纳米TiO_2通过AlPO_4的粘结作用较好地负载到了ACF表面,TiO_2/ACF滤网的BET比表面积为672.8m~2/g.当ρ0=28～42mg/m~3时,初始质量浓度的变化对降解过程影响不显著。随着迎面风速的增大,TiO_2/ACF滤网对二甲苯气体的吸附率和光催化降解率均先升高而后降低,在迎面风速v=0.30m/s时达到最大。随着相对湿度的增加,TiO_2/ACF滤网对二甲苯气体的吸附率逐渐降低,而光催化降解率则是先上升后下降。相对温度(RH)为50%时,TiO_2/ACF滤网对二甲苯气体的吸附-光催化降解率达到最大。     

Fe~(2+)/Na_2S_2O_8法去除水中四环素的实验研究

研究了二价铁活化过硫酸钠法去除水中四环素(TC)的影响因素与机理,为四环素类废水的治理提供了新方法。研究结果表明,水中TC降解率随Na_2S_2O_8浓度的增大而增大;随TC浓度的增加而减小;随Fe~(2+)浓度升高,TC降解率先增大再减小,说明过高浓度的Fe~(2+)对反应产生抑制作用。在初始条件TC浓度为10μmol/L,Na_2S_2O_8浓度50μmol/L,Fe~(2+)浓度50μmol/L,pH为3.4时,TC降解率可以达到92%。利用分子探针法证明了体系中产生的自由基为SO_4~-·和·OH,其中SO_4~-·为主要作用自由基。     

干旱区绿洲土壤对磺胺甲恶唑的吸附特性及影响因素

采用批量吸附法研究了磺胺甲恶唑在干旱区绿洲土壤上的吸附动力学、热力学及pH、腐殖酸浓度、Na~+强度、Cu~(2+)质量浓度等因素对吸附的影响.结果表明:磺胺甲恶唑在绿洲土壤上的吸附动力学符合准二级动力学模型;初始质量浓度为10、20 mg/L时,磺胺甲恶唑在干旱区绿洲土壤中的最大吸附量分别为9.810×10~(-5)、1.992×10~(-4). Freundlich方程能较好地拟合吸附等温数据,吸附反应为放热反应,吸附过程主要为物理反应.pH、Na~+强度及共存Cu~(2+)影响吸附过程.当溶液初始pH大于磺胺甲恶唑电离平衡常数的负对数为5.7时,土壤对磺胺甲恶唑的吸附量由2.336×10~(-4)下降至1.905×10~(-4);腐殖酸浓度的增加不利于土壤对磺胺甲恶唑的吸附;磺胺甲恶唑在土壤中的吸附量随着溶液中Na~+质量浓度的增加而降低,随Cu~(2+)质量浓度的增高而增大.     

苯酚废水的光氧化降解研究

研究了UV/Fenton、日光/Fenton、UV/TiO_2和UV/Fe~(2+)等几种光氧化体系对模拟苯酚废水的氧化降解。结果表明,在上述几种光氧化体系中,UV/Fenton体系对苯酚的氧化降解能力最强,可很快地使苯酚矿化,日光/Fenton体系的降解能力次之;而UV/TiO_2与UV/Fe~(2+)体系对苯酚的降解效果较差。反应初始pH值与催化剂Fe~(2+)用量等因素对苯酚的降解均有很大影响,光Fenton反应体系中,pH值在3～4范围内,苯酚的矿化效果较佳,pH值超过此范围,矿化率则急剧下降;苯酚的矿化率随着Fe~(2+)用量的增加而逐渐增大,但当Fe~(2+)达到一定量时,再增加Fe~(2+)用量,苯酚的矿化率反而有所下降。     

CO_2驱过程中碳酸盐溶蚀和地层水结垢趋势实验研究

为研究长庆油田某长6储层CO_2驱过程中高压CO_2注入造成的碳酸盐溶解以及降压后碳酸盐的析出规律,用自行构建的实验装置研究高CO_2注入压力下相同矿化度模拟地层水中Ca~(2+)质量浓度对模拟地层水溶解CaCO_3能力的影响,压力下降方式以及泄压后CO_2饱和度降低对CaCO_3析出量的影响。结果表明,在矿化度为100 000 mg/L的模拟地层水中,随着模拟地层水中Ca~(2+)含量的增加,其溶解CaCO_3能力下降;快速泄压会使CaCO_3快速析出,泄压后CaCO_3析出量也会增加。因此,CO_2驱过程中需关注地层水矿化度与Ca~(2+)含量,为防止采出水在地面管网或后续工艺设备中结垢,建议CO_2驱后的采出水在地面构筑物内集中快速泄压然后再集输至污水处理站。     

矿化剂对水热法合成PZT纳米粉体的影响研究

本实验以Pb(NO3)2、ZrOCl2.8H2O、TiO2为主要原料,以KOH、NaOH为矿化剂,研究了矿化剂种类和浓度对水热法合成锆钛酸铅(PZT)纳米粉体的影响作用。通过XRD、SEM的测试与分析可知,使用不同的矿化剂得到的PZT晶体结构完整性也有不同,矿化剂KOH浓度在3～5mol/L之间时,合成的晶体结构完整,物相单一,当其浓度大于7mol/L时,反应向着不利于PZT合成的方向进行。     

微生物诱导碳酸钙沉积技术中的胶结液配方试验研究

为了提高MICP加固土体的CaCO_3的产率,利用水溶液环境下的试验,通过控制营养肉汤浓度、氯化钙与尿素溶质浓度比和胶结液浓度,进行了三种因素的水溶液影响试验.测试对比了水溶液试验过程中CaCO_3生成情况、NH_4~+、Ca~(2+)变化规律等.研究结果表明:在水溶液试验中,CaCO_3生成量随溶液中营养肉汤浓度的提高而逐渐提高;高氯化钙浓度(1.0 mol/L)情况下尿素过量不利于尿素水解与CaCO_3沉积;低氯化钙浓度(0.25、0.5 mol/L)情况下尿素过量在反应后期加快反应;不同胶结液浓度对CaCO_3最终生成量没有明显影响.     

碳纳米管负载离子液体对铜离子吸附研究

采用浸渍法将手性离子液体1-乙基-3-甲基咪唑L-酒石酸盐(EMIML-Tar)负载到羧基化多壁碳纳米管(CNTs)上,对水溶液中Cu~(2+)进行吸附,考察了离子液体加入量、EMIML-Tar/CNTs吸附剂用量、Cu~(2+)初始浓度、pH、吸附温度、吸附时间对吸附性能的影响。结果表明,负载离子液体后能显著提高多壁碳纳米管对Cu~(2+)的吸附能力,当Cu~(2+)初始浓度为20 mg/L,吸附剂用量为25 mg,溶液pH为6.0,吸附温度为298 K,吸附时间为30 min时,EMIML-Tar/CNTs吸附剂对Cu~(2+)去除率达96%,吸附量为19.19 mg/g。应用2种动力学模型对吸附过程进行拟合,结果表明吸附过程可以很好地用准一级动力学方程描述。     

活性炭纤维电吸附去除水中Cd~(2+)的研究

采用不同浓度氢氧化钠溶液对活性炭纤维进行改性,利用改性后的活性炭纤维电吸附去除水中Cd~(2+)离子,结果表明:采用2 mol/L NaOH改性后的活性炭纤维具有更高的Cd~(2+)去除率.因此,实验采用2 mol/L NaOH改性活性炭纤维电极研究电压、温度、Cd~(2+)初始浓度对电吸附去除Cd~(2+)效果的影响.实验结果表明:电压越高,Cd~(2+)去除率越高;温度越高,Cd~(2+)去除率也越高,但是温度太高,溶液蒸发严重;Cd~(2+)初始浓度越大,Cd~(2+)去除率越低,但吸附容量增大.除此以外,电吸附循环实验表明Na OH改性活性炭纤维电极在电吸附Cd~(2+)过程具有良好的再生性.