Investigation of performances and mechanism of fluoride removal by Fe (III)-loaded ligand exchange cotton cellulose adsorbent

Novel adsorbent, Fe(III)-loaded ligand exchange cotton cellulose adsorbent [Fe(III)LECCA], was used to investigate the adsorption performances and mechanism of fluoride removal from aqueous solutions. The adsorbent was found to adsorb fluoride rapidly and effectively. The fluoride removal was influenced by pH. Adsorption model followed first-order reaction at different temperature, theapparent adsorption activated energyE, was 6.37 kJ·mol⁻¹, and adsorption enthalpy ΔH was 5.35 kJ·mol⁻¹. The adsorption capacity of fluoride on adsorbent was 3.2 mmol·g⁻¹ (dry weight). The maximal integer coordination ratio of fluoride with Fe(III) LECCA was 3∶1. The ligand exchange mechanism of adsorption was elucidated through chemical methods and IR spectral analysis. Foundation item: Supported by the National Natural Science Foundation of China (29977010) and Shanghai Priority Academic Discipline Biography: ZHAO Ya-ping (1974-), female, Ph.D., research direction: water and wastewater treatment.     

壳聚糖磁性微球对偶氮品红的吸附

利用反相悬浮交联法,以Fe3O4为核,制备了壳聚糖磁性微球.将其用于水中偶氮品红的吸附,研究了溶液酸度、吸附时间、偶氮品红初始浓度、温度、离子强度对吸附的影响.结果表明:在40℃,pH 4.0,无盐条件下吸附效果最佳,壳聚糖磁性微球对偶氮品红的饱和吸附量达到357.1 mg/g.运用相关数学模型拟合实验数据得出,该吸附同时符合Freundlich和Langmuir模型(均R2>0.96).经3次重复使用再生后壳聚糖磁性微球对偶氮品红的吸附率仍高于90%.该种新型吸附剂吸附能力强、速度快且易分离和可再生.     

超薄g-C3N4吸附性能的研究

吸附法具有操作简便、高效、吸附剂可再生等优点,被普遍认为是去除工业染料的最有效方法之一.以三聚氰胺为前驱体,采用热聚合法,制备了块体g-C3N4,并使用热剥离法对其进行剥离,得到一次剥离g-C3N4和二次剥离g-C3N4产物.通过TEM、AFM、XRD、DRS、BET对其形貌、组成和结构进行了表征,同时探索了温度、pH、起始浓度、吸附时间对超薄g-C3N4的吸附性能的影响.结果表明：50 mg块体g-C3N4、一次剥离g-C3N4、二次剥离g-C3N4在1 h内对90 mg·L－1有机染料罗丹明B (RhB)和100 mg·L－1刚果红 (CR)的最大吸附量分别为：7.270 mg·g－1、5.207 mg·g－1;20.463 mg·g－1,20.909 mg·g－1;36.094 mg·g－1,50.375 mg·g－1.特别是在一次剥离g-C3N4的吸附体系中,证实了RhB和CR的吸附Freundlich等温线方程分别为ln qe ＝－0.93＋0.87ln ce (R2＝0.90)、ln qe ＝－0.09＋0.73ln ce (R2＝0.97);并且RhB的吸附为准一级动力学模型：ln (qe－qt) ＝ －0.04t＋3.3 (R2＝0.93),而CR的吸附为为准二级动力学模型：t/qt＝0.07t＋0.14 (R2＝0.99).第一性原理计算表明,超薄g-C3N4对RhB和CR的吸附动力学模型不同,主要是由于RhB和CR的分子结构不同、前线轨道不同、表面静电势不同,使其在超薄g-C3N4的表面上的吸附位点和吸附能不同等微观差异所导致的.这将为二维材料吸附、检测、降解环境污染物提供新的视野.     

膨胀石墨吸附二苯胺-4-磺酸钠的动力学及热力学

以二苯胺-4-磺酸钠(DPASA)为吸附质,研究了其在膨胀石墨(EG)上的吸附动力学及热力学行为;针对DPASA的初始质量浓度,温度,pH值,离子强度以及EG的膨胀容积(EV)对吸附性能的影响进行了讨论.吸附动力学研究表明此过程可用准二级模型描述;在测试DPASA质量浓度及温度下,吸附过程活化能为1～10 kJ/mol.吸附热力学研究显示DPASA在EG上的吸附属于Ⅱ型;平衡吸附量随DPASA初始质量浓度、溶液离子强度和EG的EV的增加而增大;温度和pH值对吸附性能没有显著影响;物理吸附是吸附过程中的主导因素.     

改性污泥基吸附剂对水中铬(Ⅵ)的吸附性能研究

以城市污水厂脱水污泥为原料,采用添加发泡剂辅助的方法制备了污泥基吸附剂,并对部分污泥基吸附剂进行3 mol/L HNO_3改性,研究了2种改性污泥基吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附行为.结果表明:HNO_3改性改善了污泥基吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附性能,pH是影响污泥基吸附剂吸附去除Cr(Ⅵ)的关键因素,最适pH在1.0~3.0,最佳吸附时间为3 h.25 ℃下改性污泥基吸附剂吸附Cr(Ⅵ)符合Langmuir吸附模型,准二级动力学模型能很好地描述HNO_3改性前后污泥基吸附剂的吸附行为.     

马来酸酐/丙烯酸水凝胶对亚甲基蓝染料的吸附

以马来酸酐(MA)、丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为原料,采用水溶液聚合法制备P(MA-co-AA-co-AM)水凝胶,并考察不同因素对水凝胶吸附亚甲基蓝染料效果的影响.实验结果表明:当亚甲基蓝染料初始质量浓度为1g/L,吸附剂用量为1g/L,溶液pH=9,环境温度为20~25℃时,P(MA-co-AA-co-AM)水凝胶对亚甲基蓝染料的吸附效果最佳,最大吸附量为985.98mg/L,去除率达98.60%;水凝胶对亚甲基蓝的吸附行为符合准二级反应动力学方程和Langmuir吸附等温式.     

Organic dye removal and recycling performances of graphene oxide-coated biopolymer sponge

In this study, a biopolymer sponge (PS) with a crosslinked mixture of gelatin-chitosan-poly(vinyl alcohol) was dipped into graphene oxide (GO) solution to form a composite sponge (CS, GO-coated PS) by a combination of simple dip-coating and freeze-drying procedures, as a sponge-like adsorbent in organic dye removal applications. The morphological, chemical, crystalline, mechanical and thermal characterizations of the as-obtained sponges were further investigated for the possible changes in the structure of sponge-like adsorbent after coating the GO sheets on the 3D porous structure of PS. The results showed that the CS had possessed effectively organic dye removal performances comparing to the PS. In the adsorption, the Langmuir and pseudo-second-order models corresponding to a monolayer approach and a chemical adsorption were appropriated. The maximum adsorption capacity of Rhodamine B and Congo red reached 126.8 and 135.0 ?mg?g^?1; and 145.6 and 148.6 ?mg?g^?1 corresponding onto the PS and CS. It indicates that the maximum adsorption capacity on the CS enhanced significantly comparing to those on the PS owing to the functional GO sheets coated in the 3D porous structure of PS, which leads to supplying further functional adsorption sides on the whole 3D porous structure of CS. Notably, the sponges-like adsorbents could be regenerated and used again without a remarkable decrease of dye removal ability occurred in 9 adsorbing–desorbing cycles. Therefore, the CS prepared in this study can become a potential adsorbent for actual applications because of non-toxic materials, proper structural features, low-cost material and operation, and reliable recyclability.     

TiO2-GO复合材料对苯酚废水的吸附行为

采用一锅超声回流法制备一种新型的二氧化钛-氧化石墨烯（TiO₂-GO）复合材料， 通过X射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）和 Raman光谱对其结构进行表征, 并研究溶液的pH值、 吸附温度、 吸附时间、 溶液的初始质量浓度对该材料作为吸附剂对苯酚废水去除效果的影响. 实验结果表明： 400 mg/L的苯酚溶液， 室温下， pH=5时，该材料对苯酚的吸附量为80 mg/g；吸附过程符合Langmuir模型，动力学实验数据符合准二级动力学曲线； TiO₂-GO可在30 min内有效净化苯酚废水，具有一定的应用前景.     

Efficient adsorption of As(V) on poly(acrylo-amidino ethylene amine) nanofiber membranes

Poly(acrylo-amidino ethylene amine) (PAEA) nanofiber membranes have been synthesized by combining the electrospinning technique and subsequent chemical modification. The membranes were used to remove As(V) from aqueous solution. The adsorption kinetics, equilibrium isotherms, and pH effect were investigated in batch experiments. The Langmuir isotherm and pseudo second-order kinetic models agree well with the experimental data. The PAEA nanofibers are effective for As(V) adsorption at pH 3. Experimental results showed that the maximum adsorption capacity of the PAEA nanofibers with As(V) is 76.92 mg g-1 , which is much higher than that of the PAEA microfibers (27.62 mg g-1 ). The adsorption rate of PAEA nanofibers is faster than that of PAEA microfibers due to its higher specific surface area. The PAEA nanofibers can be used as an effective adsorbent for the removal of As(V) in aqueous solution due to high adsorption capacity and short adsorption time to achieve equilibrium.     

TiO2/活性炭复合纳米纤维膜吸附亚甲基蓝的动力学

聚丙烯腈、N,N-二甲基甲酰胺和钛酸四丁脂水解溶胶的混合液通过静电纺丝、预氧化、炭化、活化制备TiO2/活性炭复合纳米纤维膜.基于静态吸附试验,考察了不同TiO2/活性炭复合纳米纤维膜投加量、亚甲基蓝初始质量浓度、温度、pH值条件下,TiO2/活性炭复合纳米纤维膜对亚甲基蓝的吸附性能,并用Langmuir等温吸附方程、Freundlich等温吸附方程、准一级动力学方程,准二级动力学方程、颗粒内扩散方程进行了拟合,结果表明,Freundlich经验公式、准二级动力学方程能较好地描述TiO2/活性炭复合纳米纤维膜对亚甲基蓝的吸附行为.研究表明,吸附量随温度升高而增加,吸附效率受颗粒内扩散影响.无论是紫外光还是太阳光照射,TiO2/活性炭复合纳米纤维膜都具有很好的光催化再生性能.     

榴莲壳吸附水中十六烷基三甲基溴化铵的研究

榴莲壳经甲醛/硫酸混合溶液处理后制备成吸附剂。研究了吸附剂对十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的吸附性能,考察了溶液pH值、吸附剂用量、起始浓度、吸附时间、浓度和温度的影响。结果表明,吸附容量在pH值7~11范围内达到最大值,CTAB的去除率随着吸附剂用量增加而增大,当吸附剂用量为0.5g时,CTAB的去除率达97.5%。吸附容量也随着起始浓度的增加而增大,并在120min达到吸附平衡。运用3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二级动力学方程描述。吸附等温线用Langmuir方程的拟合效果优于Freundlich或Tempkin方程。在热力学研究中,ΔG°<0,ΔH°>0,ΔS°>0,表明此吸附过程是自发、吸热和熵增加的过程。     

城市剩余污泥基吸附剂对水中两种喹诺酮类抗生素的去除

以城市污水处理厂剩余污泥为原料, 通过HNO₃活化、NaOH活化以及H₂O₂氧化改性制备吸附剂(sewage sludge-based adsorbent, SSA), 研究其对水中环丙沙星(CIP)和洛美沙星(LOM)的去除及影响因素。采用扫描电子显微镜和傅里叶红外转换光谱对吸附剂表面形貌及官能团进行表征, 采用控制变量静态吸附实验方法, 考察吸附剂投加量、温度、溶液pH和离子强度等因素对吸附剂去除两种抗生素的影响。结果表明: 实验条件下, 经过0.1 M HNO₃活化后的改性吸附剂对两种抗生素的去除效果最好, 改性后吸附剂表面粗糙的结构可为抗生素的吸附提供更多的位点, 表面含氧官能团可以通过形成氢键增强对水中有机物的吸附。当抗生素浓度为10 mg/L时, 吸附剂对CIP和LOM的吸附量分别为8.95和7.28 mg/g, 最高去除率分别为90%和73%。吸附剂对CIP和LOM的吸附过程均符合准二级动力学方程, Langmuir等温方程能够很好地描述吸附剂 对两种抗生素的吸附行为, 主要为单分子层化学吸附。经5次循环使用后, 吸附剂对CIP和LOM的去除率仍可达84%和67%。研究结果可为抗生素污染控制提供一条经济有效的技术途径。     

土霉素菌渣活性炭吸附处理低浓度含铬废水

采用活化法制备土霉素菌渣活性炭(菌渣炭),并用于处理低浓度含铬废水。经过组分测定可以看出土霉素菌渣含有较高的挥发分,灰分含量较低;元素分析中C、O元素的含量较高,表明土霉素菌渣含有大量的有机物和菌体蛋白;BET测得菌渣炭的比表面积、孔容和孔径都较大,通过扫描电镜可观察出菌渣炭具有较多的微孔和中孔,有利于对Cr(VI)定的吸附。通过单因素实验确定在初始Cr(VI)浓度为2mg/L时菌渣炭对Cr(VI)的最佳吸附pH、吸附剂投加量、吸附时间分别为4、0.5g/L、 50min, Cr(VI)的最高去除率为96.2%。热力学和动力学分析结果表明菌渣炭对Cr(VI)的吸附符合Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型。菌渣炭的饱和吸附量为17.93 mg/g,对Cr(VI)的吸附速率与吸附剂上未被占据的吸附位点的平方成正比。用1mol/L的HCl对菌渣炭进行洗脱再生,经过4次循环实验Cr(VI)的去除率为77.1%,剩余溶液中Cr(VI)浓度为0.459 mg/L,满足污水综合排放标准0.5 mg/L,菌渣炭的饱和吸附量为2.018 mg/g,表明菌渣炭的再生性能良好。     

膨润土负载壳聚糖的微波辅助制备及对Cu2 的吸附研究

以微波辅助法制备了壳聚糖负载膨润土材料。通过红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)对膨润土及插层膨润土进行了表征。结果表明壳聚糖负载在壳聚糖上。对该材料吸附水中Cu2+的性能进行了研究,结果显示在25℃,pH=6的条件下,最大理论吸附量为10.10 mg/g,最大理论吸附量随温度升高而降低。用不同模型对等温线及动力学数据进行了拟合,结果表明准二级动力学方程能更好地拟合实验数据,等温吸附平衡更符合Langmuir模型。     

海泡石对水相中抗坏血酸的吸附

以湖南湘潭海泡石为吸附剂,吸附废水中的低浓度抗坏血酸.在不同吸附条件下,进行了吸附规律试验研究及吸附材料性能检测.结果表明,在吸附时间为6.0 min,海泡石用量为15.0 g/L,pH=5.5时,对吸附初始质量浓度为150 mg/L的抗坏血酸,其吸附率能达到55%,对吸附初始质量浓度为70.0 mg/L的抗坏血酸,其吸附率能达到66.3%.海泡石对抗坏血酸的饱和吸附量为6.5 mg/g.添加少量的聚合氯化铝,吸附效率能大幅度提高,分析表明吸附效率的提高可能是吸附与絮凝协同作用的结果.经粒度测试显示,湖南湘潭海泡石粒度小、比表面积大,是一种无公害、天然的吸附材料,适于用作VC废水的深度处理.     

氯化锌改性玉米秸秆生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附特性研究

为了提高对废水中Cr （Ⅵ）的去除效率,获得高效且成本低廉的吸附剂,以农业废弃物玉米秸秆为原材料制备生物炭,并采用氯化锌对其进行改性。实验表明,在固液比为2 g/L、pH为2、Cr （Ⅵ）溶液初始质量浓度为100 mg/L、吸附时间为6 h时,最佳改性剂比例条件下改性炭的去除率能够达到99.3%,比未改性的生物炭高73.7%。此外,考察了单一因素改性剂比例、溶液pH、吸附温度、离子强度对吸附效果的影响。同时研究了改性炭对Cr（Ⅵ）的吸附动力学和吸附等温线。结果说明该吸附是自发、熵增的吸热过程且吸附反应符合准二级动力学方程和Langmiur等温模型,最大饱和吸附容量为72.46 mg/g。通过扫描电镜（scanning electron microscopy）、傅里叶红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy）、X射线衍射（X-ray diffraction）等方法对原炭（biochar）和改性生物炭（modified biochar）进行表征,分析表明改性炭微孔结构明显,表面粗糙,吸附位点增加,芳香化程度提高,从而提高了吸附性能,且锌以氢氧化物颗粒形式存在于生物炭表面。     

胺基功能化凹土吸附处理铅酸蓄电池含铅废水

铅酸蓄电池企业在生产过程中产生大量的强酸性含铅废水,如不妥善处理将会对环境造成污染.以γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性凹土作为吸附剂,将某铅酸蓄电池企业在生产过程中产生的强酸性含铅废水作为实验用水,通过静态实验考察改性凹土对废水中Pb2+的吸附性能.结果表明,将废水pH值调节为4.02,废水中Pb2+的去除率可达到99.12%;废水中Pb2+的去除率随着吸附剂用量和吸附时间的增加而升高;改性凹土吸附废水中的Pb2+符合拟二级动力学模型.改性凹土吸附剂对铅酸废水治理具有较好的应用前景.     

载Fe(Ⅲ)树脂除氟性能的研究

研究了Fe(Ⅲ)改性大孔磺酸型树脂对饮用水中氟离子的吸附特性.氟在载Fe(m)树脂上的吸附不随pH的变化而变化,该吸附剂对氟的饱和吸附量随温度的升高而增加,吸附热力学方式符合Langmuir和Freundlich吸附等温式,吸附动力学符合Elovich和准二级动力学模型,而且代表性竞争离子对氟在树脂上的吸附无明显影响....     

赤泥吸附结晶紫的研究

以山东赤泥为吸附材料,静态吸附法批量实验了温度、投加量、pH、接触时间、初始质量浓度(ρ0)等因素对含结晶紫废水的吸附效果.结果表明:在30℃,赤泥投加量为4g/L、pH为12、接触时间为2h的条件下,对含500mg/L的结晶紫染料溶液的去除率为95%,吸附量为119mg/g;赤泥吸附结晶紫热力学性质与Henry型吸附等温线吻合,热力学参数计算结果表明,吸附符合自发吸热过程;赤泥吸附结晶紫动力学过程符合一级动力学模型.     

发酵秸秆吸附水中重金属离子性能研究

 生物吸附法是一种新兴的废水处理方法,高效廉价生物吸附剂的研发是生物吸附技术研究的关键之一。以甜高粱秸秆发酵产乙醇残渣（FSSR）为吸附剂,研究了其对Pb（Ⅱ）的吸附特性。研究结果表明,FSSR对Pb（Ⅱ）的吸附过程符合拟二级动力学模型,吸附过程是化学吸附过程。发酵后材料对Pb（Ⅱ）的吸附容量有显著提高,平衡时吸附容量由3.32 mg/g提高到6.92 mg/g。当温度由10℃升高到40℃时,FSSR对Pb（Ⅱ）最大吸附容量由5.92 mg/g提高到7.23 mg/g,等温吸附过程符合Langmuir模型。多元体系中FSSR对离子的选择性为Pb（Ⅱ）> Cu（Ⅱ）> Zn（Ⅱ）。发酵后材料有更多的活性官能团裸露在材料的表面,为吸附反应的发生提供了有利的条件,可以提高材料对金属离子的吸附容量。