4A和13X分子筛去除水中重金属Cd2+及其吸附性能研究

以4A和13X分子筛为吸附材料,考察废水pH值和Cd²⁺初始浓度等对Cd²⁺去除率的影响,并研究了分子筛对Cd²⁺的吸附性能。结果表明,4A和13X分子筛投加量为0.16g/L、废水pH值为5、Cd²⁺浓度为20mg/L时,Cd²⁺去除率达到95%以上;分子筛对Cd²⁺的去除机理以离子交换吸附为主,交换出来的Na⁺与分子筛吸附的Cd²⁺摩尔浓度比为2;在吸附热力学和动力学方面,4A和13X分子筛均符合Langmuir吸附等温模型和Lagergren二级速率方程,计算的饱和吸附容量Q₀分别为150.15、163.67mg/g,二级反应速率常数K₂分别为2.45×10-3、3.96×10-4 g/(mg·s)。该吸附反应是一种单分子层反应速度较快的化学吸附过程。     

改性红蓼对废水中重金属Cu~(2+)的吸附研究

红蓼是一种药用植物,药用后的红蓼残渣表面粗糙,内部疏松多孔,是一种较好的吸附载体。用冰乙酸对药用后的红蓼残渣进行改性处理,用改性后的红蓼残渣对废水中Cu~(2+)进行循环吸附研究。ICP分析表明,冰乙酸改性之后,红蓼残渣对废水中Cu~(2+)的吸附效率达到95.6%,远高于未改性红蓼残渣的吸附效率(59.2%)。3次循环吸附后,吸附效率仍达到87.3%。结果表明,对药用后的红蓼残渣进行酸改性制得的吸附材料具有很好的吸附效果。     

镍渣表面理化特性及对Pb2+、Cu2+的吸附研究

利用多种表征手段对镍渣的组成和表面特性进行分析,证实了镍渣具备吸附废水中重金属的能力。本实验所采用的水淬二次镍渣中含有含量较高的SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO等活性成分,且具备由不同聚合度的Si-O四面体、Al-O四面体或Al-O八面体组成的岛状、链状或网状骨架结构,能够通过离子交换和专性吸附去除溶液中的重金属离子。此外,镍渣粉体表面的碱中心可以为金属阳离子提供有效的吸附位点,且表面在pH=4~12的范围内均带负电,这些都有利于金属阳离子的吸附。镍渣粉体对模拟废液中的Pb²⁺、Cu²⁺吸附实验结果显示,其对废液中的Pb²⁺、Cu²⁺均表现出较好的吸附效果,且对Pb²⁺表现出更好的选择性吸附效果。     

炭化花生壳与活性碳纤维对Cd~(2+)的吸附研究

采用ICP-OES检测技术,研究了以吸附剂投加量、吸附液pH和Cd~(2+)初始浓度等作为影响因素,炭化花生壳和活性碳纤维对Cd~(2+)的吸附性能。研究结果显示,在炭化温度为500℃,pH为6,投加量为0.2g时,炭化花生壳吸附Cd~(2+)的去除率达到99.88%;活性碳纤维投加量为0.4g时去除率最大为79.05%;表明炭化花生壳对Cd~(2+)的吸附效果更好。吸附过程符合Langmuir模型及Freundlich模型,说明对Cd~(2+)的吸附中既有单分子层吸附又存在交换吸附。研究对实际应用中选择合适的Cd~(2+)吸附剂具有指导意义。     

水泥基复合固化剂对镉和锌混合污染土的固化试验研究

为了研究水泥基复合固化剂对重金属混合污染土的固化稳定效果及其与单一重金属污染土的固化效果差别,探究锌和镉离子之间是否有协同或拮抗作用,采用水泥、石灰、粉煤灰和蒙脱石等作为复合固化剂,通过开展无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验、X射线衍射分析（XRD）以及电镜扫描分析（SEM）,研究锌镉混合污染土在不同固化剂掺量下的强度特性与浸出毒性、pH值与浸出毒性间的关系、重金属混合污染土与单一重金属污染土的固化效果差异,并通过XRD和SEM分别对固化产物的成分和形貌进行微观分析,进而分析固化机理。试验结果表明：用生石灰、粉煤灰、海泡石、蒙脱土替代等量水泥可使固化产物的强度提高;Zn²⁺与Cd²⁺之间不存在拮抗作用,Cd²⁺的存在还会有助于Zn²⁺的固定;重金属离子的浸出浓度随浸出液pH值的增大而明显降低;固化效果好的样品相较于固化效果差的样品有更多的针状、网状等较为致密的结构。     

过渡金属离子(Fe~(3+),Co~(2+),Ni~(2+))和UO_2~(2+)与不同取代基偕胺肟络合机理的理论研究

偕胺肟基对铀酰离子具有很强的络合能力及较高的选择性,目前已成为海水提铀吸附材料研究的热点.本文运用阿姆斯特丹密度泛函(Amsterdam density functional,简称ADF)方法研究了UO_2~(2+)、Fe~(3+)、Ni~(2+)、Co~(2+)与不同取代基(—OH,—NH_2,—H,—F,—CF_3)偕胺肟的络合反应.密度泛函理论(density functional theory,简称DFT)对这些配位化合物的几何结构进行优化和相关热力学参数的计算与收集.从键能强弱方面分析,不同取代基偕胺肟螯合的基本趋势都是Fe~(3+)最稳定的,而UO_2~(2+)螯合是最不稳定的.从热力学角度分析,表明偕胺肟最容易与UO_2~(2+)和Co~(2+)进行螯合,而取代基为—CF_3的偕胺肟最难与UO_2~(2+)和Co~(2+)进行螯合.在液相环境中不同取代基偕胺肟与UO_2~(2+)和Co~(2+)离子螯合的稳定顺序均为—NH_2—OH—H—F—CF_3.在η2构型中,偕胺肟比其他取代基偕胺肟更稳定,其中UO2+2与氨基偕胺肟螯合过程中的ΔG(吉布斯自由能变)最低为-646.65 k J/mol.     

镍渣表面理化特性及对Pb2+与Cu2+的吸附研究

利用多种表征手段对镍渣的组成和表面特性进行分析,证实了镍渣具备吸附废水中重金属的能力.实验所采用的水淬二次镍渣中含有含量较高的Si O2、Al2O3、Ca O、Mg O等活性成分,且具备由不同聚合度的Si-O四面体、Al-O四面体组成的骨架结构.此外,镍渣粉体表面的碱中心可以为金属阳离子提供有效的吸附位点,且表面在p H=4~12的范围内均带负电,这些都有利于金属阳离子的吸附.镍渣粉体对模拟废液中的Pb2+、Cu2+吸附实验结果显示,其对废液中的Pb2+、Cu2+均表现出较好的吸附效果,且对Pb2+表现出更好的选择性吸附效果.     

Bi~(3+)/Yb~(3+)共掺GdVO_4近红外发光性能研究

使用高温固相法制备了一种新的Bi3+,Yb3+共掺杂GdVO4量子裁剪近红外发光材料,该材料在波长为250~400nm的紫外光激发下发射出很强的近红外光(900~1100nm).由于体系中Bi3+离子的引入,相对于Gd0.9Yb0.1VO4,Gd0.87Yb0.1Bi0.03VO4在989nm处的近红外发光强度提高近120%,且其激发峰也从323nm红移至341nm,整个激发谱带更宽,更有利于实际应用.由于Yb3+离子既可以利用基质中的VO3-4电荷迁移态跃迁的能量,也可以同时利用Bi3+的1S0-3P1能级跃迁传递能量,相对于目前报道的理论量子裁剪效率最高的YVO4:Bi3+,Yb3+,GdVO4:Bi3+,Yb3+无论其近红外发光强度还是可见光发光强度强度皆有提升,是一种很有希望的紫外宽带激发近红外发光材料.     

碳量子点荧光猝灭法检测Hg~(2+)及其猝灭机理研究

以焦粉为原料,采用一步水热法合成荧光碳量子点,用合成的碳量子点对水中Hg~(2+)进行检测,并对Hg~(2+)与碳量子点的结合方式、反应机理等进行研究,探讨Hg~(2+)对碳量子点的荧光猝灭机理。结果表明,合成的碳量子点在用于Hg~(2+)检测时具有较好的单一选择性;Hg~(2+)对该碳量子点的荧光有猝灭效应;用碳量子点荧光猝灭法检测Hg~(2+),灵敏度高,对Hg~(2+)浓度的检测范围为1.0×10~(-8)～1.0×10~(-7) mol/L,检出限为1.0×10~(-8) mol/L;Hg~(2+)对碳量子点荧光猝灭的方式为静态猝灭,二者相互作用是自发进行的焓驱动过程,相互结合位点约为1,反应结合常数为1.0×10~5 L/mol。     

利用电化学方法测定熔渣中Ni~(2+)扩散系数

利用ZrO2(MgO)固体电解质管集成构建Pt,O2(air)|ZrO2作参比电极的可控氧流电解池,采用循环伏安法和计时电流法在1773K下对含3%NiO熔渣中Ni2+的扩散系数进行测定。结果表明,在一定条件下熔渣中Ni2+在Ir电极上的还原是一步还原并受扩散控制的可逆过程;两种方法测得Ni 2+扩散系数值相近且与文献值基本吻合,分别为(8.1±0.2)×10-6和(6.8±1.5)×10-6 cm2/s。因此,可认为采用此电解池装置测定熔渣中Ni 2+的扩散系数是可行的。     

Eu~(3+)掺杂纳米TiO_2的制备及光催化性能的研究

通过溶液法制备了不同铕(Eu3+)掺杂量Ti O2纳米颗粒(Eu3+/Ti O2),利用XRD、TEM、XPS对其进行了表征.在可见光照射下,以光催化降解常用的工业染料为目标反应,探讨了Eu3+掺杂量、催化剂用量、溶液p H值和催化剂重复利用对催化活性的影响,以优化光催化条件.结果表明:煅烧温度为500℃,Eu3+/Ti O2光催化剂晶型为锐钛矿型,其晶粒尺寸为14 nm;Eu3+离子的最佳掺杂摩尔比r(Eu3+︰Ti O2)=3%,样品加入量为1.25 mg/m L,p H=10.75时样品光催件性能最佳;其3次循环降解甲基紫,60 min内降解率仍保持在约96%,说明Eu3+/Ti O2光催化剂具有良好的稳定性.     

活性炭对印染废水中碱性紫的吸附作用

用活性炭吸附模拟废水中的碱性紫染料,研究pH值对吸附性能的影响,得出当pH值为8~10时,对碱性紫的去除率最大.酸性、中性和碱性条件下的饱和吸附量(mg.g-1)分别为233.57、260.38和507.17.同时用KOH进行改性,借助红外光谱表征改性前后活性炭表面官能团的变化,并测定改性后活性炭的吸附等温线.结果表明,KOH的改性使活性炭表面带有更多的碱性基团,增加了吸附活性位,提高对碱性紫的吸附量,中性条件下饱和吸附量达350.77 mg.g-1,比改性前提高35%,吸附等温线符合B.E.T方程.     

高岭土负载绿色合成纳米铁的制备及其对孔雀石绿和铅离子的去除性能研究

红背桂树叶提取物绿色合成铁纳米颗粒（Fe NPs）在水环境修复领域具有很高的应用潜力。但由于Fe NPs存在团聚、易氧化等不稳定因素,在去除污染物时抑制了反应活性。为了解决这一问题,使用一步法制备了高岭土负载Fe NPs （K-Fe NPs）,并系统地检测了其对孔雀石绿和Pb²⁺混合污染物的去除反应活性。采用X射线衍射（XRD）和傅里叶红外光谱（FTIR）对Fe NPs、高岭土和K-Fe NPs进行表征和分析。3种材料对比实验结果表明,K-Fe NPs对单独的孔雀石绿和Pb²⁺的去除效率（99.10%和93.41%）优于Fe NPs（93.67%和85.33%）和高岭土（32.54%和12.50%）。此外,K-Fe NPs经过4次重复循环对孔雀石绿和Pb²⁺的去除率仍分别为74.02%和55.48%。结果表明,K-Fe NPs在染料和重金属离子复合污染修复领域具有一定应用前景。     

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。