污泥吸附剂对Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附动力学研究

以剩余污泥为原料,以十六烷基三甲基溴化铵为活化剂制取改性吸附剂,通过恒温水浴振荡静态吸附实验研究了改性吸附剂对含Cu(Ⅱ)和Cr(VI)废水的吸附性能.借助比表面积测定仪、红外光谱仪和扫描电镜仪对改性前后的污泥进行了表征.比较了污泥改性前后的吸附效果、考察了溶液初始pH、溶液初始浓度、吸附平衡时间、温度等因素对吸附效率的影响,同时,研究了改性污泥吸附剂对Cu(Ⅱ)和Cr(VI)的吸附动力学行为.结果表明,改性污泥吸附剂表面及孔洞均变得疏松和粗糙,且孔洞明显增大,BET比表面积为14.97 m~2·g~(-1).改性后污泥对Cu(Ⅱ)和Cr(VI)的吸附性能明显增加,在Cu(Ⅱ)和Cr(VI)初始浓度均为50 mg·L~(-1)时,吸附剂投加量4 g·L~(-1),反应体系温度25℃,pH为3.0,吸附平衡时间为30 min时,去除率比改性前分别增大了56.79%和47.60%;Cu(Ⅱ)和Cr(VI)离子最大理论吸附量分别达到21.06和14.85 mg·g~(-1).吸附机制分析表明,吸附等温线数据符合Langmuir模型,模型R~2分别为0.998和0.999,存在单分子层吸附;在实验温度下(15、25、35、45℃)的吸附动力学实验数据符合准二级动力学模型,R~2均达到了0.99以上,且随着温度的升高,吸附越容易进行,说明Cu(Ⅱ)和Cr(VI)的吸附以化学吸附为主,物理吸附为辅.改性吸附剂能够应用于含有重金属的废水处理,实现废物资源化利用.     

黄芪废渣生物吸附剂的制备及其对Pb~(2+)的吸附

以黄芪废渣为原料,用均苯四甲酸二酐对其进行化学改性,并将其用于模拟废水中Pb~(2+)的吸附.通过傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜等方法对改性黄芪废渣生物吸附剂进行表征.结果表明:改性后黄芪废渣羧基官能团增加,表面粗糙,更有利于对Pb~(2+)的吸附.在pH值为5.0,吸附时间为1h,吸附剂量为10g·L~(-1)的条件下,对浓度为500mg·L~(-1)的Pb~(2+)吸附率为99.53%.改性吸附剂对Pb~(2+)的吸附可以用准二级动力学方程描述,等温吸附符合Langmuir和Freundlich模型,根据Langmuir方程,25℃时最大吸附量为193.1mg·g~(-1),高于黄芪废渣改性前的最大吸附量(58.89mg·g~(-1)).改性后的黄芪废渣生物吸附剂可以再生重复使用5次以上.     

H_(1.6)Mn_(1.6)O_4/PVC纳米纤维膜吸附剂的制备及其锂吸附性能

锂离子筛成型技术对于液态锂资源的工业化提取具有重要意义。本研究采用静电纺丝技术制备了亲水改性的HMO/PVC-PMMA纳米纤维锂离子筛成型吸附剂,研究了成型吸附剂亲水改性前后吸附平衡容量及循环吸附解吸性能的变化,并对HMO进行了吸附热力学及吸附动力学分析。结果表明:HMO粉末符合Langmuir吸附等温方程及伪二级动力学方程,其吸附容量为34.41 mg·g~(-1)。HMO/PVC成型吸附剂中HMO的最佳负载量为20%(wt),最佳吸附时间为12 h,最大吸附量为4.29 mg·g~(-1);HMO/PVC-PMMA成型吸附剂中PMMA的最佳添加量为6%(wt),最大吸附量为18.41 mg·g~(-1),与HMO/PVC成型吸附剂相比HMO/PVC-PMMA的吸附量提升了4倍,表明了亲水性材料PMMA的引入可以有效改善PVC纳米纤维成型吸附剂的吸附解吸性能。     

玉米秸秆对废水中Cr(Ⅵ)吸附的热力学和动力学研究

利用玉米秸秆做吸附剂,通过批次实验对废水中Cr(Ⅵ)进行吸附研究,并用单因素实验方法讨论了体系pH值、玉米秸秆加入量、温度、废水中Cr(Ⅵ)的浓度、时间等条件对其吸附的影响,从而确定最佳吸附条件.实验还对其进行了吸附热力学、吸附动力学及等温吸附模型的研究.结果表明,最佳吸附条件为向50 mg·L~(-1)Cr(Ⅵ)的溶液中加入14 g·L~(-1)的玉米秸秆粉,在pH为1、吸附温度为30℃的条件下恒温搅拌3 h,其吸附效率达到最佳,去除率为92.91%.经吸附热力学分析在最佳条件下其吸附过程的△G0、△H0、△S0,表明该吸附过程为自发的吸热过程.经吸附动力学研究可以看出其行为更好地符合Lagergren准二级动力学模型.用Langmuir和Freundlich模型对等温吸附数据进行拟合,发现Langmuir模型能更好反应吸附过程特征,且其最大饱和吸附量为3.903 3 mg·g~(-1).     

制备焙烧Mg/Al水滑石及同时去除水中氟和硬度

通过共沉淀法制备焙烧Mg/Al水滑石(HTCs-400-MgAl),利用X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外线光谱(FTIR)对材料进行表征,研究焙烧水滑石投加的质量浓度、温度、溶液初始pH值、吸附动力学和等温吸附等对吸附效果的影响.结果表明:当焙烧水滑石在最佳投加质量浓度为6g·L~(-1)时,其在4h内对初始质量浓度为10mg·L~(-1)的氟离子和500mg·L~(-1)的硬度(以CaCO_3的质量浓度计算)的吸附量分别为1.57,47.50mg·g~(-1);焙烧水滑石吸附氟离子的过程更符合拟二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,其去除机理为结构重建;焙烧水滑石吸附硬度的过程更符合拟二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型,其去除机理包括表面吸附和生成沉淀去除.     

黑曲霉改性沼渣对水中Pb(Ⅱ)的生物吸附

经黑曲霉改性的沼渣首次作为生物吸附剂,处理含Pb~(2+)模拟废水,并取得较高吸附量。经黑曲霉改性后,沼渣比表面积由1.524 7 m~2·g~(-1)提高到7.054 2 m~2·g~(-1);且沼渣表面长有大量气生菌丝体与孢子,表明黑曲霉改性过程具有提高沼渣吸附潜力的作用。研究选取不同p H和投加量作为影响因素探求其对生物吸附量的影响。实验结果表明,最适合p H为4～自然p H,在投加量为0.1 g、温度为30℃、自然p H条件下,沼渣和改性沼渣对于Pb~(2+)的最大吸附量分别为2.86 mg·g~(-1)、6.32 mg·g~(-1);说明黑曲霉改性沼渣的吸附能力优于沼渣,主要是由于黑曲霉菌分泌的酶和产生的孢子与气生菌丝体提高了沼渣表面的吸附特性。改性沼渣的吸附动力学数据对二级动力学方程的拟合效果最好,说明改性沼渣的生物吸附更多涉及到化学吸附。因此,黑曲霉改性后的沼渣可能成为一种有前景的生物吸附剂。     

氧化石墨烯/适配体吸附剂对四环素类抗生素的吸附性能研究

将氨基修饰的适配体与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基丁二酰亚胺(NHS)活化的氧化石墨烯键合,制备得到了新型氧化石墨烯/适配体(GO/Apt)吸附剂,采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)进行表征,研究了四环素(TC)、多西环素(DC)和美他环素(MC)在其表面的吸附行为.结果表明:四环素类抗生素在GO/Apt吸附剂表面的吸附符合二级动力学模型(相关系数≥0.995 0),吸附过程符合Freundlich等温模型(相关系数≥0.989 2),为自发吸热过程(ΔG≤-1.20 kJ·mol~(-1),ΔH≥29.89 kJ·mol~(-1));GO/Apt吸附剂的最大吸附容量分别为66.12 mg·g~(-1)(TC),50.22 mg·g~(-1)(DC)和68.23 mg·g~(-1)(MC).GO/Apt吸附剂对四环素类抗生素的去除率达80%以上,表明其在环境水样中四环素类抗生素的去除方面具有较好的应用前景.     

聚丙烯酰胺/壳聚糖吸附剂的制备及其对铜离子的吸附性能研究

采用冷冻聚合法和冷冻干燥法制备交联聚丙烯酰胺/壳聚糖共混吸附剂并考察其对铜离子的吸附性能,并用红外光谱和扫描电镜对样品进行表征,考察吸附剂用量、铜离子初始浓度、吸附温度及吸附时间等因素对吸附容量的影响。结果表明:聚丙烯酰胺/壳聚糖共混吸附剂对铜离子的吸附容量相对于聚丙烯酰胺有所提升,当吸附剂用量为0.50 g,吸附前铜离子浓度为600 mg·L~(-1),静置吸附时间为24 h,吸附温度为50℃时,铜离子的吸附容量达到最大值32.46 mg·g~(-1)。吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型,在温度20～50℃间的吸附为吸热的自发过程。     

褐煤型吸附剂对氟离子的吸附

以山东龙口褐煤为原料,分别经盐酸和硝酸处理制得酸洗褐煤和硝化褐煤型吸附剂,用静态法研究对氟离子的吸附,研究褐煤型吸附剂的吸附动力学、吸附量、吸附等温线和溶液的pH值和温度对吸附的影响.结果表明:酸洗褐煤和稍化褐煤对氟离子具有相当的吸附量,在起始浓度为1000μg·L~(-1)F~-及pH=1酸洗褐煤吸附量可达155μg·g~(-1).静态等温吸附符合Freundlich等温方程,溶液的pH值升高,吸附量略有降低,温度升高使酸洗褐煤的吸附率增加,相反,使硝化褐煤的吸附率降低.此外,还研究了解吸率,结果表明:吸附在硝化褐煤上的F~-比酸洗褐煤上的更难解吸。     

氯化镁盐改性煤渣的制备和吸附F~-研究

为了回收再利用工业废弃物煤渣,本文利用负载法制备了氯化镁改性的煤渣除氟吸附剂(MgMC),通过扫描电镜(SEM)和粉末X射线衍射(PXRD)对其结构进行了表征,考察了吸附剂投加量和溶液pH对Mg MC吸附F~-性能的影响.与未改性煤渣和氯化钙改性煤渣除氟吸附剂(CaMC)相比,Mg MC对F~-有更好的去除效果.研究结构表明,当选择F~-溶液的初始浓度为30 mg·L~(-1)和吸附剂投加量为30 g·L~(-1)时,在pH=2~11的范围内Mg MC吸附F~-的效率均达到90%以上.在最佳条件下,当F~-的浓度较低时,F~-出水浓度达到了国家饮用水标准;当F~-的浓度较高时,F~-出水浓度达到了国家废水排放的标准.在不同浓度下,MgMC对F~-的吸附过程可以用表观二级动力学模型和Langmuir吸附等温方程来描述,在303 K时MgMC的吸附量达到最大值63.694 mg·g~(-1).     

水葫芦活性炭对亚甲基蓝吸附的动力学与热力学研究

以水葫芦活性炭为吸附剂吸附亚甲基蓝染料废水,探讨吸附剂投加量、振荡时间、pH值、温度及初始质量浓度对亚甲基蓝吸附的影响,考察水葫芦活性炭吸附亚甲基蓝的吸附等温线、动力学和热力学.结果表明,在水葫芦活性炭投加量为1 g·L-1、吸附时间为16 min、pH值为9、反应温度为30℃、亚甲基蓝初始质量浓度为160 mg·L-1的条件下,亚甲基蓝染料废水去除率最佳可达99. 7%;水葫芦活性炭对亚甲基蓝吸附符合Langmuir等温模型,且是自发的吸热过程,吸附过程与准二级动力学模型拟合较好.     

钝化剂铁粉对Cd(Ⅱ)的吸附特性

以铁粉为稳定化剂,通过吸附试验,系统分析了多种因素影响下Cd(Ⅱ)在铁粉中的吸附特性;利用吸附等温线、吸附动力学对铁粉吸附Cd(Ⅱ)进行研究,并通过反应前后SEM电镜图和XRD衍射谱图分析吸附反应机理.试验结果表明:铁粉对Cd(Ⅱ)的单位吸附量随初始溶液质量浓度和反应时间的增加呈上升趋势,随铁粉掺量的增加呈下降趋势;初始溶液酸碱度对铁粉吸附Cd(Ⅱ)影响并不大;在Cd(Ⅱ)初始质量浓度为100 mg·L~(-1),铁粉掺量为20 g·L~(-1),反应时间为48 h的条件下,Cd(Ⅱ)去除率达到94%,平衡吸附量为4.69 mg·g~(-1);Langmuir等温线、Freundlich等温线、R-P等温线和颗粒内扩散模型较为符合本反应;谱图分析得出铁粉去除Cd(Ⅱ)主要通过物理吸附和化学吸附,并以化学吸附为主,具体作用形式包括Cd(Ⅱ)被铁粉还原固定,含铁胶体吸附Cd(Ⅱ)共沉淀,以及静电作用等.     

柱化剂中Fe/Al摩尔比对聚合羟基铁铝改性蒙脱石吸附Cr(Ⅵ)的影响研究

以天然蒙脱石为原料,采用离子交换法分别制备了7种不同Fe/Al摩尔比的聚合羟基铁铝复合蒙脱石,并利用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和Zeta电位仪对改性前后的蒙脱石进行表征,采用拟一级动力学模型和拟二级动力学模型对吸附过程拟合.结果表明,拟二级动力学模型能够很好地拟合整个吸附过程的动力学数据.在27℃,Cr(Ⅵ)初始浓度为50 mg·L~(-1),pH=7.0,吸附剂投加量0.5 g的条件下,各改性蒙脱石对Cr(Ⅵ)表现出不同的吸附性能,其中聚合羟基铁改性蒙脱石Fe-Mt对Cr(Ⅵ)的吸附效果最好,最大吸附量达到4.995 mg·g~(-1),对Cr(Ⅵ)的去除率达到99.91%,比未改性的蒙脱石提高了99.46%;其次是15∶1的Fe/Al-Mt和5∶1的Fe/Al-Mt,对Cr(Ⅵ)的吸附量为4.7038和4.672 mg·g~(-1),比未改性的蒙脱石分别提高了90.22%和90.19%;7种改性蒙脱石对Cr(Ⅵ)的吸附量顺序为Fe-Mt(15∶1)Fe/Al-Mt(5∶1)Fe/Al-Mt(1∶1)Fe/Al-Mt(1∶5)Fe/Al-Mt(1∶15)Fe/Al-MtAl-Mt.结果说明以羟基铁主导的聚合羟基铁铝改性蒙脱石是一种具有潜在利用价值的Cr(Ⅵ)吸附剂.     

改性膨润土对孔雀石绿的吸附研究

膨润土为原料制备高效吸附剂去除水体中阳离子染料(孔雀石绿,MG).用勃姆石溶胶改性酸活化的膨润土(AB)得到改性膨润土(AB-BS),并通过FT-IR、XRD、SEM对其结构进行了表征.紫外光谱法用以考察AB和AB-BS对孔雀石绿的吸附情况,确定了最佳实验条件.实验表明AB和AB-BS均可高效地吸附孔雀石绿,最大吸附量分别为44.09和20.01mg·g~(-1).此外,吸附剂去除孔雀石绿符合Langmuir吸附模型,存在单层吸附,吸附动力学研究表明吸附行为遵循二级动力学模型.本工作研究结果说明AB和AB-BS在水体中去除孔雀石绿有一定的应用潜力.     

β-环糊精交联聚合物吸附水中亚甲蓝的机理

以氧化镁为致孔剂,利用环氧氯丙烷交联β-环糊精,合成多孔β-环糊精交联聚合物(β-CDP).考察β-CDP对亚甲蓝(MB)的吸附动力学、热力学讨论吸附的作用机理,并考察pH值、MB的初始质量浓度、吸附剂的投入量、吸附时间及吸附温度对β-CDP吸附MB的影响.结果表明:在室温下,水体的pH值为6.54,MB初始质量浓度为40 mg·L^-1,吸附剂投入量为0.6 g·L^-1,β-CDP的最大吸附量为62.6 mg·L^-1;吸附符合准二级吸附动力学模型和Freundlich等温吸附模型;结合颗粒内扩散模型,以及吸附热力学数据ΔH为20.50 kJ·mol^-1,ΔG为-6.1~-7.5 kJ·mol^-1,可得该吸附为异质表面的多因素联合控制物理吸附.     

用硅钛酸盐快速高效清除水中低浓度铅离子

通过水热法合成了水合结晶硅钛酸钠(Na-CST)和25%铌取代水合结晶硅钛酸钠(Na-Nb/CST),利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、BET氮气吸附法对其进行了表征,并用这两种材料对铅开展了吸附实验.结果显示,在pH值为4.00～6.50时两种材料有良好的吸附效果,吸附过程在60 min内达到平衡,饱和吸附容量分别为70.1 mg·g~(-1)和70.7 mg·g~(-1).两种吸附剂均表现出良好的水体除铅性能,在质量浓度为10~(-9)kg·L~(-1)量级的铅溶液中对铅的去除率可以达到94%以上,吸附后水中铅残留量降至3×10~(-9)kg·L~(-1)以下,符合世界卫生组织规定的饮用水铅含量标准.     

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....     

酸改性木屑处理含Cr~(6+)废水

利用常见的三种酸对木屑进行改性,探讨了不同酸浓度对改性木屑吸附容量的影响,实验表明,当硫酸、磷酸和硝酸的浓度分别为50%、40%、30%、对铬的去除效果最好。实验探讨了吸附时间、吸附温度、p H和吸附剂投加量等因素对Cr~(6+)去除率的影响。在吸附时间为70 min,p H为2时,木屑投加量为1 g、温度为30℃,对铬的去除率,三种酸改性的木屑吸附剂均在此条件下去除率达到最佳,分别为99%、98%、99%。酸改性的木屑对Cr~(6+)吸附行为符合Langmuir等温吸附模型,吸附过程符合准二级动力学模型。     

β-环糊精基纳米吸附剂的制备及其对酸性染料的吸附

为提高吸附剂对印染废水中染料的去除率及其循环再生性,用六氯环三磷腈(PNC)和聚乙烯亚胺(PEI)对可生物降解的β-环糊精(β-CD)进行改性,制备两种水不溶性β-CD基纳米吸附剂β-CDN和β-CDN@PEI,并对吸附剂的结构与形态进行表征。用纳米吸附剂对酸性黄AY11染料溶液进行吸附处理,研究染液pH对吸附剂吸附性能的影响,用Langmuir等温吸附模型和拟一级、拟二级吸附动力学模型对吸附过程进行拟合,并与活性炭的吸附性能进行对比。结果表明：纳米吸附剂对AY11染料的去除率随染液pH值的增大而降低,其中β-CDN@PEI对染料的去除率优于β-CDN且在pH<10时保持稳定;β-CDN、β-CDN@PEI和活性碳对AY11染料的吸附过程均符合Langmuir等温吸附模型及拟二级动力学模型;β-CDN、β-CDN@PEI对AY11染料的饱和吸附量分别达1 347.98、2 488.19 mg/g,明显高于相同吸附条件下活性炭的饱和吸附量(876.18 mg/g)。     

Mg-Fe-Al复合氧化物的制备及其对二甲酚橙吸附性能研究

通过化学共沉淀法成功制备了Mg-Fe-Al复合氧化物,运用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、X射线衍射仪和比表面积(BET)等手段详细表征了Mg-Fe-Al复合氧化物的结构和形貌,并研究了Mg-Fe-Al复合氧化物对二甲酚橙的吸附行为。实验结果表明,当Mg-Fe-Al的摩尔比为2∶1∶1,合成pH为8,煅烧温度为300℃时,得到的Mg-Fe-Al复合氧化物比表面积达到316.54m~2·g~(-1),对二甲酚橙的最大吸附量达573.86mg·g~(-1)。该吸附过程符合Langmuir吸附方程,属于单分子层吸附。动力学研究表明,该吸附过程符合准二级动力学模型,吸附4h后达到平衡状态。