改性多孔硅酸镁纳米材料对废水中Ni2+的吸附性能

将十二烷基磺酸钠(SDS)改性的系列多级孔硅酸镁纳米材料(FMS)用于吸附工业废水中重金属离子Ni²⁺,采用电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-AES)测定吸附前后溶液中Ni²⁺的浓度,对所测定的实验数据用动力学和Langmuir吸附模型进行拟合。根据系列改性材料表征数据和实验数据拟合结果,研究系列改性材料的吸附行为及其对Ni²⁺的吸附效能与吸附材料比表面积、孔结构等性质之间的构-效关系。结果表明：孔径和比表面积更大的5-FMS(FMS中添加5%(质量分数)SDS)对Ni²⁺的平衡吸附量最大,可达231.62 mg/g;所有材料对Ni²⁺的吸附行为均符合拟二级动力学模型,表明化学吸附在吸附过程中占主导地位;同时所有材料对Ni²⁺的吸附较好地符合Langmuir吸附模型,即为单分子层均匀吸附,其中5-FMS理论吸附量最大,为280.40 mg/g;该系列材料主要是通过静电吸附、表面金属离子(Mg²⁺)和酸性基团与溶液中Ni^2+<...     

吸附树脂负载锰氧化物去除水中镉和铜

以大孔吸附树脂SD300为载体, 采用原位高锰酸钾氧化还原法将锰氧化物负载其上, 制备了新型锰氧化物?吸附树脂复合材料Mn-SD300, 并对其吸附水中Cd²⁺和Cu²⁺的性能进行了研究。TEM, XRD以及XPS的分析结果表明, 负载的锰氧化物以MnO₂的形态存在。静态吸附实验结果表明Mn-SD300对Cd²⁺和Cu²⁺具有良好的吸附性能。吸附行为均符合准一级动力学模型(R²>0.99)和Langmuir吸附等温线模型(R²>0.99), 温度为303 K时, Mn-SD300对Cd²⁺和Cu²⁺的饱和吸附容量可分别达到76.92 mg/g和142.86 mg/g。在高浓度竞争离子Ca²⁺, Mg²⁺和Na⁺共存的情况下, Mn-SD300对Cd²⁺和Cu²⁺的吸附选择性要强于传统阳离子交换树脂D001。     

改性柚子皮对水中Pb2+的吸附行为研究

经NaOH-草酸改性废弃柚子皮制得低成本柚子皮生物吸附剂.通过考察pH值、吸附剂量、铅离子初始质量浓度、吸附时间等影响因素,系统研究改性柚子皮生物吸附剂对水中Pb²⁺的吸附性能;利用红外光谱技术对改性前后柚子皮进行了表征,提出了NaOH-草酸对柚子皮的协同改性机制并对吸附等温线、吸附动力学以及吸附热力学进行了分析.结果表明,柚子皮经NaOH-草酸改性后,可提高羧基官能团数目,使吸附Pb²⁺能力提高.相同条件下,柚子皮及改性柚子皮对Pb²⁺的吸附容量分别是3.68 mg/g和18.76 mg/g.Pb²⁺初始质量浓度50 mg/L、溶液pH值5.0、改性柚子皮生物吸附剂投加量8 g/L、吸附90min时,Pb²⁺去除率为96.10%;Pb²⁺的吸附过程可以用准二级动力学模型以及Langmuir等温模型很好地描述.生物吸附剂对Pb²⁺的吸附是自发的吸热过程.     

改性蒙脱石的电动性质及吸附直接大红染料性能

采用多种化合物插层蒙脱石,制备不同电动电位(ζ-电位)的蒙脱石,用于吸附水体中的直接大红染料,并研究蒙脱石的ζ-电位与吸附直接大红染液的性能关系.研究表明:蒙脱石的ζ-电位对吸附染料性能有显著的影响,Ni²⁺与邻菲罗啉生成的螯合物改性蒙脱石及聚合羟基铝离子改性蒙脱石对染料的吸附性较好,脱色率可达90%以上,且前者对染料的吸附性基本与pH值无关.动力学研究表明:聚合羟基铝离子改性蒙脱石吸附染料较快,液膜扩散是主要的控速步骤,可用准一级动力学描述;而Ni²⁺与邻菲罗啉生成的螯合物改性蒙脱石吸附染料较慢,粒内扩散限速作用大,更接近准二级动力学模型.热力学研究表明:聚合羟基铝离子改性蒙脱石和Ni²⁺与邻菲罗啉生成的螯合物改性蒙脱石的吸附过程分别适合于Langmuir模型和Freumdlich模型,两者的吸附能力均约为22 mg·g^-1.     

黄原酸化改性凹凸棒土对Cu2+的吸附性能

为研究改性凹凸棒土对Cu²⁺的吸附性能，采用湿法黄原酸化改性凹凸棒原土(N-ATP),首次制备了黄原酸化的凹凸棒土(X-ATP),考察得到了X-ATP对Cu²⁺吸附去除的最佳条件：在室温环境下，对含有Cu²⁺浓度100 mg/L的溶液添加X-ATP浓度2.0 g/L,控制pH条件为5.5～6.5,振荡吸附时间30 min后，最高去除率可达99.85%,Cu²⁺残余浓度0.150 0 mg/L,远低于国家电子工业水污染物排放标准和无机化学工业污染物排放标准的直接排放限值0.500 0 mg/L。在分析探究X-ATP的吸附作用机理时发现X-ATP对Cu²⁺有吸附作用的同时伴随着离子交换沉淀及螯合沉淀。随后对X-ATP及其原料进行XRD、SEM和粒度分析等结构表征进一步佐证了其对Cu²⁺的良好吸附性能。     

二硫代氨基甲酸盐改性GO材料及其对Cu2+的吸附性能

将三乙烯四胺(TETA)接枝到氧化石墨烯(GO)表面,再与CS₂反应,制备得到基于TETA的二硫代氨基甲酸盐改性GO材料(GO-TETA-DTC).采用红外光谱仪、元素分析仪和扫描电子显微镜对GO-TETA-DTC进行表征分析,并研究该材料对Cu²⁺的吸附性能,考察溶液pH值、 Cu²⁺初始质量浓度、吸附时间和温度对吸附效果的影响.结果表明：GO-TETA-DTC对水中Cu²⁺的吸附过程遵循准二级动力学方程、颗粒内扩散方程以及Langmuir方程;从Langmuir方程计算得到的GO-TETA-DTC对Cu²⁺的最大吸附量为294.12 mg/g;吸附过程以吸热和熵增的形式进行.     

正交实验法研究花生壳对废水中的Cu2+的吸附

实验采用正交实验法对花生壳吸附工业废水中的Cu²⁺进行研究.首先采用不同的改性剂对花生壳进行改性,并对其进行动力学和热力学模拟.结果表明,当初始Cu²⁺为600 mg·L -1 ,吸附温度为20 ℃,花生壳加入量为6 g·L -1 ,吸附时间为40 min时,Cu²⁺的吸附率达到最大,吸附效果最好.动力学行为符合Lagergren准二级动力学模型.热力学表明,在不同温度下,吸附过程的ΔG＜0、ΔH＜0、ΔS＞0,表明吸附过程是自发的放热过程.     

SDBS改性海藻酸钠磁球吸附水体中Cu（Ⅱ）的性能

以FeCl₃·6H₂O,FeCl₂·4H₂O和NaOH为原料,先制备磁流体 Fe₃O₄,再制备十二烷基苯磺酸钠（SDBS）改性海藻酸钠磁球, 通过单因素实验考察溶液pH值、 初始质量浓度、吸附时间和温度对磁球吸附水体中Cu²⁺的影响,并在B3LYP/6-31G^**水平上模拟海藻酸钠阴离子与Ca²⁺和Cu²⁺的配位特点.  实验结果表明： 在25 ℃,吸附 80 min,初始质量浓度为100 mg/L,pH=4时,最大吸附量为116.6 mg/g;Cu²⁺比Ca²⁺的成键能力强.     

SDBS改性海藻酸钠磁球吸附水体中Cu（Ⅱ）的性能

以FeCl₃·6H₂O,FeCl₂·4H₂O和NaOH为原料,先制备磁流体 Fe₃O₄,再制备十二烷基苯磺酸钠（SDBS）改性海藻酸钠磁球, 通过单因素实验考察溶液pH值、 初始质量浓度、吸附时间和温度对磁球吸附水体中Cu²⁺的影响,并在B3LYP/6-31G^**水平上模拟海藻酸钠阴离子与Ca²⁺和Cu²⁺的配位特点.  实验结果表明： 在25 ℃,吸附 80 min,初始质量浓度为100 mg/L,pH=4时,最大吸附量为116.6 mg/g;Cu²⁺比Ca²⁺的成键能力强.     

聚丙烯腈复合纳米纤维膜的制备及其对金属离子的吸附性能

以羧基化聚丙烯腈(CPAN)为原料,通过复合改性和接枝改性的方式,制备β-环糊精(β-CD)/CPAN-g-聚乙烯亚胺(PEI)复合纳米纤维膜,为体系引入亲水的β-CD和吸附性能优异的PEI。通过红外光谱仪、X射线衍射仪、万能材料试验机、场发射扫描电镜等仪器对复合纳米纤维膜进行结构及性能表征,使用等离子体发射光谱仪、X射线光电子能谱仪探究复合纳米纤维膜对Cd²⁺和Pb²⁺的吸附性能及吸附机理。结果表明：改性得到的β-CD/CPAN-g-PEI复合纳米纤维膜具有优异的吸附性能,同时保留了纤维膜原有的力学性能,其对Cd²⁺和Pb²⁺的最大吸附量分别为176.67 mg/g和240.83 mg/g,吸附过程符合拟二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,且循环使用5次后仍保持80%以上的吸附性能。     

磁性修饰的工程酵母吸附水中银离子研究

采用水基磁性Fe₃O₄ 纳米颗粒修饰表面展示CueR蛋白的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae), 获得磁响应性能良好的磁修饰工程酵母细胞。傅里叶变换红外光谱分析表明, 磁修饰细胞较好地保留了工程酵母细胞和磁性材料的官能团。研究吸附动力学、等温吸附模型以及不同因素(如时间、温度和pH值)对磁修饰细胞吸附Ag⁺的影响, 结果表明, 磁修饰酵母对Ag⁺的吸附速率很快, 18分钟基本上达到吸附平衡; 最适宜吸附温度为20~30℃; 最佳吸附pH值等于7。磁修饰酵母对Ag⁺的吸附符合准一级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。多金属等摩尔浓度竞争条件下的吸附结果表明, 磁修饰后的工程酵母对Ag⁺仍具有选择吸附性, Ag⁺的吸附量为Ni²⁺的10.6 倍,Zn²⁺的9.0 倍,Co²⁺的7.5 倍,Cu²⁺的3.0 倍。     

不同路域植被类型土壤对Cu2+和Pb2+吸附特性的比较

采用振荡平衡法研究Cu²⁺和Pb²⁺两种重金属在长春地区一些典型路域植被土壤中的热力学和动力学吸附特性. 结果表明: 这两种重金属在不同土壤中的吸附等温线均符合Langmuir方程和Freundlich方程, 但Langmuir方程的拟合效果更好, 即两种重金属在不同土壤中的吸附过程更接近单分子层吸附模型; 灌木丛植被类型的土壤对Cu²⁺和Pb²⁺的饱和吸附量最大, 分别为3 429,5 311 mg/kg; 灌木丛植被类型的土壤对重金属的吸附速率最大, 由Elovich方程可知, 这与该土壤的pH值、 阳离子交换量(CEC)、 有机质含量和黏粒含量较高等理化性质有关, 且Pb²⁺比Cu²⁺更易被土壤吸附.     

废轮胎热解炭吸附性能研究

研究了粒径为40～400 μm废轮胎颗粒在450～800℃条件下,以15～40 ℃/min升温速率经0.5～2 h进行热解获得的热解炭对亚甲基蓝、腐殖酸、苯酚和Cu²⁺的吸附能力,考察了不同热解条件对其吸附能力的影响,探讨了吸附剂用量、初始浓度、pH、温度、时间对吸附能力的影响。研究结果表明,热解条件对吸附能力的影响排序为温度>时间>粒径>升温速率。400 μm胶粉以40 ℃/min升温速率,在800 ℃条件下热解1.5 h,所获得的热解炭不经活化,其比表面积S_BET可达114 m²/g,能有效吸附Cu²⁺、亚甲基蓝和腐殖酸,但对苯酚的吸附能力较弱,对Cu²⁺、亚甲基蓝和腐殖酸的适宜吸附条件分别为热解炭投加量分别为1、2 、1.5 g/L,平衡吸附时间分别为2、1、3 h,吸附质初始浓度分别为120、100、6 mg/L,pH分别为4.5～6、1.0、8.0。未经活化的废轮胎热解炭可作为商业活性炭的廉价替代品,其适宜的吸附质为重金属及较大分子类型的有机物。     

金属离子对辉钼矿浮选的影响及机理研究

通过对辉钼矿纯矿物的浮选实验和动电位的测试,研究了金属离子对辉钼矿浮选的影响及作用机理.研究结果表明,Ca~(2+),Cu~(2+),Pb~(2+),Fe3+均可在辉钼矿表面形成吸附,但Ca~(2+)对辉钼矿的浮选结果没有明显影响,只有Cu~(2+),Pb~(2+)和Fe3+对辉钼矿的浮选产生了抑制作用.通过溶液化学计算发现,在一定的p H值范围内,Cu~(2+),Pb~(2+)和Fe3+形成的氢氧化物沉淀会特定地吸附于辉钼矿的极性和非极性表面,产生异相凝聚,导致辉钼矿表面亲水,可浮性下降.     

胞外聚合物对Pb2+和Cd2+吸附行为研究

利用改良离心法从好氧颗粒污泥中提取胞外聚合物(EPS), 并研究其对重金属废水中Pb²⁺和Cd²⁺的吸附行为。结果表明, EPS对Pb²⁺和Cd²⁺具有很强的吸附能力, 吸附行为符合Langmuir等温式, 拟合得到的最大吸附量分别可达534.76 和478.47 mg/g。Pb²⁺和Cd²⁺在EPS上存在竞争吸附, EPS对Pb²⁺的吸附选择性更强。Cd²⁺对EPS吸附Pb²⁺有一定的抑制作用, 但Pb²⁺的存在对EPS吸附Cd²⁺具有显著的抑制作用。傅立叶红外光谱(FT-IR)和三维荧光光谱(EEM)测定表明, 实验提取的EPS含有大量疏水和亲水性基团, 因此可通过络合作用、离子交换、螯合等多种作用与重金属发生强结合。对重金属起主要吸附作用的是存在于EPS蛋白质组分中的?COOH, ?NH2, ?CH2?, ?OH及?C=O官能团。研究表明, EPS吸附Pb²⁺的主要机理为离子交换和络合作用, 而对Cd²⁺的吸附则主要通过络合作用完成。     

污泥基磁性生物炭及其对水体中铜离子的吸附性能

以城市污水处理厂剩余污泥为原料,热解制备生物炭基质,经Fe²⁺/Fe³⁺改性加载纳米级铁氧化物颗粒,得到新型磁性生物炭材料(MBC),用于水体中重金属离子吸附.利用VSM,SEM-EDS,XRD,FTIR等综合分析磁性生物炭材料的物理化学特性,结果表明:生物炭基质表面加载磁性γ-Fe₂O₃颗粒,分布均匀,其饱和磁化强度达13.53Am²/kg.磁性生物炭投加量1.25g/L、吸附时间24h、水体pH为5.0时,Cu²⁺吸附量为67.68mg/g,较生物炭基质吸附量增加60.08%.磁性生物炭吸附过程符合Langmuir吸附等温线、准二级吸附动力学模型.污泥基磁性生物炭吸附效果显著,兼具便于从水体中分离的优势,可实现“以废治废”的环保目标.     

生物炭对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的单一及竞争吸附研究

分别以玉米秸秆、牛粪为原料,在500oC氮气保护的无氧气氛下热解生成玉米秸秆生物炭(BC)和牛粪生物炭(DMBC),分别探讨两种生物炭对水溶液中4种二价重金属离子(Cu~(2+),Pb~(2+),Ni~(2+)和Cd~(2+))的单一吸附效果,并进行4种重金属在生物炭上的竞争吸附实验,探讨金属离子间在生物炭上的相互作用关系。结果显示,两种生物质原料具有不同的元素组成,BC具有较大的比表面积,DMBC的平均孔径更大。在单一吸附过程中,BC对金属的吸附动力学过程具有相似性,而DMBC对不同金属的吸附速率差异较大。4种重金属离子在生物炭上的等温吸附过程可以用Langmuir方程较好地拟合,吸附容量的顺序为:Pb~(2+)Cu~(2+)Cd~(2+)Ni~(2+)。通过金属之间的竞争吸附实验,发现在生物炭上Pb~(2+)的竞争吸附能力最强,Cu~(2+)次之,而Ni~(2+)和Cd~(2+)竞争吸附能力较弱,其吸附过程容易受到其他二价金属离子的抑制。