腐植酸对重金属铅镉的吸附特征

为了揭示腐植酸对单一Pb、单一Cd和Pb、Cd复合污染物的吸附特征,笔者通过吸附模拟实验分析了pH、温度、反应时间和初始浓度等因素变化对风化煤腐植酸吸附重金属离子Pb~(2+)和Cd~(2+)的影响.结果表明,腐植酸对Pb~(2+)的吸附受pH值变化的影响很小,但对Cd~(2+)的吸附随着pH增加而增加;腐植酸对Pb~(2+)和Cd~(2+)吸附饱和的时间均为240 min;对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附量均随温度的增加而增加;Langmuir吸附模型对腐植酸吸附单一Pb~(2+)、单一Cd~(2+)和铅镉复合态中Pb~(2+)的拟合较好,Freundlich吸附模型则对腐植酸吸附铅镉复合态中Cd~(2+)的拟合较好;准二级动力学模型能较好地拟合腐植酸吸附Pb~(2+)和Cd~(2+)的过程,说明腐植酸对铅镉的吸附为物理吸附和化学吸附的复合吸附过程;铅镉复合态下Pb~(2+)和Cd~(2+)存在竞争吸附,单一Pb~(2+)溶液中加入Cd~(2+)对腐植酸吸附Pb~(2+)基本无影响,但单一Cd~(2+)溶液中加入Pb~(2+)时,Pb~(2+)会与Cd~(2+)产生竞争吸附,从而降低Cd~(2+)的吸附量.本研究结果可为利用腐植酸稳定土壤中Pb~(2+)、Cd~(2+)等重金属离子的技术开发提供参考.     

羟基铁覆膜膨润土对砷的吸附性能研究

本研究用Fe(NO3)3·9H2O和NaOH合成羟基铁并对膨润土进行覆膜。探索最宜覆膜方式,并考察吸附剂投加量与pH值对覆膜膨润土吸附砷的影响,并采用Langmuir、Freundlich吸附等温线模型和准一级动力学模型、准二级动力学模型对实验数据进行拟合。结果表明:当铁碱比为1∶2时以及水样pH=4.5时,吸附效果最佳;覆膜膨润土对砷的吸附符合Freundlich方程和准二级动力学模型,最大吸附量为40.69 mg/g,存在明显的化学吸附。     

两性修饰蒙脱石对水中镉和四环素的吸附性能研究

以两性表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)为改性剂制备两性修饰蒙脱石(BS-Mt),在单一体系和Cd~(2+)+TC复合体系中研究其对Cd~(2+)和四环素的吸附行为,同时利用XRD、FTIR、TG-DSC和Zeta电位对两性修饰蒙脱石进行表征分析.表征结果显示,BS-12已成功负载到蒙脱石上,改性后材料表面的负电荷增加;吸附实验结果显示,BS-Mt对Cd~(2+)和四环素的吸附量较Mt有较大的提高;其中BS-Mt对Cd~(2+)的吸附行为符合Langmuir等温吸附模型和准一级动力学模型,吸附机理主要为电荷吸附和螯合作用;BS-Mt对四环素的吸附随p H的升高而降低,吸附行为符合Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型,吸附机理主要为电荷吸附和物理吸附.在Cd~(2+)+TC复合体系中Cd~(2+)和TC会形成复合物,Mt和BS-Mt对四环素和Cd~(2+)的吸附量比单一体系增加.     

厌氧颗粒污泥对Cu~(2+)的吸附性能研究

以厌氧颗粒污泥为生物吸附剂,研究了Cu2+吸附过程的动力学和热力学、污泥投加量和pH值对吸附效果的影响。结果表明:厌氧颗粒污泥对Cu2+的吸附过程为吸热、熵增的自发过程,可用伪二级反应动力学模型和Langmuir、Freundlich等温方程进行拟合;溶液温度为35℃、pH值为5时吸附效果最好。     

巯基硅烷改性多壁碳纳米管的合成及其对Cd2+的吸附性能研究

利用3-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)作硅烷偶联剂对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行改性,制备巯基硅烷改性多壁碳纳米管(SHMWCNTs),并进行了SH-MWCNTs对Cd~(2+)的批量吸附实验.同时,利用扫描电镜(SEM)、X射线光子能量仪(EDS)、红外光谱(FT-IR)对SHMWCNTs进行表征,探究了溶液初始pH、吸附剂投加量、吸附时间、溶液初始Cd~(2+)浓度等因素对吸附效果的影响,分析了吸附动力学特征及吸附等温线特征,初步探讨了吸附机理.SEM、EDS与FT-IR图谱显示,MPTMS已成功接枝到MWCNTs表面,表明SH-MWCNTs制备成功.吸附时间为90 min,pH为4时的吸附效果最佳,吸附量随SH-MWCNTs投加量、Cd~(2+)浓度的增加而增大.吸附动力学和吸附等温线研究表明,SHMWCNTs对Cd~(2+)的吸附动力学符合准二级线性方程,吸附等温线符合Freundlich、Langmuir 2种模型,吸附以单分子层吸附为主,也存在层间扩散的多层吸附.     

酸碱复合改性海泡石亚结构特征及其对Cd(Ⅱ)吸附性能

为强化海泡石(Sep)对溶液中Cd~(2+)的吸附性能,采用酸碱复合改性处理获得改性海泡石(ABsep),借助氮气吸脱附等温线、SEM-EDS、TEM、FTIR和XRD等技术分析了改性前后海泡石的结构特征,采用静态吸附实验研究了时间、ABsep/Cd~(2+)质量比、温度、吸附剂用量、pH及共存离子等因素对ABsep吸附Cd~(2+)的影响.结果表明,ABsep孔隙结构发达,比表面积、平均孔径和孔容分别较改性前增加66.1%、15.7%和34.8%,可交换性离子含量有所增加,主要成分为SiO_2和Mg(OH)_2.改性前后海泡石对Cd~(2+)吸附过程能较好地以准二级动力学方程和Langmuir模型进行拟合,且均为自发吸热反应,以化学吸附为主并伴有物理性吸附;最佳ABsep/Cd~(2+)质量比为3:1;298 K时Sips拟合ABsep对Cd~(2+)最大饱和吸附量为142.43 mg·g~(-1),为改性前海泡石的3.55倍;随着吸附剂投加量的增加,Cd~(2+)吸附量表现为先增大后减小,最佳用量为0.3 g·L~(-1);ABsep对Cd~(2+)的吸附量随溶液初始pH的升高而增加最佳pH为7;不同浓度K~+、Na~+、Mg~(2+)和Ca~(2+)的存在均会对Cd~(2+)的吸附产生一定的抑制作用其中Mg~(2+)的抑制作用最强.     

巯基乙酸改性橘子皮对Cu2+的吸附性能

研究了经巯基乙酸改性的橘子皮吸附剂对Cu2+的吸附性能,并考察了溶液pH值、吸附时间、Cu2+初始浓度及温度对吸附性能的影响.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方程;;在pH=5.3、25℃条件下的最大吸附容量为70.671mg·g-1;;吸附过程为化学吸附,且经巯基乙酸改性的橘子皮可重复使用5次以上.     

蒙脱石对Pb^2＋的吸附行为特征实验研究

利用批实验方法在293 K下研究了蒙脱石时水溶液中Pb2+的吸附行为.对吸附平衡时间、溶液酸碱度和初始浓度等吸附条件进行了研宛.对实验数据分别采用Langmuir,Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)等温吸附模型进行了拟合,结果表明Langmuir吸附等温方程拟合效果最好,相关系数R为0.998 9.通过Langmuir等温吸附模型得出在293 K时,蒙脱石对铅离子的理论饱和吸附容量为133 mg/g.通过D-R等温吸附模型得到吸附自由能为2.43 kJ/mol,表明此吸附过程主要为物理吸附.利用准二级动力学方程拟合实验数据得到了相关系数为1.     

鸟粪石-沸石复合材料对水中镉的吸附性能研究

研究以氧化镁负载沸石回收污水中氮磷得到的鸟粪石-沸石复合材料(STR-NZ)为吸附剂,用于对水体中重金属镉的吸附去除.实验采用SEM-EDS、XRD和FTIR等手段对STR-NZ材料进行表征,并考察了投加量、初始pH和反应时间等对STR-NZ材料去除水中Cd~(2+)的影响.结果表明:氧化镁负载沸石材料主要以鸟粪石沉淀的方式实现对水中磷酸盐和氨氮的回收;STR-NZ对水溶液中Cd~(2+)的吸附量随pH的增大呈先增加后趋于平衡的趋势,当Cd~(2+)的初始浓度为50 mg·L~(-1)时,STR-NZ的最佳投加量为0.2 g·L~(-1),Cd~(2+)最大吸附量为249.35 mg·g~(-1), STR-NZ对Cd~(2+)的吸附动力学符合准二级动力学模型,对Cd~(2+)的等温吸附符合Langmuir等温吸附模型,STR-NZ主要通过Cd_5(PO_4)_3(OH)沉淀的方式实现对水中Cd~(2+)的去除.     

壳聚糖吸附酸性大红及Cu2+对吸附的增强作用

采用壳聚糖去除水中酸性大红,对壳聚糖吸附酸性大红的动力学、热力学以及溶液pH、盐浓度、外来Cu2+对吸附的影响进行了研究.准二级吸附动力模型、Langmuir、Freundlich及Dubinin-Radushkevich (D-R)方程分别用来对吸附动力学和等温线进行分析.结果表明,酸性大红在壳聚糖上的吸附是一个化学吸附控制的准二级动力学过程.Langmuir、Freundlich和D-R方程都能较好地描述吸附等温线.溶液pH和温度对吸附有较大影响,而氯化钠浓度对吸附的影响较小.对吸附热力函数的计算结果显示ΔH0<0,表明吸附是一个放热过程.由D-R方程计算的吸附自由能E为9.5~10.7 kJ.mol-1,表明吸附过程为离子交换化学吸附.Cu2+对吸附的影响结果显示Cu2+能显著提高壳聚糖对酸性大红的吸附容量,另外建立了Cu2+浓度与吸附量增加之间的数学模型.     

板栗壳吸附Cu2+的平衡与动力学研究及工艺设计

研究了板栗壳吸附Cu2+的平衡、动力学和热力学特征并对吸附工艺进行设计.采用Langmuir和Freundlich等温线对静态吸附平衡数据进行了拟合,同时采用准一级动力学和准二级动力学模型对静态吸附动力学数据进行了拟合,并计算了吸附过程的热力学参数自由能变（ΔGo）、焓变（ΔHo）和熵变（ΔSo）.结果表明,平衡实验数据符合Langmuir等温吸附模型,分离因子RL值在0~1之间,为有利吸附;动力学实验数据符合准二级动力学方程,平衡吸附量随Cu2+起始浓度增大而增大;ΔHo和ΔSo分别为12.206kJ·mol-1和21.534J·mol-1·K-1,ΔGo为负值,表明板栗壳吸附Cu2+为放热过程,可以自发进行,吸附过程增加了固液界面的混乱度.基于Langmuir等温吸附模型推导出的板栗壳用量计算公式可用于预测将一定体积一定起始浓度Cu2+溶液经过吸附降至所需浓度的板栗壳用量.     

改性污泥基生物炭的制备及其对Cd2+的吸附特性研究

为了提高废水中Cd~(2+)的去除效率并获得高效、低成本吸附剂,以市政污泥为原料,在300℃和500℃条件下限氧热解制备生物炭(BC300和BC500)并用NaOH进行改性(NC300和NC500)。通过元素分析、扫描电镜和傅里叶红外光谱等方法对污泥基生物炭进行表征,运用吸附动力学和吸附等温线系统研究了改性前后污泥基生物炭对Cd~(2+)的吸附特性。结果表明:与未改性的污泥基生物炭相比,改性污泥基生物炭的极性降低,疏水性增强;碱改性炭表面具有更多的-CH_2-,C=O和C-O等官能团,有利于水体中Cd~(2+)的吸附; 4种污泥基生物炭对Cd~(2+)的吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型,NC300和NC500对于Cd~(2+)的最大平衡吸附量较改性前分别提高了2倍和1.1倍。     

硅藻土负载纳米铁对Cd2+的吸附性能与机制研究

为了提高硅藻土(CDt)的吸附能力,采用NaBH_4液相还原二价铁法合成负载纳米铁的硅藻土颗粒(nZVI-CDt),运用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对nZVI-CDt进行表征,采用静态吸附法研究不同吸附条件对CDt和nZVI-CDt吸附Cd~(2+)的影响,并结合等温吸附属性、吸附过程控制步骤以及吸附动力学、热力学属性分析探讨了CDt和nZVI-CDt对Cd~(2+)的吸附机制.结果表明,负载纳米铁后,硅藻土的团聚现象得到改善,分散性更好,表面活性基团向有利于吸附方向发生变化,吸附能力得到显著提升,相对于CDt,nZVI-CDt对Cd~(2+)的吸附量提升了3.9倍;nZVI-CDt对Cd~(2+)的吸附较为迅速,20 min左右就可达到吸附平衡;随着投加量的增加,nZVI-CDt对Cd~(2+)的吸附量呈下降趋势,而初始浓度对Cd~(2+)的吸附影响则正好相反;相对于CDt,溶液初始pH值对nZVI-CDt吸附Cd~(2+)的影响明显减弱;nZVI-CDt对Cd~(2+)的吸附能力受温度影响不大;nZVI-CDt对Cd~(2+)的吸附符合Temkin等温吸附模型和拟二级动力学模型.吸附反应容易进行,且以物理吸附为主,吸附过程控制步骤为发生在微孔内的吸附反应.吸附热力学参数表明CDt和nZVI-CDt对Cd~(2+)的吸附是自发的吸热过程,且系统的无序性增加.     

煤矸石复合吸附剂对Zn~(2+)的吸附性能

采用某洗煤厂的煤矸石和天然粘土石灰石作为主要原料,添加适量的氯化铝制备吸附剂对Zn~(2+)进行吸附,运用SEM技术对吸附剂进行了表征,研究了不同因素对Zn~(2+)去除率的影响,并探讨了吸附机理。实验结果表明:当反应温度为20℃、振荡时间为70 min、废水pH为6、吸附剂投加量为0.5 g时,Zn~(2+)去除率达到96.28%。煤矸石复合吸附剂对Zn~(2+)的吸附符合准二级动力学方程,在高浓度时符合Langmuir等温吸附模型低浓度时符合Freundlich等温吸附模型,且吸附是易发生的。     

改性底泥吸附模拟废水中Mn~(2+)影响因素的研究

制备高温焙烧改性底泥作为吸附剂,采用静态吸附试验来研究其吸附废水中重金属Mn~(2+)的效果。分别对高温焙烧改性底泥吸附重金属Mn~(2+)的影响因素(Mn~(2+)的质量浓度、吸附时间、p H、吸附剂的投加量)及吸附动力学进行研究。结果表明:改性底泥吸附Mn~(2+)的浓度为10 mg/L、平衡时间为130 min、p H为中性偏酸(范围4~7)、投加量为30 g/L时效果最佳,并对数据进行拟合且符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程,但拟合效果更好地符合Freundlich吸附等温方程。在高温焙烧改性底泥对Mn~(2+)的吸附阶段用伪一级吸附动力学方程和伪二级吸附动力学方程进行拟合,其结果表明吸附过程更好地遵循伪二级吸附动力学方程,表明以化学吸附为主,对Mn~(2+)的平衡吸附量为11.560 7 mg/g。     

稻秸对Pb2+的吸附特性

为探讨稻秸对废水中Pb2+的吸附特性,通过静态试验研究了吸附时间、离子浓度、吸附剂用量、初始pH和温度对稻秸吸附Pb2+的影响,并分析了其吸附动力学、等温吸附平衡及热力学特征.结果表明:稻秸吸附Pb2+的过程进行得很快,60 min时去除率达到85.64%,其吸附动力学过程以准二级动力学方程拟合效果最好;吸附等温线符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型,其中以Freundlich模型为最优,与吸附强度有关的常数在2～10之间,吸附容易发生,而使用Langmuir模型拟合最大吸附量的理论值可达13.67 mg/g;随着稻秸投加量的增加,Pb2+的去除率逐渐增加,单位吸附量逐渐减小;溶液初始pH对稻秸吸附Pb2+的影响较大,pH在4～6时去除率可达92%以上;稻秸对Pb2+的吸附受温度影响较小,吸附过程具有自发性、放热性和熵增特性.     

生物炭与膨润土对镉吸附性能比较

比较了松木生物炭(PN-B)、花生壳生物炭(PT-B)及膨润土(Bent)对镉的吸附能力及机理,模拟其吸附等温模型和吸附动力学,并讨论p H、初始投加量对实验的影响,对吸附前后的吸附剂进行电镜扫描、傅里叶红外光谱及X射线衍射分析,探讨其吸附机理。结果表明:2种生物炭和膨润土对Cd~(2+)的吸附都符合Freundlich模型; 3种材料吸附动力学均符合标准二级反应动力学方程;其中pH=6、投加量为0. 1g时吸附效果最高,PN-B、Bent、PT-B最大吸附量及最大吸附率分别为16. 56 mg/g(95%)、15. 07 mg/g(91. 06%)、15. 52 mg/g(89. 4%);生物炭对Cd~(2+)的吸附机理主要为—OH、—C O及—CH_2与Cd~(2+)发生表面吸附、离子交换和络合反应共同作用,膨润土对Cd~(2+)的吸附机理主要为离子交换反应。研究表明,松木生物炭对镉的吸附效果最好。     

虾壳和松树皮对水中三价铬的吸附性能研究

以虾壳和松树皮作为吸附剂,进行了吸附溶液中Cr~(3+)的静态试验。探讨了溶液pH、吸附接触时间、吸附剂用量以及温度等因素对2种吸附剂去除溶液中Cr~(3+)效果的影响,对等温吸附曲线作了线性拟合,同时探讨了2种吸附剂的吸附机理。结果表明:当溶液pH为5.0、吸附温度为30℃、吸附剂用量为2.0 g/L、吸附时间为120 min时,虾壳对溶液中Cr~(3+)的吸附率达到97.35%;松树皮在最佳条件下对溶液中Cr~(3+)的吸附率亦可达到80.48%;虾壳吸附三价铬溶液Freundlich等温吸附方程拟合效果较好,而松树皮吸附三价铬溶液能更好地符合Langmuir等温吸附方程。并通过红外光谱对吸附机理进行了研究。     

CoZn-ZIF/MgAl-LDHs制备及其对碘吸附性能的研究

通过在双金属氢氧化物MgAl-LDHs表面定向固定纳米尺度的CoZn-ZIF,并原位生长形成CoZn-ZIF/MgAl-LDHs复合材料.利用扫描电子显微镜(SEM),傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR),X射线衍射(XRD)和热重差热综合热分析仪(TGA/DSC)分析手段对材料进行表征,考察CoZn-ZIF/MgAl-LDHs复合材料对正己烷中碘分子的吸附行为,讨论了吸附时间和吸附温度对吸附性能的影响.此外,还对吸附过程的吸附动力学和热力学进行详细的研究,考察准一级和准二级动力学模型,Langmuir和Freundlich等温吸附模型探究该材料的吸附机理.实验结果表明,CoZn-ZIF/MgAl-LDHs对碘的吸附行为符合准二级动力学模型,吸附平衡时间为225 min.通过Langmuir等温方程得到最大平衡吸附量为344.3322 mg·g~(-1),碘的吸附过程更好地拟合Freundlich等温方程,说明反应是多分子层吸附过程,同时,由热力学数据得知该吸附是以物理吸附为主的放热过程,降低温度对吸附过程更有利.     

DMF在大孔吸附树脂上的吸附热力学及动力学研究

研究了大孔吸附树脂吸附N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的热力学与动力学特性.经过初步筛选,发现NKA-Ⅱ型大孔吸附树脂对DMF具有良好的吸附与再生性能.在温度为298、和318K条件下分别测定了吸附平衡数据并应用Freundlich和Langmiur等温吸附方程进行拟合,结308果表明,DMF在NKA-Ⅱ型大孔吸附树脂上的吸附平衡符合Freundlich等温吸附方程.在此基础上,通过热力学分析发现ΔH>0、ΔG<0、ΔS>0,表明DMF在大孔吸附树脂上的吸附属于可自发进行的物理吸附,吸附过程吸热,但吸附热较小,温度对吸附过程的影响较小.吸附动力学研究中分别采用一级速率方程、准二级速率方程和二级速率方程对吸附过程进行模拟,结果表明,准二级动力学方程的计算值与实验值吻合良好,适合描述NKA-Ⅱ型大孔吸附树脂对DMF的吸附过程.