Adsorption of humic acid from aqueous solution on bilayer hexadecyltrimethyl ammonium bromide-modified zeolite

Surfactant-modified natural zeolites (SMNZ) with different coverage types were prepared by loading hexadecyltrimethyl ammonium bromide (HTAB) onto the surface of a natural zeolite. The adsorption behavior of humic acid (HA) on SMNZ was investigated. Results indicate that the adsorbent SMNZ exhibited a higher affinity toward HA than the natural zeolite. HA removal efficiency by SMNZ increased with HTAB loading. Coexisting Ca²⁺ in solution favored HA adsorption onto SMNZ. Adsorption capacity decreased with an increasing solution pH. For typical SMNZ with bilayer HTAB coverage, HA adsorption process is well described by a pseudo-second-order kinetic model. The experimental isotherm data fitted well with the Langmuir model. Calculated maximum HA adsorption capacities for SMNZ with bilayer HTAB coverage at pH 5.5 and 7.5 were 63 and 41 mg·g⁻¹, respectively. E2/E3 (absorbance at 250 nm to that at 365 nm) and E4/E6 (absorbance at 465 nm to that at 665 nm) ratios of the residual HA in solution were lower than that of the original HA solution. This indicates that the HA fractions with high polar functional groups, low molecular weight (MW), and aromaticity had a stronger tendency for adsorption onto SMNZ with bilayer HTAB coverage. Results show that HTAB-modified natural zeolite is a promising adsorbent for removal of HA from aqueous solution.     

两种碳酸系Fe-LDHs负载改性沸石对Cd(Ⅱ)吸附特性对比研究

为提升以沸石为代表的天然吸附材料对重金属污染物吸附效果,并将新型功能材料层状双金属氢氧化物（layered double hydroxides,LDHs）有效应用于实际工程,采用水浴-共沉淀法制备两种Fe系碳酸型LDHs即时负载于沸石填料表面,利用场发射扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）对改性前后的沸石表面形态、化学成分和晶体结构进行表征;通过等温吸附及解吸附、吸附动力学、吸附热力学、竞争离子吸附和不同pH吸附试验,对比原始及改性沸石对Cd（Ⅱ）的吸附效果及其作用机理.结果表明:①改性沸石对Cd（Ⅱ）的吸附过程更符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型.②相较于原始沸石,两种改性沸石对Cd（Ⅱ）的吸附性能明显提升,且MgFe-LDHs负载改性沸石理论最大饱和吸附容量更高.③沸石改性后对Cd（Ⅱ）的吸附由放热过程变为吸热过程.④吸附时间、竞争离子及pH对沸石吸附Cd（Ⅱ）的效果产生不同程度的影响.研究显示,MgFe-LDHs负载改性沸石最大饱和吸附容量显著提升,吸附能力更强,且在不同条件下均表现出优良的吸附特性,具有作为高效除镉填料的潜力.      

铝污泥酸化提取液改性沸石的除磷特性及机制

为了提高沸石的除磷能力并降低改性成本,以给水厂铝污泥为铝源,采用酸化提取液合成层状双氢氧化物(LDHs)覆膜于沸石表面制备改性沸石,分别测定原沸石、Al-Zn改性沸石及铝污泥改性沸石的表面特性和化学组分,分析等温吸附及吸附动力学特性,探讨铝污泥改性沸石的除磷性能及除磷机制.结果表明,最佳酸化提取条件为60 min、150 r·min~(-1)和p H1. 0,该条件下1 g铝污泥(干重)可提取77 mg的铝;改性沸石的饱和吸附容量和解吸性能较原沸石显著提高,尤其是铝污泥改性沸石,其理论最大吸附量从30. 24 mg·kg~(-1)提升至170. 40 mg·kg~(-1);改性使得沸石对磷酸盐的主要吸附类型由物理吸附向化学吸附转变.以铝污泥为铝源改性沸石能有效地提高其对磷酸盐的吸附能力及再生能力,在降低磷浓度过高引发的水体富营养化风险的同时,实现以废治废的目的.     

Comparison study of phosphorus adsorption on different waste solids: Fly ash, red mud and ferric–alum water treatment residues

The adsorption of phosphorus(P) onto three industrial solid wastes(fly ash, red mud and ferric–alum water treatment residual(FAR)) and their modified materials was studied systematically via batch experiments. Compared with two natural adsorbents(zeolite and diatomite), three solid wastes possessed a higher adsorption capacity for P because of the higher Fe, Al and Ca contents. After modification(i.e., the fly ash and red mud modified by FeCl_3 and FARs modified by HCl), the adsorption capacity increased, especially for the modified red mud, where more Fe bonded P was observed. The P adsorption kinetics can be satisfactorily fitted using the pseudo-second-order model. The Langmuir model can describe well the P adsorption on all of the samples in our study. p H and dissolved organic matter(DOM) are two important factors for P adsorption. Under neutral conditions, the maximum adsorption amount on the modified materials was observed. With the deviation from pH 7, the adsorption amount decreased, which resulted from the change of P species in water and surface charges of the adsorbents. The DOM in water can promote P adsorption, which may be due to the promotion effects of humic-Fe(Al) complexes and the pH buffer function exceeds the depression of competitive adsorption.     

改性沸石吸附废水中磷污染物的研究

采用改性沸石吸附废水中的磷污染物,经济高效无毒害,是一种优良的废水处理方法,对于解决磷污染问题具有重大的意义。采用4A沸石和改性4A沸石对含磷浓度为50 mg·L^-1的模拟废水进行吸附实验,研究了沸石用量、含磷浓度、反应温度、吸附时间以及pH对两种沸石吸附性能的影响。结果表明,两种沸石对磷的去除率都高达90%以上,并且改性4A沸石在沸石使用量较少,含磷浓度比较低,pH值比较高的情况下对磷的吸附效果比较好。     

氧化铁改性沸石对Se(Ⅳ)的吸附性能及试验废物再利用研究

为解决天然沸石去除废水中Se（Ⅳ）能力低的问题,采用氯化铁对天然沸石进行改性,制备表面负载氧化铁的改性沸石,即氧化铁改性沸石,并将其应用于去除水体中Se（Ⅳ）.首先对比天然沸石和氧化铁改性沸石的结构特征,研究二者对Se（Ⅳ）溶液的吸附特性,并通过X射线荧光光谱（XRF）、X射线衍射图谱（XRD）、扫描电镜（SEM）和氮气吸附孔径分布测试（BET）对二者进行表征;其次进行吸附试验,考虑接触时间、pH、吸附剂投加量、初始溶液反应浓度的影响,并通过天然沸石和氧化铁改性沸石的吸附动力学及吸附等温线对吸附的机理进行阐述.结果表明:①氧化铁改性沸石表面形成细碎的球状颗粒,分布在沸石的表面.②氧化铁改性沸石能够高效地吸附水体中的Se（Ⅳ）,且在pH为3时吸附效率最高,其对Se（Ⅳ）溶液的去除率最高达97.7%,其理论最大吸附量为46.901 mg/g.③氧化铁改性沸石对Se（Ⅳ）的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型.④添加负载Se（Ⅳ）后的氧化铁改性沸石土壤均达到富硒土壤标准（>0.4 mg/kg）.研究显示,氧化铁改性沸石吸附Se（Ⅳ）的效果较好,显著优于天然沸石的吸附效果,且吸附Se（Ⅳ）废水后的废弃氧化铁改性沸石还可应用于土壤改良方向.      

锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附特性

采用锆对天然沸石进行改性,并研究了锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附特性.结果表明,锆改性沸石对水中磷酸盐和铵均具有很好的吸附能力.锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附动力学过程满足准二级动力学模型.Langmuir、Freundlich和Dubinin–Radushkevich(D–R)等温吸附模型可以很好地描述锆改性沸石对水中磷酸盐的等温吸附行为.Langmuir等温吸附模型可以很好地描述锆改性沸石对水中铵的等温吸附行为.由Langmuir等温吸附模型计算得到锆改性沸石对磷酸盐和铵的最大吸附容量分别达到26.2,7.82 mg/g.热力学参数表明锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附是自发的吸热反应过程.锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附能力随着pH值的增加而降低.当pH4~8时,锆改性沸石对水中铵的吸附能力较高;当pH低于4或高于8时,对铵的吸附能力下降.水中共存的Cl-、SO42-、HCO3-和NO3-等阴离子对锆改性沸石吸附磷酸盐的影响很小,而共存的SiO32-对磷酸盐的吸附则具有较强的负面影响.水中共存的Ca2+和Mg2+对锆改性沸石吸附铵的影响较小,而共存的K+和Na+对铵的吸附则具有较强的负面影响.锆改性沸石吸附水中磷酸盐的主要机制是阴离子配位体的交换,吸附水中铵的主要机制是与沸石中可交换阳离子的离子交换.     

MnO2/TiO2改性沸石去除矿井水中Fe2+和Mn2+的试验研究

针对矿井水中Fe2+、Mn2+浓度超标及处理效果不稳定等问题,通过溶胶-凝胶法将纳米MnO₂和纳米TiO₂负载于天然斜发沸石表面制备出MnO₂/TiO₂改性沸石滤料,并分析了沸石改性前后的微观形貌和孔隙结构. 采用单因素动态吸附试验和Thomas模型拟合探究了MnO₂/TiO₂改性沸石对模拟矿井水水样中Fe2+、Mn2+的去除效果及机理,并考察水流速度、滤层厚度、溶液pH及硬度对去除效果的影响. 结果表明:较天然沸石而言,MnO₂/TiO₂改性沸石的比表面积、孔径、孔体积和阳离子交换量明显增大. 当水流速度为7 m/h、进水pH为9.5、水质硬度为350 mg/L、滤层厚度为110 cm时,改性沸石对Fe2+、Mn2+的最大吸附量分别为44.810、6.549 mg/g,且Thomas模型能较好地拟合改性沸石对Fe2+、Mn2+的吸附动力学特征. 反冲洗试验结果表明,反冲洗强度为13 L/(m2·s),反冲洗时间大于7 min时,改性沸石的再生效果良好,可重复使用. 研究显示,本文制备的MnO₂/TiO₂改性沸石吸附滤料可为同步去除矿井水中Fe2+、Mn2+污染提供一种解决办法.      

HDTMA改性沸石的制备及吸附废水中对硝基苯酚的性能和动力学

采用十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)对天然沸石进行改性,研究了沸石的改性条件、改性沸石投加量、废水p H值、反应时间等对HDTMA改性沸石去除废水中对硝基苯酚性能的影响,并分析了吸附动力学和吸附等温线.结果表明,改性沸石对废水中对硝基苯酚的吸附效果明显高于天然沸石,当制备改性沸石的HDTMA溶液的质量分数为1.2%,且其p H值为10时,改性沸石对废水中对硝基苯酚的吸附量达到2.53 mg·g~(-1),远高于天然沸石的0.54 mg·g~(-1).吸附实验中,改性沸石投加量8 g·L~(-1),反应时间90 min,p H=6的条件下,HDTMA改性沸石对废水中对硝基苯酚的去除率高达93.9%.吸附动力学和等温线研究表明,一级动力学方程能够更好地拟合沸石吸附对硝基苯酚的过程(R20.90),不同温度条件下Langmuir等温线拟合方程的相关系数均在0.90以上,数据和方程拟合性较好.     

几种吸附材料对磷吸附性能的对比研究

针对白洋淀府河水体磷污染问题,研究了天然沸石、硅藻土、粉煤灰、赤泥、铁铝泥五种材料对磷的吸附性能,并利用盐酸改性铁铝泥、铁盐改性粉煤灰和赤泥,对比研究了改性后材料对磷的吸附能力,探讨了水体pH值和其他离子对其吸附性能的影响。结果表明:沸石、硅藻土、粉煤灰、赤泥对磷的吸附符合一级动力学模型,而铁铝泥和改性后材料吸附磷符合准二级动力学模型;改性前后各材料吸附磷等温线均符合Langmuir方程。各材料吸附磷能力为:改性赤泥>改性粉煤灰>改性铁铝泥>铁铝泥>赤泥和粉煤灰>沸石>硅藻土,改性材料吸附磷能力明显提高。溶液pH值显著影响改性材料吸附磷效果,pH为7时吸附量最大;硫酸根和碳酸氢根离子抑制磷的吸附,氯离子和硝酸根离子没有明显影响。     

NaCl改性沸石对水中氨氮的吸附机制

通过颗粒强度测定、扫描电镜分析（SEM）、X射线能谱分析（EDS）和零电点测定（pHPZC）考察改性前后沸石表面特性的变化,考察pH值、沸石投加量、初始氨氮浓度以及温度对吸附过程的影响,并通过吸附等温式和吸附动力学对吸附机制进行描述.经过NaCl改性后的沸石的颗粒强度明显增大,表面更加粗糙,孔径增大,钠离子通过交换作用进入到沸石内部.pH值为7,沸石投加量为8g/L,温度为35℃时吸附效果最好,平衡吸附量（qe）与氨氮初始浓度呈正相关性.Langmuir等温线比Freundlich等温线更适合描述实验数据,最大饱和吸附量为13.210mg/g.吸附动力学符合准二级动力学模型.实验表明NaCl改性沸石能够有效去除水中的氨氮.     

Evaluation of zeolites synthesized from fly ash as potential adsorbents for wastewater containing heavy metals

Both pure-form zeolites (zeolites A and X) were synthesized by applying a two-stage method during hydrothermal treatment of fly ash prepared initial gel. The difference of adsorption capacity of both fly ash-synthesized zeolits was assessed under the same adsorption conditions. Copper and zinc were chosen as target heavy metal ions. It was found that adsorption capacity of zeolite A showed much higher value than that of zeolite X. Thus, attention was focused on investigating the removal performance of heavy metal ions in aqueous solution on the synthetic pure-form zeolite A from fly ash, zeolite HS (hydroxyl-solidate) prepared from the residual fly ash (after synthesis of pure-form zeolite A from fly ash) and a commercial grade zeolite A. Batch method was employed to study the influential parameters such as initial pH value, adsorbents dosage and adsorption temperature on the adsorption process. The equilibrium data were well fitted by the Langmuir model and showed the affinity: Cu2+ > Zn2+ (adsorbent FA-ZA). The removal mechanism of metal ions followed adsorption and ion exchange processes. Attempts were also made to recover heavy metal ions and regenerate adsorbents (adsorbent FA-ZA).     

天然活化沸石负载壳聚糖对高氟水的处理

为提高天然沸石对氟的吸附能力,采用活化天然沸石负载壳聚糖改性处理,研究了除氟剂的性能,确定了除氟剂的最佳改性条件:2.0%冰醋酸溶液,壳聚糖浓度为0.05 g/mL,壳聚糖:沸石(质量比)=0.07,室温下改性5 min。最适除氟条件:pH=6.0,粒径1~2 mm,100 r/min的速度搅拌反应50 min,静置0 min。吸附剂对F-的吸附过程符合Langmuir吸附等温线,对氟离子的饱和吸附容量为10.63 mg/g。     

Zn系LDHs覆膜改性人工湿地沸石基质除磷机制

选择Zn系层状双金属氢氧化物(LDHs),采用水热-共沉淀法合成3种不同类型的Zn-LDHs(Fe Zn-LDHs、Co Zn-LDHs和Al Zn-LDHs)并覆膜于常用人工湿地沸石基质表面;利用模拟垂直流人工湿地小试系统,对原始沸石及3种Zn-LDHs覆膜改性沸石基质进行除磷净化实验、等温吸附-解吸实验以及动力学吸附实验,通过上述实验对以Zn-LDHs覆膜改性沸石基质为代表的改性基质除磷机制进行研究.结果表明,Zn-LDHs覆膜改性沸石基质对磷素净化效果具有明显的提升功能,其中以Fe Zn-LDHs覆膜改性基质尤为突出;改性使基质的饱和吸附容量得以提高,增强了基质对磷酸盐的解吸性能,并使沸石基质对磷酸盐的主要吸附类型由物理吸附向化学吸附转换;通过对沸石基质类型及其改性方式的合理选择,可达到利用沸石人工湿地强化除磷以高效净化富营养化水体的目的.     

沸石的改性及其对氨氮吸附特征

为研究不同改性方法及其组合顺序对天然沸石吸附NH₄+效率的影响及其吸附特征,选择盐、高温、酸3种改性方法进行不同组合. 结果显示,改性组合顺序对天然沸石的吸附性能影响较明显,最佳改性组合顺序为“盐+酸+高温”,其改性后的沸石在初始ρ(NH₄+)为15、30和50 mg/L下对NH₄+的去除率分别为87%、92%和94%. 采用Langmuir和Freundlich 2种方程来拟合“盐+酸+高温”改性后沸石的吸附行为,表明其更符合Langmuir模型,R2为0.998 5,其最大吸附量(q_max)为8.23 mg/g,并且其吸附过程符合一级动力学方程, R 2为0.998 1. 扫描电子显微镜(SEM)和比表面积(BET)分析结果表明,沸石经最优组合改性后表面形态明显变化,比表面积增大.      

天然沸石结构对合成分子筛吸附脱氮性能影响

针对污水厂尾水深度脱氨问题,从国内几个典型的天然沸石矿床中选取了4种天然沸石（记为A、B、C、D）,运用直接碱溶-水热晶化合成工艺制备分子筛,测定了各自的氨氮吸附性能;并采用XRF、XRD等表征方法,对比分析了4种天然沸石在元素组成及矿物含量方面的差异,结合4种合成产物的晶体结构、元素组成、表面形貌分析结果,探讨了天然沸石材料特性对合成产物吸附性能的影响.结果表明：与沸石原料相比,4种合成产物的氨氮吸附性能均得到明显提升,其中C和A沸石合成产物的氨氮吸附量较高,均达到15mg/g以上;合成产物的氨氮吸附性能与沸石原料的碱溶性硅溶出量有正相关关系;碱溶性硅主要来自于天然沸石原料中的方石英、斜发沸石、丝光沸石、透长石等矿物组分,而结构稳定的石英不易被碱溶活化利用.合成产物为含有不同类型分子筛及其它矿物成分的混合物,碱溶性硅溶出量高的C和A沸石均合成了A型、X型分子筛,氨氮吸附性能较好;而B和D沸石合成产物主要为孔径小于铵根离子粒径的方钠石分子筛,其氨氮吸附性能较差.因此,利用天然沸石合成分子筛用于污水脱氨时,应尽量选择石英矿物含量少、碱溶性矿物占比高的沸石原料.     

生物沸石对吡啶、喹啉的降解与吸附作用

探讨了通过生物沸石的降解及吸附作用,解决吡啶、喹啉及转化产物NH 4+-N的污染问题.结果表明,生物沸石中的吡啶降解菌Shinella zoogloeoides BC026及喹啉降解菌Pseudomonas sp.BW003能有效去除吡啶、喹啉,同时转化后的NH 4+-N也能被天然沸石或改性沸石所吸附.尽管改性沸石吸附能力不如天然沸石,但其表面能更有效附着微生物,在实际工程应用上更具前景.     

阳离子表面活性剂改性沸石对铬酸根的吸附机制

研究了由十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性制成的有机沸石对水体中铬酸根的吸附性能及吸附机制.结果表明,与沸石原矿相比有机沸石对铬酸根的吸附容量更高,而铬酸根在有机沸石表面的吸附量随着体系离子强度的增加而显著减小,说明铬酸根的吸附以静电作用为主.研究还发现沸石经有机改性后表面Zeta电位由负变正,说明表面活性剂在沸石表面的吸附改变了沸石表面的电荷性质,这也是有机沸石能够对铬酸根发生静电吸附的主要原因.铬酸根的吸附量及吸附的铬酸根的解吸量均随着体系pH值的升高而增加,分别约在pH=5.0和pH=6.0时达最大,随后铬酸根的吸附量和解吸量随着pH值的进一步增加逐渐减小.铬酸根的吸附量与解吸量之间的差值随pH升高而减小,说明在低pH条件下非静电吸附所占比例较高pH值条件下有所增加.     

白银天然沸石对磷的吸附机理及性能研究

为探明天然沸石对磷的吸附机理,首先利用扫描电镜、X射线衍射、X荧光分析等对甘肃白银产天然沸石进行了表征,然后通过静态实验探讨了吸附时间、磷初始浓度、pH值等因素对沸石除磷性能的影响.研究结果表明：沸石对水溶液中磷的吸附动力学过程符合Pseudo second-order模型;Freudlich和Langmuir模型均可较好地描述沸石对磷的吸附特征;沸石对磷的吸附量随pH值增大而明显减小.     

表面活性剂改性沸石对水中酚类化合物吸附性能研究

使用表面活性剂对2种粉煤灰合成沸石进行改性处理,研究改性沸石对酚类化合物（苯酚、对氯酚和双酚A）的吸附特性.吸附试验结果表明,合成沸石经过阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵改性后,对酚类化合物的吸附性能均有大幅提升,吸附等温线模型均较符合Langmuir模型.2种改性沸石对酚类化合物（苯酚、对氯酚和双酚A）的Langmuir理论最大吸附量分别可达37.7、52.36、90.9 mg.g-1和10.71、22.83、56.8 mg.g-1.当溶液pH值高于酚类化合物的解离系数pKa时,吸附效果随pH升高而增加.结果还表明,酚类化合物的疏水性（辛醇/水分配系数Kow）越强,改性沸石的吸附能力也越高.