高比表面积介孔α-FeOOH的制备及其Sb(Ⅴ)吸附性能

采用水热合成的方法制备了高比表面积介孔α-FeOOH吸附剂,并探究其对水中Sb(Ⅴ)的去除效果。采用XRD、SEM、ATR-FTIR等方法对吸附剂进行了表征。考察了吸附剂投加量、溶液pH对Sb(Ⅴ)去除效果的影响,以及Sb(Ⅴ)吸附过程的动力学和热力学特性。表征结果显示:介孔α-FeOOH具有棒状结构,长度大约为50～100 nm,最可几孔径为20 nm,比表面积为137.6 m2/g。实验结果表明,当初始Sb(Ⅴ)质量浓度为10 mg/L、pH为7、介孔α-FeOOH投加量为0.25 g/L、吸附时间为2 h、吸附温度为25℃时,Sb(Ⅴ)去除率可达100%;pH为4～7时,Sb(Ⅴ)去除率受pH的影响较弱;Sb(Ⅴ)吸附过程符合拟二级动力学模型及Langmuir吸附模型。     

改性生物炭对Sb（Ⅲ）的吸附行为及机理

采用氯化铝和高锰酸钾对生物炭进行改性,研究生物炭表面Sb（Ⅲ）的吸附规律及吸附机理。实验结果表明,在固液比为2.5 g/L、pH为4、吸附温度为25 ℃、吸附时间为240 min、溶液初始质量浓度为10.0 mg/L时,BC、Al-BC和KMnO₄-BC对Sb（Ⅲ）的平衡吸附量分别为1.13,2.12,2.98 mg/g。KMnO₄-BC和Al-BC的吸附机理不同,KMnO₄-BC等温吸附曲线符合Langmuir等温模型,吸附动力学过程遵循拟二级动力学方程;Freundlich模型和拟一级动力学方程更适合描述Al-BC对Sb（Ⅲ）的吸附。3种生物炭的吸附过程都以物理吸附为主,同时有化学吸附的参与。BET比表面积与FTIR分析结果表明,Al-BC吸附量大主要得益于比表面积及孔体积的增大。     

多酚原位固化茶渣对水中Cr（Ⅵ）的吸附

通过甲醛与茶渣中多酚类组分的反应制备了多酚原位固化茶渣吸附材料,并将其用于对水中Cr（Ⅵ）的吸附。表征结果显示：茶渣多酚的原位固化提高了其热稳定性,同时对茶渣粒料起到了修补增强作用。固化茶渣对Cr（Ⅵ）的吸附量随溶液pH的减小而增大。在吸附温度303 K、初始Cr（Ⅵ）质量浓度60 mg/L、吸附剂投加量1.0 g/L、吸附时间300 min、溶液pH为2的条件下,固化茶渣对Cr（Ⅵ）的吸附量为56.56 mg/g,去除率达94.3%。固化茶渣对Cr（Ⅵ）的吸附符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学方程,吸附是一个自发的、吸热过程,303,318,333 K下的Langmuir饱和吸附量分别为83.26,107.64,129.20 mg/g。     

Ti-MCM-41分子筛对Cr（Ⅵ）的吸附性能

以发烟硅胶为硅源、钛酸四丁酯为钛源,采用水热合成法制备了一系列不同n（Si）∶n（Ti）的Ti-MCM-41分子筛,采用XRD、UV-Vis、BET及ICP技术对其进行了表征,考察了其对溶液中Cr（Ⅵ）的吸附性能及重复使用性能。结果表明：制备的Ti-MCM-41分子筛保持了MCM-41的介孔结构,但随着Ti含量的增加分子筛的比表面积、孔径和总孔体积均降低;在初始Cr（Ⅵ）质量浓度为100 mg/L、Ti-MCM-41分子筛（投料n（Si）∶n（Ti）为40）投加量为1 g/L、吸附时间为60 min、吸附温度为323 K、溶液pH为6的条件下,Cr（Ⅵ）吸附率可达96.3%;Ti-MCM-41分子筛对Cr（Ⅵ）的吸附符合Langmuir等温吸附模型;Ti-MCM-41分子筛的重复使用性能良好。     

负载β-环糊精的矿物和生物炭对甲基橙的吸附性能

采用HCl溶液对沸石（F0）、蛭石（ZH0）、秸秆（J0）和棕榈生物炭（Z0）进行活化预处理,以环氧氯丙烷为交联剂,将β-环糊精（β-CD）负载到原始材料上,制备了4种新型吸附材料F2、ZH2、J2和Z2。采用FTIR、元素分析、SEM和TG等技术对吸附材料进行了表征,探讨了其对甲基橙的吸附性能。表征结果显示,β-CD被成功地负载到沸石、蛭石、秸秆生物炭和棕榈生物炭上。吸附实验结果表明：负载β-CD后的4种材料对甲基橙的平衡吸附量大小顺序为J2> F2> ZH2> Z2;溶液pH和吸附温度的提高可有效提升4种材料对甲基橙的吸附能力。吸附动力学和热力学研究表明,4种材料对甲基橙的吸附过程中物理吸附起着主导作用,且更趋向于单分子层吸附。4种材料均具有良好的重复使用性能。     

磁性氧化石墨烯和磁性竹炭对Cr（Ⅵ）的吸附

制备了两种磁性碳基材料——磁性氧化石墨烯（MGO）和磁性竹炭（MBC）,并将其用于模拟含Cr（Ⅵ）废水的吸附。采用SEM,BET,FTIR技术对吸附剂进行了表征。表征结果显示：MBC具有与MGO相似的薄片层结构,且MBC的BET比表面积更大（为32.872 6 m²/g）,可为Cr（Ⅵ）提供大量的吸附位点。实验结果表明：向100 mL废水中加入20.0 mg吸附剂,在废水pH为1.0、吸附温度为30 ℃、初始Cr（Ⅵ）质量浓度为10.0 mg/L的条件下,MGO和MBC的平衡吸附时间分别为50,70 min,平衡吸附量分别为37.7,49.7 mg/g,吸附平衡时的Cr（Ⅵ）去除率分别为75.4%和99.4%;两种磁性材料对Cr（Ⅵ）的吸附均很好地符合Langmuir等温吸附模型;在酸性介质中,MGO和MBC的表面基团与HCr₂O₇^-和Cr₂O₇^2-之间有氢键作用。     

磁性纳米γ-Fe2O3/SiO2去除水中亚甲基蓝

以纳米γ-Fe₂O₃为磁性介质制备了磁性纳米γ-Fe₂O₃/SiO₂,并将其用于水中亚甲基蓝的吸附。表征结果显示：制备的γ-Fe₂O₃/SiO₂呈不规则核壳结构,平均粒径为38 nm,比表面积为74.35 m²/g,比饱和磁化强度为55 A·m²/kg。实验结果表明：γ-Fe₂O₃/SiO₂对亚甲基蓝的吸附适宜在中碱性条件下进行,4 h即可达吸附平衡;在初始亚甲基蓝质量浓度为180 mg/L、γ-Fe₂O₃/SiO₂加入量为2 g/L、初始溶液pH为7.0、吸附温度为298 K的条件下,吸附量最高为25.4 mg/g;共存金属离子会降低吸附效率,而少量的腐殖酸则会促进吸附;吸附过程符合准二级动力学方程,颗粒内扩散不是唯一的控速步骤;等温吸附满足Langmuir模型,该吸附是一个物理吸附过程;用乙醇洗涤的γ-Fe₂O₃/SiO₂重复使用4次时仍能保持约80%的原吸附量。     

炭化核桃壳对废水中Cr（Ⅵ）的吸附

制备了炭化核桃壳,采用SEM,EDX,FTIR等方法对炭化核桃壳进行了表征,研究了炭化核桃壳对废水中Cr（Ⅵ）的吸附效果。表征结果显示,炭化后的核桃壳为片状结构,且形成了大量的微孔,微孔数量的增加使得核桃壳的比表面积明显增大。实验结果表明,炭化核桃壳吸附处理含Cr（Ⅵ）废水的最佳工艺条件为：初始废水pH 2.0、炭化核桃壳加入量16 g/L、吸附温度25 ℃、转速150 r/min、吸附时间180 min,在此最佳工艺条件下吸附处理Cr（Ⅵ）质量浓度为20 mg/L废水,Cr（Ⅵ）去除率高达98.7%,最大吸附量为8.731 mg/g。Langmuir吸附等温模型可更好地描述炭化核桃壳对Cr（Ⅵ）的吸附过程,吸附属于单分子层吸附。拟二级动力学方程能更好地描述炭化核桃壳对Cr（Ⅵ）的吸附行为,此吸附过程以化学吸附为主控步骤。     

缺氧—好氧—催化臭氧氧化工艺处理石化厂含盐废水

采用缺氧—好氧—催化臭氧氧化工艺处理某石化厂的含盐废水。实验结果表明：在进水COD为200~350 mg/L的条件下,经生化处理后的出水COD稳定在50~60 mg/L,COD去除率稳定在75%左右;在臭氧投加量为4.5 g/L、V（催化剂Ⅱ）∶V（废水）=1.5∶1的条件下,进行连续催化臭氧氧化后出水COD稳定在20 mg/L以下,COD去除率大于70%,满足DB 61/224—2011《黄河流域（陕西段）污水综合排放标准》。表征结果显示,催化剂表面含有铜元素,比表面积为250.815 m²/g,吸水率为60.9%,经过滤可去除废水中残留的催化剂。     

吸附—电化学法组合工艺处理废乳化液

以季铵盐改性硅藻土为吸油剂,采用吸附—电化学组合工艺处理拉丝废乳化液,优化了工艺条件。实验结果表明,在乳化液pH为5.0、吸油剂加入量为20 g/L、反应温度为25 ℃的最优条件下吸附除油15 min,然后在清液pH为8.5、阳极电流密度为4 A/dm²的最优条件下电化学反应4 h后,废水无色无味,COD为43 mg/L,ρ（NH₃-N）=0,ρ（Cu）= 1.6 mg/L,ρ（Zn）= 3.7 mg/L,浊度为1.1 NTU,达到GB 8978—1996污水综合排放标准。     

磁性CuS/γ-Fe2O3复合材料光催化处理染料废水

以氯化铜、纳米γ-Fe₂O₃和硫脲为原材料,乙二醇为溶剂,采用溶剂热法制备了磁性CuS/γ-Fe₂O₃复合光催化剂。考察了该光催化剂对刚果红染料废水的处理效果。在m（CuS）:m（γ-Fe₂O₃）=2:1、刚果红初始质量浓度为10 mg/L、光催化剂投加量为0.6 g/L的最佳工艺条件下,刚果红去除率达96.51%。阴离子Cl^-、NO₃^- 及SO₄^2-对该光催化剂的催化活性具有促进作用,其中SO₄^2–的促进作用最显著。该光催化剂具有较好的活性稳定性,重复使用6次后刚果红去除率仍高达90.50 %。     

介孔碳吸附再生组合工艺处理难降解有机磷废水

以自制介孔碳（MC）为吸附剂,采用吸附—电-臭氧-UV再生组合工艺将难降解有机磷三（2-羧乙基）膦（TCEP）富集后转化为磷酸盐释放,为后续磷回收提供基础。运用TEM,SEM,XRD等技术对MC进行了表征。表征结果显示,MC为碳纳米线堆积有序介孔结构,比表面积为699.76 m²/g,可为有机磷提供吸附位点。在吸附温度为298 K、TCEP初始质量浓度为100 mg/L、吸附剂投加量为1 g/L的条件下,MC对TCEP的平衡吸附量为33.72 mg/g。利用电-臭氧-UV对MC进行再生,总磷释放率可达100%,并基本矿化为磷酸盐,再生效率显著高于臭氧、臭氧-H₂O₂、臭氧-UV等方法。     

碳纳米管-海藻酸钠复合吸附材料的制备及其对高浓度Cr（Ⅲ）的吸附

以碳纳米管（CNTs）和海藻酸钠（SA）为主要原料,制备了环境友好型的复合吸附材料——CNTs-SA。采用TEM和FTIR技术对吸附材料进行了表征,并采用静态法考察了溶液pH、吸附时间、原料固液比（m（CNTs）∶V（SA））等因素对CNTs-SA吸附Cr（Ⅲ）的影响。表征结果显示,CNTs-SA表面引入了更多的—COOH和—CO基团,导致其吸附Cr（Ⅲ）的效果较CNTs有了显著的提高。实验结果表明：在室温、初始Cr（Ⅲ）质量浓度4 000 mg/L、CNTs-SA加入量21 mg/mL、溶液pH 5、吸附时间3 h、m（CNTs）∶V（SA）=1.0 mg/mL的条件下,CNTs-SA对Cr（Ⅲ）的吸附量为120 mg/g,Cr（Ⅲ）去除率为61.5%;Freundlich等温吸附方程适合描述CNTs-SA对Cr（Ⅲ）的吸附行为。     

WO3/γ-Bi2MoO6异质结的制备及其光催化性能

采用微波溶剂热法—浸渍法制备了WO₃/γ-Bi₂MoO₆纳米异质结复合可见光催化剂（简称光催化剂）,用XRD、SEM、XPS和UV-Vis分光光度法对其进行了表征。以甲基橙为目标降解物,考察了光催化剂的催化性能。表征结果显示：WO₃分散在γ-Bi₂MoO₆晶体表面,未进入晶格内部;与WO₃和γ-Bi₂MoO₆相比,WO₃/γ-Bi₂MoO₆在紫外和可见光区的吸收强度均有所提高,且对光的吸收发生了明显的红移,禁带宽度变窄;二者形成的p-n型异质结能及时有效地促进光生电子-空穴对的分离,提高催化活性。实验结果表明：WO₃/γ-Bi₂MoO₆的催化活性优于WO₃和γ-Bi₂MoO₆;在甲基橙溶液初始质量浓度为10 mg/L、光催化剂WO₃（1.0%）/γ-Bi₂MoO₆加入量为1 g/L时,反应3 h时甲基橙的降解率最高（达97.48%）,甲基橙溶液中TOC的去除率也最高（为92.0%）。     

高炉渣对Cd~(2+)的吸附性能

采用包头钢铁集团炼铁厂的高炉渣为吸附剂(粒径0.154 nm)对Cd2+进行吸附,运用SEM技术对吸附剂进行了表征,研究了初始Cd2+质量浓度、吸附剂加入量、吸附时间、吸附温度和废水pH对Cd2+去除率的影响,并探讨了吸附机理。表征结果显示:高炉渣吸附剂具有疏松多孔的特点,表面十分粗糙,比表面积较大。实验结果表明:当吸附温度为室温(28℃)、废水pH为7、初始Cd2+质量浓度为10 mg/L、吸附剂加入量为8 g/L、吸附时间为60 min时,Cd2+去除率达到98.55%;高炉渣对Cd2+的吸附符合拟二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型,且吸附反应易发生。     

纳米α-MnO2催化臭氧氧化降解水中双酚A

采用水热法制备了纳米α-MnO₂催化剂,并通过XRD和SEM技术对催化剂的成分和形貌进行了表征。采用纳米α-MnO₂催化剂催化臭氧氧化降解水中的双酚A（BPA）,考察了初始溶液pH、催化剂加入量和反应温度对BPA去除率的影响。实验结果表明,纳米α-MnO₂催化剂催化臭氧氧化降解BPA的最佳工艺条件为：催化剂加入量100 mg/L,初始溶液pH 8.5,反应温度18 ℃。在此最佳条件下处理质量浓度为10 μg/mL的BPA溶液120 min,BPA去除率为96.4%。回收洗涤后第二次使用的催化剂的BPA去除率为80.5%,第三次使用的催化剂的BPA去除率为74.1%,催化剂的活性随重复使用次数的增加而缓慢降低,活性较稳定。     

聚乙烯亚胺改性UiO-66-NH2对水中U(Ⅵ)的吸附

采用聚乙烯亚胺(PEI)改性氨基化锆基金属有机骨架材料(UiO-66-NH₂)制备了UiO-66-NH₂/PEI,利用XRD、SEM和FTIR对产物进行了表征,并将其用于吸附水中的U(Ⅵ)。考察了UiO-66-NH₂/PEI吸附U(Ⅵ)的影响因素,并研究了吸附动力学和等温线。实验结果表明:UiO-66-NH₂/PEI对U(Ⅵ)具有良好的吸附效果,PEI与UiO-66-NH₂质量比为30%、溶液pH为6、吸附剂投加量为80 mg/L、吸附时间为120 min、初始U(Ⅵ)质量浓度为10 mg/L时,UiO-66-NH₂/PEI对U(Ⅵ)的去除率达98.2%(303 K下);UiO-66-NH₂/30%PEI对U(Ⅵ)的吸附在60 min内达到平衡,吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir模型,最大吸附量达452.49 mg/g。     

β-环糊精增敏催化动力学光度法测定亚硝酸根

在磷酸介质中利用亚硝酸根催化条件下溴酸钾氧化甲基红的褪色反应,建立了β-环糊精（β-CD）增敏催化动力学光度法,对亚硝酸根进行测定。该方法最佳反应条件为：0.05 mol/L甲基红溶液加入量8.0%（φ,下同）,0.1 mol/L溴酸钾溶液加入量12.0%,1.0 mol/L稀磷酸加入量12.0%,0.15 mol/L β-CD溶液加入量16.0%,反应温度40 ℃,反应时间15 min。亚硝酸根测定的线性范围为8.0×10^-6~6.0×10^-4 g/L,线性回归方程的相关系数为0.996 6,检出限为4.0×10^-7 g/L。亚硝酸根的加标回收率为99.0%~102.0%,水样测定结果的相对标准偏差为2.4%~3.2%。加入β-CD后测定亚硝酸根的灵敏度增加了2.5倍。     

催化动力学光度法测定工业废水中的Cr（Ⅵ）

采用β-环糊精作为H₂O₂氧化茜素红褪色反应的增敏剂,建立了催化动力学光度法测定工业废水中Cr（Ⅵ）的新方法。该方法最佳反应条件为：反应体系总体积25 mL,0.1 mol/L的H₂SO₄溶液加入量2.0 mL,1.0×10^-3 mol/L茜素红溶液加入量1.5 mL,30%的H₂O₂溶液加入量4.0 mL,100 g/L的β-环糊精溶液加入量3.0 mL。在最大吸收波长554 nm处测定反应前后溶液的吸光度,Cr（Ⅵ）的质量浓度与吸光度差值（ΔA）在4.0×10^-4~5.4×10^-2 mg/L范围内符合比尔定律,线性回归方程为：ΔA=18.52ρ+ 0.018,相关系数为0.996 6,检出限为3.5×10^-4 mg/L,加标回收率为99.46%~101.3%,6次测定的相对标准偏差小于等于2.4%。该法的测定结果与GB/T 7467-1987中的二苯碳酰二肼分光光度法相近。     

钼蓝分光光度法测定水中As（Ⅲ）含量

采用钼蓝分光光度法测定水中的As（Ⅲ）含量。以10.8%（质量分数,下同）的抗坏血酸、3%的钼酸铵、0.56%的酒石酸锑钾和13.98%的硫酸按照体积比为2∶2∶1∶5配制的混合溶液为显色剂,在P（Ⅴ）加入量为10.00 μmol/L、显色时间为30 min的条件下,As（Ⅲ）质量浓度与吸光度的线性相关性最好。该方法的As（Ⅲ）质量浓度检测范围为0~4 mg/L,加标回收率为92%~103%,相对标准偏差为3.0%~5.6%。