壳聚糖复合水凝胶对水溶液中铜离子(Ⅱ)的高效吸附

以甲基丙烯酸(MAA)、丙烯酰胺(AM)和烯丙基磺酸钠(SAS)同时对壳聚糖进行接枝改性,合成了一系列对水溶液中的二价铜离子具有高效吸附性能的壳聚糖水凝胶。研究了吸附剂粒径、投料量、溶液pH值对吸附容量的影响,同时进行了对金属铜离子的吸附性能研究。结果显示,粒径0.074~0.2 mm的吸附剂,在25 mL铜离子(II)质量浓度4 000 mg/L,pH值6的硝酸铜溶液中,投入量为0.1 g时,壳聚糖复合水凝胶最大吸附量为823 mg/g,同时吸附容量随溶液pH值增加而增加,随投料量的增大而减小。吸附等温线研究表明,Freundlich吸附模型能更好地描述吸附剂对铜离子(II)的吸附行为,说明其吸附过程是不均匀的多分子层吸附过程。     

原位固化杨梅单宁对Nd~(3+)的吸附特性研究

以富含单宁的杨梅树皮为原料,通过甲醛交联剂原位固化杨梅单宁(SIBT)制备吸附材料,研究了该吸附材料对Nd3+的吸附特性。实验表明:当Nd3+溶液的初始质量浓度为432 mg/L、反应温度为303 K时,该吸附材料对Nd3+的平衡吸附量可达到342.14 mg/g,其吸附等温线符合Freundlich方程。平衡吸附量受pH值和温度的影响:pH值在3.0~5.5范围内,吸附量随pH值升高而增加,pH值5.5时,吸附量开始逐渐下降;温度为283~313 K时,Nd3+的吸附量变化不大,温度超过313 K时,吸附量开始下降;与温度因素的影响相比较,pH值对平衡吸附量影响较大。研究还表明,这种吸附剂对Nd3+的吸附动力学可用拟二级速率方程来描述,由拟二级速率方程计算所得到的平衡吸附量与实测值的偏差在4%以内,具有很好的一致性。     

的吸附特性研究

以富含单宁的杨梅树皮为原料,通过甲醛交联剂原位固化杨梅单宁(SIBT)制备吸附材料,研究了该吸附材料对Nd3 +的吸附特性.实验表明:当Nd3 +溶液的初始质量浓度为 432 mg/L、反应温度为 303 K 时,该吸附材料对Nd3 +的平衡吸附量可达到 342.14 mg/g, 其吸附等温线符合Freundlich方程.平衡吸附量受pH值和温度的影响: pH值在3.0 ～ 5.5范围内,吸附量随pH值升高而增加,pH值>5.5时,吸附量开始逐渐下降;温度为283 ～ 313 K 时,Nd3 +的吸附量变化不大,温度超过 313 K 时,吸附量开始下降;与温度因素的影响相比较,pH值对平衡吸附量影响较大.研究还表明,这种吸附剂对Nd3 +的吸附动力学可用拟二级速率方程来描述,由拟二级速率方程计算所得到的平衡吸附量与实测值的偏差在 4 % 以内,具有很好的一致性.     

的吸附

以胶原纤维为基质,通过醛交联剂将杨梅单宁固化在胶原纤维上,制备固化杨梅单宁(IMT)吸附材料.研究该吸附材料对Pb2+、Cd2+ 和Hg2+的吸附性能.实验表明该吸附材料对这3种金属离子的吸附容量大小顺序为Hg2+>Pb2+ >Cd2+.吸附容量与pH值有关,pH值7时,对Hg2+的吸附容量最大;pH值3时,对Pb2+和Cd2+的吸附容量最大.在上述pH值条件下,当吸附剂用量为0.1 g,金属离子初始浓度为200 mg/L、体积为100 mL时,IMT对Hg2+、Pb2+、Cd2+的平衡吸附容量分别为198、87和24 mg/g.通过研究温度对吸附平衡的影响以及吸附动力学,发现IMT对Hg2+的吸附主要为化学吸附,对Pb2+的吸附可能包含物理吸附和化学吸附,对Cd2+的吸附以物理吸附为主,这与金属离子在水溶液中的状态有关.当水体中同时存在Hg2+和Pb2+时,IMT对每种金属离子的平衡吸附容量几乎不受其它金属离子的影响,即可以用于同时吸附除去这些金属离子.     

胶原纤维固化杨梅单宁对Mo(Ⅵ)的吸附

研究了胶原纤维固化杨梅单宁(IBT)这一新型吸附材料对Mo6 的吸附特性.实验表明,温度对吸附容量影响不大,而pH值对吸附容量有显著影响,Mo6 的吸附容量随pH值降低而增加,表明其吸附机理是吸附剂与聚钼阴离子之间的静电结合.当Mo6 的初始质量浓度为100.0mg/L、吸附剂用量0.100 g、温度为303 K、pH值2.0时,IBT对Mo6 的吸附量为82.4 mg/g.Freundlich方程可以很好地描述IBT对Mo6 的吸附等温线.动力学研究表明,初始吸附速率很快,吸附达到平衡的时间约为600 min,其吸附动力学可很好地用拟二级速率方程描述,计算所得的平衡吸附量与实测值误差很小.解吸实验表明,0.02 mol/L EDTA溶液能使吸附剂再生,并能循环使用.选择性吸附研究表明,在酸性(pH值2.0)条件下,IBT对Mo6 的吸附率大于95%,而对Ni2 和Cu2 的吸附率低于5%,可用于Mo6 -Ni2 和Mo6 -Cu2 二元混合溶液中Mo6 的分离和提取.     

胶原-单宁树脂对水体中Pb(Ⅱ)的吸附特性研究

牛皮经胃蛋白酶水解后提取胶原,通过胶原-黑荆树单宁-醛反应制备了胶原-单宁树脂(C-TR)吸附材料,并系统研究了其对水体中Pb(Ⅱ)的吸附特性。结果表明,C-TR对Pb(Ⅱ)有较强的吸附能力。当温度为303 K、pH值为4.5、Pb(Ⅱ)溶液(100 mL)的初始浓度为1.0 mmol/L时,C-TR(100 mg)对Pb(Ⅱ)的吸附容量达到0.34 mmol/g。pH值对吸附容量的影响较大,最佳吸附pH值为4.5。C-TR对Pb(Ⅱ)的吸附平衡符合Freundlich方程,温度对吸附平衡影响不大。吸附动力学可用拟二级速率方程来描述。固定床吸附表明,当1.0 mmol/L的Pb(Ⅱ)溶液以30 mL/h的流速流过床层时,流出液的体积约为60 mL时达到穿透点。     

复合型吸附剂黑曲霉菌丝体-壳聚糖的制备及对Cu~(2+)吸附的作用机制

以废弃黑曲霉菌丝体、壳聚糖为原料,用环氧氯丙烷进行交联,三聚磷酸钠进行固化,制备成黑曲霉菌丝体-壳聚糖,以此作为吸附剂对Cu~(2+)进行吸附研究,考察了吸附时间、pH值、温度、Cu~(2+)的初始质量浓度以及复合型吸附剂的投加量对吸附效率的影响,探讨了吸附的动力学和热力学规律。结果显示:提高吸附温度、吸附时间以及pH值均能使吸附率升高;在黑曲霉菌丝体-壳聚糖复合型吸附剂0.4 g,吸附时间180 min、pH值6、吸附温度为50℃、Cu~(2+)质量浓度为20 mg/L的条件下,对Cu~(2+)的吸附率达到99.42%。动力学数据分析表明吸附剂对Cu~(2+)的吸附过程符合准二级动力学模型,以化学吸附为主,粒子内扩散不是唯一的吸附速率控制步骤;吸附过程符合Freundlich等温线模型,说明吸附Cu~(2+)为非均相体系的表面吸附;ΔG0,ΔH和ΔS分别为6.104 2 kJ/mol和45.258 1 J/(mol·K),即该吸附是一个自发进行的吸热过程。     

芦苇半纤维素基水凝胶的制备及对重金属离子的高效吸附

以芦苇半纤维素为基材,丙烯酸(AA)为单体,N,N,N',N'-四亚甲基乙二胺(MBA)为交联剂,通过自由基聚合法制备出水凝胶材料,采用FT-IR对其结构进行表征,并考察了AA和+MBA用量、pH值、吸附时间和金属离子初始质量浓度对水凝胶吸附Pd2、Cd2+和Zn2+性能的影响,同时探讨了水凝胶对金属离子的吸附动力学和吸附机制。结果表明,AA用量、MBA用量和pH值对水凝胶的吸附性能均有较大影响,水凝胶对金属离子的吸附量随着pH值的增加而增大,1.0 g半纤维素中添加0.1 g MBA,9 g AA制得的水凝胶可在60 min内达到吸附平衡,金属离子溶液初始质量浓度为200 mg/L,Pb2+溶液pH值5.5,Cd2+、Zn2+溶液pH值6.5时,对Pd2+、Cd2+和Zn2+的最大吸附量可达699、521和265 mg/g。水凝胶吸附金属离子过程属于离子交换机制,吸附行为符合动力学准二级模型和Langmuir方程,该水凝胶经过吸附-解吸8次循环后,对金属离子仍有较高的吸附效率,Pd2+、Cd2+和Zn2+的吸附量仍达616、479和243 mg/g,回收率分别为96.7%、97.1%和97.6%。     

的吸附

以胶原纤维为基质,通过交联剂将黑荆树单宁、落叶松单宁和毛杨梅单宁固化在胶原纤维上制备吸附材料.实验表明,3种固化单宁对Cu2+的吸附平衡均符合Freundlich方程,其吸附容量大小顺序为固化毛杨梅单宁>固化黑荆树单宁>固化落叶松单宁.进一步研究了固化黑荆树单宁的吸附动力学、吸附柱动力学,以及温度、pH值等对吸附平衡的影响.结果表明,温度对吸附平衡的影响不明显,但pH值对吸附平衡有较大影响,在适当范围内提高pH值,会增加平衡吸附量;吸附动力学可用拟二级速度方程来描述,当吸附温度≥318 K时,由拟二级速度方程计算所得到的平衡吸附量与实测的平衡吸附量非常吻合.固化单宁具有良好的柱动力学特性,吸附柱极易再生并且能循环使用,吸附过程极有可能是在材料的表面进行.     

杨梅单宁膜吸附材料的制备及其对铜、锌离子的吸附特性研究

以杨梅单宁、魔芋葡苷聚糖和大米淀粉为原料,通过交联反应制备杨梅单宁膜吸附材料,分析其红外光谱(FT-IR),并系统地研究了其对Cu2+和Zn2+的吸附特性。结果表明:杨梅单宁膜吸附材料在pH值5.0时对Cu2+和Zn2+的吸附容量最高;当初始质量浓度为200mg/L,pH值5.0,反应温度为25℃,吸附剂用量为0.1 g时Cu2+和Zn2+的平衡吸附容量分别为12.79和6.13 mg/g;吸附容量随着温度的升高而增大,但影响不大;Freundlich方程可以很好地拟合吸附等温线;吸附动力学均可用拟二级速率方程进行拟合。在铜、锌混合溶液中,杨梅单宁膜材料可以优先去除铜离子。     

单宁改性制备生物质吸附剂及其性能表征

【目的】对单宁进行化学改性制备改性单宁生物质吸附剂,并对其性能进行表征,为天然单宁在重金属离子污染治理中的应用提供技术基础。【方法】以杨梅单宁(BT)和马占相思单宁(AMT)为原料,在碱性条件下,甲醛先与缩合单宁反应生成羟甲基化单宁,再以聚丙烯酰胺(PAM)中的酰胺基为亲核试剂,与羟甲基化单宁反应,分别生成不溶于水的改性杨梅单宁吸附剂(PBT)和马占相思单宁吸附剂(PAMT),通过扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和红外光谱(FTIR)对单宁改性与吸附Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)前后的物理化学特性进行分析,对比研究BT、AMT、PAM、PBT和PAMT对Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的吸附性能。【结果】BT和AMT在改性过程中发生了有效交联反应,颗粒度增大,微观表面无明显变化,且改性吸附剂吸附金属离子通过离子交换生成了稳定的螯合物;PBT对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的最大平衡吸附容量分别为49.75和142.86 mg·g~(-1),而PAMT对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的最大平衡吸附量分别为34.16和115.61 mg·g~(-1)。【结论】通过PAM改性可获得稳定性好、吸附能力强的改性单宁吸附剂,其对Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的平衡吸附容量均高于原料BT、AMT以及改性剂PAM本身的吸附容量,说明制备的PAM改性单宁是一类具有开发前景的生物质吸附材料。     

原位固化落叶松单宁对Cr(Ⅵ)的氧化还原吸附

研究了树皮原位固化落叶松单宁对水溶液中Cr6 的吸附特性。结果表明,Cr6 在该吸附剂上的吸附属于氧化还原吸附,即Cr6 首先被还原为Cr3 ,然后被吸附。当温度为303 K、pH值2.0、Cr6 的初始质量浓度为297.3 mg/L时,该吸附材料对Cr6 的平衡吸附量为183.6 mg/g,随着温度的升高平衡吸附量增加。pH值对平衡吸附量的影响较大,静态吸附时,产生最大吸附容量的pH值为2.0,这是由于该pH值条件有利于Cr6 的还原反应。该吸附材料对Cr6 的吸附平衡符合Freundlich方程;吸附动力学可以用拟二级速度方程来描述。固定床吸附实验表明,当原料液的Cr6 质量浓度为232.4 mg/L,流出液的体积约为120个床层体积时达到穿透点。     

向日葵秸秆对U(VI)和Pb(Ⅱ)的选择吸附性能及机理研究

以含有单一的U(VI)、Pb(Ⅱ)溶液以及U(VI)和Pb(Ⅱ)混合溶液为吸附质,系统探讨了pH值、吸附剂量、吸附时间和初始离子浓度对向日葵秸秆吸附效果的影响。采用准一级动力学方程、准二级动力学方程、粒内扩散模型、Langmuir和Freundlich等温吸附方程对实验数据进行拟合,从分配系数和分离因子角度对吸附选择性进行分析,并对吸附机理进行探讨。结果表明:吸附20 mg/L的U(VI)-Pb(Ⅱ)溶液的最佳pH值为4.0、吸附剂量为2.0 g/L、吸附时间为720 min,U(VI)和Pb(Ⅱ)的去除率分别为77.55%、87.44%;U(VI)和Pb(Ⅱ)的吸附动力学在单离子和复配体系下均符合准二级动力学模型;吸附等温线均符合Langmuir等温吸附模型,单离子最大吸附量分别为327.0和67.59 mg/g,且当U(VI)高于200 mg/L时Pb(Ⅱ)的吸附过程也能用Freundlich模型描述。当离子初始浓度较低时向日葵秸秆对Pb(Ⅱ)具有更高的吸附选择性,而较高时则相反。向日葵秸秆吸附前后的SEM、EDX和FT-IR图谱表明,吸附U(VI)和Pb(Ⅱ)的主要方式为络合和离子交换。     

不同pH值对改性纳米黑碳吸附-解吸Cd~(2+)的影响研究

通过不同pH值条件下,Cd2+在改性纳米黑碳(MBC)上的吸附-解吸实验,研究了pH值对Cd2+在MBC上的吸附量和吸附稳定性的影响。研究表明:Cd2+在MBC上的吸附等温线均能用Langmuir方程和Freundlich方程拟合,n值均大于1表明MBC对Cd2+都为优惠吸附。随着pH值的增加MBC对Cd2+的吸附能力增强,且在pH≥9时MBC对Cd2+的最大吸附量趋于稳定。Cd2+在MBC上的解吸率随pH值的增大而减小,当pH≥9时,解吸率随pH值的增加变化速度减缓,最后趋于稳定。在pH9时,pH值对Cd2+在MBC上的吸附量和吸附稳定性影响比较大,且pH值越大吸附效果越好。因此MBC对偏碱性的重金属污染土壤进行钝化修复时效果更好。     

胶原纤维固化黑荆树单宁对钪吸附的研究

以胶原纤维为基质,通过醛交联剂将黑荆树单宁固化在胶原纤维上,制备了胶原纤维固化黑荆树单宁(IBWT)吸附材料并研究了IBWT对钪离子(Sc3 )的吸附特性.结果表明:在HOAc-NaOAc介质中,IBWT对Sc3 具有较强的吸附能力.50℃下,当溶液中Sc3 的质量浓度为100mg/L、pH值为6.40时,吸附容量达到83.3mg/g.IBWT对Sc3 的平衡吸附量随pH值和温度的升高而升高.吸附过程为吸热过程,吸附平衡符合Langmuir方程.IBWT对Sc3 的吸附主要为化学吸附.进一步实验表明,IBWT经3次重复使用后对Sc3 的吸附容量基本不变.     

油茶果壳提取物的改性及对Cr(Ⅵ)与Cu(Ⅱ)的吸附

采用油茶果壳提取物与戊二醛交联的方法,制备油茶果壳提取物改性吸附剂;探讨溶液pH、吸附时间等因素对改性吸附剂吸附铬离子、铜离子的影响,并采用吸附动力学模型进行模拟。结果表明,油茶多酚吸附剂对Cr(Ⅵ)、Cu(Ⅱ)离子的饱和吸附量分别达到99.6 mg·g~(-1)、71.7 mg·g~(-1);且具有较好的再生吸附性能,当吸附剂使用3次后,吸附剂对Cr(Ⅵ)离子再生饱和吸附量可达83.2 mg·g~(-1)。吸附动力学模型模拟结果表明:该改性吸附剂对Cr(VI)离子吸附的动力学过程可用准一级模型进行模拟,对Cu(Ⅱ)离子吸附的动力学过程可用准二级模型进行模拟。     

-葡萄糖苷酶的研究

以壳聚糖微球为载体,采用吸附-交联法固定化β-葡萄糖苷酶。采用正交试验设计确定最佳固定化条件。β-葡萄糖苷酶的最佳固定化条件为:pH值5.0,酶用量48.6IU/g(以绝干壳聚糖计,下同)的β-葡萄糖苷酶经壳聚糖微球吸附12h后,在25℃、1.0%的戊二醛存在下交联2h,得到酶活力为41.76IU/g和酶活回收率为85.93%的固定化酶。     

两性聚电解质P(DMDAAC-AM-AA)处理造纸白水中Ca~(2+)的研究

以实验室自制聚二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺-丙烯酸(P(DMDAAC-AM-AA))为吸附剂、造纸白水中Ca2+为吸附质,研究了pH值、Ca2+初始浓度及聚合物重均相对分子质量(MW)对吸附过程的影响,采用Freundlich、Langmuir等温吸附模型绘制了吸附等温线,并通过Lagrange动力学方程对实验数据进行了拟合。结果表明,碱性环境下有利于吸附过程的进行,且最佳pH值范围为9~11;随着Ca2+初始浓度的增加,吸附量先增加后趋于平稳;对吸附最有利的MW范围为600 000~800 000。聚合物对Ca2+的吸附动力学曲线符合Lagrange准二级动力学模型,属于化学吸附过程;其等温吸附曲线符合Langmuir模型,属于单分子层吸附;无量纲平衡参数(RL)值在不同温度下均小于0.5,表明吸附性能良好。同时,还探讨了纸浆纤维对聚合物的吸附性能和影响因素,采用傅立叶红外差谱进行了表征。结果表明,温度20~30℃、搅拌速度120 r/min的条件下,吸附在60 min时达到平衡,平衡吸附量为2.4 mg/g(以绝干浆计)左右;红外差谱证实了纤维表面吸附有一定量的聚合物,且氢键结合是纤维与聚合物吸附的主要机理之一。     

物理吸附法提纯五倍子单宁的研究

以五倍子浸提液为原料进行了颗粒白土、载体活性炭提纯效果实验,提出颗粒白土与载体活性炭组合柱物理吸附法提纯工艺,制备出食用级高纯单宁.结果表明,以 95 % 乙醇浸提五倍子所得浸提液,60 ℃下,以 30 mL/min 的速率流经颗粒白土与活性炭柱吸附处理后,制备样品单宁纯度≥98 %,色值0.6(罗维邦总色号),主要金属离子均≤0.5 μg/g.     

玉米芯改性吸附剂对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

高浓度的Cr(Ⅵ)已成为生态环境的主要污染源,为探索廉价高效的Cr(Ⅵ)处理技术,使用磷酸对玉米芯进行热改性处理,研究pH、投加量、振荡时间和Cr(Ⅵ)初始浓度等因素对于吸附效果的影响,并对改性前后的吸附性能进行对比分析。结果表明:较低的pH有利于吸附的进行,pH=1条件下,改性玉米芯对Cr(Ⅵ)的吸附效果最佳,去除率达到89.6%;随着投加量增加,吸附效果逐渐提高。吸附过程在80min左右基本达到平衡,满足准二级吸附动力学模型;吸附等温线满足Freundlich与Langmuir方程,相关系数均达到0.999;吸附过程为吸热过程,随着温度的上升,吸附容量逐渐增大。相同实验条件下,对于10mg/L的Cr(Ⅵ)溶液,投加20g/L的玉米芯,改性处理将去除率提高22.8%,改性处理后玉米芯对Cr(Ⅵ)的吸附性能得到明显提升。