柠檬酸改性大豆秸秆材料对铜离子的吸附性能

 为考察农业废弃物大豆秸秆对重金属的吸附性能,以大豆秸秆为原料、柠檬酸为改性剂,制备出一种柠檬酸改性大豆秸秆吸附剂（CA-SS）,对其进行扫描电镜测试和红外吸收光谱分析。对比研究了大豆秸秆改性前后对铜离子（Cu²⁺）的吸附性能,分析了Cu²⁺初始浓度、吸附时间和镍离子（Ni²⁺）对Cu²⁺吸附的影响,探讨了其吸附动力学和吸附等温线。结果表明：改性过程保留了大豆秸秆的多孔结构,并为其添加了羧基功能团;吸附过程符合Langmuir 模型和准二级动力学模型,大豆秸秆经过改性对Cu²⁺的吸附能力由10.44 mg/g 提高到了19.14 mg/g,主要是因为柠檬酸为大豆秸秆提供了起离子交换作用的羧基功能团;Ni²⁺未能影响CA-SS 对Cu²⁺的吸附,而Cu²⁺抑制了CA-SS 对Ni²⁺的吸附。CA-SS 是一种对Cu²⁺有较好吸附性能的廉价吸附材料。     

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.     

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.     

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.     

改性玉米芯及其对废水中Cr6+的吸附研究

选取玉米芯作为吸附剂,对废水中Cr⁶⁺进行吸附研究,因玉米芯本身吸附效果不佳,故对其进行改性。经H₃PO₄、NaOH、NaNO₂溶液改性后的玉米芯可以使其孔隙扩展、比表面积变大,能够较高效地去除废水中Cr⁶⁺。实验结果表明：当模拟废水中Cr⁶⁺初始浓度为20 mg/L、体积为50.00 mL时,玉米芯经NaOH溶液改性后,投加量为0.040 g,pH为5.00,吸附时间为20 min时,吸附效果最佳,废水中Cr⁶⁺的去除率为96.83%。此时,改性后玉米芯吸附Cr⁶⁺的过程与Freundlich吸附等温模型和准二级动力学模型拟合度较高。     

改性玉米芯及其对废水中Cr6+的吸附研究

选取玉米芯作为吸附剂,对废水中Cr⁶⁺进行吸附研究,因玉米芯本身吸附效果不佳,故对其进行改性。经H₃PO₄、NaOH、NaNO₂溶液改性后的玉米芯可以使其孔隙扩展、比表面积变大,能够较高效地去除废水中Cr⁶⁺。实验结果表明：当模拟废水中Cr⁶⁺初始浓度为20 mg/L、体积为50.00 mL时,玉米芯经NaOH溶液改性后,投加量为0.040 g,pH为5.00,吸附时间为20 min时,吸附效果最佳,废水中Cr⁶⁺的去除率为96.83%。此时,改性后玉米芯吸附Cr⁶⁺的过程与Freundlich吸附等温模型和准二级动力学模型拟合度较高。     

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。     

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。     

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.     

介孔氧化铝吸附锌离子的研究

本文将超重力技术制备的比表面积高、孔径分布窄的介孔氧化铝用于吸附污水中的Zn2+,考察了吸附剂用量、pH值、温度、Zn2+初始质量浓度和吸附时间等因素对吸附效果的影响。结果表明,对于初始质量浓度20 mg/L的Zn2+溶液,介孔氧化铝最优吸附条件为吸附剂用量1.2g/L、pH 5.0、温度25℃。在Zn2+吸附中,超重力法介孔氧化铝对Zn的吸附率比对比吸附材料提高了1~2倍。吸附过程与准二级动力学速率方程和Langmuir吸附等温线模型拟合较好,为单分子层的化学吸附过程。     

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。     

立方晶系Li0.29Ni0.71O的电化学性质

采用熔盐法用Li⁺ 取代NiO中Ni²⁺制备了Li_0.29Ni_0.71O材料,  研究Li⁺取代Ni²⁺对材料电化学性能的影响, 并利用电化学阻抗谱(EIS)研究材料的电化学动力学性能.    结果表明:  Li_0.29Ni_0.71O比NiO的电化学容量稍小; 首次充放电循环后, 在材料中形成Li₂O; 表面膜(SEI)阻抗的降低和电化学扩散率的增加与材料由晶体转变为非晶态有关.     

改性花生壳生物质炭对土壤中Cr(Ⅵ)的吸附机制

为了提高土壤中重金属Cr(Ⅵ)的去除率,采用简单高效的吸附法,筛选廉价且吸附效果好的吸附剂成为土壤中重金属去除的研究热点.以农业废弃物花生壳为原料,用FeCl₃和ZnCl₂改性得到改性花生壳生物质炭(MPS),将其用于土壤中重金属Cr(Ⅵ)吸附研究实验中.考察pH值、投加量、反应温度、初始浓度和反应时间对Cr(Ⅵ)去除率的影响,并对吸附机制进行探讨.结果表明,在pH值为3时,MPS添加量为土壤质量的5%,反应温度为30℃,初始质量浓度为120 mg·L^-1,反应时间为120 min,得到的最高去除率为98.23%.参数拟合结果表明,改性花生壳生物质炭Langmuir吸附模型的相关系数R²高达0.993,准二级动力学拟合的相关系数R²为0.987,表明是单分子层反应.     

溶液吸附法测定改性煤矸石固体比表面积

为了测定改性煤矸石固体比表面积,选取亚甲基蓝溶液和醋酸溶液两种不同的吸附质,通过溶液吸附法对改性煤矸石比表面进行测定.采取单分子层吸附方式,利用朗格缪尔(Langmuir)吸附等温式与弗罗因德利希(Freundlich)经验吸附等温式两种理论模型,分别线性拟合计算出改性煤矸石的饱和吸附量,进而求出其比表面积.结果表明,朗格缪尔吸附模型拟合结果与弗罗因德利希吸附模型的结果契合度很好,以亚甲基蓝作为吸附质,计算所得的改性煤矸石的比表面积最为理想.     

颗粒改性活性氧化铝吸附除氟动力学和热力学的研究

通过对硫酸铁改性活性氧化铝颗粒（FMAA）吸附除氟的静态实验研究,得到其吸附动力学和吸附热力学描述,并进一步探讨了吸附机理和速率控制步骤。用拟一阶动力学模型、拟二阶动力学模型、Elovich模型、Boyd模型对吸附动力学实验数据进行拟合,发现所有动力学数据均符合拟二阶动力学模型,且Boyd模型拟合结果支持颗粒内扩散为动力学控制步骤的结论。采用Langmuir、Freundlich和Sips吸附等温线模型对数据进行拟合,结果显示吸附平衡数据与Sips模型相关性好,且Sips常数γ=0.712,说明FMAA上的氟离子是不均一的单层吸附。由范特霍夫方程求得吸附焓变ΔH⁰=30.39 kJ/mol,且动力学实验数据与Elovich方程相关性好,说明FMAA对氟离子的吸附主要为化学吸附。     

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.     

锆基凹凸棒土的制备及其对水体中内分泌干扰物去除性能

通过锆改性绿色友好材料凹凸棒土制备锆基吸附材料去除内分泌干扰物,对其进行一系列测试表征。结果表明,在锆基改性材料表面存在具有功能基团ZrO₂,其结构稳定,改性后材料的表面积和总孔容积分别提升3.8倍和2.2倍,在pH为1.5时,电位由负变正,该性质的改变有利于对水体中内分泌干扰物的去除。将锆基改性材料用于4种常见的内分泌干扰物(双酚A、17β-雌二醇、17α-雌二醇、己烷雌酚)的吸附去除研究。结果表明,在pH为1.5,吸附剂投加量为15 mg,内分泌干扰物质量浓度为0.5μg·mL^-1,吸附30 min后去除率可达100%,该材料经过重复利用4次,其对于内分泌干扰物的去除率可达60%以上。4种污染物的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。     

改性生物炭对镉离子吸附性能研究

以废弃松木屑为原料采用热分解法制备生物炭,并以氨气、硝酸、硫化钠和溴水4种化学试剂分别对其进行表面改性。采用BET、FTIR和Bohem滴定等技术对改性前后的生物炭进行表征,研究溶液pH值、初始溶液Cd2+浓度、吸附时间等因素对Cd2+吸附特性的影响,并探讨改性生物炭的吸附机理。结果表明,改性生物炭具有较大的比表面积、发达的孔结构和多种表面官能团;在一定范围内,随溶液pH值的增大、Cd2+浓度的升高、吸附时间的延长,改性生物炭对Cd2+的去除率逐渐提高,其中氨气改性生物炭对Cd2+的吸附效果最优,在溶液pH值为6、初始溶液Cd2+浓度为50mg/L、生物炭加入量为2g/L、吸附时间为6h时,氨气改性生物炭对Cd2+的吸附容量可达12.3mg/g;拟二级动力学方程和等温吸附模型均能较好地描述改性生物炭对Cd2+的吸附过程,其中氨气改性生物炭的Langmuir与Freundlich吸附常数最大。     

元素态Hg~0在半焦表面的吸附平衡和动力学研究

利用小型固定床微分反应器对制备的原料半焦以及改性半焦吸附材料进行元素态Hg~0吸附平衡和动力学研究,分别采用Langmuir方程、Freundlich方程和Temkin方程对Hg~0吸附平衡数据进行拟合,采用颗粒内扩散方程、Elovich方程、表观一级动力学方程以及准二级动力学方程对Hg~0吸附动力学数据进行拟合。结果表明,用Langmuir方程可较好预测原料半焦(HL-SC)对元素态Hg~0的吸附平衡,其吸附动力学用颗粒内扩散模型拟合的线性相关性最好;盐酸改性后的半焦(HC-SC)对元素态Hg~0的吸附平衡用Freundlich方程预测较好,其吸附动力学符合表观一级动力学方程;高锰酸钾/热处理组合改性后的半焦(KM-HT-SC)对元素态Hg~0的吸附平衡用Langmuir方程预测较好,其吸附动力学符合准二级动力学方程。     

聚合物改性膨润土对钢渣渗滤液及其Cr(Ⅲ)离子的阻隔与吸附特性研究

【目的】针对传统膨润土防渗衬垫在侵蚀性环境中防渗性能会大幅劣化的难题，自主研发了一种聚合物改性膨润土。【方法】通过渗透实验研究了聚合物改性膨润土对高盐溶液、强碱溶液和实际钢渣渗滤液的渗透系数，并采用Batch吸附实验探究了吸附时间、溶液pH值和溶液浓度对聚合物改性膨润土吸附钢渣渗滤液中Cr(Ⅲ)离子的影响。【结果】实验结果表明：未改性的钠化钙基膨润土对侵蚀性溶液的刚性壁渗透系数高达1×10^-8 m/s,而聚合物改性膨润土对高盐、强碱和钢渣渗滤液的柔性壁渗透系数均小于1×10^-11 m/s,且刚性壁渗透系数约为3×10^-11 m/s,在高盐、强碱等侵蚀性环境中表现出更优越的防渗性能。【结论】聚合物改性膨润土对Cr(Ⅲ)的吸附量随着吸附时间、溶液pH值和溶液浓度的增加而增加。钠化钙基膨润土和聚合物改性膨润土对Cr(Ⅲ)吸附符合准二阶吸附动力学模型；Langmuir等温吸附模型更好地描述了钠化钙基膨润土和聚合物改性膨润土对Cr(Ⅲ)的吸附特性。