SBA-15表面修饰及其对水中Cu~(2+)的吸附行为

以3-氨基丙基三甲氧基硅烷为修饰剂,利用修饰方法,制备出氨基修饰SBA-15,并命名为N-SBA-15。采用XRD、FT-IR、N2吸附-脱附对样品进行表征,批量实验研究吸附剂对水中Cu2+的吸附性能,动力学实验数据采用拟一阶动力学方程、拟二阶动力学方程和内扩散方程进行分析。研究结果表明:N-SBA-15对Cu2+的吸附遵循液膜扩散和颗粒内扩散机理,且整个吸附过程更符合拟二阶动力学方程,45℃时Cu2+的最大吸附量达到0.812 mmol/g。Langmuir等温模型可较好地描述Cu2+在N-SBA-15上的吸附行为。热力学研究表明该吸附过程是一个自发、吸热过程,高温有利于吸附。     

脱硫石膏基羟基磷灰石对Cu2+吸附性能的研究

以燃煤电厂废弃物脱硫石膏(FGD)为主要原料,利用水热合成法制备羟基磷灰石(FGD-HA),利用XRD和SEM对FGD-HA的物相组成和微观形貌进行了分析和观察.通过静态吸附实验研究了吸附动力学、吸附等温线以及吸附热力学.结果表明,伪二级动力学模型相关系数为0.9998,是描述FGD-HA吸附Cu2+的最佳动力学模型,Cu2+在FGD-HA上的吸附平衡符合Langmuir等温线模型(R2=0.9846),热力学表明此吸附是自发吸热的过程.利用响应面分析法对Cu2+的吸附条件进行优化,得出投加量3.11g/L、pH值4.96、温度22.09℃、Cu2+初始浓度24.75mg/L为最佳吸附条件,此条件下Cu2+去除率预测值为100%,相同条件下开展的验证实验结果为97.4%,与预测值相接近说明模型的选择是实际可行的.     

废酵母菌吸附水中铜离子热力学及动力学研究

研究了应用低成本吸附剂废酵母菌经微波改性后去除溶液中的重金属铜离子.并研究了在pH值、温度、初始浓度、酵母菌吸附量等因素的影响下,废酵母菌对水中铜离子的吸附效率.研究结果表明,在pH为7.0、温度为328 K、Cu2+初始浓度为40 mg/L时,微波改性酵母菌的最大吸附容量为41.84 mg/g.吸附过程符合Langmuir吸附等温模式.吸附过程的热力学常数△G0、△H0和△S0分别为-3.512 54 kJ/mol,3.290 96 kJ/mol和20.181 46 J/(mol·K).表明废酵母菌对Cu2+的吸附是自发的、吸热反应.微波改性废酵母菌对Cu2+的吸附动力学模型能够较好地符合准二级动力学方程.     

壳聚糖对Cu~(2+)的吸附与解吸

研究了溶液pH值、Cu2+初始浓度、吸附剂投加量、吸附时间及温度对壳聚糖吸附Cu2+的影响,并对达到吸附平衡的壳聚糖进行了解吸研究。结果表明,壳聚糖对Cu2+的吸附量随pH值的升高而增大,在pH值为4.7时,基本达到吸附平衡;吸附过程同时符合Langmuir模型和Freundlich模型,最大吸附量为142.9 mg/g;与拟一级动力学模型相比,拟二级动力学模型可以更好地描述吸附过程;吸附剂最佳投加量为1 g/L。用0.03 mol/L H2SO4溶液做脱附液,搅拌10 min,脱附率为73.4%;经过4次脱附-吸附循环,壳聚糖平衡吸附量变化不大,具有良好的重复使用性。     

硫酸改性麻黄草废渣生物吸附剂对Pb~(2+)的吸附

以麻黄草废渣(ER)为原料,经硫酸改性制备了改性麻黄草废渣生物吸附剂(SER),并将其用于水溶液中Pb2+的吸附。考察了溶液pH值、吸附时间、Pb2+初始浓度和温度对SER吸附性能的影响,研究了SER对Pb2+的吸附动力学和吸附热力学特性。结果表明:Pb2+离子在该吸附剂上吸附速率快,吸附过程符合准二级动力学方程;随溶液中Pb2+离子浓度增加,吸附量增大,等温吸附过程符合Langmuir模型,根据Langmuir模型计算SER在298K时对Pb2+的饱和吸附量为1.85 mmol/g,高于改性前(1.0 mmol/g)。热力学参数ΔG0,证实了吸附过程为自发的放热过程。SER对Pb2+的吸附性能优良,具有潜在的应用前景。     

锰氧化物/石英砂(MOCS)对铜和铅离子的吸附研究

研究了锰氧化物/石英砂(MOCS)吸附剂对Cu2+和Pb2+的吸附行为,考察了吸附剂用量、平衡时间、温度、盐浓度、溶液的pH值等因素对MOCS吸附的影响.结果表明,MOCS对Cu2+和Pb2+的吸附在3 h基本达到吸附平衡,吸附量随着溶液的pH值增大、温度的升高以及盐浓度的降低而增加,在单一体系以及混合体系中对Cu2+和Pb2+的吸附均符合Langmiur吸附等温式,温度从15 ℃升高到45℃,Cu2+和Pb2+的饱和吸附容量(qm)分别从13.4 μmol·g-1和15 5μmol·g-1升高到16.4μmol·g-1和18.1μmol·g-1.Cu2+和Pb2+吸附反应的ΔG°均为负值,焓变ΔH°为正值,说明该吸附过程是自发的吸热反应.利用准一级动力学方程、准二级动力学方程以及粒子扩散方程的数学模型检验了吸附过程的动力学性质,表明MOCS对Cu2+和Pb2+的吸附过程符合准二级反应动力学模型.计算了不同温度下3个动力学方程的吸附速率常数K值.根据准二级反应的吸附速率常数K值,求得MOCS对Cu2+和Pb2+的吸附活化能(Ea)分别为92.3 kJ·mol-1和119 kJ·mol-1.在混合体系中,共存离子的存在影响金属离子的吸附效率;Cu2+存在时,Pb2+的饱和吸附量下降了24.4%,而Pb2+存在时,Cu2+的饱和吸附量下降了93.8%.MOCS对Cu2+和Pb2+的吸附强弱顺序为Pb2+＞Cu2+.     

蒙脱石对溶液中镍和铜的吸附特性研究

采用镍和铜作为溶液中的吸附质,探讨了蒙脱石对这2种重金属的吸附性能。通过实验研究了p H值、吸附剂用量、反应时间、浓度等因素对吸附Ni2+和Cu2+的影响。根据实验结果可知,蒙脱石对金属离子的吸附效率随溶液p H值、吸附剂用量、反应时间的增加而增加,但随着金属离子浓度的增加而降低。吸附动力学研究表明,蒙脱石对Ni2+和Cu2+的吸附过程符合准2级动力学模型。     

蒙脱石对溶液中镍和铜的吸附特性研究

本研究采用镍和铜作为溶液中的吸附质,探讨了蒙脱石对这2种重金属的吸附性能。通过实验研究了pH值、吸附剂用量、反应时间、浓度等因素对吸附Ni2+和Cu2+的影响。根据实验结果可知,蒙脱石对金属离子的吸附效率随溶液pH值、吸附剂用量、反应时间的增加而增加,但随着金属离子浓度的增加而降低。吸附动力学研究表明蒙脱石对Ni2+和Cu2+的吸附过程符合准2级动力学模型特征。     

改性龙须眼子菜吸附水溶液中Cu2+的性能

采用批式实验法对改性龙须眼子菜吸附溶液中Cu2+的吸附动力学过程及吸附平衡进行了研究,考察了溶液初始pH值、吸附剂用量、温度等对改性龙须眼子莱吸附Cu2+的影响.结果表明,吸附动力学过程可以用准二级动力学方程进行拟合,吸附等温线符合Langmuir模型而不符合Freundlich模型.吸附实验的优化条件为:溶液初始pH值为4.0～5.6,溶液初始Cu2+浓度与吸附剂用量比值为10～25 mg·g-1,吸附时间为30～45 min,吸附温度为20-30℃.龙须眼子菜经甲醇改性后对Cu2+的吸附性能有了很大程度的提高;在改性龙须眼子菜吸附Cu2+的过程中,存在离子交换作用,但不占主导地位;改性龙须眼子菜吸附Cu2+主要依靠醇、酚类中的O-H基团,酰胺类中的C=O、N-H与C-N基团,砜类中的S=O基团与Cu2+的配位作用.     

聚丙烯酸-聚偏氟乙烯树脂对Cu(Ⅱ)的吸附性能

采用溶液热诱导聚合和相转移共混新技术,制备了聚丙烯酸-聚偏氟乙烯(PAA-PVDF)微球树脂,研究了该树脂对水溶液中Cu₂₊的吸附性能,吸附热力学及吸附动力学.模型拟合结果表明,PAA-PVDF树脂对Cu₂₊具有优良的吸附性能,吸附量随温度升高而增大.热力学参数△G0<0、△H0>0、△S0>0,证实了该树脂对Cu₂₊的吸附为自发的吸热过程.PAA-PVDF树脂对Cu2+的等温吸附较好地符合Freundlich等温吸附模型,D-R等温吸附表明该吸附过程为离子交换反应.该吸附过程的动力学符合准二级动力学方程.PAA-PVDF树脂的吸附/脱附性能优良,经吸附/脱附4次循环后,其吸附量>5mg/g,脱附率仍超过95%.     

桉树遗态结构HAP/C复合材料对水中Cu (Ⅱ)的吸附特征

采用自制桉树遗态羟基磷灰石/碳复合材料(PBGC-HAP/C)为吸附剂,溶液体系pH值、Cu(Ⅱ)初始浓度和材料粒径为影响因素,研究了PBGC-HAP/C吸附Cu(Ⅱ)的具体特征与机制.结果表明,当溶液为弱酸性时(pH=5),吸附效果最佳;增大反应体系初始浓度不利于吸附效果的提升;减小吸附剂粒径对吸附有促进作用.准二级动力学可准确描述该吸附过程,计算获取的吸附容量0.99、1.93和4.03 mg·g-1与实验值0.99、1.93和4.05 mg·g~(-1)高度接近;Langmuir模型很好地拟合了吸附过程,表明吸附是单层吸附,温度升高有利于吸附进行;热力学实验结果ΔGθ0、ΔSθ0和ΔHθ0,显示该吸附过程是自发、熵增的吸热过程.SEM、EDS、XRD和FTIR对吸附前后材料表征分析可知PBGC-HAP/C表面的含氧官能团与Cu(Ⅱ)发生的化学络合反应为主要净化机制,同时伴随着物理吸附、静电吸附和离子交换作用.     

磁性GO复合材料对水溶液中Cu(Ⅱ)的去除研究

该研究利用简单的化学合成法合成新型Fe_3O_4@SiO_2/PEI修饰的氧化石墨烯磁性复合材料,并用于去除水中的Cu(Ⅱ)离子,通过Box-Behnken响应面法对pH、Cu(Ⅱ)离子的初始浓度和反应温度3个变量进行优化,得到MSPG对Cu(Ⅱ)离子吸附的最优吸附条件为初始p H为5、初始浓度80 mg/L、反应温度为40℃时,最大理论吸附量为61.48 mg/g。而在最佳条件下进行验证实验,实验值为61.55 mg/g,与理论值相近。吸附动力学研究和等温线研究表明吸附过程在6 h达到平衡,分别符合准二阶动力学模型与Freundlich等温模型,粒子内扩散并不是整个过程中唯一的速率控制步骤。热力学研究证明MSPG对Cu(Ⅱ)的吸附过程是吸热的自发过程。     

水中Cu~(2+)、Ni~(2+)与腐殖酸、膨润土的相互作用研究

研究了Cu2+、Ni2+与腐殖酸以及膨润土与腐殖酸的共存吸附剂的相互作用,考察了相互作用时间、初始pH、温度对相互作用的影响.结果表明,金属离子的去除率随时间增加而增大,吸附量随温度升高而增大.初始pH对Cu2+、Ni2+的去除率影响很大,pH在中性范围附近Cu2+、Ni2+的去除率可以达到最大.吸附动力学实验表明,Cu2+、Ni2+在腐殖酸及共存吸附剂上的吸附符合伪二级吸附速率模型,并得到Cu2+在腐殖酸及共存吸附剂上吸附的活化能Ea分别为17.01和38.49 kJ.mol-1,Ni2+在腐殖酸及共存吸附剂上吸附的活化能Ea分别为15.15和13.35 kJ.mol-1,表明吸附过程以物理吸附为主.Cu2+、Ni2+在腐殖酸及共存吸附剂上的吸附符合Langmuir等温线模型.得到的ΔH0、ΔS0和ΔG0表明金属离子在腐殖酸及共存吸附剂上的吸附是一个吸热、熵增、自发的过程.     

好氧颗粒污泥细菌藻酸盐对Cu~(2+)的生物吸附和机制探讨

以好氧颗粒污泥中提取的细菌藻酸盐为原料制备干藻酸钙吸附剂,对水溶液中的Cu2+进行了吸附研究.对比了不同pH值和吸附剂投加量对吸附性能的影响,同时对吸附过程进行了模型拟合,测定了该吸附剂的解吸性能,并用傅立叶变换红外二阶导数光谱和原子力显微镜分析对吸附机制进行了探讨.结果表明,藻酸钙对Cu2+的吸附反应是一个比较快速的过程.当Cu2+初始浓度为100 mg/L,吸附剂投加量为0.7g/L时,吸附最佳pH值为4,吸附能力为67.67 mg/g.吸附过程可用Langmuir和Freundlich模型来描述.好氧颗粒污泥藻酸钙吸附剂对Cu2+的吸附过程中有离子交换和pH值升高现象发生,溶液中的Cu2+与吸附剂上Ca2+交换的同时需要有H+的参与来维持电荷平衡.傅立叶变换红外二阶导数光谱和原子力显微镜分析表明,好氧颗粒污泥藻酸钙吸附剂中MG嵌段与Cu2+和Ca2+结合的方式不同,Cu2+能与吸附剂表面的MG嵌段发生螯合,使藻酸钙表面的结构更加有序.以100 mmol/L HCl为解吸剂,解吸效率可达到91%.     

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。     

菜籽粕对水溶液中Pb(Ⅱ)的吸附性能

以菜籽粕为吸附剂去除水溶液中Pb2+,考察了pH值、吸附剂投放量、反应时间对吸附性能的影响,研究了不同温度下菜籽粕对溶液中Pb2+吸附热力学和动力学。当Pb2+溶液浓度为100 mg/L时,吸附剂投放量为4 g/L,pH值3~5.5,吸附时间120 min,Pb2+去除率达到95%以上。铅吸附等温线很好地符合Langmuir等温方程,293 K时饱和吸附量达31.9 mg/g。对吸附热力学参数ΔGθ,ΔHθ,ΔSθ的计算表明,吸附过程属于熵驱动型的吸热自发过程。Pb2+在菜籽粕上动力学吸附符合准二级速率方程,表观吸附活化能Ea=49.6 kJ/mol。结合吸附前后红外光谱(FTIR)分析,Pb2+在菜籽粕上吸附主要发生在蛋白质的酰胺结构、-NH2、-C-S-上,具有化学吸附的显著特征。菜籽粕作为一种廉价的生物质吸附剂,对低浓度Pb2+溶液吸附量大,吸附速度快,具有良好的开发应用前景。     

固定化铜绿假单胞菌吸附Cu~(2+)的特性

首次利用聚丙烯酰胺与壳聚糖形成的互融聚合物网络凝胶固定非活性的铜绿假单胞菌,并研究了这种新型的固定化微生物颗粒对Cu2+的吸附特性。该固定化微生物吸附剂表现出较好的吸附性能,对Cu2+的吸附很迅速,在40min内吸附基本达到平衡。对吸附动力学及平衡的研究表明,Cu2+在固定化微生物吸附剂上的吸附过程符合准二级动力学方程,吸附平衡符合Langmuir模型。     

磁性石墨烯吸附水中Cr(Ⅵ)研究

以氧化石墨和铁盐为原料,采用化学沉淀法制备出磁性石墨烯复合材料,运用静态吸附实验研究了吸附动力学、热力学、等温吸附模型以及不同因素如p H、温度、时间对Cr(Ⅵ)吸附的影响.结果表明,吸附动力学符合假二级动力学模型;与Freundlich模型相比,Langmuir模型更适合描述吸附过程.热力学参数为:ΔHθ=33.89 k J·mol-1,ΔSθ=120.15 J·(mol·K)-1,ΔGθ=-2.51 k J·mol-1(303 K),这表明吸附过程是吸热并且自发的.实验最佳p H值为2,升高温度和延长时间均有利于吸附的进行.初始Cr(Ⅵ)浓度为5 mg·L-1时,重复利用3次后吸附量由3.9 mg·g-1下降到2.1 mg·g-1.在磁铁存在的条件下吸附剂可轻易从溶液中分离出来,利用Na OH可使其再生,因此可作为去除Cr(Ⅵ)的良好吸附剂.     

氨基改性SBA-15有序介孔材料对Cd(Ⅱ)的吸附热力学特征研究

以硅酸钠为硅源,三嵌聚合物Pluronic P123为模板剂,采用水热-后期接枝的合成方法,制备出氨基改性SBA-15.用透射电镜、X射线衍射、氮气吸附-解吸和红外光谱等手段对其结构进行了表征.在此基础上,以改性SBA-15为吸附剂,通过批实验讨论了吸附时间、体系初始pH值和温度等对水溶液中Cd2+吸附的影响,并讨论了...     

二胺基改性有序多孔SBA-15对溶液中Cd2+离子的吸附研究

具有高度有序孔道结构的SBA-15是一种广受关注的新型吸附材料,为增加其对溶液重金属离子的吸附性能,选用水热-后期接枝的合成方法,制备出二胺基改性多孔二氧化硅2N-SBA-15,并用透射电镜、X射线衍射、氮气吸附-解吸和红外光谱等手段对其结构进行了表征.并以其为吸附剂,通过批实验的方法讨论了吸附时间、体系初始pH值、吸附剂用量和温度等因素对水溶液中Cd2+吸附的影响,同时结合Zeta电势和XPS分析对其吸附机制进行了探讨.结果表明,合成的SBA-15具有规则多孔特征,SBA-15对Cd2+的吸附受体系pH控制;未改性的SBA-15对Cd2+的吸附量较小,胺基改性可以显著增强SBA-15对Cd2+的吸附能力.在100 mL 25 mg.L-1的Cd2+溶液中,2N-SBA-15的用量在7.5～20 mg之间均能对Cd2+的吸附能力约达95%左右.2N-SBA-15对溶液中Cd2+的吸附很迅速,并在30 min内达到吸附平衡;随着体系温度从25℃增加到35℃,2N-SBA-15对溶液中Cd2+的吸附率从94.73%增加到98.22%.吸附等温线可用Langmuir模型描述,在298 K时Cd2+的最大吸附量为0.9 mmol.g-1,0.1 mol.L-1HCl溶液对Cd2+的洗脱率接近93%.结合pH、温度、Zeta电势和XPS分析结果,可以推测出2N-SBA-15对Cd2+的吸附机制是包含物理吸附、离子交换和络合反应等的复杂吸附过程.2N-SBA-15是一种对水体Cd2+具有较好吸附能力的吸附材料.