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.     

氨基修饰介孔分子筛SBA-15吸附水中Cu~(2+)性能研究

以二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷为偶联剂,采用后期修饰方法,制备出氨基修饰SBA-15(SBA代表University of California,Santa Barbara,USA)。利用扫描电镜、傅立叶红外光谱仪、N2吸附-脱附对其结构进行表征。以修饰后的SBA-15为吸附剂,对水中Cu2+的吸附过程进行了动力学与热力学探讨。结果表明:修饰后的SBA-15是一种理想的铜吸附剂,pH值适应范围较宽(3~6),吸附平衡时间较短(120 min),最大吸附量可达37.94 mg/g。修饰后SBA-15对Cu2+吸附动力学符合拟二阶动力学方程,吸附过程可分为三个阶段且不只受内扩散控制。Langmuir吸附模型和Dubinin-Radushkevich(D-R)吸附模型能更好地描述了Cu2+在修饰后SBA-15上的吸附行为,其吸附平均活化能E值分别为-16.44,-17.05,-17.20 kJ/mol,表明该吸附过程为表面络合。热力学参数表明吸附过程是自发、吸热、混乱度增加的过程,升温有利于吸附。     

小麦秸秆生物碳质吸附剂从水中吸附硝基苯的机理

在炭化温度为300℃下,以小麦秸秆为材料制备生物碳质吸附剂,采用批量平衡试验,研究了其对水中硝基苯的吸附特性,并从动力学及热力学角度探讨其吸附硝基苯的作用机理.结果表明,硝基苯在生物碳质上的吸附过程符合拉格朗日假二级动力学方程,反应活化能为12.2 kJ/mol;吸附行为可用Freundlich吸附等温方程描述,饱和吸附容量为91.58 mg/g.由吸附热力学方程计算得到的等量吸附焓变(ΔH)<0,吸附自由能变(ΔG)<0,吸附熵变(ΔS)>0,表明生物碳质对硝基苯的吸附为放热和熵减少的自发过程.      

污泥与煤共热解制备吸附剂及其对活性艳红X-3B的吸附性能

以污水处理站脱水污泥和煤为原料共热解制备吸附剂,将其用于活性艳红X-3B模拟染料废水的吸附处理.考察了吸附时间,温度,pH及吸附剂投加量对吸附效果的影响,并对其吸附动力学和热力学特性进行了探讨.结果表明:所制备吸附剂的碘吸附值为321.62 mg/g,产率为44.85%,比表面积为189.23 m2>/sup>/g,浸出液中未检测出重金属;吸附剂对活性艳红X-3B的去除率随吸附时间、温度和吸附剂投加量的增加均增大,并逐渐趋于平衡,而随pH的增加而减小;吸附剂对活性艳红X-3B的吸附动力学比较符合伪二级吸附动力学方程和二阶段吸附动力学方程,颗粒内扩散过程是吸附速率的控制步骤,但不是唯一的速率控制步骤;Langmuir等温方程比Freundlich等温方程更适合于描述该吸附行为;吸附焓变(ΔH0>/sup>)>0,吸附是一个吸热过程,提高温度有利于吸附的进行,吸附自由能变(ΔG0>/sup>)<0,吸附过程为自发进行,吸附熵变(ΔS0>/sup>)>0.      

高效耐镍寡养单胞菌的分离鉴定及除Ni~(2+)特性研究

从含镍污水中筛选出一株高耐受Ni2+的菌株,并对该菌株进行了16S rDNA鉴定。同时,以该菌株作为生物吸附剂去除水中低浓度的Ni2+,考察了菌体投加量、pH、镍初始浓度、吸附时间和温度等因素对菌株去除Ni2+的影响。结果表明:经16S rDNA鉴定,筛选得到的高耐受Ni2+的菌株为一株寡养单胞菌属(Stenotrophomonas sp.)的菌株,该菌株对Ni2+表现出良好的吸附性能,在pH为6.0~8.0,温度为25~40℃的范围内,质量浓度为1.5 g/L菌体吸附10 mg/L的Ni2+120 min后,去除率均达90%以上。动力学和等温吸附分析表明,整个吸附过程更符合准二级动力学模型(R2=0.999 9),Langmuir模型相比Freundlich模型而言,有着较好的拟合效果,揭示菌株对Ni2+的吸附以单分子层吸附为主,并且分离因子RL值均在0~1之间,说明Ni2+在菌株上的吸附为有利吸附。     

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.     

Pb~(2+)、Ni~(2+)在核桃壳上的竞争吸附研究

以核桃壳为吸附剂研究Pb2+、Ni2+在吸附剂上的动力学方程、吸附等温线及竞争吸附行为。研究表明,Pb2+、Ni2+在吸附剂上的吸附均满足拟二阶动力学方程,线性相关系数均高达0.99;Pb2+、Ni2+吸附平衡浓度满足Langmuir吸附等温方程。Pb2+、Ni2+竞争吸附表明吸附剂对Pb2+的吸附能力比Ni2+强。     

改性聚乙烯醇吸附镍离子的动力学与热力学研究

研究了自制改性聚乙烯醇对Ni~(2+)的吸附行为,在不同的吸附条件下,探讨相关因素的影响,并对实验数据进行动力学与热力学的拟合。结果表明,室温下,在溶液p H=6.0,NaNO_3的浓度为0.1 mol/L,吸附时间为60 min,液固比为250 m L/g,改性聚乙烯醇对浓度为0.1 mol/L Ni2+的吸附效果好,去除率达到98.05%;当干扰因子设定为0.1 mol/L的Ca(NO_3)_2,对Ni2+的去除率降到59.29%。改性聚乙烯醇对Ni2+的吸附动力学符合准二级动力学方程;Langmuir等温模型的拟合度较高,推测改性聚乙烯醇表面是均一的等质体,计算的最大吸附量为1.35 mmol/g,与实验结果一致;D-R等温模型的拟合度次之,在各温度下,E16 k J/mol,说明改性聚乙烯醇对Ni2+的吸附是以化学吸附为主。通过Van’t Hoff方程的拟合,计算得到的吉布斯自由能以及熵变和焓变表明该吸附过程为吸热化学反应。     

交联改性壳聚糖的制备及其对Ni2+的吸附性能

以壳聚糖为原料,甲醛为预交联剂,戊二醛为交联剂,通过反相乳液聚合法制备了改性壳聚糖吸附剂.通过正交试验考察了交联反应条件对改性壳聚糖吸附Ni2+性能的影响,得出的最佳交联条件为:甲醛用量1 mL,反应温度70℃,戊二醛用量2 mL,反应时间2h.在最佳条件下制备的交联壳聚糖对Ni2+的吸附量达1.98 mmol/g.对吸附Ni2+后的交联壳聚糖分别用0.1 mol/L盐酸和0.1 mol/L氢氧化钠溶液进行脱附,结果表明用0.1 mol/L氢氧化钠溶液脱附效果较好.     

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%.     

壳聚糖改性4A沸石分子筛颗粒去除低温水中硝酸盐的机理研究

为解决我国北方严寒地区常规工艺难以有效去除低温地下水中硝酸盐污染的问题,以4A沸石分子筛为载体,通过壳聚糖改性制备出一种具有低温去除水中硝酸盐功能的吸附颗粒,有望作为吸附剂应用于常规水处理工艺的提标改造.通过小试试验,研究壳聚糖改性4A沸石分子筛颗粒去除低温水中硝酸盐的反应机理,分析其去除硝酸盐过程的吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学,并通过pH_PZC（零电点）测定、FT-IR（傅里叶红外光谱）和XPS（X射线光电子能谱）进一步分析其反应前、后表面物化特性.结果表明:①在温度为8~10℃下,壳聚糖改性4A沸石分子筛颗粒对硝酸盐的吸附平衡时间为8 h,平衡吸附量为1.88 mg/g.②吸附过程符合准二级动力学模型,吸附符合Langmuir和Freundlich吸附等温模型,吸附热力学参数△G0 < 0、△H0>0、△S0>0,表明吸附为熵增加的吸热过程.③壳聚糖改性4A沸石分子筛颗粒的pH_PZC为10.0,FT-IR结果表明,-NH₂和-OH官能团吸附了水中的硝酸根离子,XPS结果表明,N（1s）和O（1s）元素在吸附过程中参与反应.研究显示,壳聚糖改性4A沸石分子筛颗粒分子结构中的-NH₂和-OH基团通过静电结合和氢键作用与硝酸根离子进行吸附反应.      

有机膨润土在Pb2+和p-硝基苯酚复合污染中的吸附及机理

以Pb²⁺、p-硝基苯酚为代表污染物,用实验室模拟法研究了有机膨润土在重金属-有机物混合污染体系中的吸附行为.结果表明,在有机膨润土/Pb²⁺/p-硝基苯酚体系中,溶液中共存Pb²⁺会延缓p-硝基苯酚在有机膨润土上的吸附速率;Pb²⁺与p-硝基苯酚产生竞争吸附,竞争作用的大小与溶液中p-硝基苯酚和Pb²⁺的浓度比c(酚/Pb)以及有机膨润土对污染物的吸附机制有关,相对于吸附机制以分配作用为主的100CTMAB-膨润土,Pb²⁺与p-硝基苯酚在以表面吸附为主的100TMAB-膨润土上的竞争吸附更强.     

磁性吸附剂MZFS吸附偶氮染料中性红的性能及机理

利用正硅酸乙酯水解制备得到"核-壳"结构的磁性吸附剂MZF@SiO₂（MZFS），采用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、振动样品磁强计（VSM）和傅利叶变换红外光谱（FT-IR）对MZFS的结构和性能进行表征，并研究MZFS对偶氮染料中性红（NR）的吸附性能.结果表明，拟二级动力学和Freundlich模型均能较好地描述该吸附过程，吸附过程的速率控制步骤为化学吸附；吸附自由能E为0.472-0.773kJ/mol，△G为-20~0kJ/mol，△H为37.5kJ/mol，表明该过程是以物理吸附为主的自发吸热过程.FT-IR结果表明吸附的主要作用力为分子间氢键，MZFS可采用15% wt H₂O₂进行原位再生.研究结果能为偶氮染料废水处理方法的革新提供基础理论数据.     

对硝基苯酚和重金属在高炉水淬渣上的竞争吸附研究

以高炉水淬渣（WBFS）为吸附剂,对水体中的对硝基苯酚（p-NP）和重金属进行单一吸附和竞争吸附的研究,从吸附等温线、吸附动力学和热力学等方面分析其吸附特性和机理.结果表明：相对于p-NP,重金属离子在竞争条件下居优势地位,重金属离子对p-NP的竞争吸附作用依次为Cu²⁺ >Cd²⁺ >Zn²⁺.高炉水淬渣对p-NP的吸附符合Freundlich模型,而重金属离子的吸附与Langmuir吸附模型拟合较好,D-R模型计算的p-NP在各系统中吸附能量分别为-7.53、-7.07、-7.96以及-7.86kJ/mol,表明高炉水淬渣吸附p-NP的过程中以物理吸附为主,而重金属离子则以化学吸附和离子交换为主.动力学曲线显示在二元体系下p-NP的吸附速率下降,吸附达到平衡的时间延长,而竞争组分的存在对Cu²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺达到平衡的时间基本无影响.高炉水淬渣对Cu²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺表现出更高的亲和力和选择性.无论是单一吸附还是竞争吸附,p-NP和Cu²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺均符合伪二级动力学方程.△G值随着温度的升高而逐渐降低,说明高炉水淬渣对p-NP和Cu²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺吸附的自发性与温度成正比,属于吸热熵增的过程.     

阳离子聚丙烯酰胺改性膨润土对靛蓝的吸附性能

采用CPAM(阳离子聚丙烯酰胺)改性膨润土作为吸附材料,对靛蓝进行吸附研究,考察膨润土投加量、溶液的pH、反应温度、吸附时间及溶液初始ρ(靛蓝)对吸附效果的影响,并对膨润土的性能进行了表征. 结果表明,CPAM改性膨润土对靛蓝的去除率随着投加量的增加迅速增加,最佳投加量为3g/L,达到吸附平衡所需时间为40min. 当溶液pH为4.0~10.0时,CPAM改性膨润土均能保持较大吸附量,并且pH的变化对吸附量影响较小;当溶液pH大于10.0时,吸附量明显降低. CPAM改性膨润土对靛蓝的吸附动力学符合拟一级动力学方程,热力学符合Langmuir和Freundlich方程,回归系数均达0.99以上;pH为6.0时,最大吸附量为5287.0mg/g,是未改性膨润土吸附量的21.4倍,吸附性能比未改性膨润土有显著提高. 通过比表面积的测定及红外光谱和透射电子显微镜分析发现,CPAM与钠基膨润土土层中的阳离子发生离子交换反应,CPAM改性膨润土疏水性增强,层间结构发生变化,同时外比表面积增大,对有机染料的吸附作用增加,说明改性后的膨润土在结构和性能上明显优于未改性膨润土.      

Preparation and utilization of wheat straw anionic sorbent for the removal of nitrate from aqueous solution

In order to reduce the impact of eutrophication caused by agricultural residues(i.e.,excess nitrate)in aqueous solution,economic and effective anionic sorbents are required.In this article,we prepared anionic sorbent using wheat straw.Its structural characteristics and adsorption properties for nitrate removal from aqueous solution were investigated.The results indicate that the yield of the prepared anionic sorbent,the total exchange capacity,and the maximum adsorption capacity were 350%,2.57 mEq/g,and 2.08 mmol/g, respectively.The Freundlich isotherm mode is more suitable than the Langmuir mode and the adsorption process accords with the first order reaction kinetic rate equation.When multiple anions(SO_4~(2-),H_2PO_4~-,NO_3~-,and NO_2~-)were present,the isotherm mode of prepared anionic sorbent for nitrate was consistent with Freundlich mode;however,the capacity of nitrate adsorption was reduced by 50%.In alkaline solutions,about 90% of adsorbed nitrate ions could be desorbed from prepared anionic sorbent.The results of this study confirmed that the wheat straw anionic sorbent can be used as an excellent nitrate sorbent that removes nitrate from aqueous solutions.     

Preparation1 and utilization of wheat straw anionic sorbent for the removal of nitrate from aqueous solution

In order to reduce the impact of eutrophication caused by agricultural residues (i.e. excess nitrate) in aqueous solution, economic and effective anionic sorbents are required. In this article, we prepared anionic sorbent using wheat straw. Its structural characteristics and adsorption properties for nitrate removal from aqueous solution were investigated. The results indicate that the yield of the prepared anionic sorbent, the total exchange capacity, and the maximum adsorption capacity were 350%, 2.57 mEq/g, and 2.08 mmol/g, respectively. The Freundlich isotherm mode is more suitable than the Langmuir mode and the adsorption process accords with the first order reaction kinetic rate equation. When multiple anions (SO42-, H2PO4-, NO3-, and NO2-) were present, the isotherm mode of prepared anionic sorbent for nitrate was consistent with Freundlich mode; however, the capacity of nitrate adsorption was reduced by 50%. In alkaline solutions, about 90% of adsorbed nitrate ions could be desorbed from prepared anionic sorbent. The results of this study confirmed that the wheat straw anionic sorbent can be used as an excellent nitrate sorbent that removes nitrate from aqueous solutions.     

改性膨润土粉末对克百威的吸附

分别用季铵盐阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)和阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)改性钠基膨润土,研究改性膨润土吸附水中氨基甲酸脂类农药克百威的效果、机理及主要影响因素。结果表明,改性膨润土的有机碳含量和用土量影响其对克百威的吸附去除率。表面活性剂通过插层进入膨润土间,有效扩张了膨润土的层间距,有机插层效果明显。100CTMAB-10SDBS膨润土为最佳的吸附剂类型,最佳用土量20.00 g/L,吸附平衡时间为3 h,平衡去除率为92.60%。改性膨润土对克百威的吸附符合Freundlich模型,变形公式的相关系数在98%以上。     

改性活性炭对硫氰酸钠膜分离浓水脱杂过程的影响因素

为解决东北某湿法腈纶生产厂中回收NaSCN(硫氰酸钠)效果欠佳的现状,采用不同改性方法制备了10%-H-GAC(氧化改性活性炭)、1M-Na-GAC(还原改性活性炭)和600-N₂-GAC(高温改性活性炭),并探讨了改性方法、吸附时间、投加量以及初始pH对NaSCN膜分离浓水脱杂过程的影响. 结果表明:10%-H-GAC较其他改性活性炭对浓水中NH₃-N、COD_Cr、TOC和盐度的去除率要好. 以10%-H-GAC为吸附剂,吸附时间为180 min,投加量为12.0 g/L,初始pH为6.0时,NH₃-N、COD_Cr、TOC和盐度去除率分别可达35.1%、32.3%、34.9%、25.4%,表明该处理技术能很好地去除硫氰酸钠膜分离浓水中的污染物. 采用Fruendlich吸附等温模型对10%-H-GAC的吸附行为进行拟合,得到的NH₃-N、COD_Cr、TOC及盐度拟合方程的相关系数均在0.92以上. 准二级动力学方程能更好地描述废水中杂质在活性炭上的吸附行为,反映吸附过程. 研究显示,10%-H-GAC能有效去除硫氰酸钠膜分离浓水中的杂质,达到回收硫氰酸钠的目的.