201×4强碱性阴离子交换树脂吸附Cr(Ⅵ)的机理研究

实验研究了201×4强碱性阴离子交换树脂去除溶液中Cr(VI)的影响因素以及该树脂吸附Cr(VI)的动力学和热力学特性。结果表明,吸附平衡过程符合Frendilch等温吸附方程,吸附动力学数据表明化学反应过程为控速步骤,树脂对Cr(VI)的吸附量随pH的降低而增加,随着温度的升高而增加,表观吸附活化能Ea(10mg/L)=30.851kJ-mol-1,Ea(400mg/L)=16.074kJ·mol-1。当pH=2.0时,反应温度为323K,吸附量存在最大值为13.74mg/g。树脂的再生能力比较强,经过3次再生,树脂的平衡吸附量下降8.3%。     

纳米羟基铁改性阳离子树脂制备及去除Cd(Ⅱ)

采用乙醇分散浸渍法对大孔强酸性阳离子树脂(D001)进行改性,制备了纳米羟基铁改性树脂复合材料(nFeOOH@D001),并考察其去除饮用水中Cd(II)的性能。研究结果表明,羟基铁以20～150 nm的粒径均匀负载到D001的表面。与D001相比,nFeOOH@D001对Cd(II)的吸附性能提高了13%,反应过程符合Langmuir吸附模型和准2级动力学,最大吸附量和反应速率常数分别为282 mg/g和0.042 g/(g·h)。nFeOOH@D001具有更强的抗钙镁离子干扰能力,且吸附后的nFeOOH@D001可用醋酸脱附,经5次脱附-吸附循环使用后再生率依然可达77%。失效的nFeOOH@D001可使用1 mol/L的HCl洗脱并重新负载nFeOOH,再生率可达86%,比D001提高了57%。该改性方法在提高树脂吸附Cd(II)性能的同时,增强树脂抗钙镁离子干扰能力并延长其使用寿命。     

纳米零价铁强化高岭石去除水中Cr(VI)及机制研究

纳米零价铁(nZVI)作为一种治理重金属、核素污染物的环保材料而被广泛关注,而黏土矿物作为常见的重金属吸附材料虽成本低廉、来源广泛,但去除性能又普遍有限。通过液相还原法制备nZVI/高岭石复合材料来强化高岭石去除水中Cr(VI)的性能,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)技术对其结构进行表征,考察了Cr(VI)初始浓度、nZVI/高岭石投加量、温度等条件对Cr(VI)去除率的影响,并探讨了其对水中Cr(VI)的去除能力及机制。结果表明,nZVI/高岭石中的nZVI结晶度低,粒径在50~100 nm,nZVI/高岭石在60 min时对Cr(VI)的去除率达91.7%,分别比nZVI和高岭石提高了2.7倍和18.5倍。nZVI/高岭石对Cr(VI)的去除动力学符合准二级动力学模型,表观反应活化能为27.97 kJ/mol,去除是吸附、还原和共沉淀共同作用的结果。通过nZVI强化可提升高岭土在水处理和环境修复中的应用前景。     

天然FeS矿处理含Cr(Ⅵ)废水研究

采用天然硫化亚铁矿处理含Cr(VI)模拟废水,系统探讨了初始pH、投加量、矿粉粒径、Cr(VI)含量、DO含量等因素对Cr(VI)去除率的影响,并采用X射线光电子能谱仪对反应前后矿物表面的铁与铬元素形态进行分析,初步探讨了Cr(VI)的去除机制。结果表明,FeS矿粉对Cr(VI)的去除主要依靠吸附与表面还原作用;Cr(VI)去除率随pH的升高而降低,当pH≥4时,其去除率明显减小;随矿粉投加量增加和矿粉粒径减小,Cr(VI)去除率升高但逐渐趋于平衡;溶解氧对反应影响很小。在pH=3、投加量为2 g/L、矿粉粒径筛孔0.25 mm的优化条件下,对于初始质量浓度为25 mg/L的Cr(VI),其在1 h之内的去除率可达到近100%。研究发现一次回收矿粉的去除率仍可达80%,具有很高的再利用价值。     

离子交换树脂脱除高盐废水中Ca2+的特性研究

采用螯合型离子交换树脂处理氟化工脱氟后的高盐废水中钙离子(Ca²⁺)。考察了树脂对Ca²⁺在静态吸附和动态吸附过程中的主要影响因素和吸附性能，并对多次吸附-再生后的树脂吸附性能进行测试。研究结果表明：树脂对Ca²⁺最大静态吸附量为35.1 mg/g；当废水NaCl浓度为150.0 g/L时，树脂Ca²⁺吸附量仅降低5.2%，树脂耐盐性较好；pH对树脂吸附Ca²⁺的静态和动态吸附量影响较小；动态吸附过程中，随着流量增大，工作吸附容量逐渐减少，适宜的流速应在4～9 BV/h；饱和吸附后树脂充分再生情况下，工作吸附容量基本保持不变。     

榛子壳活性炭对Cr(VI)重金属废水的吸附研究

以榛子壳为原料，磷酸为活化剂，通过700℃高温炭化150 min制备活性炭，评价榛子壳活性炭对Cr(VI)重金属模拟废水的吸附性能，分别考察活性炭添加量、接触时间、溶液初始pH值、Cr(VI)初始浓度对Cr(VI)吸附能力的影响，通过傅里叶变换红外光谱对活性炭表面的官能团进行表征，利用扫描电镜对吸附前后活性炭的表面形貌进行观察。结果表明，Cr(VI)的最佳吸附条件为活性炭用量0.4 g(100 mL体系),接触时间240 min,溶液初始pH值=3.0,Cr(VI)初始质量浓度50 mg·L^-1,吸附率高达98.67%。红外光谱分析显示活性炭表面存在大量以—OH、—C=O、—C=C基团为主的官能团，对活性炭的吸附性能具有至关重要的作用。吸附前后活性炭微粒的扫描电镜显示，吸附后的活性炭颗粒由于表面附着有大量Cr(VI),较吸附前的活性炭颗粒明显变长，说明榛子壳活性炭的吸附能力较强。本研究表明，利用磷酸为活化剂，经高温活化制备的活性炭具有良好的Cr(VI)吸附性能，为进一步开发农林果壳废弃物的高附加值环保吸附剂材料提供了实验依据。     

固定化蟹壳生物炭制备及吸附Pb2+的研究

以废弃的蟹壳为原料制备蟹壳生物炭(BC),采用海藻酸钠固定制备复合凝胶球。结合成球形态和对Pb²⁺的去除率发现,在BC与海藻酸钠质量比为1∶2的条件下制备的蟹壳生物炭-海藻酸钠凝胶球(BC-SA)的性能最佳。探究了影响BC-SA吸附Pb²⁺的因素及其再生能力,通过扫描电镜和傅里叶红外光谱仪对未添加BC的凝胶球和吸附Pb²⁺前后的BC-SA进行表征。结果表明,Pb²⁺溶液初始pH、BC-SA投加量、Pb²⁺初始浓度和反应时间都会对BC-SA吸附Pb²⁺产生显著影响。吸附过程符合拟二级动力学模型,表明吸附以化学吸附为主,Langmuir等温线可以更好地拟合实验数据,Pb²⁺最大去除率为91.06%。再生结果表明,经5次解吸-吸附循环后,BC-SA对Pb²⁺的去除率为82%,展现出良好的可重复利用性。BC得以成功地固定且BC-SA表面的羟基和羧基与Pb²⁺之间发生了官能团的络合作用。     

改性镍铁渣吸附剂对Cr(VI)吸附性能的影响及机理分析

以镍铁渣为原料,加入硝酸和表面活性剂对其矿物相改性,制备改性镍铁渣吸附剂,考察表面活性剂种类、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)掺量、吸附剂掺量、溶液初始pH值、Cr(VI)浓度对Cr(VI)吸附效果的影响。结果表明:镍铁渣经改性后可制得结构疏松、比表面积高达180.6 m²/g的无定形SiO₂;改性镍铁渣对Cr(VI)的吸附率在10 min内可达到90%,吸附等温线符合Langmuir模型,最大理论吸附容量为42.55 mg/g,吸附动力学符合拟二级动力学模型。改性镍铁渣吸附剂对Cr(VI)的吸附机理主要是物理吸附和氧化还原,即吸附剂表面范德华力将HCrO ^-₄吸附至吸附剂表面,CTAB提供的电子对将Cr(VI)还原为Cr(III)。对镍铁渣改性获得的高比表面积无定形SiO₂不仅可以有效吸附净化Cr(VI),同时可以实现镍铁渣资源化利用,达到以废治污的目的,具有良好的环境效应和经济效益。     

废白土榴莲壳粘土生物炭的制备及对Cr(VI)的吸附

以废白土与榴莲壳为原料制备了粘土生物炭吸附剂(spent bleaching earth biochar,SBEC)、以废白土为原料制备了粘土炭基吸附剂(spent bleaching earth,SBE)吸附废水中的Cr（VI）。用比表面积分析、SEM、XRD、FTIR对吸附剂进行了表征。考察了溶液初始pH、Cr(VI)溶液浓度、吸附剂投加量、吸附时间和吸附温度分别对吸附Cr(VI)的影响。25℃下pH为3时、SBEC 投加量为0.5g/L、Cr(VI)初始浓度为100mg/L、吸附时间120min,SBEC对Cr(VI)去除效率最高为86.1%,SBE则在pH为2去除效率最高为52.5%。SBEC、SBE对Cr(VI)的吸附过程符合准二级动力学模型，SBEC吸附过程符合Freundlich模型，SBE则与Langmuir吸附等温线模型较符合；吸附行为是自发吸热过程。经过5次吸附-脱附后,SBEC对Cr(VI)的去除率达58.8%。     

聚硅酸铝铁处理含铬废水的研究

用三氯化铁、三氯化铝及硅酸钠制备了聚硅酸铝铁,并研究了其作为絮凝剂对Cr(VI)的处理效果。结果表明:聚硅酸铝铁对Cr(VI)有很好的去除效果。聚硅酸铝铁的投加量、pH值及搅拌时间对Cr(VI)的吸附有较明显的影响,其中pH值的影响最为显著。由正交试验分析得出的最佳条件为:絮凝剂6g/L,pH值6,搅拌时间40min。此时,Cr(VI)的去除率为99.77%。     

羟基铁交联累托石吸附重金属离子Cr6+的研究

研究羟基铁交联累托石的制备及其对Cr6+的吸附性能.当溶液pH值为3左右,羟基铁交联累托石(以下简称CLR)～的用量为13.2g/LH20时,常温振荡吸附60min,Cr6+的去除率可达到98%,残留Cr6+浓度可降至0.5mg/L以下.     

大孔吸附树脂处理烟草薄片有机废水

采用静态吸附法、柱吸附法研究大孔吸附树脂对烟草薄片有机废水的处理能力。考查7种大孔吸附树脂处理该废水的性能，发现XDA-1B大孔吸附树脂的去除效果最好。通过考查温度和pH值的影响表明，在温度为25℃、pH=7.0时，吸附效果最好，静态吸附的最大饱和量可达到121.68mg·g^-1；柱吸附实验表明，5h是其最大耐用时间，而且经过20次洗脱再生实验后，该树脂的吸附率仍可以达到85%，说明该大孔吸附树脂再生性能良好，具有广阔的工业应用前景。     

氨基硫脲-戊二醛螯合树脂的合成及对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以氨基硫脲和戊二醛为原料,用一步法合成了一种新型的含硫和氮原子的螯合吸附树脂。对该树脂进行扫描电子显微镜、红外光谱、元素分析表征,并测定了螯合树脂对Cr(VI)离子的吸附性能以及研究了树脂对Cr(VI)离子吸附的原理。结果表明,树脂对Cr(VI)离子吸附最佳p H为2,最大的吸附量达到345 mg·g-1,该吸附剂能再生,可应用于含Cr(Ⅵ)废水的分离或富集。     

树脂去除压裂液残余硼交联剂研究

采用臭氧对胍胶压裂返排液进行氧化预处理,处理液用LSC-800树脂螯合吸附除硼。考察了氧化时间对残余胍胶去除的影响,优化树脂除硼条件,树脂除硼后处理液循环配液的性能以及树脂再生循环利用的可行性。结果表明,臭氧氧化150 min时,总糖去除率达到了61.34%;较优的树脂除硼工艺参数:吸附时间5 h, pH值7～8,吸附温度15～30℃,吸附量为8.99 mg/g, Ca⁽²⁺⁾和Mg(2+)和Mg⁽²⁺⁾不影响树脂吸附;树脂再生循环使用5次,其单位吸附量略有增加;除硼后处理液配制胍胶粘度与清水配液时相当,交联后,80℃下挑挂性能相当。由此可知,树脂去除压裂液残余硼交联剂效果显著,并且不会影响后续再利用。     

2,4-二羟基苯甲酸在3种树脂上的吸附特性

通过静态和动态吸附实验, 研究了717(凝胶型,强碱)、D201(大孔型,强碱)和D301R(大孔型,弱碱)3种阴离子交换树脂对水溶液中2,4-二羟基苯甲酸的吸附特性. 结果表明,717和D201在pH 4~11时、D301R在pH 3~9时吸附能力最好. 在pH=5及温度293~313 K、初始浓度0.6488~6.488 mmol/L条件下,D301R, 717和D201对2,4-二羟基苯甲酸的等温吸附规律均符合Freundlich模型,最大平衡吸附量分别为2.98, 2.66和2.54 mmol/g(吸附未达饱和),均为物理性自发吸附的放热过程. 动力学实验数据用准一级模型方程拟合比准二级更接近实验值. 5%(w) NaCl+2%(w) NaOH脱附液100 mL均可有效洗脱3种树脂上吸附的2,4-二羟基苯甲酸,脱附率达99%. 相同条件下,D301R树脂对2,4-二羟基苯甲酸的吸附性能优于D201和717树脂.     

离子交换法去除磺化泥浆体系钻井废水COD的探索

分别在静态和动态条件下用筛选出的大孔弱碱性离子交换树脂D301R进行了去除磺化泥浆体系钻井废水COD的探索研究。静态试验表明,在适宜的操作条件下,钻井废水的COD去除率可达到90%,出水COD<100mg/L;盐碱混合液(NaCl/NaOH)对树脂的再生效果较好。柱动态吸附和动态洗脱再生试验的结果表明,COD达标(<100mg/L)处理量接近100床层体积,树脂的再生率可以达到81%。     

钢渣颗粒对水中Cr(VI)的吸附与还原作用

以钢渣颗粒为水处理剂,分析了其组成和结构,研究了钢渣颗粒直接吸附去除水中Cr(VI)的工艺过程及机理. 结果表明,钢渣颗粒在适当的粒度与用量下,经10 min搅拌处理,水中Cr(VI)浓度由200 mg/L降低到0.5 mg/L,达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的要求. 钢渣颗粒对水中Cr(VI)的吸附符合Langmuir等温吸附过程,对Cr(VI)的饱和吸附量达6.878 mg/g. 化学分析和XPS分析均表明,钢渣颗粒对水中Cr(VI)具有吸附与还原的联合作用,吸附后钢渣颗粒中Cr(III)含量由0.0985%提高到0.39%,而FeO含量由9.20%下降到8.35%. 吸附后钢渣颗粒表面形成了Cr(OH)3,说明钢渣颗粒中FeO充当了还原剂,将水中Cr(VI)吸附于钢渣颗粒表面并还原成了低毒的Cr(OH)3随钢渣颗粒沉降直接从水中去除.     

腐植酸对含多种成分地下水中的Fe~0去除Cr(VI)的影响:对长期PRB(可渗透反应格栅)性能的应用

通过持续9个月的油管柱法实验,研究了腐植酸对促进溶解性铁释放的影响和Fe0圆柱中腐植酸聚合物(如碳酸氢盐和Ca)对受Cr(VI)污染地下水的影响。由于Ca的存在使腐植酸的作用变化显著。在无Ca柱中,由于腐植酸的存在,形成可溶性含铁腐植酸络合物和稳定超细铁(氢)氧化物胶体,促进溶解性铁的释放,而铁腐蚀产物的沉淀被抑制,Fe0表面次生矿物的累积则随之削弱。与无腐植酸柱相比,Cr(VI)的去除能力增加了18%。与之相反,通过SEM和FTIR证明,Ca的存在,会使腐植酸大量与铁(氢)氧化物共同聚合并沉积在Fe0的表面。很大程度上抑制了电子从Fe0表面到Cr(VI)的转移,减少了Fe0基质的排水孔隙度,导致Fe0去除Cr(VI)能力显著降低。与Ca和无腐植酸柱中的Cr(VI)的去除能力相比,在腐植酸和含Ca柱中,当有碳酸氢盐时,Cr(VI)的去除能力减少了24.4%;没有碳酸氢盐时,Cr(VI)的去除能力减少42.7%。本研究为含有丰富天然有机物(NOM)的环境中,Fe0渗透反应格栅(Fe0PRBs)性能预测和设计提供了新思路。     

铁酸镍基水热炭协同次氯酸根氧化去除废水中铊

以铁酸镍和葡萄糖为原料构建炭包裹的磁性水热炭（NiFe₂O₄@C）作为可重复利用的高效吸附剂，并催化次氯酸根协同氧化以去除废水中的铊。考察了初始pH、混凝pH、反应温度、共存物和氧化剂投加量等因素对除铊的影响，结合X射线粉末衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和电子自旋共振光谱仪（ESR）等表征手段探究了其除铊机理。在铊初始浓度20 mg/L、初始pH 10、吸附剂投加量0.5 g/L、次氯酸钠投量10 mmol/L时，铊去除率达到99%以上。Ca²⁺、Mg²⁺、EDTA、DPTA抑制除铊。吸附过程更适合拟一级动力学模型，等温吸附更适用于Langmuir和Temkin方程描述，最大铊吸附量达989 mg/g。NiFe₂O₄@C对Tl(I)的去除机理主要为氧化沉淀和表面羟基络合。材料再生实验表明NiFe₂O₄@C有很好的脱附与再生能力。本研究为废水除铊提供了一定的理论和技术参考依据。     

离子交换树脂去除水中硝酸盐的研究

对比研究了国内生产的5种阴离子交换树脂(D201、D301、D407、330、717)对水中NO3-的吸附解吸情况。动态吸附饱和曲线表明,717和D407对NO3-的吸附较好,饱和吸附量分别为82.8mg/mL和54.8mg/mL,其他3种树脂效果很差;717和D407对NO3-的吸附速率也相对较快。5种树脂吸附等温线与经验公式拟合的线性相关性显著,其中330树脂符合BET经验公式,另外4种树脂符合Langmuir经验公式;再生试验表明5种树脂再生率均能达到85%以上。综合研究结果认为,强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂717和螯合树脂D407对NO3-具有较好的吸附解吸性能,可作为去除硝酸盐的选用树脂。