天然及CaCl_2改性沸石对四环素的吸附

通过静态吸附实验研究了水中四环素在天然和CaCl2改性沸石上的吸附行为及机制。实验表明,天然沸石对四环素具有吸附能力,CaCl2改性可以提高沸石对四环素的吸附能力。天然和改性沸石对四环素的吸附符合拟二级动力学模型,颗粒内扩散不是吸附过程的主要控制步骤。Freundlich和Dubinin-Radushkevich（D-R）等温吸附模型可以较好地描述实验所用2种沸石对四环素的吸附行为,D-R等温方程拟合结果显示吸附过程包含离子交换作用。通过对天然和改性沸石吸附四环素前后溶液中主要阳离子浓度变化分析证实了该吸附过程包含离子交换作用。实验研究了pH值变化对沸石吸附四环素的影响,当pH=3～5时,天然和改性沸石对四环素的吸附量均随pH值的增加而急剧下降,而pH=5～10时,天然和改性沸石对四环素的吸附量变化均不明显,推测可能是离子交换作用和化学沉淀吸附作用所致。另外,实验还初步探索了溶液离子强度对沸石吸附四环素的影响情况,随着溶液中Na＋和Ca2＋离子强度的增加,吸附量先急剧降低随后趋向平稳,进一步说明了沸石对四环素的吸附过程不是由单一机制控制的。     

天然和CPB改性沸石对Hg2+的吸附特征

通过静态实验研究溴代十六烷基吡啶(CPB)改性沸石和天然沸石对废水中Hg2+的吸附特性,探讨了吸附动力学、吸附平衡和吸附热力学机制。研究表明:Langmuir方程能较好地描述2种沸石对Hg2+的吸附,CPB改性沸石对Hg2+的吸附率得到显著提高。实验条件下,改性沸石对Hg2+的吸附率从67.5%提高到98.9%,吸附容量从0.521 mg/g提高到3.07 mg/g。利用准一级动力学方程、假二级动力学方程、颗粒内扩散模型和Elovich方程分别对动力学过程进行拟合,发现2种沸石对Hg2+的吸附均满足假二级动力学方程,且离子的颗粒内扩散对整个吸附过程有影响。动力学拟合、D-R方程拟合和热力学研究综合表明:2种沸石对Hg2+的吸附既存在化学吸附又存在物理吸附,吸附吉布斯自由能变(△G0)、焓变(ΔH0)、熵变(ΔS0)均小于0,反应为自发的放热反应,低温有利于吸附的进行。     

天然和巯基改性沸石吸附水溶液中重金属Hg2+的特征研究

为了提高沸石对汞的吸附性,利用半胱胺盐酸盐对天然斜发沸石进行改性,制得巯基改性沸石。研究了吸附剂用量、pH值、温度、Hg²⁺浓度和吸附时间对沸石和巯基改性沸石吸附Hg²⁺的影响,并进一步研究了吸附机理。结果表明,巯基改性沸石吸附Hg²⁺受pH值、温度的影响较小,吸附机制主要是沸石表面的硫与Hg²⁺的化学反应。而天然沸石对Hg²⁺的吸附主要是离子交换作用,受温度、pH值等的影响较大,随温度的升高吸附量下降。整个吸附过程以较快的速度进行。天然沸石在吸附时间为1 h、巯基改性沸石在0.5 h时基本达到吸附平衡。吸附条件试验和Langmuir等温吸附模型都表明,巯基改性沸石对Hg²⁺的吸附能力得到了很大的提高,吸附容量由8.06 mg/g 提高到19.88 mg/g,提高了146.65%。     

天然和巯基改性沸石吸附水溶液中重金属Hg^2＋的特征研究

为了提高沸石对汞的吸附性,利用半胱胺盐酸盐对天然斜发沸石进行改性,制得巯基改性沸石。研究了吸附剂用量、pH值、温度、Hg^2＋浓度和吸附时间对沸石和巯基改性沸石吸附Hg^2＋的影响,并进一步研究了吸附机理。结果表明,巯基改性沸石吸附Hg^2＋受pH值、温度的影响较小,吸附机制主要是沸石表面的硫与Hg^2＋的化学反应。而天然沸石对Hg^2＋的吸附主要是离子交换作用,受温度、pH值等的影响较大,随温度的升高吸附量下降。整个吸附过程以较快的速度进行。天然沸石在吸附时间为1h、巯基改性沸石在0．5h时基本达到吸附平衡。吸附条件试验和Langmuir等温吸附模型都表明,巯基改性沸石对Hg^2＋的吸附能力得到了很大的提高,吸附容量由8．06mg／g提高到19．88mg／g,提高了146．65％。     

天然和CPB改性沸石对Hg^2＋的吸附特征

通过静态实验研究溴代十六烷基吡啶（CPB）改性沸石和天然沸石对废水中Hg^2＋的吸附特性,探讨了吸附动力学、吸附平衡和吸附热力学机制。研究表明：Langmuir方程能较好地描述2种沸石对Hg^2＋的吸附,CPB改性沸石对Hg^2＋的吸附率得到显著提高。实验条件下,改性沸石对Hg^2＋的吸附率从67．5％提高到98．9％,吸附容量从0．521mg／g提高到3．07mg／g。利用准一级动力学方程、假二级动力学方程、颗粒内扩散模型和Elovich方程分别对动力学过程进行拟合,发现2种沸石对Hg^2＋的吸附均满足假二级动力学方程,且离子的颗粒内扩散对整个吸附过程有影响。动力学拟合、D-R方程拟合和热力学研究综合表明：2种沸石对Hg^2＋的吸附既存在化学吸附又存在物理吸附,吸附吉布斯自由能变（△G^0）、焓变（△H^0）、熵变（△S^0）均小于0,反应为自发的放热反应,低温有利于吸附的进行。     

改性玉米秸秆吸附Cu2+的动力学和热力学

本研究用ZnCl2作为活化剂,使用功率640 W的微波照射4 min的方法制备改性玉米秸秆。考察投加量、pH、吸附时间对吸附性能的影响,并对等温吸附特征、吸附动力学和热力学进行了系统研究。结果表明:投加量为0.2 g,pH为6,改性玉米秸秆对Cu2+具有很好的吸附效果,吸附在8 h后达到平衡。该吸附过程符合Langmuir及Freundlich等温吸附模型和准二级动力学方程,其反应的吉布斯自由能△G<0,为自发反应过程。     

改性花生壳对四环素类抗生素的吸附特性研究

针对养殖业受抗生素污染水体,以花生壳为原料、NaOH为改性剂制备吸附剂,选择有代表性的3种四环素类抗生素(土霉素、四环素和强力霉素)进行静态吸附实验,考察吸附时间、初始浓度、pH、阳离子强度对吸附性能的影响.结果表明,改性花生壳对3种抗生素的吸附在12h时基本达到平衡,该吸附过程能够较好地被准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型拟合.当pH由2升高至10时,抗生素吸附量先增加后减少,在pH为5～7时吸附效果尤为显著.共存阳离子的存在影响吸附效果,随着Ca2+浓度的升高,改性花生壳对3种抗生素的吸附作用逐渐减弱.     

NaCl改性沸石对氨氮吸附性能的研究

采用NaCl溶液对天然沸石进行改性,考察了NaCl浓度、温度及沸石用量对改性效果的影响。通过表面特征分析、吸附机制分析、吸附等温试验和吸附动力学试验,进一步比较了天然沸石和改性沸石对氨氮的吸附性能。结果表明,在NaCl溶液为6%(质量分数)、温度为303 K、天然沸石用量为15 g(以100 mL的NaCl溶液计)的优化条件下,改性沸石对氨氮的吸附效果最佳。扫描电子显微镜(SEM)和比表面积(BET)分析可知,沸石经改性后表面变粗糙,平均吸附孔径变小,比表面积变大。2种沸石对氨氮的吸附过程均可用Langmuir、Freundlich吸附等温方程较好地拟合,在温度为303 K时,改性沸石比天然沸石单分子层饱和吸附量增幅为34%以上。颗粒内扩散是沸石吸附氨氮的限制性因素,其吸附动力学较符合准二级反应动力学方程,拟合结果表明改性沸石具有更好的动力学性能,其吸附速率常数略大于天然沸石。     

改性沸石对Cd(Ⅱ)的吸附平衡及动力学

采用等温吸附法比较了氢氧化钠、氯化钠、硝酸铵、硫酸、磷酸、混合盐和高温改性沸石对含镉废水的吸附效果,并采用Langmuir、Freundlich等温线方程及Lagrange假一级动力学方程、假二级动力学方程、粒内扩散方程对实验数据进行了拟合。结果表明,镉浓度大于10 mg/L时,NaOH改性沸石吸附效果最好,吸附率在99.2%以上;沸石对镉的吸附符合Langmuir方程,属单分子层吸附,最大吸附量Qm=6.456 mg/g;改性沸石对Cd2+的吸附动力学符合假二级动力学方程,以化学吸附为主,有多个控速步骤。     

改性粉煤灰合成沸石对甲基橙的吸附动力学

以粉煤灰(FA)为原料,采用水热晶化一步法制备了NaP1型沸石(ZFA),对合成产物的结构进行了表征,并采用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对其进行改性。通过静态吸附实验,研究了改性后NaP1型沸石(MZFA)对水溶液中甲基橙的吸附特性,从动力学角度探讨了吸附机理。结果表明,在所研究的浓度条件下,改性NaP1型沸石对甲基橙的吸附符合Langmuir等温吸附方程,在25℃时,静态饱和吸附量(Qm)为64.76 mg/g。动力学分析表明,改性NaP1型沸石对溶液中甲基橙的吸附符合准二级动力学模型。     

四环素在石墨上的吸附行为研究

考察了石墨和四环素的相关性质,并通过静态吸附实验探讨了四环素在石墨表面的吸附行为及其机理。结果表明,四环素在石墨表面的吸附量、四环素的K_(ow)值以及四环素(+,-,0)的形态分布在pH尺度上的变化趋势表现出较高的相似性。据此推断四环素主要通过疏水力作用吸附于石墨表面,该作用力最大值出现在pH=5～6之间,而其他pH条件下,该作用力会随吸附剂、吸附质间静电斥力的增强和四环素自身溶解度的增加而被削弱。     

膨润土对盐酸四环素的吸附性能

研究了初始投加量、吸附时间、吸附温度、振荡频率以及溶液pH值等不同条件下,膨润土对水溶液中盐酸四环素的吸附特性,并对其吸附机理进行了解释。研究结果表明,膨润土对盐酸四环素的吸附可在2 h达到吸附平衡,最佳吸附温度为35℃、最佳振荡频率为180 r·min-1,pH值的升高有利于膨润土对盐酸四环素的吸附。由膨润土对盐酸四环素的吸附动力学可知,该吸附过程符合准二级动力学模型。     

液/固体系中硅藻土对Pb2+和Cd2+的吸附机制

为了提高硅藻土在重金属废水处理上的应用水平,采用静态吸附实验考察了液/固体系中硅藻土对Pb2＋、Cd2＋的吸附影响因素、吸附等温线和吸附动力学属性。结果表明,随着投加量的减少,离子初始浓度的提高,pH值的增大,吸附作用时间的延长,硅藻土对Pb2＋、Cd2＋吸附量不断上升;硅藻土对Pb2＋、Cd2＋的等温吸附都符合Langmuir模型,硅藻土对Pb2＋、Cd2＋最大吸附量分别为10.428 mg/g和7.916 mg/g,硅藻土对Pb2＋具有更好的吸附能力;Pb2＋具有较低的水合自由能,更容易脱去水膜与硅藻土孔道内的活性基团发生吸附作用;双常数扩散方程可以很好地描述硅藻土对Pb2＋、Cd2＋的吸附动力学属性,硅藻土对Cd2＋有较快的吸附速率。     

沸石负载淀粉对Pb2+、Cu2+和Ni2+的吸附性能

将淀粉负载到沸石表面得到新型重金属离子复合吸附剂ZLS。分别从沸石与淀粉质量比、吸附温度、吸附时间、pH与重金属初始浓度不同方面考察了复合吸附剂ZLS吸附 Pb²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺的影响。实验结果表明:当沸石与淀粉质量比为10:1,pH为6,吸附温度在30℃时,复合型吸附剂ZLS对Pb²⁺、Cu²⁺和Ni²⁺ 3种重金属离子的吸附效果最好;吸附动力学研究发现,ZLS对Pb²⁺、Cu²⁺和Ni²⁺的吸附行为均符合准二级动力学以及颗粒内部扩散模型;等温吸附数据符合Freundlich模型,吸附状态属于多层吸附。     

沸石对降雨径流中氨氮的吸附特性

城市面源污染是重要水体污染源之一,降雨发生时,雨水径流会携带累积在路面、屋面的含有机物、氮磷、重金属等污染物质进入水体,其中氮磷是造成水体富营养化的重要因素。针对这一情况,采用不同种类沸石,对雨水径流中的氮磷进行了吸附研究,着重考察了沸石对氨氮的吸附动力学,吸附等温线特征,并考察了pH、共存阳离子以及COD对吸附能力的影响。结果表明,Na型改性沸石吸附性能优于其他2种,饱和吸附量达到9.09 mg/g,沸石的吸附过程符合准二级动力学模型。Mg2+、Ca2+对Na型改性沸石的影响较大,Na型改性沸石吸附氨氮的适宜pH为5~8。本研究为探索用物化方法来处理雨水提供了依据,Na型改性沸石可以作为吸附雨水中氨氮的优选吸附剂。     

皂土对CuCl2的吸附性能

研究了CuCl2在荷结构负电荷皂土上的吸附性能,考察了pH、无机以及有机添加剂等因素的影响,并结合IR和XRD实验结果探讨了吸附机理。研究表明,皂土对CuCl2有很强的吸附能力,其吸附动力学和吸附等温线分别符合准二级速率方程和Langmuir方程。初始pH增大,吸附量增加。无机以及有机添加剂均能能明显抑制吸附。Cu2+在皂土上的吸附层在微观上可分为因化学键合作用而形成的内络合层和因静电作用而形成的外络合层。     

可降解聚乙醇酸微塑料老化前后对盐酸四环素的吸附性能

聚乙醇酸(poly glycolic acid,PGA)因其良好的降解性能会加快其老化过程,可能比传统塑料具有更大的环境风险,因此,评估PGA在环境迁移中对污染物的载体效应尤为重要。选用PGA颗粒微塑料(microplastics,MPs)为研究对象,盐酸四环素(tetracycline hydrochloride,TCH)为代表性污染物,探究老化过程对PGA吸附TCH行为的影响。结果表明：PGA在经过15 d H₂O₂和H₂SO₄老化后,表面均变得粗糙,比表面积由0.017 m²·g⁻¹分别增至0.327 m²·g⁻¹和0.467 m²·g⁻¹,官能团含量分别增加了1.89%和3.49%,接触角由83.19°分别降至81.58°和50.07°。吸附动力学均符合伪二级动力学模型,吸附等温线均符合Langmuir等温吸附模型。老化后PGA对TCH的吸附量均高于老化前,PGA-H₂O₂和PGA-H₂SO₄最大表观吸附量分别为0.617 mg·g⁻¹和0.686 mg·g⁻¹,是PGA老化前的1.05倍和1.17倍。     

碱-柠檬酸改性木膜对四环素的吸附性能

含羧基(—COOH)的无毒柠檬酸(citric acid, CA)改性木膜(wood membranes, WMs)在水处理领域具有广阔的应用前景。然而,由于木质纤维素的结构特点,—COOH很难引入木膜壁内。对木膜进行不同浓度NaOH的预处理,再与柠檬酸进行酯化反应,用于吸附水中的四环素(tetracycline, TC)。通过碱液预处理,有利于CA与木质纤维素的酯化反应,使得木膜的—COOH含量大幅地提高。TC吸附曲线表明,当碱浓度为6% 以及TC出水浓度为0.5 mg·L⁻¹时,改性木膜的有效过滤体积为1 968 BV(bed volume, BV),比未改性木膜的吸附率提高了约48倍;在4次循环后改性木膜对TC的吸附率也可达97%。当出水浓度为0~0.5 mg·L⁻¹时,水处理成本为0.036 0~0.083 25 元·m⁻³。因此,改性木膜在去除水中TC方面具有很好的应用前景。以上研究结果可为解决木膜应用中的关键局限性,设计具有环境友好、经济和有效的环境修复膜材料提供参考。