FeCl3和十六烷基三甲基溴化铵改性赤泥对水中铜离子的吸附性能和机理

含铜废水主要来自电镀、有色冶炼、有色金属矿山开采、染料生产等过程。因Cu(Ⅱ)具有高毒性和生物富集性,严重威胁生态环境和人类健康。利用浓盐酸、三氯化铁（FeCl₃）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）依次对拜耳法赤泥（RM）进行处理、改性,制备出了一种去除率高、吸附量大、吸附效果好的重金属离子吸附剂。通过SEM、TEM、XRD、BET、元素分析、FTIR、热重分析等手段对其进行表征,并探究溶液pH、吸附剂投加量以及吸附温度等条件对水溶液中Cu(Ⅱ)吸附效果的影响。结果表明：酸浸赤泥（RM-HCl）比表面积比RM增大20倍,经过FeCl₃和CTAB改性后赤泥表面负载了大量羟基氧化铁（FeOOH）并且改善了吸附材料的表面性质,提高了吸附材料与Cu(Ⅱ)之间的亲和力和单层吸附能力。综合改性赤泥（FeCl₃/CTAB/RM）对铜的吸附时间在100min达到平衡,其最佳吸附pH为6、最佳吸附剂投加量为2g/L、饱和吸附量为221mg/g。吸附过程较好地符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型,热力学数据说明该吸附是吸热、自发的过程。吸附机理主要是FeCl₃/CTAB/RM表面的羟基（Si-OH、α-FeOOH和β-FeOOH）以及掺杂的氯原子和表面活性剂,通过物理吸附（微胶束、静电引力）和化学吸附（离子交换、氢键）有效地去除Cu(Ⅱ)离子。     

赤泥颗粒吸附剂对重金属Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)吸附性能研究

以赤泥为主要原料,采用烧结法制备了赤泥颗粒吸附剂(GS)。考察了温度和吸附时间对单一体系和竞争体系中Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)去除效果的影响,并探讨了其去除机制。结果表明,GS对Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的去除率随温度的升高而升高,最大去除率为100%。当反应温度为30℃时,竞争吸附干扰使得GS对Cd(Ⅱ)的去除率降低了14%,而对Pb(Ⅱ)的去除率基本不变,吸附剂对重金属的吸附选择顺序为Pb(Ⅱ)>Cd(Ⅱ)。GS对Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附主要依靠羟基铁的表面吸附机制和静电引力,其吸附过程符合伪二级动力学模型(R2>0.999)。     

D301树脂的胺基化改性及其对AuCl4-的吸附性能

以D301树脂表面的胺基与过硫酸铵构成氧化-还原引发体系,将单体甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝聚合到D301树脂表面,制得接枝材料D301-g-PGMA;通过聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)分子链上的环氧基团与乙二胺中胺基的开环反应,实现接枝材料的胺基化改性,制得吸附材料D301-g-APGMA,考察了接枝聚合条件对接枝率的影响及胺基化反应条件对胺基含量的影响,对材料的结构进行了表征,研究了其对AuCl4-的吸附性能. 结果表明,在GMA用量10 mL、过硫酸铵为单体质量的1.5%及40℃条件下反应18 h, PGMA接枝率达41.15%. 胺基化改性时,在90℃下反应8 h,D301-g-PGMA上环氧键的开环率达91.67%. 改性后D301-g-APGMA对AuCl4-的吸附能力比D301树脂有较大提升,吸附容量达276.74 mg/g. D301-g-APGMA具有良好的再生与重复使用性能.     

三胺基功能化SBA-15材料对Pb(Ⅱ)的吸附

采用水热合成法制备了三胺基改性的多孔二氧化硅(3N-SBA-15),通过IR、XRD和TEM等对其结构进行表征,对水溶液中的Pb(II)吸附条件进行优化,并对吸附热力学行为进行研究。结果表明:该材料对Pb(II)有良好的吸附行为,对Pb(II)吸附的最佳pH为4.0,平衡时间为60 min。材料对Pb(II)的吸附符合Langmuir吸附方程,饱和吸附容量为0.655 mol·g-1,是一种具有较好应用前景的Pb(II)吸附剂。     

铅(Ⅱ)离子印迹复合膜对重金属离子的吸附热力学与吸附动力学

以聚丙烯微孔膜(MPPM)为支撑,通过物理包埋和紫外线诱导共价键合组合法固定二苯甲酮,再通过紫外线引发丙烯酸和乙二醇二甲基丙烯酸酯接枝共聚制备了Pb(Ⅱ)离子印迹复合膜。采用平衡吸附和竞争渗透实验考察了印迹复合膜对Pb(Ⅱ)离子的吸附与选择能力。结果发现,印迹复合膜对Pb(Ⅱ)具有良好的吸附及渗透选择性,其对Pb(Ⅱ)的饱和吸附量分别为Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的2.86倍和2.75倍,48 h的渗透量分别为Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的3.8倍和3.1倍;Langmuir等温吸附模型与平衡吸附数据相当吻合(R²≥0.991),吸附属于单分子层吸附;动力学研究结果表明,印迹复合膜对重金属离子的吸附过程符合Lagergren准二级动力学模型(R²≥0.998,ΔQ<10%),吸附过程主要受化学作用控制;印迹复合膜对重金属离子的吸附自由能变(ΔG)、吸附焓变(ΔH)及吸附熵变(ΔS)均为负值,说明吸附是一个自发、放热的过程;|ΔH|>|TΔS|,表明吸附过程是一个焓驱动过程。     

碳化硅多孔陶瓷表面活化改性及其吸附Pb(Ⅱ)的研究

碳化硅多孔陶瓷经过活化,然后采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对碳化硅多孔陶瓷进行表面改性处理,制备出能够有效吸附溶液中Pb(Ⅱ)的多孔陶瓷材料。通过扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)对材料的微观结构进行了分析表征,FTIR结果表明硅烷偶联剂KH550成功的接枝到了碳化硅多孔陶瓷的表面。采用原子吸收分光光度计测定了吸附前后溶液中Pb(Ⅱ)浓度的变化,考察了pH值、吸附剂投加量、反应温度、反应时间以及Pb2+初始浓度等对吸附剂性能的影响。研究表明,在初始浓度10 mg/L、反应时间180 min、pH=5时吸附效率最佳,吸附率达到92%。     

改性豆渣吸附重金属Pb(Ⅱ)的性能研究

以豆渣(BD)为原料,研究了用NaOH(NBD)、乙二胺(EBD)化学改性豆渣作为吸附剂,吸附废水中的重金属离子Pb(Ⅱ)。研究了溶液初始浓度、吸附温度、溶液pH、吸附时间对改性豆渣吸附废水中重金属离子Pb(Ⅱ)吸附性能的影响,由此得出了改性豆渣吸附剂的最佳吸附条件。并对改性豆渣吸附剂吸附Pb(Ⅱ)进行一级动力学与二级动力学拟合,拟合结果表明,该吸附过程更符合二级动力学模型。吸附过程为物理化学吸附行为。改性豆渣吸附剂吸附Pb(Ⅱ)等温线较符合Freundlich方程,吸附过程为多层吸附。热力学参数显示,改性豆渣吸附Pb(Ⅱ)的过程为吸热、自发的过程。实验结果表明,改性豆渣吸附剂对Pb(Ⅱ)的吸附效果明显优于未改性豆渣吸附剂。     

改性豆渣吸附重金属Pb(Ⅱ)的性能研究

以豆渣(BD)为原料,研究了用NaOH(NBD)、乙二胺(EBD)化学改性豆渣作为吸附剂,吸附废水中的重金属离子Pb(Ⅱ)。研究了溶液初始浓度、吸附温度、溶液pH、吸附时间对改性豆渣吸附废水中重金属离子Pb(Ⅱ)吸附性能的影响,由此得出了改性豆渣吸附剂的最佳吸附条件。并对改性豆渣吸附剂吸附Pb(Ⅱ)进行一级动力学与二级动力学拟合,拟合结果表明,该吸附过程更符合二级动力学模型。吸附过程为物理化学吸附行为。改性豆渣吸附剂吸附Pb(Ⅱ)等温线较符合Freundlich方程,吸附过程为多层吸附。热力学参数显示,改性豆渣吸附Pb(Ⅱ)的过程为吸热、自发的过程。实验结果表明,改性豆渣吸附剂对Pb(Ⅱ)的吸附效果明显优于未改性豆渣吸附剂。     

SDS改性壳聚糖对Cu(Ⅱ)的吸附研究

利用SDS(十二烷基磺酸钠)对壳聚糖进行改性,用于吸附水中的Cu(Ⅱ)。阐述了p H、初始吸附浓度、吸附时间以及温度等对吸附的影响。结果表明,在p H=5. 5时吸附效果最佳;对Cu(Ⅱ)的吸附过程在30 min达到平衡,最大吸附量为219. 22 mg/g;温度对材料的吸附量的影响较小。此方法比用CS材料达到平衡时间缩短3. 5 h,最大吸附量增加近1倍。表明通过此方法改性壳聚糖能有效的提高材料对Cu(Ⅱ)的吸附速率和吸附量。红外表征结果表明,SDS的磺酸根离子与CS中的羟基(—OH)进行了结合。     

SDS改性壳聚糖对Cu(Ⅱ)的吸附研究

利用SDS(十二烷基磺酸钠)对壳聚糖进行改性,用于吸附水中的Cu(Ⅱ)。阐述了p H、初始吸附浓度、吸附时间以及温度等对吸附的影响。结果表明,在p H=5. 5时吸附效果最佳;对Cu(Ⅱ)的吸附过程在30 min达到平衡,最大吸附量为219. 22 mg/g;温度对材料的吸附量的影响较小。此方法比用CS材料达到平衡时间缩短3. 5 h,最大吸附量增加近1倍。表明通过此方法改性壳聚糖能有效的提高材料对Cu(Ⅱ)的吸附速率和吸附量。红外表征结果表明,SDS的磺酸根离子与CS中的羟基(—OH)进行了结合。     

碳纳米管/壳聚糖自组装离子印迹材料的制备及性能

以多壁碳纳米管(MWCNTs)为基质、壳聚糖(CS)为功能单体、Ni(Ⅱ)离子为模板、戊二醛为交联剂,采用静电自组装法制备了镍离子印迹材料MIIPs。采用SEM、XRD、FTIR及TG对其结构和性能进行了表征,采用丁二酮肟可见分光光度法对印迹聚合物的吸附性能进行了考察。结果表明;壳聚糖成功地接枝到碳纳米管表面,并且印迹材料对Ni(Ⅱ)具有选择吸附性能,化学吸附过程符合准二级吸附动力学模型,平衡吸附量为32.20mg/g,竞争离子Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)存在时,Ni(Ⅱ)/Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)/Cu(Ⅱ)的选择系数分别为11.27和9.22。     

甲基丙烯酸接枝改性玉米芯对Cd2+的吸附及机理

以甲基丙烯酸为单体、高锰酸钾/浓硫酸为引发体系对玉米芯进行接枝改性,成功引入羧基官能团,结合扫描电镜、红外光谱和zeta电位等分析手段研究了吸附条件对玉米芯吸附Cd²⁺过程的影响及其吸附机理。结果表明,吸附过程符合Langmuir模型和准二级动力学方程,改性玉米芯对Cd²⁺的吸附主要是化学吸附过程,吸附速率是颗粒内扩散速率和膜扩散速率共同影响的结果;在pH 7、投加量为5 g·L^-1、温度为30℃、吸附时间为6 h的条件下,接枝改性玉米芯和原玉米芯对Cd²⁺的最大吸附容量分别为28.00 mg·g^-1和5.96 mg·g^-1,提高了近4倍;玉米芯对Cd²⁺的吸附是一个自发的吸热反应,温度越高,自发程度越大;接枝改性玉米芯对Cd²⁺的吸附过程中,参与反应的主要官能团有羧基、羟基、酰胺基和甲基等,吸附Cd²⁺后的接枝改性玉米芯表面出现褶皱和白色小颗粒,孔隙消失,电负性增大。     

BP-PSO优化改性凹凸棒土吸附Pb(Ⅱ)条件及其机制研究

为探究Keggin离子改性凹凸棒土对Pb(Ⅱ)的吸附性能及获得Pb(Ⅱ)最大去除率,采用响应面(RSM)及反向传播神经网络结合粒子群算法(BP-PSO)对去除条件进行优化,利用X射线光电子能谱仪表征、动力学、等温吸附及热力学研究对吸附机理进行探讨,采用可渗透反应墙对Pb(Ⅱ)去除进行动态模拟.XPS表征结果显示Pb(Ⅱ)被吸附到改性土表面,该吸附过程并未发现氧化还原反应.RSM优化下,预测和实际Pb(Ⅱ)最大去除率分别为83.85％和81.24％,相对应的去除条件:反应时间为50.02 min、初始Pb(Ⅱ)浓度为150 mg/L、温度为20℃及初始pH值为7.BP-PSO优化下最大去除率为85.68％,对应的实验条件:温度为20℃,反应时间为52.28 min,初始Pb(Ⅱ)浓度为250 mg/L,初始pH值为7,在此条件下验证实验值为84.41％.BP-PSO更合适用于优化改性凹凸棒土吸附水溶液中Pb(Ⅱ).改性凹凸棒土对Pb(Ⅱ)的吸附为吸热、自发及熵驱动的过程.可渗透反应墙中对Pb(Ⅱ)去除率的去除效果不理想.     

氨基改性壳聚糖复合二氧化硅气凝胶的制备及其对Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)离子的吸附性能研究

以溶胶-凝胶法在常压条件下制得壳聚糖-二氧化硅复合气凝胶,经扫描电镜(SEM)、小角X射线散射(SAXS)、氮气吸附-脱附、傅里叶变化红外光谱(FTrIR)、元素分析等表征结果表明,所制复合气凝胶材料保留了硅气凝胶典型的介孔结构,氨基改性后的复合二氧化硅气凝胶对Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)离子的吸附效果明显增强,其中对Pb(Ⅱ)离子的饱和吸附量由改性前的10.3 mg/g提高到42.5 mg/g.     

改性玉米秸秆对重金属Cu(Ⅱ)离子的吸附性能

选用产量高、利用率低、易燃烧造成污染的玉米秸秆,通过其植物纤维表面大量羟基为接枝点位,引入胺基基团,对秸秆进行改性,并对改性后的秸秆进行重金属铜离子的吸附性能测试。结果表明,改性后的秸秆样品比表面积达到1 252 m~2/g,与改性前的31.93 m~2/g相比有显著提高。其对铜离子的吸附性能优异,最大吸附率可达92%以上,且吸附过程符合Langmuir吸附等温模型和准二级动力学模型。     

磺酸苯偶氮石墨烯材料对重金属离子的吸附性能

将4-氯苯胺-3-磺酸接枝到RGO表面,合成新型苯偶氮功能化还原氧化石墨烯材料(RGOSPA),吸附水体中的Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)。实验显示RGOSPA吸附Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)溶液的最佳p H值为5. 0,吸附Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的最佳p H值为5. 5,对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的最大吸附量分别为457. 4,60. 1,63. 7,186. 2,116. 1 mg/g。吸附动力学研究表明,RGOSPA在10 min达到平衡吸附量的80%,吸附过程符合准二级动力学方程。吸附等温线研究表明,与Freundlich模型相比,Langmuir模型更适合描述吸附过程。RGOSPA通过离子交换与配位达到对重金属离子的吸附效果,可作为去除重金属离子的良好吸附剂。     

颗粒赤泥吸附剂对重金属离子的吸附性能研究

以氧化铝生产产生的工业固废——赤泥为原料,采用生石灰熟化后煅烧造粒方法,制备了颗粒状赤泥吸附材料。将制得的吸附材料用于水体中Cu2+、Pb2+、Cd2+的去除。研究了吸附时间、溶液pH值、吸附剂投加量对吸附效果的影响,在吸附作用时间、pH值、投加量相同的情况下,颗粒赤泥对3种金属离子的去除效果的大小顺序为Pb2+、Cd2+、Cu2+。颗粒赤泥吸附材料对3种金属离子的等温吸附规律可分别用Langmuir等温式、Langmuir等温式和Freundlich等温式较好地进行描述。颗粒赤泥吸附剂对3种重金属离子吸附饱和容量大,达平衡时间短,具较好的吸附性能。     

磺酸苯偶氮石墨烯材料对重金属离子的吸附性能

将4-氯苯胺-3-磺酸接枝到RGO表面,合成新型苯偶氮功能化还原氧化石墨烯材料(RGOSPA),吸附水体中的Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)。实验显示RGOSPA吸附Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)溶液的最佳p H值为5. 0,吸附Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的最佳p H值为5. 5,对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的最大吸附量分别为457. 4,60. 1,63. 7,186. 2,116. 1 mg/g。吸附动力学研究表明,RGOSPA在10 min达到平衡吸附量的80%,吸附过程符合准二级动力学方程。吸附等温线研究表明,与Freundlich模型相比,Langmuir模型更适合描述吸附过程。RGOSPA通过离子交换与配位达到对重金属离子的吸附效果,可作为去除重金属离子的良好吸附剂。     

坡缕石/羧甲基纤维素钠接枝甲基丙烯酸β-羟乙酯复合材料对Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的选择性吸附

以坡缕石(PGS)、羧甲基纤维素钠(CMC)、甲基丙烯酸β-羟乙酯(HEMA)、N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为原料,利用“一锅法”制备了坡缕石/羧甲基纤维素钠接枝甲基丙烯酸β-羟乙酯(PGS/CMC-g-HEMA)复合材料.通过红外(FTIR)、热重(TG)、X-射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对材料的结构、外貌进行表征.考察了溶液pH值、初始浓度对该材料在吸附Pb(Ⅱ)、Cu(H)混合溶液中两种金属离子吸附量的影响,从分配系数和分离因子角度对吸附选择性进行分析.实验结果表明,复合材料易吸附Pb(Ⅱ),在293 K、pH =5.0、初始浓度50 mg/L的混合溶液中,Pb(Ⅱ)的最大吸附量为32.4 mg/g;Pb(Ⅱ)的吸附动力学遵循准二级动力学模型,PGS/CMC-g-HEMA对Pb(Ⅱ)的吸附-解吸循环实验表明该材料具有较好的再生能力.     

改性赤泥负载瓷砂滤料吸附剂的制备与表征

以铝工业废矿渣碱性赤泥为原料,通过铁盐改性处理,制备新型羟基铁吸附剂,并将其负载于球形瓷砂滤料(FBS)表面,制备表面负载改性赤泥的球形瓷砂吸附滤料(IFBS)。结果表明,IFBS颗粒均匀,性能稳定,不仅具有普通陶粒滤料的截滤除浊效能,而且对水中砷、磷等阴离子具有较强吸附能力,克服粉末吸附剂固液分离难题。