磁性海泡石吸附Cr（Ⅵ）特性及动力学

采用化学共沉淀法合成磁性海泡石,通过静态吸附实验研究磁性海泡石对Cr（Ⅵ）的吸附特性及其动力学。结果表明,磁性海泡石对Cr（Ⅵ）的吸附在90 min内即可达到平衡;体系的初始pH是影响磁性海泡石吸附Cr（Ⅵ）性能的重要因素;当废水中Cr（Ⅵ）的初始浓度为50 mg/L时,磁性海泡石的适宜投加量为10 g/L;随反应温度的升高,磁性海泡石对Cr（Ⅵ）的吸附量增加;温度为25、35和45℃时,磁性海泡石对Cr（Ⅵ）的饱和吸附量分别为3.32、3.72、4.08 mg/g;吸附动力学曲线可以用拟二级反应动力学模型拟合;内扩散和液膜扩散联合控制Cr（Ⅵ）在磁性海泡石上的吸附过程,其中内扩散的控速作用大于液膜扩散。     

改性蜂窝煤渣吸附Cr(Ⅵ)的动力学和热力学性能

利用碳酸钡对蜂窝煤渣进行改性,通过粉末X射线衍射光谱（XRD）和扫描电镜（SEM）对改性前后蜂窝煤渣的物质组成和形貌进行表征,研究了改性蜂窝煤渣吸附Cr（Ⅵ）的动力学和热力学性能。实验结果表明,改性蜂窝煤渣对Cr（Ⅵ）具有良好的吸附能力,吸附过程符合准二级吸附动力学模型。分别用Langmuir、Freundlich、D-R和Tempkin等4种吸附等温线模型对实验数据进行拟合,Langmuir方程拟合效果最好,25、35和45℃下的饱和吸附量分别为2.985、2.562和2.630 mg/g。D-R和Tempkin模型研究表明,吸附过程属于物理吸附。热力学研究表明,改性蜂窝煤渣对Cr（Ⅵ）的吸附是一个自发的、放热过程。     

氮炭化核桃壳对Cr(Ⅵ)的吸附特性与机理

采用新疆核桃壳为原材料,将其在氮气氛围下炭化,制备氮炭化核桃壳吸附剂,利用静态吸附法研究了其对模拟废水中低浓度Cr（Ⅵ）的吸附性能,并采用SEM和FTIR技术对该吸附剂进行表征。结果表明,Langmuir等温吸附方程可以更好地拟合氮炭化核桃壳对Cr（Ⅵ）的吸附过程,说明Cr（Ⅵ）在氮炭化核桃壳上的吸附属于单分子层吸附,25 ℃时,当pH为2.0、吸附剂用量为16 g·L-1、吸附时间为180 min、转速为200 r·min-1时,Cr（Ⅵ）的去除率达到99.1%,饱和吸附容量为8.751 mg·g-1。吸附动力学分析结果表明,该动态吸附平衡遵循拟二级动力学方程。表征结果显示,氮炭化核桃壳表面较粗糙,孔隙轮廓更清晰,更有利于对Cr（Ⅵ）的吸附,吸附过程中Cr（Ⅵ）主要与氮炭化核桃壳表面的O-H、C=O、N-H、C-O-C等活性基团发生了作用。     

巯基修饰MCM-41分子筛的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附动力学

以微硅粉为硅源,CTAB和PEG-6000为模板剂,制备得到MCM-41介孔分子筛,采用后接枝法将巯丙基三甲氧基硅烷引入到MCM-41的表面和孔道内,合成了巯基功能化的MCM-41介孔分子筛(SH-MCM-41)。采用TEM、N2吸附-脱附曲线、TG分析和XPS对样品进行了表征。以巯基功能化的样品为吸附剂,对含Cr(VI)的溶液进行了静态吸附实验,探讨了吸附过程的动力学。结果表明,SH-MCM-41对水中Cr(Ⅵ)的吸附经240 min可基本达到平衡,其理论吸附量为21.3 mg/g;利用准一级、准二级、Elovich方程、粒内扩散模型和班厄姆孔道扩散模型对吸附过程进行模拟,模拟结果表明,吸附过程符合准二级动力学模型,其拟合度R2为0.991,Elovich方程模拟相关系数R2大于0.95,表明吸附过程包含了多种反应机制。结果显示,吸附过程由液膜扩散、颗粒扩散和孔道扩散共同控制。     

含水层介质对Cr(VI)的吸附特征

结合天津典型地质和Cr(VI)污染情况,选择细砂、中砂、粗砂这3种含水层介质作为研究对象,研究其对Cr(VI)的吸附动力学实验和等温吸附实验。研究结果表明:3种含水层介质对Cr(VI)的吸附均包括2个阶段——快速吸附阶段和缓慢吸附阶段,并在2 h时达到吸附平衡,符合Elovich型吸附动力学。含水层介质对Cr(VI)的等温吸附模型符合Freundlich模型,表明吸附过程以不均匀吸附为主。含水层介质对Cr(VI)的吸附能力由大到小的顺序依次为细砂、中砂、粗砂;且当Cr(VI)溶液的初始浓度为0.1 mg/L,含水层介质为10 g细砂时,达到最大吸附率22.67%,吸附率很低,表明这3种含水层介质不易吸附Cr(VI),也就说明Cr(VI)进入地下水后不易被含水层介质吸附截留,而是在地下水中随之流动,造成远距离污染。     

磁性介孔锰铁复合氧化物对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

以复合金属草酸盐为前驱体制备了纳米晶构筑的介孔锰铁氧化物材料,采用透射电镜、X射线衍射仪和固体比表面测定仪等对产物进行了表征.并研究了其对水体Cr(Ⅵ)的吸附性能,考察了pH及离子强度对吸附容量的影响、吸附动力学、吸附等温线以及碱液对Cr(Ⅵ)的洗脱率。结果表明,获得的锰铁氧化物为纳米晶构筑的介孔材料,比表面达277.4 m2/g,对Cr(Ⅵ)在酸性条件下有较强的吸附性能。在初始Cr(Ⅵ)质量浓度为100 mg/L,pH值在2时,10 min内能使溶液中的Cr(Ⅵ)去除率达96.8%,最大Cr(Ⅵ)吸附容量Qm为40 mg/g。     

花生壳活性炭对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附性能

为提高花生壳对Cr(Ⅵ)的吸附性能,采用ZnCl2对花生壳进行改性,制得花生壳活性炭。通过批次吸附实验,考察了花生壳活性炭投加量、pH值、吸附时间等因素对Cr(Ⅵ)的吸附性能影响,同时,对吸附动力学、等温吸附特征和热力学进行了系统研究。结果表明,当吸附剂投加量为0.2 g时,在Cr(VI)初始浓度为20 mg/L、pH值为2.0条件下,吸附反应180 min后,花生壳活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附率可维持在94.13%以上。吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型;由吸附热力学方程计算得到吸附焓变(ΔH)>0,吸附自由能变(ΔG)<0,吸附熵变(ΔS)>0,表明花生壳活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附过程是吸热和自发的。     

改性魔芋废弃物对废水中的油脂和Cr(VI)的去除

采用醚化、磷酸酯化和接枝共聚等3种方法改性魔芋下脚料中提取的絮凝活性物,用以去除废水中油脂和Cr(Ⅵ)。反应时间、用量和pH等3因子正交实验表明,经醚化改性与磷酸酯化改性后的絮凝剂分别对油脂和Cr(Ⅵ)的去除效果较好。聚合氯化铝(PAC)用量、ZnSO4用量、pH和微波照射时间等4因子正交实验表明,PAC和ZnSO4可以强化改性絮凝剂效果,对2种污染物的吸附去除效果分别用双常数方程和Elovich方程能够较好地拟合。     

环糊精改性蛭石对水中Cr(Ⅵ)的吸附

以环糊精为改性剂,环氧氯丙烷为交联剂对蛭石进行改性,合成具有特殊结构的环糊精改性蛭石基吸附材料(CDMV)。采用FTIR、SEM、XRD对环糊精改性蛭石进行了表征,结果表明,蛭石表面性能得到改进。通过实验研究得到CDMV的最佳合成工艺:反应温度60℃,100 mL 质量浓度7% NaOH;MEPI: Mβ-CD摩尔比6: 1;第1阶段和第2阶段反应时间分别是6 h和5 h。同时对CDMV吸附Cr(Ⅵ)的等温吸附行为和吸附动力学进行了研究,结果表明,25℃ 下,1.00 g CDMV对Cr(Ⅵ) 的吸附量达到最大为0.973 mg/g;Langmuir等温线(R2=0.9985)和Freundlich等温线(R2=0.9585)均能很好地描述改性蛭石对Cr(Ⅵ)的吸附规律,且其对Cr(Ⅵ)的吸附符合准二级动力学方程(R2>0.99)。     

鸡蛋壳废料对水体中Cr(Ⅵ)的吸附特征与机理

利用鸡蛋壳废料对水中的Cr(Ⅵ)进行吸附处理,研究溶液pH、振荡时间、投加量和温度对鸡蛋壳废料吸附水体中Cr(Ⅵ)的特征和吸附机理。结果表明,在含有1 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液的100 mL吸附体系中,鸡蛋壳废料可在30 min内完成吸附过程。溶液pH=2.5时,吸附量最大。鸡蛋壳投加量为1.0 g时,平衡吸附容量为0.0917 mg/g。利用鸡蛋壳去除水中Cr(Ⅵ)的最佳工艺参数为振荡时间30 min,初始pH为3.0,投加量2.0 g,体系温度35℃。鸡蛋壳对Cr(Ⅵ)的吸附过程用Langmiur和Freundlich方程能较好拟合,其中理论饱和吸附量在20℃、30℃和40℃时分别为0.1944、0.2034和0.2096 mg/g。吸附的焓变为8.76×10-3 kJ/mol,熵变为-45.96 J/(mol·K),吉布斯自由能变均为正值,变化范围是4.357~9.693 kJ/mol。鸡蛋壳对Cr(Ⅵ)的吸附过程主要为物理性的单分子层和多分子层吸附。     

磁性复合有机海泡石吸附双酚A特性及动力学

通过对天然海泡石进行磁改性与有机改性,制得新型水质净化功能材料——磁性复合有机海泡石(MCOS),采用振动样品磁强计对其进行了表征,考察了其在不同pH、投加量、初始浓度、时间和温度下对水中双酚A(BPA)的吸附效果,并研究了其对BPA的吸附动力学。结果表明:MCOS具有超顺磁性,饱和磁化率为14.1 emu·g-1;MCOS对BPA的最佳吸附pH为10.0;当BPA的初始浓度为30 mg·L-1时,MCOS的适宜投加量为1.0 g·L-1;MCOS对BPA的平衡吸附时间为90 min;随着反应温度的升高,MCOS对BPA的吸附量减小。准二级反应动力学模型可以很好地描述MCOS对BPA的吸附动力学行为。颗粒内扩散模型表明,在BPA的吸附初始阶段发生了颗粒内扩散。吸附活化能为11.7 kJ·mol-1,表明吸附过程可能由化学吸附控制。     

MgAl型层状化合物对六价铬的吸附性能

尿素-水热法制备层状双金属氢氧化物MgAl-LDH,系统考察了焙烧温度、pH值、初始Cr（VI）浓度、吸附时间和吸附温度对样品的吸附性能的影响。并对其吸附热力学、动力学和吸附机理进行研究。采用傅里叶红外光谱（FT-IR）对吸附Cr（VI）前后的MgAl-LDH进行表征。MgAl-LDH的最佳吸附条件为pH=2.5,吸附过程符合Langmuir等温模型,最大吸附容量为105.15 mg·g-1,其对Cr（VI）的吸附为放热过程,并遵守准二级动力学模型,化学吸附为主导。MgAl-LDH对Cr（VI）的吸附主要在酸性条件下进行,吸附机理主要为静电作用和离子交换：在酸性条件下,MgAl-LDH表面带正电荷,并通过静电作用吸附Cr（VI）阴离子,同时MgAl-LDH的层间CO32-和NO3-与溶液中的Cr（VI）阴离子进行离子交换。     

慈竹生物炭对水溶液中Cr(VI)的吸附性能

以慈竹(sinocalamus affinis, SA)为原料,用磷酸对其进行活化,后经热解得到活化生物炭(activated sinocalamus affinis biochar, ASAB),用来吸附水溶液中的Cr(VI)。当溶液的初始pH为3时,Cr(VI)的初始质量浓度为20 mg·L⁻¹,吸附剂投加量为1g·L⁻¹时,Cr(VI)去除率高达99.8%,剩余溶液中Cr(VI)的质量浓度低于废水排放标准(0.5 mg·L⁻¹)。保持其他条件不变,改变Cr(VI)初始浓度,吸附剂的最大吸附容量可达236.2 mg·g⁻¹。以上结果均说明ASAB对废水中的Cr(VI)具有良好的吸附效果。采用SEM、BET、FTIR、XPS等表征方法对活化前、后的慈竹生物炭的化学结构和物理组成进行了表征。ASAB的比表面积是844.45 m²·g⁻¹,约为SAB(sinocalamus affinis biochar)的2.6倍,较高的比表面积可以提供更多的活性位点。本研究中,ASAB的除铬的机制包括静电作用和氧化还原作用。经过5个吸附-脱附循环后,ASAB对Cr(VI)的吸附效率依然可以达到80.9%。以上结果表明,作为1种高效的Cr(VI)吸附剂,ASAB可以用于处理废水中的Cr(VI)。     

铁表面改性石英砂去除混凝出水中的Cr(VI)

为了增加混凝出水中Cr(VI)的去除率,使用铁表面改性的石英砂进行了不同条件下的Cr(VI)吸附实验,实验结果表明,在实验pH值(2.0~13.0) 范围内,表面附着的铁具有较高的稳定性。铁表面改性后石英砂的等电点向碱性范围内移动,有助于吸附去除带负电的Cr(VI)。随着吸附时间的增加,改性石英砂对Cr(VI)的去除能力逐渐提高。Cr(VI)的浓度逐渐减少,改性石英砂对Cr(VI)的吸附动力下降,110 min后,吸附基本达到平衡。腐殖酸对于Cr(VI)在改性滤料表面吸附的影响主要体现在与Cr(VI)的竞争吸附和对Cr(VI)的还原作用。随着Cr(VI)浓度的增加,Cr(VI)的去除率呈现先增大后降低的趋势,当Cr(VI)浓度为2.0 mg/L时去除率达到最高。未改性的石英砂对于混凝沉后水中的剩余Cr(VI)无明显的去除作用。当使用改性砂柱对AS混凝出水进行过滤时,30 min之内Cr(VI)的去除率仍然能够达到接近100%。当体系中无腐殖酸存在, Al30做混凝剂时,Cr(VI)在较短的时间(20 min)通过滤柱。     

Simultaneous extraction of Cr(VI) and Cu(II) from humic acid with new synthesized EDTA derivatives

Soil washing is one of the few permanent treatment alternatives for removing metal contaminants. Ethylenediaminetetraacetic acid and its salts (EDTA) is very effective at removing cationic metals and has been utilized globally. However it is ineffective for anionic metal contaminants or metals bound to soil organic matter. The simultaneous removal of cationic and anionic metal contaminants by soil washing is difficult due to differences in their properties. The present study evaluated the potential of a washing process using two synthesized EDTA-derivatives, C₆HEDTA (2,2′-((2-((carboxymethyl)(2-(hexanoyloxy)ethyl)amino)ethyl)azanediyl)diacetic acid) and C₁₂HEDTA (2,2′-((2-((carboxymethyl) (2-(dodecanoyloxy)ethyl)amino)ethyl)azanediyl)diacetic acid), which consist of a hydrophilic polycarboxylic moiety and a hydrophobic moiety with a monoalkyl ester group. A series of equilibrium batch experiments at room temperature were conducted to investigate the efficacy of C₆HEDTA and C₁₂HEDTA as extractants for both oxyanion Cr(VI) and cationic Cu(II). Results showed that either C₆HEDTA or C₁₂HEDTA can extract both Cr(VI) and Cu(II) from humic acid simultaneously. However, C₆HEDTA was less effective for Cr(VI) probably because it has no surface activities to increase solubility of humic acid, like C₁₂HEDTA. Extraction of Cr(VI) was mainly attributed to the decreased surface tension and enhanced solubility of organic matter. Extraction of Cu(II) was attributed to both the Cu(II) chelation and enhanced solubility of humic acid. It was demonstrated that the hydrophilic polycarboxylic moiety of C₁₂HEDTA chelates cations while the monoalkyl ester group produces surface active properties that enhance the solubility of humic acid.     

生物炭携载纳米零价铁对溶液中Cr(VI)的去除

利用液相还原法,使生物炭携载纳米零价铁,可以有效解决纳米零价铁在水处理应用中自身团聚问题,从而提高Cr(VI)的去除效率。研究发现:在添加相同剂量纳米的条件下,当炭铁质量比为5:1时,生物炭携载纳米零价铁对溶液中Cr(VI)的去除率可达到96.8%,比纯纳米零价铁去除Cr(VI)的效率高35.9%;TEM和BET分析表明,生物炭携载纳米零价铁比纯纳米零价铁有更好的分散性和更高的比表面积,这是其去除Cr(VI)效果更好的主要原因;当溶液中Cr(VI)的反应初始浓度从25 mg/L提升至125 mg/L时,表观速率常数kobs从0.104 1 min-1降低至0.023 5 min-1,说明反应速率随着Cr(VI)初始浓度的增大而降低;当反应溶液初始pH在4.5~8.5之间时,携载纳米零价铁的生物炭对溶液中Cr(VI)的去除率均达到92.1%以上,表明生物炭携载纳米零价铁具有较广的pH适应范围,且对Cr(VI)具有较好的去除效果。     

核桃壳炭化吸附废水中Cr(Ⅵ)的性能研究

采用氯化锌活化法制备生物质废物硬壳活性炭,工艺条件为:核桃壳与氯化锌溶液质量比为1∶1.5、氯化锌溶液质量分数50%、炭化温度300℃、炭化时间90 min、活化温度600℃、活化时间60 min。对产品比表面积、孔径和表征进行了分析,并探讨了该核桃壳活性炭吸附废水中六价铬的pH值、废水初始浓度、吸附时间、振动转速等影响因素。结果表明:制得的活性炭碘吸附值为1 038.33 mg/g,比表面积为645.36 m2/g,平均孔半径为1.37 nm。当活性炭用量为0.1 g,废水pH=3,吸附接触时间为1 h,取100 mL浓度为50 mg/L的含Cr6+废水时,处理吸附量可达48.57 mg/g。活性炭最大饱和吸附值为80.24 mg/g。吸附符合Langmuir等温模式,吸附等温方程式为Ce/Qe=0.0083+0.0121Ce。     

不同炭材料吸附Cr(VI)的热力学研究

以4种碳基材料作为吸附剂,研究了不同吸附剂对Cr(VI)的去除效果,并对吸附热力学进行了研究。研究结果表明,木质活性炭和煤质活性炭对Cr(VI)的吸附效果较好;温度对木质活性炭与煤质活性炭的吸附能力影响较大,随着温度由298 K提升至343 K,其对Cr(VI)吸附能力提高50%以上,在343 K其最大吸附量分别为160.72 mg/g和151.88 mg/g;热力学参数研究说明2种活性炭吸附的过程为熵增过程;且随着温度升高,ΔG0的值变小,说明升高温度使吸附过程的自发程度增高。     

零价铁对水中六价铬还原性能及沉淀污泥中铬的固定化

采用零价铁还原水中六价铬,考察了溶液初始pH、铁粉投量、反应温度及水体中常见阴阳离子对还原效率的影响,得出其工艺参数为:初始pH=3.0,反应时间t=30 min,反应温度为室温,Fe0与Cr(VI)质量比为1 000: 1。将还原后产生的三价铬以沉淀形式从水中彻底分离出来,并对其进行了碱激发矿渣固定化处理,考察了固定化样品中Cr在不同环境条件下的浸出水平,结果表明,固定化处理能有效控制沉淀污泥中Cr的浸出。