载Fe活性炭纤维除As(Ⅴ)的动力学及机理

研究了铁改性活性炭纤维(Fe-ACF)吸附地表水中砷离子的吸附特性。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积和孔径变化等探讨了Fe-ACF表面物质形貌、组成和吸附机理,考察了不同pH值和吸附剂投加量对As(Ⅴ)去除效果的影响,讨论了303K、313K、323K等条件下的吸附动力学及热力学。实验结果表明,Fe-ACF表面生成的氧化物为Fe2O3和Fe3O4,改性前后比表面积和孔容显著减小,吸附机理为Fe(OH)3(s)絮凝除As(Ⅴ)和活性炭纤维吸附除As(Ⅴ)。当pH=7,吸附剂投加量为2.0g/L时,出水As(Ⅴ)浓度可以达到国家地表水环境质量标准(<0.05mg/L)。Fe-ACF对As(Ⅴ)的吸附动力学及等温吸附的实验结果与准二级动力学模型及Langmuir等温吸附模型相吻合;吸附速率及吸附容量都随着温度的增加而增加;吸附速率k2从0.0372g/mg min增加到0.0434g/mg min,由Langmuir等温吸附拟合得到的吸附容量从11.31mg/g增加到18.34mg/g。根据标准吉布斯自由能变ΔG0<0、标准反应焓变ΔH0>0判断,Fe-ACF对As(Ⅴ)的吸附为自发的吸热过程。     

Fe3O4/壳聚糖复合纳米粒子吸附剂的制备及其对Pb2+吸附性能

用乙二醇为溶剂,三氯化铁和尿素为起始反应试剂,柠檬酸为粒子表面修饰剂,通过一步溶剂热法制备Fe3 O4纳米粒子,然后以一定浓度配比的Na2 SO4与NaOH混合液为沉淀剂,通过沉淀聚合法制备Fe3 O4/壳聚糖复合纳米粒子吸附剂。利用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱(IR)、透射电子显微镜(TEM)和物理特性测试仪(PPMS)表征样品的结构、形貌和磁性能,并使用原子吸收分光光度计(AAS)评价吸附剂对Pb2+的吸附去除性能。结果表明,Fe3O4/壳聚糖复合纳米粒子吸附剂是由磁性Fe3O4纳米球形粒子和鱼卵状壳聚糖纳米粒子聚集体复合而成,该吸附剂对Pb2+有很好的吸附去除性能,它对Pb2+的等温吸附线符合Langmuir模型,在温度298k和pH值5时,吸附剂对Pb2+的饱和吸附量为105.5mg/g。     

载锆壳聚糖-沸石复合剂去除水中F~-的吸附特征研究

采用氧氯化锆、壳聚糖和人造沸石作为原料制备复合吸附剂,用于水中F-的吸附去除。通过吸附实验研究了在不同浓度、温度和接触时间下新型吸附剂对F~-的吸附特征。吸附动力学过程用准一级、准二级及颗粒扩散、颗粒内扩散模型进行分析,结果发现F-在复合吸附剂上的吸附同时符合准一级动力学和准二级动力学模型;颗粒扩散和颗粒内扩散均参与控制吸附过程。分别用Freundlich、Langmuir方程对吸附等温线进行拟合,结果表明,F-在锆改性壳聚糖-沸石上的吸附等温线拟合结果均较好,常温下最大吸附量为10.75mg/g,推测该吸附为化学吸附;吸附热力学参数说明F-在复合吸附剂上的吸附为自发、吸热、熵增过程。机理研究表明,载锆壳聚糖-沸石复合吸附剂的除氟机制为吸附和离子交换。     

复合改性膨胀石墨的制备及对酸性艳蓝染料的吸附

采用相同反离子协同磷酸活化法, 以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)-KBr为复合改性剂, 制备了一种高效吸附剂复合改性膨胀石墨(M-EG), 通过扫描电子显微镜(SEM)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)及X射线电子能谱(XPS)等对膨胀石墨(EG)和改性膨胀石墨(M-EG)的形貌结构、 组成和价态进行了表征, 考察了EG和M-EG对酸性艳蓝染料废水的处理效果. 结果表明, 复合改性后的膨胀石墨孔隙度变大, 表面含氮和溴官能团增多. 吸附剂M-EG对酸性艳蓝染料废水具有较高的吸附性能, 在pH=1.0及30 ℃条件下对染料的去除率达到94.13%; EG符合二级动力学吸附模型, 用Langmuir等温线方程拟合效果较好; M-EG符合二级吸附动力学方程, 同时符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型; M-EG的吸附动力学常数大于EG吸附动力学常数.     

（英）二氧化钛/石墨烯复合材料对水溶液中钯离子的吸附性能研究

本文合成了一种新型二氧化钛/石墨烯(TiO2-Gr)复合材料吸附剂,研究了其对水溶液中Pd(II)的吸附作用,并与TiO2的吸附性能进行了比较。制得的TiO2-Gr吸附剂分别进行了透射电子显微镜(TEM)表征及X射线衍射(XRD)分析,考察了吸附过程中时间、溶液p H、吸附剂用量、离子强度、Pd(II)浓度和温度等参数对吸附量的影响。研究了吸附过程中动力学、热力学及吸附等温线。结果表明吸附过程符合假二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程。对热力学函数(吉布斯函数变、焓变、熵变)测定表明,本文合成的TiO2-Gr吸附剂对Pd(II)的吸附属于自发吸热反应。     

二氧化钛/石墨烯复合材料对水溶液中钯离子的吸附性能研究(英文)

本文合成了一种新型二氧化钛/石墨烯(TiO2-Gr)复合材料吸附剂,研究了其对水溶液中Pd(II)的吸附作用,并与TiO2的吸附性能进行了比较。制得的TiO2-Gr吸附剂分别进行了透射电子显微镜(TEM)表征及X射线衍射(XRD)分析,考察了吸附过程中时间、溶液p H、吸附剂用量、离子强度、Pd(II)浓度和温度等参数对吸附量的影响。研究了吸附过程中动力学、热力学及吸附等温线。结果表明吸附过程符合假二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程。对热力学函数(吉布斯函数变、焓变、熵变)测定表明,本文合成的TiO2-Gr吸附剂对Pd(II)的吸附属于自发吸热反应。     

原位合成羟基磷灰石/壳聚糖复合吸附剂及除氟特性研究

利用原位共沉淀法合成了羟基磷灰石/壳聚糖复合吸附剂,通过扫描电镜、X射线粉末衍射、红外光谱和N2吸附-脱附曲线,研究复合前后羟基磷灰石的理化特征变化。实验结果表明与壳聚糖复合后羟基磷灰石的晶型并没有改变,只是结晶度有所降低,且复合后表面形成了不规则的凹凸结构,表面粗糙度增加。比表面积从106.75m2/g增加到127.58m2/g。复合吸附剂孔径大部分集中在10~50nm,属于介孔结构。利用Langmuir和Freundlich吸附等温方程对实验数据进行了拟合,对比相关系数R2值,Langmuir模型能更好地描述该吸附过程。复合吸附剂对氟离子的吸附符合拟二级反应动力学方程。计算了吸附热力学和动力学参数值,探讨了复合吸附剂对氟离子的吸附机理。ΔG0<0、ΔH0>0和ΔS0>0,说明复合吸附剂对氟离子的吸附是自发的、吸热的熵增过程,温度升高有利于吸附。吸附活化能(Ea)=15.03kJ·mol-1,迁移能(E)=7.639kJ·mol-1,说明该吸附过程以物理吸附为主。     

凹凸棒黏土负载纳米TiO_2-Fe_3O_4吸附剂的制备及Cr(Ⅵ)的脱除

采用溶胶-凝胶法、一锅反应法制备了负载纳米TiO_2和Fe_3O_4的凹凸棒黏土(TiO_2-Fe_3O_4-ATP)吸附剂,并进行了模拟废水中Cr(Ⅵ)的吸附及脱附性能的研究。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和EDS等分析方法对ATP负载纳米TiO_2-Fe_3O_4前后结构进行了表征,考察了物料配比及吸附时间、pH值、温度、投加量和初始质量浓度对Cr(Ⅵ)吸附率的影响。结果表明,吸附剂在Ti元素含量与负载总量的摩尔比为3∶4时吸附效果最佳。当吸附剂质量为0. 6 g,Cr(Ⅵ)离子初始质量浓度小于0. 8 mg/L时,pH=6,温度20℃,吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附率为79. 8%。TiO_2-Fe_3O_4-ATP吸附剂对Cr(Ⅵ)离子吸附满足Freundlich模型。在20～40℃条件下,吸附过程ΔG 0、ΔS=-43. 55 J/(mol·K)、ΔH=-14. 36 k J/mol,表明该吸附是个自发、熵减、放热的过程。吸附过程符合准二级动力学模型,吸附速率控制步骤以表面化学反应为主。TiO_2-Fe_3O_4-ATP吸附剂在循环使用4次后,吸附率仍能达到65%以上。     

锆基金属有机框架与Fe2O3复合材料对砷的吸附及机理研究

利用水热法制备Ui O-66(OH)@Fe₂O₃复合材料，并将其用于As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附。结果表明，Ui O-66(OH)@Fe₂O₃去除As(Ⅲ)的最佳p H=11，平衡吸附时间为180 min，最大吸附量为140.0 mg/g，此时去除As(Ⅲ)的主要形态为H₂As O₃^-；Ui O-66(OH)@Fe₂O₃去除As(Ⅴ)的最佳p H=9，平衡吸附时间为90 min，最大吸附量为260.0 mg/g，在该p H值下去除As(Ⅴ)的主要形态为HAs O₄^2-。进一步探究了此吸附剂对砷的吸附动力学和热力学行为，考察了共存离子对吸附的影响，并评价了吸附剂的重复使用效果。结果表明，此吸附剂对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的去除均满足拟二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型，并且在不同温度下的ΔG⁰均小于零，表明整个吸附过程属...     

硅镁吸附剂对水中氨氮的吸附性能研究

利用商业硅镁吸附剂吸附脱除水中氨氮。分别采用XRD、BET、SEM及FT-IR对硅镁吸附剂进行表征。考察剂液比、吸附时间及吸附温度等因素对吸附脱除氨氮效果的影响。采用Langmuir、Freundlich及Temkin等温吸附模型对吸附平衡实验数据进行拟合,采用准一级、准二级吸附动力学模型及颗粒内扩散模型对吸附动力学实验数据进行拟合。Langmuir等温吸附模型的相关系数R²在0.993～0.999之间,标准差SD在0.0038～0.011之间,在293.15K时的单分子层饱和吸附量q_m为1356.75mg/g;准二级动力学模型的相关系数R²均为0.999;ΔG⁰为负值,ΔH⁰在-14.454～-9.447kJ/mol之间。结合吸附热力学及动力学数据可知,氨氮在硅镁吸附剂上的吸附过程可自发进行,吸附过程主要为物理吸附,但亦可能部分涉及化学吸附。     

聚苯胺@碳纳米纤维复合材料对放射性核素铀的高效去除

本文通过原位聚合方法成功制备了聚苯胺改性的碳纳米纤维(PANI@CNF)复合材料,并用于水溶液中放射性核素铀(U(VI))的高效去除.扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等表征证明所制备的材料具有丰富的官能团和优良的物理化学性质.批实验方法系统研究了周围环境(pH、背景电解液、反应时间和温度)的变化对U(Ⅵ)去除结果的影响.结果表明,pH对于U(Ⅵ)去除影响很大,而离子强度没有影响,表明二者之间的作用机理为内层表面络合.吸附能够在30 min内快速达到平衡,且符合拟二级动力学模型.吸附等温线符合Langmuir等温线,表明U(Ⅵ)的去除是单分子层均匀吸附过程.在pH=5.0和T=298 K时, PANI@CNF对U(Ⅵ)的最大吸附量高达319.4 mg/g,远远高于单纯的CNF(133.9 mg/g). U(Ⅵ)主要与材料表面的含氮和含氧官能团形成了稳定的内层络合物,从而达到高效去除的目的.以上分析表明, PANI@CNF具有快速反应动力学和高效吸附能力,可以作为放射性核素高效去除的潜在储备材料,为我国核废料治理工作提供理论依据.     

大环化合物改性聚苯乙烯纳米纤维膜对染料吸附性能的研究

通过静电纺丝的方法制备吡啶酮大环化合物改性聚苯乙烯纳米纤维膜(PS/PBPM纳米纤维膜)用于水溶液中染料的去除。PS/PBPM纳米纤维膜的结构和表面形貌通过红外光谱和扫描电镜进行了表征。结果表明,改性后的纤维表面变得粗糙,比表面积相应增大;吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型;该吸附剂对孔雀石绿具有很好的选择性,最大吸附容量能达到466.02mg/g;PS/PBPM纳米纤维膜的吸附性能在酸性条件下可恢复,具有良好的重复使用性能。     

氨基双四唑型金属螯合磁性纳米粒子的制备及其对蛋白质的吸附性能

通过4步化学反应对磁性Fe3O4@Si02纳米粒子进行化学修饰,设计和制备了一种N,N’-二(5-四唑亚甲基)胺修饰的金属螯合磁性纳米粒子.用X射线光电子能谱(XPS)、Zeta电位对该新型吸附剂进行了表征.用静态吸附法研究了螯合Cu(Ⅱ)吸附剂对溶菌酶、细胞色素C和α-糜蛋白酶的吸附性能以及溶液pH值、盐浓度、蛋白初始浓度对吸附量的影响.结果表明,吸附剂对蛋白质的吸附主要通过金属配位机理进行,且符合Langmuir吸附模型,对溶菌酶、细胞色素C和α-糜蛋白酶的最大吸附量分别20.0、13.5和17.9 mg/g.此外,将螯合Cu(Ⅱ)吸附剂用于混合蛋白质样品的吸附,发现此吸附剂对混合蛋白质样品中的溶菌酶具有选择性吸附作用,说明此金属螯合吸附剂在蛋白质选择性分离富集中具有一定应用价值.     

氨基功能化纳米Fe3O4磁性高分子吸附剂对废水中Cr(VI)的吸附研究

采用分散聚合法通过共聚、开环反应, 对纳米Fe3O4进行表面功能化修饰, 得到富含NH2官能团的纳米磁性高分子复合材料. 通过透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)、热重差热分析(TGA)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)等对其进行表征, 着重研究了其作为吸附剂对Cr(VI)的吸附性能. 结果表明: 该吸附剂对Cr(VI)的吸附能在10 min内达到平衡; 废水溶液pH值能显著影响吸附剂对Cr(VI)的吸附效果, pH为2.5时效果最佳. 废水中Cr(VI)的初始浓度、吸附时间、温度等因素对吸附效果均有不同程度的影响. 结合相应pH值下Cr(VI)的形态分布, 探讨了这种新型材料对Cr(VI)的吸附机理. 结果表明: 其吸附机理及吸附容量与废水中Cr(VI)的离子形式有关; 吸附过程以离子交换与静电引力为主. 等温吸附数据符合Langmuir模型, T＝308 K, pH＝2.5, V＝40 mL时, 吸附剂的饱和吸附容量qm＝25.58 mg/g. 吸附为吸热过程, 焓变ΔH＝8.64 kJ/mol.     

具有染料选择吸附性的衍生于沸石咪唑酯骨架-67的NiCo-层状双氢氧化物设计与合成

以沸石咪唑类金属有机骨架(ZIF-67)为模板合成了一种新型的中空吸附剂NiCo-LDH@ZIF-67,该吸附剂对甲基橙具有良好的选择吸附性以及可循环性。 通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、红外光谱、电子能谱和氮气吸附-脱附等手段对样品进行了表征。 研究了溶液的pH值、甲基橙的初始浓度以及染料与吸附剂作用时间对NiCo-LDH@ZIF-67吸附性能的影响。 结果表明,该吸附剂对甲基橙的吸附动力学符合准二级动力学模型,且吸附等温线符合朗缪尔方程。 当pH值等于4, 吸附时间15 min,吸附剂用量为2400 mg/L时,该吸附剂对甲基橙的最大吸附量可达1766 mg/g,高于之前文献报道的类似吸附剂。 此外,NiCo-LDH@ZIF-67能从甲基橙和亚甲基蓝的混合溶液中选择性吸附甲基橙。     

碳羟基磷灰石对模拟刚果红染料废水吸附性能的研究

以贻贝壳为绿色钙源,采用化学沉淀法制备吸附剂碳羟基磷灰石(CHAP),利用傅里叶红外光谱、扫描电镜、X射线衍射等测试技术对其形貌、结构和性质进行了表征;考察了CHAP对水中刚果红的吸附去除特性。结果表明:刚果红溶液的初始浓度为50.00 mg·L~(-1),pH为4.0,加入10.0 g·L~(-1)吸附剂,吸附温度在30℃的条件下吸附60 min,脱色率达99.08%,饱和吸附量为4.95 mg·g~(-1)。CHAP对水中刚果红的吸附动力学过程可以较好地采用准二级动力学模型描述。CHAP对刚果红的吸附平衡数据采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型描述,Langmuir吸附等温式更适用于描述此吸附过程。热力学研究表明,CHAP对刚果红吸附为物理吸附,吸附过程存在热驱动。碳羟基磷灰石去除水中刚果红的机制是路易斯酸碱反应,吸附作用力为静电作用力、范德华力。热再生后的CHAP经过6个循环后,仍有96.71%的脱色率,表明CHAP具有良好的吸附性能,可以循环使用。     

稻壳灰吸附剂对罗丹明B的吸附性能研究

以发电废弃物稻壳灰为原料,以NaOH为活化剂制备了稻壳灰吸附剂,并将其用于去除水中罗丹明B(Rhodamine B,Rh B)染料。系统考察了溶液pH值、初始浓度、吸附时间、吸附温度以及溶液离子强度对其吸附性能的影响。结果表明:pH=3时,稻壳灰吸附剂对水中Rh B的吸附效果最佳,饱和吸附容量q_m为322. 6mg·g~(-1);吸附热力学研究表明,吸附过程符合Langmuir等温吸附模型。吸附过程焓变ΔH为7. 67 kJ·mol~(-1),ΔS为24. 92 J·mol~(-1)·K~(-1),ΔG0,表明稻壳灰吸附剂对Rh B的吸附过程是自发的吸热熵增过程;吸附过程可在20 min内达到平衡,符合准二级动力学模型;吸附过程的活化能E_a为24. 1 kJ·mol~(-1)。吸附容量随着溶液离子强度的增大而减小,说明其吸附是以静电作用为主的吸附过程。10次循环使用后稻壳灰吸附剂对Rh B的吸附效率仍能保持91%以上,表明该材料可以多次循环使用,是潜在的高效吸附材料。     

新型石墨烯磁性复合材料的制备及其对水中亚甲基蓝的吸附去除

采用绿色、温和的方法合成了一种新型的磁性纳米复合材料(Fe3O4@PDA@RGO),并考察了其对水溶液中亚甲基蓝的吸附去除效果。多巴胺通过自聚合作用可以直接吸附到Fe3O4表面,其既是氧化石墨烯(GO)的还原剂,也是Fe3O4和还原态氧化石墨烯(RGO)组装的偶联剂。反应过程中无需热处理或加入其他有机试剂。利用透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FTIR)、X衍射光谱(XRD)和拉曼光谱等技术对制备的磁性纳米复合材料进行了表征。结果表明,Fe3O4@PDA@RGO具有较强的磁性(37.8 emu·g-1),对亚甲基蓝有较高的吸附去除能力(98 mg·g-1)。Fe3O4@PDA@RGO对亚甲基蓝的吸附能力随着p H值的增大而增强,其吸附过程符合拟二级反应动力学方程和Langmuir吸附模型。Fe3O4@PDA@RGO作为吸附剂,其性质稳定,经磁性分离可重复利用10次以上。     

具有染料选择吸附性的衍生于沸石咪唑酯骨架-67的NiCo-层状双氢氧化物设计与合成（英文）

以沸石咪唑类金属有机骨架(ZIF-67)为模板合成了一种新型的中空吸附剂NiCo-LDH@ZIF-67,该吸附剂对甲基橙具有良好的选择吸附性以及可循环性。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、红外光谱、电子能谱和氮气吸附-脱附等手段对样品进行了表征。研究了溶液的pH值、甲基橙的初始浓度以及染料与吸附剂作用时间对NiCo-LDH@ZIF-67吸附性能的影响。结果表明,该吸附剂对甲基橙的吸附动力学符合准二级动力学模型,且吸附等温线符合朗缪尔方程。当pH值等于4,吸附时间15 min,吸附剂用量为2400 mg/L时,该吸附剂对甲基橙的最大吸附量可达1766 mg/g,高于之前文献报道的类似吸附剂。此外,NiCo-LDH@ZIF-67能从甲基橙和亚甲基蓝的混合溶液中选择性吸附甲基橙。     

金属-有机骨架材料NH_2-MIL-53(Al)对水中双氯芬酸钠的吸附性能

采用溶剂热法合成了金属-有机骨架材料NH_2-MIL-53(Al),对活化后的产物进行了粉末X射线衍射(PXRD)、扫描电子显微镜(SEM)及傅里叶变换红外光谱(FTIR)等表征,研究了其在水溶液中对双氯芬酸钠的吸附性能.实验结果表明,NH_2-MIL-53(Al)对双氯芬酸钠具有良好的吸附性能,对5 mg/L的双氯芬酸钠能在40 min内达到吸附平衡,且吸附动力学结果符合准二级动力学曲线,利用Langmuir模型和Freundlich模型拟合吸附等温线,结果表明Langmuir模型拟合效果更好.循环吸附实验结果表明NH_2-MIL-53(Al)具有良好的重复利用性.此外,结合ζ电位测试结果以及p H值对吸附效果的影响,对可能的吸附机理进行了阐述.