高比表面积介孔α-FeOOH的制备及其Sb(Ⅴ)吸附性能

采用水热合成的方法制备了高比表面积介孔α-FeOOH吸附剂,并探究其对水中Sb(Ⅴ)的去除效果。采用XRD、SEM、ATR-FTIR等方法对吸附剂进行了表征。考察了吸附剂投加量、溶液pH对Sb(Ⅴ)去除效果的影响,以及Sb(Ⅴ)吸附过程的动力学和热力学特性。表征结果显示:介孔α-FeOOH具有棒状结构,长度大约为50～100 nm,最可几孔径为20 nm,比表面积为137.6 m2/g。实验结果表明,当初始Sb(Ⅴ)质量浓度为10 mg/L、pH为7、介孔α-FeOOH投加量为0.25 g/L、吸附时间为2 h、吸附温度为25℃时,Sb(Ⅴ)去除率可达100%;pH为4～7时,Sb(Ⅴ)去除率受pH的影响较弱;Sb(Ⅴ)吸附过程符合拟二级动力学模型及Langmuir吸附模型。     

Ti-MCM-41分子筛对Cr（Ⅵ）的吸附性能

以发烟硅胶为硅源、钛酸四丁酯为钛源,采用水热合成法制备了一系列不同n（Si）∶n（Ti）的Ti-MCM-41分子筛,采用XRD、UV-Vis、BET及ICP技术对其进行了表征,考察了其对溶液中Cr（Ⅵ）的吸附性能及重复使用性能。结果表明：制备的Ti-MCM-41分子筛保持了MCM-41的介孔结构,但随着Ti含量的增加分子筛的比表面积、孔径和总孔体积均降低;在初始Cr（Ⅵ）质量浓度为100 mg/L、Ti-MCM-41分子筛（投料n（Si）∶n（Ti）为40）投加量为1 g/L、吸附时间为60 min、吸附温度为323 K、溶液pH为6的条件下,Cr（Ⅵ）吸附率可达96.3%;Ti-MCM-41分子筛对Cr（Ⅵ）的吸附符合Langmuir等温吸附模型;Ti-MCM-41分子筛的重复使用性能良好。     

磁性粒子/介孔碳的合成及其吸附性能

以介孔分子筛SBA-15为模板,采用三氯化铁和蔗糖同步浇铸的方法,利用纳米刻蚀技术合成了Fe-Fe3O4磁性纳米粒子/介孔碳复合体(简称磁性粒子/介孔碳)。XRD分析和高分辨透射电子显微镜表征结果表明,磁性粒子/介孔碳中含有强磁性粒子——Fe3O4和α-Fe。在初始罗丹明B质量浓度为200 mg/L的溶液中加入于碳化温度为800 oC下制得的磁性粒子/介孔碳1 mg/L,吸附190 min后,平衡吸附量为329 mg/g。吸附后的磁性粒子/介孔碳在乙醇中的脱附率可达93.7%。通过外加磁场可将吸附后的磁性粒子/介孔碳与溶液分离。     

薏米壳生物炭的制备及其对Cr（Ⅵ）的吸附性能

采用限氧控温热分解法在不同温度下制备了薏米壳生物炭。研究了薏米壳生物炭对低浓度Cr（Ⅵ）的吸附性能及吸附机理。随碳化温度升高,薏米壳管状通道微孔结构逐渐显现,薏米壳生物炭表面芳香化程度增强。薏米壳生物炭对Cr（Ⅵ）的吸附行为采用Langmuir等温吸附模型吻合度更高,吸附属于单分子层化学吸附,吸附过程是自发的、熵增吸热反应,吸附过程遵循准二级吸附动力学模型,膜扩散和颗粒内扩散共同控制吸附过程。     

介孔TiO2纤维的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶和水蒸气活化热处理技术制备了介孔TiO2纤维,考察了各种因素对介孔TiO2纤维光催化活性的影响,并对介孔TiO2纤维结构进行了表征。介孔TiO2纤维的最佳制备条件：n（TBOT）∶n（C6H10O3）∶n（H2O）∶n（C3H8O）=1∶0.4∶2.0∶16,搅拌时间80min,Si与Ti的摩尔比为0.15,采用分段程序升温工艺,活化温度为700℃。所得介孔TiO2纤维比表面积为127.7m2/g,最可几孔径为7.3nm,具有极高的热稳定性及抗晶型转变能力,反应时间75min时活性艳红X-3B降解率为99.3%。     

磁性生物炭负载Mg-Fe水滑石的制备及其吸附水中Cd（Ⅱ）和Ni（Ⅱ）的性能

合成了一种高吸附容量的磁性生物炭负载Mg-Fe水滑石复合材料（L-BC）,并用于去除水中的Cd²⁺和Ni²⁺。表征结果表明,采用浸渍联合热解法成功制备了磁性生物炭（M-BC）,水热合成法成功地将Mg-Fe水滑石负载在M-BC上。动力学研究结果表明,Cd²⁺和Ni²⁺吸附符合伪二级动力学模型,化学吸附为速率控制步骤。等温吸附研究结果表明,L-BC对Cd²⁺和Ni²⁺的吸附符合Langmuir模型,为单分子层化学吸附,最大吸附量分别为263.156 mg/g和43.291 mg/g。吸附机理主要为Mg-Fe水滑石层间CO₃^2-和表面羟基与Cd²⁺和Ni²⁺产生表面共沉淀。L-BC具有良好的吸附和重复利用性能,是一种很有前景的去除Cd²⁺和Ni²⁺的吸附材料。     

负载β-环糊精的矿物和生物炭对甲基橙的吸附性能

采用HCl溶液对沸石（F0）、蛭石（ZH0）、秸秆（J0）和棕榈生物炭（Z0）进行活化预处理,以环氧氯丙烷为交联剂,将β-环糊精（β-CD）负载到原始材料上,制备了4种新型吸附材料F2、ZH2、J2和Z2。采用FTIR、元素分析、SEM和TG等技术对吸附材料进行了表征,探讨了其对甲基橙的吸附性能。表征结果显示,β-CD被成功地负载到沸石、蛭石、秸秆生物炭和棕榈生物炭上。吸附实验结果表明：负载β-CD后的4种材料对甲基橙的平衡吸附量大小顺序为J2> F2> ZH2> Z2;溶液pH和吸附温度的提高可有效提升4种材料对甲基橙的吸附能力。吸附动力学和热力学研究表明,4种材料对甲基橙的吸附过程中物理吸附起着主导作用,且更趋向于单分子层吸附。4种材料均具有良好的重复使用性能。     

羧基化改性有序介孔碳对罗丹明B的吸附

采用过硫酸钾(KSP)氧化法对有序介孔碳FDU-15进行了改性处理,制备了羧基化改性有序介孔碳FDU-15-KSP,对其进行了表征,并将其用于典型难降解染料罗丹明B的吸附。表征结果显示:KSP氧化处理可提高介孔碳上的羧基含量,但并未破坏其二维六方有序结构。实验结果表明:与FDU-15相比,FDU-15-KSP对罗丹明B的吸附性能显著提高,常温下的饱和吸附量由136.99 mg/g提高到196.08 mg/g;吸附p H为7时吸附效果最好,经60 min吸附后吸附过程基本达到平衡,温度升高有利于吸附的进行;FDU-15-KSP对罗丹明B的吸附过程较符合Langmuir等温吸附模型,是一个自发的、吸热的熵驱动过程;FDU-15-KSP对罗丹明B的吸附行为遵循Lagergren准二级动力学方程,吸附过程以化学吸附为主。     

水合氧化铁的制备及其吸附性能研究

采用恒pH沉淀法,以NaOH溶液为沉淀剂,在溶液pH为3~9的范围内制得4种水合氧化铁(即水铁矿,Fh)。通过XRD、表面零电荷时pH(pHPZC)的测定、N2吸附-脱附对其进行了表征。研究了溶液pH对Fh的甲基橙去除率的影响。表征结果显示:4种Fh均为2-线Fh;它们的pHPZC为6.7~7.9;溶液pH为5,7,9时制备的Fh(Fh5,Fh7,Fh9)的N2吸附-脱附曲线均为IUPAC定义的第Ⅲ种类型。实验结果表明:4种Fh均在溶液pH为4时对甲基橙去除率最高;当甲基橙初始质量浓度为30 mg/L时,Fh5对甲基橙的去除率最高,为92.8%。Langmuir方程更适合描述Fh5对甲基橙的吸附行为,甲基橙在Fh5上产生单分子层吸附,该吸附是自发、放热的物理吸附过程。     

Al-SiO2介孔材料吸附电解锰废水中的锰、铬离子

以不同n (Al )1 n (SiO 2 )的Al -SiO 2 介孔材料为吸附剂处理电解锰废水,并利用中卜组合设计法研究电解锰废水中锰离子与铬离子(包括铬(!和铬(")的相互作用对材料吸附性能的影响.实验结果表明:以n (Al )1 n (SiO 2 )为1:1 的Al -SiO 2 介孔材料为吸附剂,当吸附剂加入量...     

介孔碳吸附再生组合工艺处理难降解有机磷废水

以自制介孔碳（MC）为吸附剂,采用吸附—电-臭氧-UV再生组合工艺将难降解有机磷三（2-羧乙基）膦（TCEP）富集后转化为磷酸盐释放,为后续磷回收提供基础。运用TEM,SEM,XRD等技术对MC进行了表征。表征结果显示,MC为碳纳米线堆积有序介孔结构,比表面积为699.76 m²/g,可为有机磷提供吸附位点。在吸附温度为298 K、TCEP初始质量浓度为100 mg/L、吸附剂投加量为1 g/L的条件下,MC对TCEP的平衡吸附量为33.72 mg/g。利用电-臭氧-UV对MC进行再生,总磷释放率可达100%,并基本矿化为磷酸盐,再生效率显著高于臭氧、臭氧-H₂O₂、臭氧-UV等方法。     

钛铁矿造孔核桃壳基活性炭的制备及其吸附性能

以核桃壳为原料,钛铁矿为造孔剂,制备钛铁矿造孔核桃壳基活性炭。实验结果表明：在氯化锌浓度为3mol/L、碳化时间为40min、碳化温度为400℃、钛铁矿加入量为5%的条件下,制得的钛铁矿造孔核桃壳基活性炭对苯酚、碱性品红、Pb²⁺的吸附量分别达到了156.80,181.35,35.84mg/g,比核桃壳活性炭分别提高了25.84%,18.59%,19.10%;钛铁矿作为造孔剂制备活性炭,可以降低碳化温度和缩短碳化时间,且对活性炭中孔的形成起促进作用,有利于对大分子物质和重金属的吸附去除。     

改性生物炭对Sb（Ⅲ）的吸附行为及机理

采用氯化铝和高锰酸钾对生物炭进行改性,研究生物炭表面Sb（Ⅲ）的吸附规律及吸附机理。实验结果表明,在固液比为2.5 g/L、pH为4、吸附温度为25 ℃、吸附时间为240 min、溶液初始质量浓度为10.0 mg/L时,BC、Al-BC和KMnO₄-BC对Sb（Ⅲ）的平衡吸附量分别为1.13,2.12,2.98 mg/g。KMnO₄-BC和Al-BC的吸附机理不同,KMnO₄-BC等温吸附曲线符合Langmuir等温模型,吸附动力学过程遵循拟二级动力学方程;Freundlich模型和拟一级动力学方程更适合描述Al-BC对Sb（Ⅲ）的吸附。3种生物炭的吸附过程都以物理吸附为主,同时有化学吸附的参与。BET比表面积与FTIR分析结果表明,Al-BC吸附量大主要得益于比表面积及孔体积的增大。     

炭化核桃壳对废水中Cr（Ⅵ）的吸附

制备了炭化核桃壳,采用SEM,EDX,FTIR等方法对炭化核桃壳进行了表征,研究了炭化核桃壳对废水中Cr（Ⅵ）的吸附效果。表征结果显示,炭化后的核桃壳为片状结构,且形成了大量的微孔,微孔数量的增加使得核桃壳的比表面积明显增大。实验结果表明,炭化核桃壳吸附处理含Cr（Ⅵ）废水的最佳工艺条件为：初始废水pH 2.0、炭化核桃壳加入量16 g/L、吸附温度25 ℃、转速150 r/min、吸附时间180 min,在此最佳工艺条件下吸附处理Cr（Ⅵ）质量浓度为20 mg/L废水,Cr（Ⅵ）去除率高达98.7%,最大吸附量为8.731 mg/g。Langmuir吸附等温模型可更好地描述炭化核桃壳对Cr（Ⅵ）的吸附过程,吸附属于单分子层吸附。拟二级动力学方程能更好地描述炭化核桃壳对Cr（Ⅵ）的吸附行为,此吸附过程以化学吸附为主控步骤。     

多酚原位固化茶渣对水中Cr（Ⅵ）的吸附

通过甲醛与茶渣中多酚类组分的反应制备了多酚原位固化茶渣吸附材料,并将其用于对水中Cr（Ⅵ）的吸附。表征结果显示：茶渣多酚的原位固化提高了其热稳定性,同时对茶渣粒料起到了修补增强作用。固化茶渣对Cr（Ⅵ）的吸附量随溶液pH的减小而增大。在吸附温度303 K、初始Cr（Ⅵ）质量浓度60 mg/L、吸附剂投加量1.0 g/L、吸附时间300 min、溶液pH为2的条件下,固化茶渣对Cr（Ⅵ）的吸附量为56.56 mg/g,去除率达94.3%。固化茶渣对Cr（Ⅵ）的吸附符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学方程,吸附是一个自发的、吸热过程,303,318,333 K下的Langmuir饱和吸附量分别为83.26,107.64,129.20 mg/g。     

磁性纳米γ-Fe2O3/SiO2去除水中亚甲基蓝

以纳米γ-Fe₂O₃为磁性介质制备了磁性纳米γ-Fe₂O₃/SiO₂,并将其用于水中亚甲基蓝的吸附。表征结果显示：制备的γ-Fe₂O₃/SiO₂呈不规则核壳结构,平均粒径为38 nm,比表面积为74.35 m²/g,比饱和磁化强度为55 A·m²/kg。实验结果表明：γ-Fe₂O₃/SiO₂对亚甲基蓝的吸附适宜在中碱性条件下进行,4 h即可达吸附平衡;在初始亚甲基蓝质量浓度为180 mg/L、γ-Fe₂O₃/SiO₂加入量为2 g/L、初始溶液pH为7.0、吸附温度为298 K的条件下,吸附量最高为25.4 mg/g;共存金属离子会降低吸附效率,而少量的腐殖酸则会促进吸附;吸附过程符合准二级动力学方程,颗粒内扩散不是唯一的控速步骤;等温吸附满足Langmuir模型,该吸附是一个物理吸附过程;用乙醇洗涤的γ-Fe₂O₃/SiO₂重复使用4次时仍能保持约80%的原吸附量。     

磁性氧化石墨烯和磁性竹炭对Cr（Ⅵ）的吸附

制备了两种磁性碳基材料——磁性氧化石墨烯（MGO）和磁性竹炭（MBC）,并将其用于模拟含Cr（Ⅵ）废水的吸附。采用SEM,BET,FTIR技术对吸附剂进行了表征。表征结果显示：MBC具有与MGO相似的薄片层结构,且MBC的BET比表面积更大（为32.872 6 m²/g）,可为Cr（Ⅵ）提供大量的吸附位点。实验结果表明：向100 mL废水中加入20.0 mg吸附剂,在废水pH为1.0、吸附温度为30 ℃、初始Cr（Ⅵ）质量浓度为10.0 mg/L的条件下,MGO和MBC的平衡吸附时间分别为50,70 min,平衡吸附量分别为37.7,49.7 mg/g,吸附平衡时的Cr（Ⅵ）去除率分别为75.4%和99.4%;两种磁性材料对Cr（Ⅵ）的吸附均很好地符合Langmuir等温吸附模型;在酸性介质中,MGO和MBC的表面基团与HCr₂O₇^-和Cr₂O₇^2-之间有氢键作用。     

碳纳米管-海藻酸钠复合吸附材料的制备及其对高浓度Cr（Ⅲ）的吸附

以碳纳米管（CNTs）和海藻酸钠（SA）为主要原料,制备了环境友好型的复合吸附材料——CNTs-SA。采用TEM和FTIR技术对吸附材料进行了表征,并采用静态法考察了溶液pH、吸附时间、原料固液比（m（CNTs）∶V（SA））等因素对CNTs-SA吸附Cr（Ⅲ）的影响。表征结果显示,CNTs-SA表面引入了更多的—COOH和—CO基团,导致其吸附Cr（Ⅲ）的效果较CNTs有了显著的提高。实验结果表明：在室温、初始Cr（Ⅲ）质量浓度4 000 mg/L、CNTs-SA加入量21 mg/mL、溶液pH 5、吸附时间3 h、m（CNTs）∶V（SA）=1.0 mg/mL的条件下,CNTs-SA对Cr（Ⅲ）的吸附量为120 mg/g,Cr（Ⅲ）去除率为61.5%;Freundlich等温吸附方程适合描述CNTs-SA对Cr（Ⅲ）的吸附行为。