两种改性聚合物微球对Pb~(2+)的等温吸附行为研究

表面具有不同官能团的聚合物微球作为吸附剂被广泛应用于重金属离子的吸附与回收,研究了两种直径约1μm的功能化聚合物微球对Pb~(2+)的等温吸附过程,对比研究了两种吸附微球在10～500(mg·L~(-1))浓度的Pb~(2+)溶液中的吸附作用,并采用Langmuir、Freundlich和Temkin等温线描述在两种聚合物微球表面上的吸附平衡。结果表明,在浓度小于100(mg·L~(-1))的Pb~(2+)溶液中,PMMA/CS和PS-g-D两种表面功能化的聚合物微球对Pb~(2+)去除率均大于98%;浓度大于100(mg·L~(-1))的Pb~(2+)溶液中,PS-g-D微球较PMMA/CS微球具有更大的吸附容量。通过对吸附等温线模型的研究发现,两种功能化微球与Pb~(2+)之间的吸附作用符合Langmuir和Temkin吸附等温线模型。     

铁/铝复合氧化物对氟离子的吸附

水体中氟离子超标严重危害人们的健康,为了寻求廉价、高效的氟离子吸附剂,本文通过共沉淀-焙烧的方法制备了铁铝复合金属氧化物吸附剂,并将之应用于氟离子废水的吸附。探讨了氧化物配比、吸附时间、吸附剂投加量、溶液初始浓度、溶液p H等因素对氟离子吸附效果的影响。结果表明:当铁铝复合氧化物中铁氧化物与铝氧化物摩尔比为1∶2,氟离子溶液初始浓度100 mg/L,固液比为4 g/L,溶液p H为6.0,吸附时间为30 min时,该吸附剂对氟离子的吸附效果最佳,此时氟离子的去除率为92.5%。     

蛇纹石-黏土复合颗粒除氟的动态实验研究

为研究蛇纹石-黏土复合颗粒的除氟性能,采用室内动态实验探讨了复合颗粒在不同氟离子浓度、不同吸附柱高度和不同流速下对含氟水除氟效果的影响及其吸附动力学过程.试验结果表明:吸附剂的动态吸附容量与吸附剂高度、原水氟离子浓度呈正相关,而与进水流速呈负相关;吸附剂传质区长度与进水流速、吸附剂高度及原水氟离子浓度均呈正相关.吸附动力学拟合结果显示:蛇纹石-黏土复合颗粒对水中氟的吸附动力学符合Yoon and Nelson方程,平衡吸附容量与吸附剂高度呈正相关,与进水流速呈负相关.随着初始氟离子浓度的增加,到达吸附平衡时间缩短,吸附容量逐渐增大.     

改性陶土颗粒吸附砷的实验研究

以赤玉土为骨料烧制陶土材料,经FeCl3溶液浸渍及热处理改性后制备成新型的改性陶土颗粒吸附剂,对其表面特征及除砷性能进行初步研究:BET测定得出该吸附剂比表面积为36.493m2/g,孔容量为0.070mL/g;SEM EDX显示吸附剂表面有大量铁、氧元素分布;对比该吸附剂和HCl溶液改性吸附剂表面的微观数码照片及3D影像图,表明该吸附剂表面存在大量铁氧化物;该吸附剂在中性pH范围内有良好吸附除砷能力,共存的氟离子、磷酸根离子对除砷效果有不同程度的竞争影响,碳酸根离子对除砷效果无显著影响;Freundlich等温线方程能较好地拟合As(V)的吸附过程(R2=0.9927),吸附平衡时的饱和吸附容量可达43.491mg/g。低成本高效的改性陶土颗粒应用于实际的砷吸附处理,具有较好的应用前景。     

双硫腙接枝聚苯乙烯微球的合成与表征

为寻求一种可快速处理废水中Pb2+的材料,提出以聚苯乙烯(PS)为基体,铅试剂双硫腙为功能基团,经过原位乳液聚合、硝化反应、氨基反应和功能接枝反应制备双硫腙接枝PS微球(PS-N-S)。通过红外光谱讨论了PS-N-S微球的表面基团特性,并证明了双硫腙接枝在PS微球表面。通过热失重和扫描电镜等手段研究聚苯乙烯、硝基聚苯乙烯、氨基聚苯乙烯和PS-N-S微球的热稳定性和表面形貌,结果表明双硫腙接枝PS尺寸均一,直径约为1μm,起始分解温度为287℃,具有较好的热稳定性。     

大孔型PVA/ZnO复合凝胶制备及重金属离子选择性吸附研究

采用原位交联的方法制备了PVA/tetra-ZnO(聚乙烯醇/四针状氧化锌)复合凝胶,研究了APTES偶联改性对tetra-ZnO粒子结构形貌的影响,采用电感耦合等离子发射光谱(ICP-OES)分别测定了PVA/tetra-ZnO对Ni、Cr、Cd、Pb 4种重金属离子的单一吸附性和混合吸附性,结果表明,tetra-ZnO的引入,复合凝胶的孔径增大,与纯PVA凝胶相比,复合凝胶对重金属离子的吸附量提升明显,混合吸附表明PVA/tetra-ZnO对Pb离子和Cr离子具有较强的选择性吸附;研究了吸附材料的重复再生性,结果表明,复合凝胶在前3次吸附—脱吸附过程中对Pb离子的吸附量基本不变。     

溴离子印迹树脂的制备及性能研究

将壳聚糖用镧离子改性,制备出树脂作为前驱聚合物,以溴离子为印迹离子制备出的镧改性—溴离子印迹树脂,并利用平衡吸附法研究了印迹树脂在海水中的吸附性能和选择识别能力。结果表明,镧改性—溴离子印迹树脂吸附的最佳吸附条件为pH=5、T=30℃,重复利用6次后吸附率为初始的89.56%,为非印迹树脂的吸附容量2.2倍,印迹树脂对Br-具有较好的选择性识别能力,重复性能稳定;由实验数据拟合得出该印迹吸附符合Langmuir等温吸附模型。     

无机矿物吸附剂去除矿井水硫酸盐试验研究

为研究环境友好型的酸性矿井水中硫酸盐的去除方法,选用河南某地的天然斜发沸石制备了无机矿物吸附剂,探讨了影响吸附剂吸附去除硫酸盐的因素。结果表明:利用天然沸石制备的无机矿物吸附剂可提高对水体中SO42-的吸附能力;对于500 mg/L的原水,吸附剂用量为15 g/L、吸附液pH=5~7、吸附温度为30℃和吸附时间为2 h时,吸附剂对SO42-的吸附去除率可达到65.2%;吸附SO42-后的吸附剂可采用饱和氯化钠溶液有效再生。     

壳聚糖基印迹水凝微球对Cr (VI)的选择性吸附研究

目前水环境污染物成分复杂,常用的化学沉淀法已很难将重金属污染物分类去除并资源化利用,由此产生了大范围的危废污染环境,需要进行二次处理。利用离子印迹技术对壳聚糖基水凝微球进行改性,制备具有对Cr (VI)特异识别性能的吸附材料(CTS-IGB）,对其在单一Cr (VI)溶液和模拟电镀废水中的吸附行为特征进行研究。研究结果表明:在20 ℃、pH值为3时,CTS-IGB在单一Cr (VI)溶液和模拟电镀废水中Cr (VI)的吸附量在180 min内分别达到37.4 和44.3 mg/g,半饱和吸附时间仅分别为5.8和23.5 min;吸附行为符合准二级动力学。吸附等温线拟合表明吸附过程符合Freundlich模型;热力学参数表明吸附过程是放热反应,且吸附后无序度减小;相比于未改性壳聚糖水凝微球,CTS-IGB在共存离子（模拟电镀废液及其他双组份溶液）工况下对Cr (VI)的选择性提高32%~74%。该材料可作为潜在的吸附材料用于污染水环境中Cr (VI)的分离及回收。     

提取樟油后的樟叶残渣制作重金属离子吸附剂

以提取樟油后的樟叶废弃物为原料,通过功能化处理制备生物质重金属离子吸附剂,分析了樟叶吸附剂的粒径、改性方法、用量、废水初始浓度和离子强度等因素对其Pb(II)吸附性能的影响。结果表明,樟叶吸附剂的粒径越小,吸附能力越强;经过BTCA功能化后的BTCA-CL樟叶吸附剂对Pb(II)的吸附能力最强;随着初始溶液浓度增加,樟叶吸附剂对Pb(II)吸附量逐渐提升;吸附剂用量的增加和水溶液中存在的盐离子使得其对Pb(II)吸附有所降低,其吸附机理以分子链上活性功能团与重金属离子间络合配位的化学吸附为主。樟叶吸附剂作为廉价的吸附材料,在去除废水重金属离子上具有较大的应用价值。     

磷酸改性板蓝根药渣污泥基生物炭的制备及其对含铅废水的处理研究

铅[Pb(Ⅱ)]对水资源的污染越来越严重,寻找高效、低成本的吸附剂一直是一个难题。选用污泥和板蓝根药渣这两种固体废物使用共热解的方式制备了生物炭,为了增强对废水中铅离子的吸附,用磷酸(H₃PO₄)对生物炭进行了改性处理。通过SEM图像可以看出改性生物炭的孔隙结构变得更加发达,比表面积增大。EDS谱图的结果表明改性生物炭在废水中吸附Pb(Ⅱ)的过程可能存在阳离子交换作用。FTIR、XRD和XPS图像分析显示改性生物炭在废水中吸附Pb(Ⅱ)的过程可能存在络合作用和共沉淀作用。吸附动力学试验结果显示,拟一级动力学模型,拟二级动力学模型和Elovich模型的R²均大于0.99,表明物理和化学吸附在改性生物炭去除Pb(Ⅱ)的过程中都起着重要作用。吸附等温线分析表明,吸附容量n大于1,证实改性生物炭对Pb(Ⅱ)具有良好的吸附效果。由此可见,对环境友好的磷酸改性板蓝根药渣污泥基生物炭可以作为一种有效的吸附剂从水系统中去除Pb(Ⅱ)。     

非活性红色链霉菌吸附废水中Pb2+机理分析

采用吸附等温方程、扫描电镜以及红外光谱仪等测试分析方法对红色链霉菌废菌体吸附废水中Pb2+的机理进行分析和探讨。结果表明,强碱的处理可以明显提高废菌体的吸附性能;红色链霉菌细胞壁上的—COO—、C—H和O—H可能是吸附铅离子的主要基团;红色链霉菌吸附Pb2+的过程可能是一个以表面络合反应为主的物理化学吸附过程。     

高锰地下水吸附试验研究

采用颗粒活性炭、粉末活性炭和活性炭负载壳聚糖对高锰地下水进行静态吸附试验,利用颗粒活性炭进行动态吸附试验,研究了静态条件吸附剂投加量、pH值、温度对吸附效果的影响,以及动态条件下浓度和流速对吸附效果的影响。结果表明,三种吸附剂吸附效果相差不大,相对而言粉末活性炭效果最好,颗粒活性炭效果与粉末活性炭较接近;静态试验中,当水中Mn2+的浓度为5mg/L时,水温25℃,pH值为6.8～7.0状态下颗粒活性碳的处理效果最好,最佳投加量为0.02g/L,即0.4g(GAC)/mg(Mn2+);动态条件下,锰离子浓度的增加、流速增大都会使初始穿透点提前。     

壳聚糖纱线对铜离子的吸附及抗菌性能的研究

以壳聚糖纤维为吸附原料,纺制成壳聚糖纱线,测试壳聚糖纱线的抗菌性能。探讨了壳聚糖纱线对铜离子吸附过程的动力学和热力学特性,铜离子吸附过程符合准二级动力学方程。结果显示,壳聚糖纱线对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率达99%以上。可用Langmuir等温线拟合,纱线对铜离子的吸附是既有物理吸附又有化学吸附的自发放热反应,最佳吸附时间为90 min,达到吸附平衡时的时间为180 min,最佳的吸附pH为5,最适的吸附温度为25℃。在正交试验中,铜离子浓度对吸附量的影响最明显,溶液pH对吸附效率的影响最显著。最优的吸附组合为铜离子浓度为150 mg/L,pH为3,温度为15℃。对壳聚糖纱线吸附铜离子前后的材料用SEM、XRD、DSC、FT-IR进行了表征,分析其吸附机理。     

焙烧颗粒膨润土的制备及其对废水中Mn~(2+)的吸附研究

对膨润土颗粒吸附剂进行了制备、焙烧改性,并通过静态吸附试验,对制备的改性吸附剂处理矿山废水中的Mn2+进行了试验研究。结果表明,颗粒吸附剂制备、焙烧改性的最佳条件是:膨润土与蒸馏水质量比为25∶18、膨润土颗粒的粒径为2mm、焙烧温度为500℃、焙烧时间为1.5h。在pH 6,温度为25℃,转速50r/min,进水Mn2+105.86mg/L,吸附剂投加量0.28g/L和吸附时间60min的试验条件下,Mn2+的去除率达96%以上,且吸附剂对Mn2+的吸附符合Langmuir吸附方程。     

含铁矿物吸附剂除磷机理研究及中试应用

研究了含铁矿物吸附剂吸附含磷废水的各项性能,通过静态试验得出此吸附剂的最佳吸附条件,并以此为依据进行了动态小试试验和中试试验。结果表明,含铁矿物吸附剂的吸附平衡时间为45h,吸附等温线较符合Freundlich方程,pH约为5时吸附量达到最大,除铁离子和铝离子外,水体中无机阴离子和阳离子对磷酸盐的吸附影响不大。用1mol/L的NaOH溶液对饱和吸附剂解吸再生,解吸率达到90%以上。在合适的填充体积和进水流速下,含铁矿物吸附剂连续吸附除磷可以达到良好的效果,中试试验装置连续运行了约105d,出水TP达到了《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)(Ⅲ类湖、库)要求。     

Mg-Fe-Ce复合金属氧化物对饮用水中氟离子的吸附特性研究

我国高氟水分布广泛,危害严重,饮用水除氟是一项亟待解决的任务,寻求除氟效率高、经济实用的吸附材料具有重大意义。研究制备了Mg-Fe-Ce复合金属氧化物吸附材料,考察评价了该吸附剂的除氟吸附速率和吸附等温线,分析了p H值和共存阴离子对除氟吸附性能的影响。结果表明,Mg-Fe-Ce复合金属氧化物最佳适用p H值范围为偏酸性,PO43-和F-存在竞争吸附,但在中性p H值和水中常见阴离子共存条件下,仍表现了较好的除氟吸附性能,有利于其在实际高氟地下水处理中的应用。     

活性炭—陶粒复合滤料吸附性能试验研究

为改善水质,研究了活性炭—陶粒复合吸附工艺。陶粒对有机物中极性分子和不饱和分子有较高的选择吸附优势,对饮用水中常见的污染物NH3-N的吸附能力也很强。陶粒与活性炭的吸附性能有很好的互补性能,组合工艺可有效去除污染物。静态试验结果表明,吸附剂最佳配比为70%活性炭＋30%陶粒,通过吸附特性比较得出,活性炭—陶粒组合工艺对水中CODMn的吸附性能优于单独使用活性炭。在最佳条件下,对CODMn和氨氮的去除率分别为28.6%和34%。     

新型功能化改性生物质吸附剂的制备及其对重金属铜的吸附性能研究

为有效解决自然水体中重金属污染的问题,以来源广泛、成本低廉、可再生的废弃生物质材料(花生壳、玉米芯、白果壳、树皮等)为基体,通过表面预处理、高温炭化以及后功能化改性(包括硫酸、硝酸、柠檬酸、高锰酸钾活化)等工艺制备了一系列高效多孔生物吸附剂材料。结果表明,经过高锰酸钾氧化改性的生物吸附剂(花生壳、玉米芯、白果壳、树皮)对重金属铜的吸附率最高,分别达到79.4%、65.3%、83.9%、71.8%,与原始生物材料吸附效果相比,吸附容量显著提高了66.2%、53.7%、70.7%、53.1%。同时,优化了高锰酸钾改性吸附剂对铜的吸附条件(时间、温度、pH)。经过结构特性表征分析,改性后的吸附剂相较于改性之前生物材料比表面积更大、孔隙结构更多,较大幅度提升了对于重金属离子的吸附能力。该研究所开发的高效生物质吸附剂为环境中重金属离子的消除以及资源化利用提供了一种廉价高效的新方法、新思路,同时也提供了一种绿色高效处理农林业废弃物的途径。     

化学污泥基吸附剂在污水处理中的应用研究

利用化学污泥为原材料制备吸附剂;以碘吸附值为评价指标,考察不同活化条件对活化效果的影响。最佳活化条件为污泥以质量比1∶1浸渍于3mol/L的ZnCl2中,在700℃下活化1h。化学污泥基吸附剂对污水的吸附试验结果表明,由于含有大量的铁、铝金属氧化物,化学污泥基吸附剂对UV254与DOC的去除效果与商品活性炭相近;化学污泥基吸附剂在投加量为2.0g/L时对UV254与DOC去除率可分别达到85.8%与59.7%。