Fe_3O_4纳米吸附剂的制备及其去除水中Cr(Ⅵ)的吸附机理研究

以FeCl_3·6H_2O和醋酸钠为原料,采用水热法制备Fe_3O_4纳米吸附剂,将其用于水中重金属Cr(Ⅵ)的吸附去除。纳米Fe_3O_4可有效去除Cr(Ⅵ),反应2h后就达到吸附平衡,其最大平衡吸附量为60.85mg·g~(-1)。对其吸附机理研究表明:Cr(Ⅵ)在Fe_3O_4表面的吸附符合Freundlich等温线模型,吸附活化能为43.73kJ·mol~(-1),表明为化学吸附,其吸附过程包括表面扩散、颗粒内部扩散和吸附平衡扩散3个阶段,其动力学符合准二级反应动力学。利用Fe_3O_4纳米粒子吸附除去水中重金属离子在实际工业中是一种行之有效的方法。     

MoS_2纳米片去除水中Cr(Ⅵ)的吸附性能和机理

采用简单的一步水热法合成了薄片状纳米MoS_2并将其用于吸附去除水中Cr(Ⅵ)。片状MoS_2对Cr(Ⅵ)具有非常好的吸附效果,反应不到160min就达到了吸附平衡,Cr(Ⅵ)的去除率可达97%。Cr(Ⅵ)在MoS_2上的表面吸附是自发吸热的化学吸附过程,反应速率主要由扩散速率控制。其反应动力学符合准二级动力学模型,由Langmuir等温线计算的最大平衡吸附量为36.22mg·g~(-1)。实验结果表明MoS_2纳米片是一种优良的金属离子吸附剂。     

壳聚糖复合磁性生物炭吸附去除水中Cu(Ⅱ)的性能和机理

以粉碎松树枝粉末为原料高温热解制备生物炭,然后采用水热方法与Fe3O4和壳聚糖复合,制备复合吸附剂,并将其用于水中Cu(Ⅱ)的吸附去除。研究发现复合吸附剂可有效去除Cu(Ⅱ),反应1.5h后可达到吸附平衡,其最大平衡吸附量为74.83mg·g-1。对其吸附机理研究表明,Cu(Ⅱ)在复合吸附剂表面的吸附过程包括表面扩散、颗粒内部扩散和吸附平衡扩散三个阶段,其吸附反应动力学可采用准二级反应动力学方程拟合,吸附等温线符合Langmuir模型。对其反应热力学研究表明Cu(Ⅱ)在复合生物炭表面的吸附主要为物理吸附。     

胶原纤维固化杨梅单宁对Cr(Ⅵ)的吸附

研究了胶原纤维固化杨梅单宁(IBT)对Cr(Ⅵ)的吸附特性及机理.实验表明,Cr(VI)吸附容量随pH值降低而增加,低温更有利于Cr(Ⅵ)的吸附.当吸附剂用量为0.100 g,温度为303 K,pH为2.0,溶液体积为100 ml,Cr(Ⅵ)初始浓度为100mg·L~(-1)时,IBT对Cr(Ⅵ)吸附容量为78.5 mg·g~(-1). Freundlich方程可以很好地描述吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附等温线.动力学研究表明,初始吸附进行得很快,当吸附进行到500 min时,吸附达平衡.吸附动力学可以很好地用拟二级速率方程来描述,计算所得平衡吸附量与实测值误差很小.IBT对Cr(Ⅵ)的吸附是氧化还原吸附.Cr(Ⅵ)被IBT还原成Cr(Ⅲ)后,再与吸附剂结合而被吸附.     

氧化铝负载纳米钛酸锶的制备及其在铬形态分析中的应用

采用溶胶凝胶法制备氧化铝负载纳米钛酸锶(AST),并用扫描电子显微镜和X射线衍射仪进行表征。研究AST对水中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的吸附性能,考察吸附剂的再生及Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的分离富集条件。结果表明:采用溶胶凝胶浸渍法,纳米钛酸锶粒子可牢固地负载于氧化铝表面,钛酸锶晶体平均粒径为22 nm。得到的新型纳米钛酸锶吸附材料对水中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)均具有较强的吸附富集能力,但其吸附性能取决于介质的pH值,可通过改变介质的pH值,实现Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的吸附分离。吸附于AST上的Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ),可分别用洗脱剂洗脱,采用原子吸收光谱法分别测定,据此建立水中铬形态分离富集新方法。该方法用于水中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的分离富集和原子吸收测定,结果满意。     

稻壳活性炭对废水中Cr(Ⅵ)的吸附

利用农业废弃物稻壳为原材料制备活性炭,并对其吸附水中Cr(Ⅵ)的行为进行了研究.采用单因素法探索溶液pH值、稻壳活性炭投加量、吸附时间、反应温度等因素对吸附性能的影响,并对其动力学特性进行了研究.结果表明:稻壳活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附在120 min到达平衡;pH对吸附率影响较大,当pH为2,温度为30℃时,对Cr(Ⅵ)的吸附率可达96%以上.动力学数据分析表明,吸附过程符合准二级动力学模型;等温吸附过程可以用Langmuir等温吸附方程来描述,吸附过程以单分子层吸附为主.     

改性木质纤维素对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中以杨木木屑为原料,与环氧氯丙烷交联,然后与二甲胺反应,可以对木质纤维素改性得到阴离子交换剂.阴离子交换剂对水溶液中的Cr(Ⅵ)具有良好的吸附性能.交换剂对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附服从Langmuir等温吸附模型,吸附为自发过程,吸附热为-29.67 kJ·mol-1.在289 K、交换剂的用量2.0 g·L-1、初始溶液的pH≈3.0时,对Cr(Ⅵ)的最大吸附容量为144.25 mg·g-1,313 K时为118.45 mg·g-1.拟二级动力学模型能较好地描述对Cr(Ⅵ)的吸附过程.初始浓度为30、100 mg·L-1时,表观吸附活化能分别为26.30 kJ·mol-1和31.72kJ·mol-1.     

啤酒糟及其生物炭吸附废水中Cr(Ⅵ)

采用啤酒糟为原料,在磷酸浸泡后于150℃下部分炭化制备生物炭。分析了某些关键因素如初始废水Cr(Ⅵ)浓度、pH值和生物炭使用量对废水中Cr(Ⅵ)吸附性能的影响。结果表明,啤酒糟和生物炭的红外光谱的特征吸收峰基本一致。它们含有羟基、羧基、氨基和溶解性有机炭可以通过络合、氧化还原反应除去废水中的Cr(Ⅵ)。啤酒糟和生物炭在初始pH为2~3时对废水中的Cr(Ⅵ)的去除效率最好(都达到85%以上)。当Cr(Ⅵ)初始浓度为400 mg/L、吸附剂用量为6 g/L、pH为2.0时,啤酒糟和生物炭对废水Cr(Ⅵ)的吸附能力分别为51.19 mg/g和56.94 mg/g。Dubinin-Raduskevich和Elorich模型拟合结果说明,啤酒糟和生物炭对溶液Cr(Ⅵ)除去的主要机理表现为物理吸附协同还原反应,而且它们对Cr(Ⅵ)除去能力与其表面特性和含Cr(Ⅵ)的废水微环境密切相关。     

负载铁锰氧化物的活性炭除砷酸盐的性能研究

为了提高活性炭对水中的砷酸盐的去除能力,采用共沉淀法制备了2种负载铁锰氧化物的改性活性炭(FM-GAC-1,FM-GAC-2).测定了2种改性活性炭表面的零点电荷、酸碱官能团以及金属溶出量.研究2种改性活性炭去除五价砷的吸附等温线和反应动力学,考察pH值、水中共存离子对其去除五价砷的影响.结果表明,FM-GAC-1和FM-GAC-2表面的零点电荷分别为6.7、6.0;酸性官能团的含量分别为2mmol·g-1、1.667mmol·g-1,碱性官能团的含量分别为1.3mmol·g-1、2.06mmol·g-1;pH值在近中性时金属溶出率最低.在25℃时,FM-GAC-1和FM-GAC-2对五价砷的吸附容量分别为28.87mg·g-1和30.32mg·g-1,随着温度的升高,吸附容量略有下降.吸附速率采用拟二级反应动力学拟合效果最好,化学反应步骤是改性活性炭除砷的限速步骤.pH值偏酸性有利于吸附的进行,水体中SiO32-、PO43-对两者吸附砷酸盐有显著影响.     

功能性水刺粘胶纤维膜/UiO-66-NH2的制备及其对Cr(VI)的吸附性能研究

金属有机骨架材料 UiO-66-NH2在水中呈粉末状难以回收,水刺粘胶纤维表面含有大量的羟基,具有良好的亲水性且可工业化大规模生产。因此,通过原位生长法将 UiO-66-NH2均匀生长在水刺粘胶纤维表面,制备出 UiO-66-NH2/水刺粘胶复合纤维膜。SEM、FT-IR、BET 和 XRD 表明,水刺粘胶纤维表面上均匀生长了UiO-66-NH2。此外,探究了 pH、吸附时间、吸附剂用量、Cr(Ⅵ)浓度对改复合纤维膜吸附性能的影响。最佳条件下,其最大吸附量为129.37mg/g;当 pH=1时,经过4次的循环吸附后,其对Cr(Ⅵ)的去除率从100%下降到76%,证明其具有良好的循环使用性能。UiO-66-NH2/水刺粘胶复合纤维膜对 Cr(Ⅵ)的化学吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。     

Fe/Cu双金属可渗透反应墙体系对Cr(VI)的去除研究

基于零价铁可渗透反应墙技术,采用化学沉积法制备了Fe/Cu双金属颗粒材料,对Fe/Cu材料进行表征,发现其表观非均匀,化学组成为Cu涂覆在铁颗粒表面;通过静态试验系统地考察了反应温度、溶液pH值、平均流速、等温吸附、双金属材料与河砂的配比等条件对Cr（Ⅵ）去除效果的影响,同时调节进水流速,实现了动态试验的模拟。Cr（Ⅵ）去除的静态试验表明,当mFe：mCu=10：2、投加量40 mg/mL、Cr（Ⅵ）初始浓度50 mg/L、pH=7.5、反应温度298 K时,对水中Cr（Ⅵ）的去除效果最佳,在反应15 min左右时,对Cr（Ⅵ）去除率高达99.4%;动态试验表明,快流速组（104 mL/h）的Cr（Ⅵ）的平均吸附量为0.869 mg/g,慢流速组（28 mL/h）的Cr（Ⅵ）平均吸附量为0.920 mg/g,慢流速组的总吸附量较高。采用Langmuir和Freundlich模型拟合表明,该吸附反应属于单层吸附过程,且升温有利于该吸附反应的进行。实现了Fe/Cu双金属颗粒材料的制备,并对Cr（Ⅵ）有很好的去除效果,结合PRB技术,有望实现地下水等水体中Cr（Ⅵ）的有效去除。     

铵盐功能化氧化石墨烯的制备及其吸附性能

对Hummers法制备的氧化石墨烯进行碱处理去除表面的氧化碎片,经盐酸质子化和3-氨丙基三乙氧基硅烷硅烷化,与溴代正丁烷反应制备出表面带正电荷的铵盐功能化氧化石墨烯(PAS-bwGO),通过傅里叶红外光谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱、场发射扫描电镜、透射电镜对其进行表征分析,并初步用于去除水中六价铬Cr(VI)的研究.结果表明,制备的铵盐功能化氧化石墨烯对Cr(VI)有很高的吸附性能,初步测得其饱和吸附量达到102mg/g.     

铝酸三钙对硫酸根的去除及其作用机制

通过固相反应法制备铝酸三钙(C_3A),研究了C_3A对硫酸根(SO_4~(2-))的去除效果,并探索了pH对SO_4~(2-)去除效果的影响,结合C_3A对SO_4~(2-)反应前后产物的SEM、XRD和FT-IR等表征手段探讨了其对SO_4~(2-)的吸附作用机制。结果表明:C_3A对SO_4~(2-)的吸附动力学符合准二级动力学方程。等温吸附符合Langmuir等温吸附模型,在45℃、pH=7.0时,最大理论吸附量为4.75 mmol·g~(-1)。在25℃下,反应最适pH为12,最大吸附量可达3.88mmol·g~(-1)。C_3A去除SO_4~(2-)的作用机制为C_3A水化过程中释放出Ca~(2+)与SO_4~(2-)的沉淀作用及水化产物CaAl-LDH层间的阴离子交换作用。     

廉价高分子吸附剂处理含Cr(Ⅵ)电镀废水

在静态条件下用改性的壳聚糖、海带、泥炭吸附电镀废水中重金属离子Cr(Ⅵ),探讨了废水pH、吸附时间、吸附剂用量、铬液初始质量浓度对去除Cr(Ⅵ)效果的影响。结果表明,在废水pH为1.0-2.0,吸附时间为120 min,按Cr(Ⅵ)与吸附剂质量比1∶200投加吸附剂进行处理,Cr(Ⅵ)去除率可达99%以上。含Cr(Ⅵ)的电镀废水经改性壳聚糖吸附后,废水中Cr(Ⅵ)的含量均低于国家排放标准。     

高硫煤矸石处理含铬(Ⅵ)废水的实验研究

高硫煤矸石中的FeS2在水中氧化分解为Fe2+,能将废水中的Cr6+还原为Cr3+,高硫煤矸石中的C对Cr6+具有较好的吸附、还原作用,从而表现出对含铬(Ⅵ)废水具有较好的净化作用。在处理含铬(Ⅵ)废水过程中,废水的pH值、反应时间、高硫煤矸石粒度、加入量对Cr6+的去除率影响较大。高硫煤矸石对含铬(Ⅵ)废水的吸附行为符合Langmui等温方程,在3 50℃～4 00℃高温处理后对Cr6+的去除效果明显提高,且反应速度加快。     

Al/Cu双金属网快速去除水中Cr(Ⅵ)的研究

随着铬工业化利用的发展，铬污染问题日益严峻。基于金属网易分离的优势，采用化学沉积法制备Al/Cu双金属网材料，实现对Cr （Ⅵ）的快速去除，并通过静态试验系统优化了反应温度、溶液pH值、Al/Cu双金属网投加量等条件。对Al/Cu双金属网材料进行表征，发现Cu涂覆呈现疏松的珊瑚状颗粒原位生长在铝网表面；Cr （Ⅵ）去除的静态试验表明，在较大的pH值（3.0~9.0）范围内Al/Cu双金属网对Cr （Ⅵ）的去除率可达到90%以上；当Al/Cu双金属网的投加量为3片、Cr （Ⅵ）初始浓度5 mg/L、反应温度40℃时，对水中Cr （Ⅵ）的去除效果最佳。机理分析表明：Al/Cu双金属网表面形成大量的电偶原电池，促进Al⁰的腐蚀，释放电子将Cr （Ⅵ）还原为Cr （Ⅲ）；双金属网表面［H］_abs的产生进一步促进对Cr （Ⅵ）的还原，生成Cr （OH）₃或以絮凝物的形式沉积在双金属网表面，达到从水溶液中去除Cr （Ⅵ）的目的。易分离的Al/Cu双金属网有助于实现地下水等水体中Cr （Ⅵ）的快速去除，具有良好的工程应用前景。     

羟基铝柱撑蛭石的制备及其吸附磷酸根性能研究

采用新疆尉犁蛭石矿,依次经过HNO3酸化,600 ℃灼烧,草酸酸化,NaCl交换,再用Keggin离子插层,得到了羟基铝柱撑蛭石.进而将此改性蛭石用于吸附磷酸根,讨论了溶液pH值、吸附剂用量、吸附时间、磷酸根浓度、温度对吸附平衡的影响,考察了吸附机理.结果表明,pH3条件下,改性后的蛭石对磷酸根的去除效果较原蛭石好,0.2 g柱撑蛭石对25 ml浓度为0.5 mmol·L-1磷酸根的去除率为98.0%,达到了废水排放的标准.羟基铝柱撑蛭石对磷酸根的吸附动力学可用拟二级速率方程来描述,计算值与实测值吻合甚好,相关系数(R2)达到0.9961.在磷酸根浓度为0.5～5.0 mmol·L-1范围内,羟基铝柱撑蛭石对磷酸根的吸附平衡符合Langmuir方程.温度升高,吸附量增大.表明该吸附反应是吸热反应,求出反应的焓变△H = 5.583 kJ·mol-1,熵变△S = 52.59 J·mol-1·K-1,吉布斯自由能变化△G分别为 -9.29(10 ℃)、-10.40(30 ℃)、-11.06(45 ℃)、-11.96(60 ℃)kJ·mol-1.     

磁性功能吸附剂的制备及吸附Cr(Ⅵ)的行为

以1,6-己二胺、柠檬酸钠和三氯化铁为前驱物,借助溶剂热法制备了磁性功能吸附剂(FMS),通过调控1,6-己二胺的量制备出3种磁性功能吸附剂,用于处理含铬(Cr(Ⅵ))废水,探索了吸附时间、初始浓度和p H值对去除Cr(Ⅵ)的影响,得到了最佳的磁性功能吸附剂(FMS_3),并借助场发射扫描电子显微镜(FESEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和Zeta电位表征了磁性功能吸附剂的微观形态.结果表明:在25℃、p H=2.0和吸附剂投加量为1.0 g/L等条件下,吸附在120 min内可达到饱和,FMS_3最大吸附量为63.78 mg/g.该吸附规律较好地符合二阶动力学吸附方程和Langmuir等温吸附模型,从热力学参数值ΔG°、ΔH°和ΔS°说明此吸附为自发、吸热的熵增加过程,升温益于吸附发生,且可重复使用.此外,所制备的磁性功能吸附剂为球形颗粒,平均粒径为45~65 nm,表面呈现较强的正电性.     

电化学/催化加氢工艺去除硝酸盐的动力学及机理

为解决地下水硝酸盐(NO3--N)污染问题,采用电化学/催化加氢耦合工艺对其进行去除,重点考察该工艺对NO3--N的降解动力学及反应机理.结果表明,电化学/催化加氢耦合工艺在厌氧条件下能够在短时间内将NO3--N完全去除,去除速率(以N计)可达72.6 mg·L-1·h-1,反应符合二级反应动力学规律,常数k=0.005 5 cm2·m A-1·min-1.水中NO3--N一部分由电化学反硝化降解去除,另一部分由催化加氢还原去除,两种反应通过电解水产H2反应耦联成为一个整体,宏观上符合电化学反硝化机理.     

改性煤基活性炭对Cr(Ⅵ)吸附性能的试验

研究以改性煤基活性炭为吸附剂对Cr（Ⅵ）进行静态吸附试验，探讨了吸附时间、溶液pH、吸附剂质量、Cr（Ⅵ）起始质量浓度对吸附剂吸附性能的影响．试验表明，煤基活性炭经改性后，对Cr（Ⅵ）具有良好的吸附性能；在室温时酸性条件下能快速迭到吸附平衡，Cr（Ⅵ）去除率可迭99％以上．改性煤基活性炭对Cr（Ⅵ）吸附效率明显提高。