Cu2+、Pb2+和Zn2+离子在工业蛭石上的吸附行为研究

本研究通过工业蛭石在水溶液中对Cu^2＋、Pb^2＋、Zn^2＋的等温吸附实验,分析了蛭石对三种金属离子的吸附性能和机理;探讨了浓度对蛭石吸附量和吸附率的影响以及吸附等温方程的类型。实验结果表明,蛭石对三种金属离子具有很高的吸附容量;在低浓度时,三种离子在蛭石上的吸附机理主要以离子交换为主,且吸附量大小次序为Pb^2＋〉Cu^2＋〉Zn^2＋,吸附等温方程既符合Langmuir型,也符合Freundlich型;在高浓度时,离子交换和物理吸附同时发生,且吸附量大小次序为Zn^2＋〉Pb^2＋〉Cu^2＋,蛭石对Cu^2＋和Pb^2＋的吸附基本符合Langmuir型和Freundlich型,而蛭石对Zn^2＋的吸附,既不符合Langmuir型,也不符合Freundlich型。     

天然及改性碳氟磷灰石对水中Pb2+的吸附性能研究

对Pb^2 在天然碳氟磷灰石（FAP）表面的吸附行为进行了试验研究,通过比较,选择符合对铅吸附的Langmuir等温线,确定了铅的最大吸附容量为35．625mg/g,其反应机理属于一种广义的吸附作用。改性FAP对铅的吸附容量较天然的提高十几倍,可用于含铅废水的净化处理。     

碳羟磷灰石对废水中铅离子吸附研究

利用废弃蛋壳制备碳羟磷灰石（简称CHAP），并用作去除废水中Pb^2＋的吸附剂。考查了pH值、吸附时间、温度、吸附剂用量以及Pb^2＋初始浓度等因素对吸附效果的影响。结果表明：0．6g／L的CHAP对750mg／L的Pb^2＋的去除率高达99．9％，吸附容量达到1243．75mg／g。CHAP对Pb^2＋吸附的吸附等温线均符合Freundlich和Langmuir两种模式，从Freundlich方程中的常数1／n=0．0184可知，该吸附反应为吸热自发反应，且反应速率快。     

阴-阳离子有机膨润土对甲基橙的吸附性能

以阴、阳离子表面活性剂复合改性膨润土制备出了阴—阳离子有机膨润土;研究了甲基橙在阴—阳离子有机膨润土上的吸附行为,结果表明:阴—阳离子有机膨润土吸附染料甲基橙的速率和吸附量均较大,其吸附动力学行为遵循Langmuir方程所描述的规律。平衡吸附量qe与平衡浓度ce之间的关系符合Freundlich和Langmuir等温吸附方程,且阴—阳离子有机膨润土对染料甲基橙的吸附效果要优于粉末活性炭。     

粉煤灰基沸石对Pb2+的吸附动力学与热力学

以电厂粉煤灰为原料,在传统碱熔-水热法基础上,引入脱硅工艺,制备得到SOD型沸石,运用XRD和SEM技术对合成沸石进行了表征,通过静态平衡吸附实验研究了合成沸石对Pb2+的吸附动力学和热力学特性。表征结果显示,样品的XRD图谱与SOD型沸石标准卡片吻合, SEM图中可见典型的SOD型沸石形貌。结果表明,在初始Pb2+质量浓度为100 mg/L、吸附温度为25℃、溶液pH值为10、投加量为2 g/L的条件下,合成沸石对Pb2+的去除率即能超过99%;以Langmuir等温吸附模型拟合的最大吸附量为157.2 mg/g;吸附过程可用准二阶和Elovich动力学方程来描述;合成沸石对Pb2+的吸附是自发的吸热过程;该过程以物理吸附为主,并伴随化学吸附。     

阴离子改性膨润土对水中亚甲基蓝吸附性能研究

以阴离子表面活性刑十二烷基磺酸钠(SDS)为改性剂制备了阴离子改性膨润土,研究了亚甲基蓝溶液在SDS-Bt上的吸附行为,并从热力学和动力学角度探讨了吸附作用机理.FI-IR、XRD分析表明:插层剂已进入膨润土层间,改性膨润土层间距由1.04nm增加到3.52nm.吸附实验表明,亚甲基蓝在SDS-Bt上的吸附符合Langmuir和Tempkin等温吸附方程,吸附焓变和熵变分别-25.44 kJ·mol-1和-50.74 J·mol-1·K-1,吸附表现为自发的表面物理吸附,且遵循伪二级动力学方程,吸附活化能为3.34 kJ·mol-1.     

煤泥对木质素系分散剂的吸附性能研究

为了解木质素系分散剂(LS)对煤泥成浆性能的影响,根据LS在煤泥表面的静态吸附试验,采用动力学方程和等温吸附模型对吸附曲线进行拟合分析,研究LS在煤泥表面的吸附作用机理。结果表明:LS初始浓度对吸附过程有显著影响,初始质量浓度为0.4 g/L时,吸附效果最佳;LS初始浓度相同时,吸附量随温度升高而增加;吸附过程符合伪二级动力学方程,吸附速率由表面扩散和颗粒内扩散联合控制;吸附行为符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程,热力学参数计算结果表明LS主要通过氢键、静电等作用自发吸附在煤泥表面,通过增加煤泥表面润湿性,提高浆体分散稳定性。     

宁明膨润土对水中铜离子的吸附行为

为开发广西宁明膨润土资源在重金属离子废水治理方面的用途,研究了该膨润土对水溶液中Cu2+的吸附行为。静态吸附试验结果表明,该膨润土对Cu2+的吸附速率快,吸附平衡时间短,单位质量吸附量随温度、溶液初始Cu2+浓度及一定范围内溶液初始pH值的提高而增加;试验数据与有关数学模型的拟合结果表明,吸附动力学特性符合准二级动力学方程,等温吸附特性更符合Langmuir等温式;热力学参数计算结果表明,吸附过程为自发的吸热过程。     

HTMAC改性膨润土吸附水中六价铬的动力学和热力学研究

采用十六烷基三甲基氯化铵(HTMAC)作为有机改性剂制备有机改性膨润土(HTMAC-Bent),并将其用于水中六价铬的吸附研究。通过伪二级动力学模型、粒子内部扩散模型和耶洛维奇模型等3种动力学模型、Langmuir吸附等温线方程和Freundlich等温线方程等2种吸附等温模型分别研究其动力学及热力学行为。线性拟合的研究结果,伪二级动力学方程最符合描述HTMAC-Bent对水中六价铬的吸附过程(相关系数R2均超过0.999),表明该过程是一个物理-化学作用为主的吸附过程。与Langmuir等温线方程相比,在所研究的温度范围内,Freundlich吸附等温模型更好地描述HTMAC-Bent对水中六价铬的等温吸附过程(相关系数R2均大于0.991),证实HTMAC-Bent对水中六价铬的过程属于多层吸附类型,也属于一种自发地无序的吸热过程。     

泥岩-水淬渣复合吸附材料对Cu~(2+)的吸附特性研究

以富含高岭石和伊利石的泥岩为原料与水淬渣协同利用,制备一种Cu~(2+)的吸附材料。通过吸附试验研究泥岩土与水淬渣的混合比例、pH值范围、材料用量、吸附时间等条件。采用3种动力学方程拟合分析,得到准二阶动力学方程更好地表述吸附过程。通过吸附等温曲线试验确定吸附模型属于Langmuir模型,确定最大单位吸附量约为11.5 mg/g。最后采用扫描电镜和显微CT分析对泥岩-水渣吸附材料的表面和内部结构进行分析,并解释吸附材料对溶液中的Cu~(2+)有很好吸附效果的原因。     

不同胺/铵阳离子在高岭石(001)面吸附的密度泛函计算

为探索阳离子胺盐和季铵盐在高岭石表面的吸附机理,构建了CH6N+(伯胺阳离子)、C_2H_8N~+(仲胺阳离子)、C3H10N+(叔胺阳离子)及C4H12N+(季铵阳离子)4种不同胺/铵阳离子构型,并采用密度泛函理论对4种阳离子在高岭石(001)面的吸附进行模拟计算。模拟结果表明,4种阳离子CH6N+,C_2H_8N~+,C3H10N+及C4H12N+在高岭石(001)面都能发生稳定吸附,其较为稳定构型的吸附能分别-125.385,-126.154,-128.654和-109.711 k J/mol;但3种胺阳离子与季铵阳离子的吸附机理不同:胺阳离子在高岭石(001)面的吸附是静电引力和氢键的共同作用,季铵阳离子则只通过静电引力作用与高岭石(001)面发生吸附。静电引力作用是导致不同胺/铵阳离子在高岭石(001)发生吸附的主导作用。     

阳离子捕收剂对高岭石的捕收性能及动力学模拟

通过单矿物浮选试验、Zeta动电位测定、红外光谱测试和MS 6.0分子动力学模拟,分析了十二胺盐酸盐(DAH)和十二胺聚氧乙烯醚(AC1201)对煤系高岭石的浮选行为和作用机理。结果表明,药剂浓度为750g/t时,AC1201可较好地浮选高岭石。借助MS软件模拟,构建DAH和AC1201单分子在高岭石(001)面的最优吸附构型,计算结果表明:AC1201分子距高岭石(001)面的最小距离小于DAH分子距高岭石表面的最小距离,而且AC1201分子与矿物表面的接触面积大于DAH,吸附能更低。理论计算和浮选实验结果相互一致,可为探索高岭石浮选药剂提供理论基础。     

微细煤与高岭石颗粒间的分子动力学模拟研究

掌握煤泥水中多组分微细颗粒间复杂的相互作用机制是解决煤泥聚团沉降、选择性分选及脱水困难的重要基础。为了探寻煤泥水中微细颗粒界面间微观作用机制,以煤泥水中主要微细颗粒煤和高岭石为研究对象,采用分子动力学(MD,Molecular Dynamics)方法对水溶液中微细煤与高岭石颗粒间相互作用进行了模拟研究,模拟计算了高岭石颗粒界面处煤大分子空间平衡构型、原子浓度分布曲线及水分子自扩散系数、原子间径向分布函数的影响。MD模拟结果表明:煤大分子在高岭石(001)面及■面吸附动力学平衡后,能够排开周围水分子与高岭石表面发生了稳定吸附作用,同时煤大分子中的部分苯环结构近似平行于高岭石表面,即苯环结构与高岭石不同表面间都存在较强的静电引力作用;煤大分子中的含氧官能团能够与高岭石不同表面形成氢键,但氢键在煤大分子与高岭石表面间相互作用中所提供的贡献非常小;存在水分子竞争吸附的情况下,煤大分子更容易与高岭石■面发生稳定吸附。为验证分子动力学模拟结果的正确性,采用扫描电子显微镜(SEM)对不同粒度级的煤与高岭石颗粒间微观作用进行观测分析,结果表明:在水溶液环境中,微细煤与高岭石颗粒间能够发生相互吸引作用,使得两者吸附在一起难以分开。水溶液中微细煤与高岭石颗粒间的微观作用机理主要是煤中含氧官能团与高岭石表面形成的氢键作用及煤中苯环与高岭石表面间的静电引力作用,其中以苯环与高岭石表面间的静电引力作用为主导。     

油酸钠在细粒白云石表面吸附特性研究

研究了不同条件下油酸钠在细粒白云石表面的吸附行为,结果表明,油酸钠在白云石表面吸附量随着温度升高而增加、随着溶液pH值增加而降低; 吸附过程符合准二级动力学方程,吸附等温线符合Linear拟合方程; 油酸钠在白云石表面的吸附属于自发的吸热过程,298 K时的ΔG为-27.62 kJ/mol,ΔH和ΔS分别为0.76 kJ/mol和95.26 J/(mol·K)。扫描电镜结果印证了油酸钠在白云石表面的吸附; 表面电位测试结果表明,pH>8以后白云石表面电位值不再降低; 红外光谱测试结果证实油酸钠在白云石表面的吸附为物理吸附。浮选试验结果证实油酸钠是细粒白云石的良好捕收剂,自然条件下随着温度升高和油酸钠浓度增加,白云石矿物上浮率增加。     

Selective depression of diaspore with waxy maize starch

Highly branched waxy maize starch (WMS) was used to separate diaspore from artificial mixtures of diaspore and kaolinite by microflotation using dodecylamine (DDA) as collector. It was found that WMS depressed the diaspore flotation while activated the kaolinite flotation more or less. The adsorption of WMS on diaspore was examined through adsorption test, zeta potential measurement, infrared spectroscopy, and atomic force microscopy. It is suggested that both chemical interaction and intermolecular hydrogen bonding by hydroxyl groups of starch with surface Al–OH moieties occurred in the adsorption. Results obtained from the adsorption of DDA and WMS on diaspore showed that starch virtually enhanced the DDA adsorption. The depressant action of WMS can be rationalized primarily by the formation of hydrophilic adsorption layer enveloping the surface of diaspore and covering the collector.     

Electrokinetic behavior and flotation of kaolinite in CTAB solution

The electrokinetics and flotation behavior of kaolinite in cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) solution were studied. The point of zero charge (PZC) of kaolinite is 4.3. The possible mode of CTAB adsorption on kaolinite is due to Coulombic and Van der Waals forces revealed by zeta-potential and FTIR measurements. The negative zeta potential of kaolinite and the adsorption of cationic collectors on kaolinite were higher in alkaline media than in acidic media. However, the flotation tests show that the kaolinite exhibited much better floatability in the acid range than in the basic pH range in the 2 × 10⁻⁴ M CTAB solution. The surface charge of the basal plane is negative and that of the edge is positive in the acid pH range. The aggregation occurs possibly by electrostatic interaction between particles because of different charged based plane and edges, and makes floatability of kaolinite better in an acid pH range.     

天然铝硅酸盐矿物对氟离子的吸附性能研究

含氟工业废水对环境和人体具有较大的危害，以三种天然铝硅酸盐矿物一水硬铝石、三水铝石以及高岭石为吸附剂，探究其对氟离子吸附的可行性并对除氟的机理进行探讨。单因素条件试验表明，高岭石对氟离子的吸附效率最高。在高岭石粒度-18 μm、用量10 g/L、pH=1.5、反应时间t=10 min、反应温度25 ℃的最佳反应条件下，氟离子去除率可达83.69%，废水中氟离子浓度由150 mg/L降低至24.47 mg/L。动力学拟合结果表明，高岭石对氟离子的去除符合准二级动力学，理论吸附容量Q_e=8.0244 mg/g。吸附等温线研究表明，该反应符合Freundlich模型，属于单层吸附。FTIR、XPS等检测结果表明高岭石中的羟基脱离后与氟离子发生离子交换，并在高岭石表面生成Al-F键，从而实现含氟废水的净化。      

捕收剂CTAB对一水硬铝石与高岭石的浮选差异及其分子动力学模拟

为了研究季铵盐类捕收剂对铝土矿反浮选的影响,以十二胺（DDA）为参照捕收剂,考察了十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）对一水硬铝石和高岭石浮选回收率的影响,并通过FTIR分析、Zeta电位检测、吸 附量测定以及分子动力学模拟对作用机理进行了系统的分析。浮选试验结果表明,CTAB浮选分离效果优于DDA,在pH=4、CTAB浓度为2×10-4 mol/L时,纯矿物浮选试验一水硬铝石和高岭石浮选回收率相差51.70个百分 点,人工混合矿试验获得了Al2O3品位71.73%、回收率71.26%、SiO2含量9.43%的精矿,铝硅比A/S达到7.60。机理分析结果表明,捕收剂CTAB在一水硬铝石和高岭石表面均有吸附,在高岭石表面的吸附量大于在一水硬 铝石表面的吸附量,且均为物理吸附;分子动力学模拟计算结果表明捕收剂CTAB与高岭石总相互作用能为与一水硬铝石总相互作用能的2.29倍,因此CTAB分子优先吸附于高岭石的表面,具有较高的选择性,有利于反 浮选的进行。     

改性大洋富钴结壳选矿尾矿对重金属离子的吸附选择性研究

采用静态吸附法研究了改性前后大洋富钴结壳选矿尾矿,在相同条件下对模拟废水中Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+等重金属离子的单独和混合吸附特性。结果表明:①单独吸附效果的顺序为Pb2+>Cd2+>Cu2+>Zn2+;②当Pb2+、Cd2+、Cu2+和Zn2+同时存在时,吸附效果的顺序是Pb2+>Cu2+>Cd2+>Zn2+或Pb2+>Cd2+>Cu2+>Zn2+,并且离子初始浓度越大,Pb2+与其它共存的重金属离子的选择性分离效果越好;③改性大洋富钴结壳选矿尾矿对重金属离子选择性吸附效果好,成本低,制备工艺简单。     

pH对高岭石同相凝聚及絮凝行为的影响

利用带耗散因子功能的石英晶体微天平(QCM-D)以及沉降实验研究微细高岭石在不同pH值条件下的同相凝聚及其絮凝行为。研究结果表明：pH升高,增加了高岭石氢氧化铝基面的表面电荷,抑制了高岭石同相凝聚,提高了高岭石的分散性。同时,高分子对高岭石的吸附动力学也受到pH值的影响,在pH 8.5的情况下,高分子对高岭石吸附最紧密,而当溶液pH 6.5则形成了最为疏松的吸附层。即在弱碱性条件下,阳离子聚丙烯酰胺对高岭石的絮凝效果更好。随着溶液从弱酸性变为弱碱性,阳离子聚丙烯酰胺对高岭石的絮凝沉降速度也明显增加;沉降实验结果与QCM-D所测量的结果具有很好的一致性。