羽毛纤维对废水中重金属离子的吸附性能研究

利用禽类羽毛纤维作为吸附剂,吸附溶液中的重金属离子Cu~(2+)、Zn~(2+)、Ni~(2+)、Pb~(2+)、Cr~(6+)。考察温度、pH值、吸附剂投加量、重金属离子初始浓度等对羽毛纤维吸附效果的影响并建立吸附等温线。结果表明,羽毛纤维能吸附重金属离子,随着温度、吸附剂投加量的增大,重金属离子初始浓度的降低,羽毛纤维对重金属离子的吸附率逐渐提高。随着pH值的升高,羽毛纤维对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Ni~(2+)、Pb~(2+)的吸附率提高,对Cr~(6+)的吸附率降低。羽毛纤维对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Ni~(2+)、Pb~(2+)吸附符合Freundlich吸附等温模型。羽毛纤维对重金属离子的吸附能力顺序为Pb~(2+)>Cu~(2+)>Zn~(2+)>Ni~(2+)>Cr~(6+)。     

介孔材料麦羟硅钠石吸附Pb~(2+)的行为及机理

对水热合成法制备的介孔材料麦羟硅钠石(magadiite)对重金属离子Pb~(2+)吸附性能进行了探索,考察了吸附过程中麦羟硅钠石的投加量、溶液pH值、吸附时间和Pb~(2+)初始浓度等因素对Pb~(2+)去除率和吸附量的影响,并运用BET法计算麦羟硅钠石的比表面积和平均孔径,对吸附剂吸附前后的结构进行表征,并分析了吸附行为和机理。结果表明:麦羟硅钠石的平均孔径为19 nm,平均孔容约为0.087 6 cm~3/g;麦羟硅钠石对Pb~(2+)的吸附量和去除率随着溶液pH值的增大而增大,当pH值大于5时,吸附量和去除率趋于稳定;在优化条件下,麦羟硅钠石对Pb~(2+)的最大去除率为93.2%。用准一级和准二级吸附动力学模型以及动边界模型拟合麦羟硅钠石吸附Pb~(2+)的吸附过程。结果表明:准二级动力学模型更适合描述其吸附过程,且膜扩散过程和颗粒扩散过程为吸附过程的速率控制步骤。另外,利用Langmuir和Freundlich等温线模型分析表明,Langmuir模型能很好地描述麦羟硅钠石对Pb~(2+)的吸附过程,由其获得的最大吸附量为54.26 mg/g,吸附机理兼有物理吸附和化学吸附,但以化学吸附为主。     

颗粒化坡缕石表征及对Pb~(2+)的吸附特性

坡缕石黏土进行简单提纯后,和海藻酸钠、纯水充分混合(物料比为坡缕石∶海藻酸钠∶水=100 g∶9 g∶77 m L),并在潮湿密闭环境下浸润24 h,制成粒径5 mm颗粒。(105±2)℃干燥后,焙烧2 h,制备颗粒状坡缕石吸附剂,采用XRD、BET进行表征,通过静态吸附实验探讨了pH值、Pb~(2+)初始浓度、反应时间和反应温度对吸附的影响,确立了颗粒化吸附剂对Pb~(2+)的吸附动力学和吸附等温线。结果表明,在颗粒化后,坡缕石黏土主要XRD衍射峰得以保留;600℃下烧结,使比表面积降低,而孔容积增大。随着pH值增大,坡缕石颗粒吸附剂对Pb~(2+)的吸附量增加;随着初始浓度的增加,颗粒吸附剂对Pb~(2+)的吸附去除率逐渐降低,平衡吸附量则逐渐上升。当pH值为5.0,Pb~(2+)初始浓度2 500 mg/L时,平衡吸附量达59.85 mg/g。吸附动力学符合颗粒内扩散模型。颗粒化坡缕石吸附剂对Pb~(2+)的吸附符合Langmuir吸附等温式,属于吸热反应。     

硫酸改性PAN预氧化纤维的制备及其对Pb~(2+)的吸附性能

采用质量分数为95%~98%的硫酸对聚丙烯腈(PAN)预氧化纤维进行酸化处理,获得改性PAN纤维;以改性PAN纤维为吸附剂,考察溶液pH值与温度以及接触时间对纤维对铅离子(Pb~(2+))吸附性能的影响。结果表明:改性PAN纤维拉伸强度达到132 MPa,纤维不仅含有共轭结构,也产生了大量酰胺基团;随着溶液pH值升高,改性PAN纤维对Pb~(2+)的吸附量增加,并在pH值为6时达到最大;改性PAN纤维对Pb~(2+)的吸附量随温度升高呈线性增加,在65℃时达到24.7 mg/g,平衡吸附时间为420 min;改性PAN纤维对Pb~(2+)的吸附满足准二级动力学方程,吸附行为符合Langmuir单层吸附模型。     

改性煤气化灰渣吸附重金属离子的研究

以煤气化灰渣为原料,采用酸改性法(HF酸)制备改性煤气化灰渣。通过静态实验研究了改性煤气化灰渣对溶液中Pb~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附特性,测定了溶液pH值、吸附时间、金属离子初始浓度对吸附的影响。结果表明,二级动力学方程很好的描述溶液中重金属离子在改性煤气化灰渣上的吸附过程;吸附等温线符合Langmuir模型,Pb~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)的静态饱和吸附量分别为112.07,40.18,31.21 mg/g。     

聚苯胺/聚苯乙烯复合材料的制备及对Pb~(2+)吸附性能的研究

采用机械掺杂法制备了聚苯胺/聚苯乙烯(PANI/PS)共混物,并用红外光谱表征了复合材料的目标结构。研究了pH、Pb~(2+)初始浓度以及吸附时间、温度对PANI/PS复合材料吸附Pb~(2+)的性能影响,并拟合了Pb~(2+)吸附过程的动力学模型和等温模型。结果表明:pH为4.5时,PANI/PS复合材料对Pb~(2+)的吸附容量最大,所需吸附平衡时间为50 min。PANI/PS复合材料对Pb~(2+)的吸附容量随着Pb~(2+)初始浓度的增大而增大,当Pb~(2+)浓度大于300 mg/L时,对Pb~(2+)的吸附容量变化速率放缓。PANI/PS复合材料对Pb~(2+)的吸附过程遵循Langmuir等温模型与准二级动力学方程,在15～50℃为自发吸附过程。     

针铁矿对水溶液中Cd2+、Pb2+的吸附影响

水体中镉、铅污染日益严重,如何净化被镉、铅污染的水体是目前污染防治的迫切问题。本文以针铁矿为吸附材料,控制水溶液中Cd~(2+)、Pb~(2+)的初始浓度、pH和离子强度的不同,研究针铁矿对Cd~(2+)、Pb~(2+)的吸附特性。研究结果显示:针铁矿吸附Cd~(2+)符合Langmuir吸附模型;吸附Pb~(2+)符合Langmuir和Freundlich吸附模型;随pH升高,对Cd~(2+)、Pb~(2+)吸附量先上升后趋于平衡;随着NaNO_3浓度升高,对Cd~(2+)、Pb~(2+)吸附量先下降后上升。整体可知,在废水处理中,针铁矿可作为理想的除镉和铅的吸附材料。     

粒状交联聚丙烯酸钠的制备及其对Pb~(2+)的吸附性能

采用反相悬浮聚合法制备了粒状交联聚丙烯酸钠(gc-PAANa)凝胶,对gc-PAANa凝胶样品进行了SEM、FT-IR和TGA表征及溶胀率测试。将gc-PAANa凝胶用于吸附水溶液中Pb~(2+)的研究,结果表明,在p H=3.0~5.0 gc-PAANa凝胶对Pb~(2+)的吸附具有非常好的效果。0.02~0.1 mol×L-1 Ca2+/Mg2+的存在对Pb~(2+)的吸附几乎无影响,Pb~(2+)初始浓度对吸附结果影响较大,gc-PAANa凝胶对初始浓度低于350 mg×L-1的Pb~(2+)废水,Pb~(2+)的去除率可达到95%以上。gc-PAANa凝胶对Pb~(2+)的吸附动力学符合准二级模型,吸附等温线符合Langmuir模型,293 K下的最大吸附量为446.98 mg×g-1;吸附热力学分析表明,gc-PAANa凝胶对Pb~(2+)的吸附属于自发的放热反应。XPS分析表明,gc-PAANa凝胶吸附Pb~(2+)的机理属于-COO-与Pb~(2+)的螯合作用。吸附-解吸附循环实验显示,gc-PAANa凝胶处理含Pb~(2+)废水具有很好的重复利用性能。     

纳米四氧化三铁沸石微球吸附废水中铅离子研究

采用纳米Fe_3O_4对人造沸石(NZ)进行改性,研究了吸附剂投加量、废水pH、不同交联剂、离子含量等对改性磁性沸石微球去除废水中Pb~(2+)性能的影响,分析了改性沸石的吸附动力学和吸附等温线。结果表明,在Pb~(2+)溶液pH=3,吸附剂投加量为0.6 g/L条件下,钙交联纳米Fe_3O_4改性沸石微球(Ca-MZS)对溶液中Pb~(2+)的去除率达93.4%,最大吸附量为77.1 mg/g,较NZ的最大吸附量8.02 mg/g有明显提高。Ca-MZS比铁交联纳米Fe_3O_4改性沸石微球(Fe-MZS)的最大吸附量高2.57 mg/g。Ca-MZS对Pb~(2+)的吸附过程符合准2级动力学模型和Freundlich模型。Pb~(2+)溶液分别加入Na~+、K~+时,Ca-MZS对Pb~(2+)去除率分别下降了9.3个、16.1个百分点。     

聚丙烯酸钠/丙烯酰胺复合物的制备及其吸附

以反相悬浮聚合法制备一系列聚丙烯酸钠和丙烯酰胺共聚物[P(AANa-co-AM)],运用傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)等手段对其表征。研究了溶液pH值、单体配比、吸附时间、Pb~(2+)浓度和温度等因素对吸附性能的影响。结果显示,在最适pH值下,不同单体配比的聚丙烯酸钠/丙烯酰胺(AA/AM)吸附剂对Pb~(2+)的吸附效果不同,其中AA/AM单体配比为5∶5时,对Pb~(2+)的吸附效果最好。动力学研究表明,该复合材料对铅离子的吸附符合准二级模型;热力学实验数据显示,Langmuir模型比Freundlich模型更符合吸附等温线。当温度由298 K升高到318 K时,最大吸附量由591.7 mg/g增加到625.0 mg/g,热力学研究表明,P(AANa-co-AM)凝胶对Pb~(2+)的吸附为一自发吸热过程。     

硫酸钙/污泥基生物炭对水中铅的吸附性能研究

将硫酸钙作为添加剂与污泥共热解制备硫酸钙/污泥基生物炭(SBC),并使用BET、SEM、FTIR和XRD表征,研究了其对Pb~(2+)的吸附去除特性。结果表明,硫酸钙已负载在生物炭表面并对去除Pb~(2+)有促进作用。当温度为25℃,初始pH为5,SBC投加量为0.4 g/L,吸附时间为240 min时,Pb~(2+)去除率可达99.69%。Langmuir等温吸附模型能更好地描述SBC对Pb~(2+)的吸附过程,最大吸附量为280.899 mg/g;SBC对Pb~(2+)的吸附更符合准二级动力学模型,该吸附过程可能以化学吸附为主;热力学分析表明SBC对Pb~(2+)的吸附是自发的吸热过程,升温有利于吸附。     

KMnO_4改性甘蔗渣对水中Pb~(2+)的吸附

采用不同浓度的高锰酸钾溶液对甘蔗渣进行改性,并用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)和X射线衍射(XRD)对改性前后甘蔗渣的物化性能进行表征。研究了改性甘蔗渣对Pb~(2+)的吸附动力学和吸附等温线,并对吸附机理进行初步探讨。结果表明:改性甘蔗渣吸附Pb~(2+)的过程符合准二级动力学模型,改性甘蔗渣对Pb~(2+)的吸附等温线符合Langmuir方程;KMn O4(0.5 mmol/L)改性甘蔗渣的吸附机理为化学配位反应;KMn O4(30 mmol/L)改性甘蔗渣吸附Pb~(2+)的过程形成了内层表面络合物。     

Cu~(2+)印迹壳聚糖/聚乙烯醇膜的制备及其吸附性能研究

基于壳聚糖对金属离子的螯合机理,同时采用离子印迹法和共混法改性壳聚糖膜,制备了Cu~(2+)印迹壳聚糖/聚乙烯醇膜(CS(Cu~(2+))/PVA),并研究了其对Cu~(2+)的吸附性能。利用SEM、 FT-IR对其进行表征,并探讨了各因素对吸附效果的影响,结果表明:当PVA添加量为7.5%, Cu~(~(2+))初始浓度为100 mg·L-1,吸附剂添加量为0.01 g, pH=5.00时, CS(Cu~(2+))/PVA对Cu~(2+)的吸附量最大,为182.1 mg·g-1,是壳聚糖膜(CS)吸附量的1.9倍。吸附在90 min内达到平衡,吸附等温线既符合Langmuir模型,也符合Freundlich模型。吸附动力学符合拟二阶动力学模型。3次循环使用后,吸附量仍可达到102.7 mg·g~(-1)。在有Pb~(2+)存在的混合溶液中,其对Cu~(2+)的吸附量为150.39 mg·g-1,是对Pb~(2+)吸附量(22.14 mg·g-1)的7倍,表现出优异的吸附选择性。     

微波合成淀粉基水凝胶的Pb2 吸附性能

以木薯淀粉为原料,微波辅助接枝丙烯酸合成了水凝胶(SAH)。采用SEM、FTIR、XPS对SAH进行了表征,考察了SAH对Pb~(2+)的吸附机理;进一步考察了微波功率、pH、吸附温度、吸附时间和Pb~(2+)的初始浓度对吸附的影响。结果表明,SAH具有三维多孔结构,主要通过与Pb~(2+)形成双配位络合物实现对Pb~(2+)的吸附。微波功率为300 W时制备的SAH,在pH为6.09、吸附时间为60 min、Pb~(2+)初始浓度为0.005 mol/L、吸附温度为30℃的条件下,吸附量可达561 mg/g。SAH可重复利用,重复使用4次后其吸附量为458 mg/g。吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。     

精氨酸修饰磁性海泡石对Pb~(2+)的吸附研究

通过对天然海泡石磁化和精氨酸表面修饰,制备了一种氨基酸修饰的磁性海泡石(L-Arg-MSEP)。采用SEM、VSM、XRD、FTIR和BET方法对其结构进行表征和分析,对比在不同pH值、吸附剂投加量、时间、温度和初始浓度条件下,海泡石及其复合改性海泡石对水中Pb~(2+)的吸附效率。结果表明,L-Arg-MSEP不仅具有超顺磁性,而且成功引入氨基,有利于提高其对Pb~(2+)的吸附性能;在30℃,溶液pH为5.0,Pb~(2+)的初始浓度为200 mg/L,吸附剂投加量为2 g/L的最佳吸附实验条件下,L-Arg-MSEP对Pb~(2+)的最大吸附量为130.59 mg/g;L-Arg-MSEP对Pb~(2+)的吸附更符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。吸附过程为自发的放热过程。     

锰改性稻壳对铅的吸附

采用高锰酸钾氧化改性稻壳,制备新型的改性吸附剂,研究其对Pb~(2+)的吸附性能。结果表明:吸附Pb~(2+)的最适p H值为4~6;初始Pb~(2+)浓度在50 mg/L以下时,饱和吸附量随Pb~(2+)浓度提高而提高,最高达到28.85 mg/g。吸附等温线和动力学方程拟合分析表明锰改性稻壳对Pb~(2+)的吸附属于单层吸附,吸附过程主要受限于孔隙扩散。     

玉米秸秆生物质炭对铅的吸附动力学特征

选用玉米秸秆为原材料,采用限氧裂解法制备生物质炭。研究了其对Pb~(2+)的吸附动力学特征,并探讨了不同温度、pH值、离子强度对吸附效果的影响。结果表明,生物质炭对Pb~(2+)的吸附过程均表现一致,0~4 h内为快速吸附阶段,吸附速率较快,此后呈现为慢速吸附阶段,直至30 h基本达到吸附平衡。随着温度(25~55℃)和pH值(3~6)的升高,生物质炭对Pb~(2+)的饱和吸附量增加。而随着离子强度(CaCl_20.005~0.05 mol/L)的增大,生物质炭对Pb~(2+)的饱和吸附量降低。拉格朗日准二级动力学方程能更好的拟合生物质炭对Pb~(2+)的吸附过程。说明该吸附过程为化学吸附。且内扩散模型对吸附初始阶段的数据拟合效果也较好,这表明Pb~(2+)在生物质炭上吸附速率同时受颗粒内扩散过程和外扩散过程的控制。     

改性菌渣对含Pb2+废水吸附性能的影响

采用盐酸浸泡和热处理的方法对香菇菌渣改性后制备吸附剂,研究其对模拟废水中Pb~(2+)的吸附性能,考察了初始浓度、温度、pH、吸附剂投加量和吸附时间5个因素对吸附性能的影响,并研究了改性菌渣吸附剂对Pb~(2+)的等温吸附和吸附动力学特征。结果表明:改性菌渣对Pb~(2+)模拟溶液的最佳吸附条件为:pH=5.0、吸附剂投加量1.6 g/L、初始浓度250 mg/L、温度25℃、吸附时间60min。在该条件下对Pb~(2+)的吸附率可达95.68%,改性菌渣吸附Pb~(2+)的过程符合Langmuir等温模型和准二级吸附动力学模型,吸附速率主要由化学吸附控制。     

聚合电解质负载磷酸钡复合微球对铅的吸附

以卡拉胶(CN)、海藻酸钠(SA)和壳聚糖(CS)为基质包裹磷酸钡合成了CN-SA-CS@Ba P复合微球球形吸附剂,对其形貌特征进行了表征,研究了对含铅废水的净化效果,结果表明,CN-SA-CS@Ba P复合微球在p H为4~6时去除效果最好;随着水溶液中Pb~(2+)初始含量的增加,复合微球对铅的吸附量也随之增加,但是去除效率却逐渐降低;随着接触时间增加,复合微球的吸附量逐渐增大并在180 min左右达到吸附平衡。复合微球对Pb~(2+)的吸附平衡最符合Langmuir等温线模型,最大吸附量可达132.1 mg/g;复合微球对Pb~(2+)具有快的吸附速率,其吸附动力学遵循准2级反应动力学模型,这与其三维网络结构和大量功能性基团有关。     

纳米氧化锌改性蛭石对Pb~(2+)的吸附性能研究

通过将天然蛭石加入硫酸锌的碱性溶液中,制得纳米氧化锌改性蛭石,研究了该类改性蛭石对Pb~(2+)的吸附动力学和热力学效果,并得出以下结论:(1)纳米氧化锌改性蛭石对Pb~(2+)的吸附动力学可用准二级动力学方程描述;(2)对Pb~(2+)的吸附等温线均符合Langmuir和Freundlich方程;(3)pH在6~7时,对Pb~(2+)的吸附平衡量达48 mg/g;(4)对Pb~(2+)的吸附效果比天然蛭石好,平衡吸附量提高40%。实验表明,纳米氧化锌改性蛭石可以有效处理含铅废水。