纳米零价铁的制备及其从废水中吸附Cr(Ⅵ)的机制研究

研究了以绿色廉价的保险粉(H₂Na₂S₂O₄)为还原剂、FeSO₄为铁源，制备纳米零价铁(nZVI)并用于吸附废水中Cr(Ⅵ),考察了nZVI投加量、初始Cr(Ⅵ)质量浓度、模拟废水初始pH、反应时间和反应温度对Cr(Ⅵ)去除率的影响，并通过XRD、SEM对nZVI进行表征，结合吸附动力学、吸附等温线和颗粒内扩散模型试验探究去除机制。结果表明：所制得nZVI物相主要为α-Fe;在初始Cr(Ⅵ)质量浓度20 mg/L、nZVI投加量300 mg、吸附时间15 min、不调节pH条件下，用nZVI吸附1 L含Cr(Ⅵ)模拟废水，Cr(Ⅵ)吸附量为98.52 mg/g,去除率可达99.8%;吸附效果良好，且Cr(Ⅵ)的去除速率随温度升高而加快；nZVI对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合Langmuir模型和准二级动力学模型。     

活性炭负载纳米零价铁-羟基磷灰石的制备及其对Mn(Ⅱ)的吸附性能

通过液相还原法制备了活性炭负载纳米零价铁-羟基磷灰石（AC@Fe0-HAP）复合材料,研究了pH、AC@Fe0-HAP投加量、Mn(Ⅱ)初始浓度和反应时间对AC@Fe0-HAP吸附Mn(Ⅱ)的效果。采用吸附动力学模型、等温吸附线模型进行拟合,进一步了解复合材料吸附机理。结果表明,当pH=5、温度25 ℃、Mn(Ⅱ)初始浓度5 mg/L、投加量0.10 g时,AC@Fe0-HAP对Mn(Ⅱ)的吸附效果最好,在反应时间为120 min时达到吸附平衡,吸附量为1.86 mg/g。AC@Fe0-HAP对Mn(Ⅱ)的吸附更加符合Langmuir等温线模型和准二级动力学模型,吸附过程主要为化学吸附、单层吸附。     

粉煤灰处理含钼废水的效果及吸附机理研究

利用粉煤灰对模拟的含钼废水进行除钼吸附实验,分别研究了吸附过程中溶液pH值、吸附剂投加量对吸附效果的影响,并对吸附等温方程及动力学进行了探讨。结果表明,在吸附质钼初始浓度为10mg/L、pH=3.1条件下,粉煤灰对钼的吸附效果最好,除钼率为74.3%;对于50mL的含钼溶液,当吸附剂投加量为2.5g时除钼率达到最高值85.4%。粉煤灰对钼的吸附符合Langmuir吸附等温方程,以表面单分子层吸附为主;吸附过程符合二阶动力学模型,同时具有物理吸附和化学吸附的特征。     

氧化改性对污泥生物炭去除酸性矿山废水中Cd(II)的影响

采用KMnO4氧化改性制备一种新型污泥生物炭（KBC）用于处理酸性矿山废水中Cd(Ⅱ)。通过批量吸附试验考察了溶液初始pH、共存离子、投加量、吸附时间及污染物浓度对改性生物炭去除Cd(Ⅱ)的效能,并通过表征技术探究改性生物炭对Cd(Ⅱ)的去除机理。结果表明,KMnO4氧化改性提高了KBC中含O基团的数量、比表面积及石墨化程度。批量吸附试验表明,在最佳条件：温度25 ℃、投加量1 g/L、吸附时间300 min及pH=5.0时,原始污泥生物炭(BC)和KBC对Cd(Ⅱ)的最大吸附量分别为53.27 和99.22 mg/g。此外,共存离子NaCl浓度对BC和KBC对Cd(Ⅱ)的吸附几乎没有影响。经过4次重复试验后,BC和KBC对Cd(Ⅱ)的去除率分别为64.05%和90.34%。Cd(Ⅱ)与含O基团的络合、Cd—π相互作用及静电作用是BC和KBC去除水溶液中Cd(Ⅱ)的主要机理。KMnO4氧化改性能够有效地提高污泥生物炭对酸性矿山废水中Cd(Ⅱ)的处理。     

壳聚糖/磁性核桃壳生物炭的制备及其对高浓度Pb(Ⅱ)的吸附

以核桃壳粉作为生物质原料,依次采用H₂O₂和FeCl₃为改性剂,在限氧条件下制备磁性核桃壳生物炭,然后以壳聚糖为改性剂、聚乙二醇为交联剂,制备了壳聚糖/磁性核桃壳生物炭复合材料(CS/MWSB),采用SEM、FT-IR、N₂脱附、XRD、XPS、VSM技术对其形貌和理化性质进行表征,并通过静态试验考察了CS/MWSB对模拟废水中Pb(Ⅱ)的吸附性能。结果表明：CS/MWSB的表面有大量微孔结构,表面负载球状Fe₃O₄颗粒和壳聚糖,CS/MWSB的活性基团和芳香基团有所增加;壳聚糖负载量为30%的CS/MWSB对Pb(Ⅱ)的吸附能力最强;对于初始浓度为400 mg/L的Pb(Ⅱ)溶液,当吸附剂投加量为4 g/L时,在pH为5.0、温度为40℃吸附3 h时,CS/MWSB对Pb(Ⅱ)的吸附率达90.86%,吸附容量为89.86 mg/g; CS/MWSB对Pb(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学方程,吸附过程以化学吸附为主。CS/MWSB可用于对于高浓度Pb(Ⅱ)废水...     

壳聚糖/磁性甘蔗渣生物炭复合材料对Cr(Ⅵ)的吸附特性

研究了壳聚糖/磁性甘蔗渣生物炭复合材料的制备及从模拟废水中吸附Cr(Ⅵ),采用SEM、FTIR、BET法对普通甘蔗渣和复合材料的结构进行表征。结果表明:壳聚糖/磁性甘蔗渣生物炭复合材料为团状结构,表面有大量微孔,并有许多孔隙穿插其中,化学结构较普通甘蔗渣有较大改变;在废水Cr(Ⅵ)初始质量浓度50 mg/L、废水pH=2、反应温度25℃、复合材料投加量8 g/L、吸附时间12 h条件下,Cr(Ⅵ)吸附去除率为98.7%,最大吸附量为8.779 6 mg/g;Langmuir等温吸附模型能反映吸附过程,吸附以单层吸附为主可用准二级动力学方程描述,吸附分快速吸附与慢速吸附2个阶段。     

载铁花生壳炭的碳热还原法制备及其对铀的吸附性能

研究了采用碳热还原法制备载铁花生壳生物炭Fe_Cl-PSBT,确定了最优合成条件，并用于吸附废水中的铀。通过XRD、XPS、SEM、BET&BJH等表征了不同热解温度下Fe_Cl-PSBT表面形态、比表面积、铁的存在形式。考察了各因素对Fe_Cl-PSBT去除废水中U(Ⅵ)的影响，分析了吸附动力学和吸附等温线。结果表明：在热解温度为900℃、溶液初始pH=5、初始铀质量浓度20 mg/L、Fe_Cl-PSBT投加量0.7 g/L、反应温度25℃条件下，U(Ⅵ)去除率达96.85%;吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型；Fe_Cl-PSB900中的Fe⁰和花生壳炭(PSB)对废水中U(Ⅵ)的去除有一定协同作用。     

磁性壳聚糖/多壁碳纳米管复合吸附剂吸附甲基橙的性能研究

以壳聚糖、多壁碳纳米管和磁性γ-Fe2O3粒子为原料,通过微乳化法制备出磁性壳聚糖/多壁碳纳米管复合吸附剂.运用XRD和VSM等手段对复合吸附剂进行了表征,并研究了吸附刑配比、吸附剂投加量、甲基橙初始浓度、pH、无机阴离子、溫度等因素对甲基橙脱色效果的影响.结果表明,γ-Fe2O3磁性粒子和多壁碳纳米管被壳聚糖包裹;引入多壁碳纳米管显著提高了吸附容量;吸附剂的最佳投加量为0.6 g/L;甲基橙初始浓度增大,去除率下降,吸附量上升;酸性环境有利于吸附;降低温度有利于吸附;吸附动力学较好地符合拟二级动力学模型,分子内扩散模型是吸附控制机制之一;吸附等温线更符合Langmuir模型,最大单分子层吸附量为62.97 mg/g.     

炭化-浸渍工艺对秸杆生物炭负载铁及吸附性能的影响

生物炭具有高度发达的孔隙结构、丰富的表面官能团和大量表面电荷,具有较好的吸附能力,又因其原料易得,成本低廉而受到广泛关注。以小麦秸秆为制备生物炭的原料,用Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)和Fe(Ⅲ)对生物炭进行改性,研究了不同炭化—浸渍工艺对铁改性的生物炭吸附六价铬效果的影响。结果表明,先浸渍后炭化的工艺优于先炭化后浸渍工艺。吸附效果最佳的炭化温度为450 ℃;Fe(Ⅲ)有利于生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附,Fe(Ⅱ)有利于生物炭磁性的增强。采用先浸渍后炭化工艺,炭化温度为450 ℃,2 g/L的Fe(Ⅲ)改性生物炭在30 ℃、pH=2的100 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液中吸附21 h,Cr(Ⅵ)的去除率达到99.99%。     

羟基磷灰石的优化制备及其对Mn2+的吸附性能

使用共沉淀法,在不同pH、Ca/P摩尔比、陈化时间条件下制备羟基磷灰石（HAP）,并根据其对Mn2+的吸附性能获得制备HAP的优化条件。在此基础上,通过静态试验,研究了优化制备的HAP在溶液pH、投加量、反应时间以及Mn2+初始浓度的影响下对Mn2+的吸附性能,并结合吸附动力学模型和吸附等温模型分析其吸附机理。结果表明,HAP的最佳制备条件为pH=10、摩尔比Ca/P=1.67、陈化时间24 h。当锰初始浓度5 mg/L、pH=7、HAP投加量1 g/L、反应时间360 min时,HAP对Mn2+的吸附效果最好,其吸附量与去除率分别为4.97 mg/g和98.4%。HAP对Mn2+的吸附更符合Freundlich等温线模型和准二级动力学模型,为单层化学吸附。     

稀土负载生物炭的制备及其对低浓度氨氮的吸附特性

对微波/稀土元素铈吸附剂的制备条件及其吸附降解低浓度氨氮的反应条件进行优化,并采用XRD、SEM和FTIR对负载型吸附剂进行了表征。实验结果表明,负载型吸附剂内部结构发生变化,比表面积增大,羟基数量增多;负载后的生物炭对氨氮的处理效果明显优于原生物炭,其较为合适的制备条件为固液比(指原生物炭质量与氯化亚铈溶液体积之比,单位g/mL)1:25,浸渍pH 10;在氨氮溶液浓度为50 mg/L,初始pH为10,反应温度为50℃,反应时间为120 min,吸附剂投加量为5 g/L条件下,氨氮吸附量达到最大,为11.297 mg/g,且反应过程符合准二级动力学模型。      

香菇培养基废料吸附矿山酸性废水中铜离子

研究了废水pH值、Cu2+初始浓度、吸附剂投加量、时间及温度对香菇培养基废料吸附Cu2+的影响,并探讨了吸附机理.随着pH值的降低,吸附量显著降低;废料吸附Cu2+同时符合Langmuir模型和Freundlich模型,最大吸附量为33.11 mg·g-1;平衡吸附时间为1 h,拟二级动力学模型可以很好地描述吸附过程,相关系数为0.9995;吸附剂最佳投加量为10 g·L-1;吸附量随着温度的升高显著减少,热力学研究表明,该吸附过程放热,低温宜自发.对吸附前后的废料进行扫描电镜及Zeta电位分析表明,废料吸附Cu2+在低pH值下以物理吸附为主,而在较高pH值下以化学吸附为主.      

不同温度热解残余生物质半焦对磷的吸附

[目的]研究生物质热解制备生物油的残余半焦对水中磷的吸附性能.[方法]研究了不同温度(550、650和750 ℃)热解半焦吸附磷的动力学和等温线,分别采用准一级、准二级和颗粒内扩散3种模型及Langmuir、Freundlich等温吸附方程对实验数据进行拟合.[结果]结果表明准二级动力学模型能较好描述磷在半焦表面的吸附行为,平衡吸附量和吸附速率随着热解温度的升高而增加.此外,等温吸附过程能较好地用Freundlich吸附等温线方程描述,表明磷在半焦表面的吸附受多种机制影响.3种温度下热解所得半焦对磷的吸附活化能分别为10.86、11.27和10.95 kJ/mol,说明该吸附过程主要为物理吸附.[结论]生物质热解半焦对水中磷具有良好的吸附去除效果.     

NaZH复合材料的制备及其对Mn2+的吸附性能

制备3% NaCl改性沸石负载羟基磷灰石复合材料(NaZH),采用摇瓶试验研究pH、材料投加量、Mn2+初始浓度和反应时间对NaZH吸附Mn2+效果的影响,并通过吸附动力学模型和吸附等温模型初步分析吸附机理。此外,应用SEM-EDS、BET、FTIR和XPS等表征手段进一步探究NaZH的材料性质及反应机理。结果表明,Mn2+溶液pH=7、初始浓度5 mg/L、NaZH投加量2 g/L和反应时间240 min为最佳吸附条件,此时Mn2+去除率和吸附量分别为99.25%和2.58 mg/g。吸附过程符合Freundlich模型和准二级动力学模型,为多层化学吸附。表征结果显示,NaZH是羟基磷灰石包裹在沸石表面的复合材料,粗糙多孔,官能团丰富。NaZH主要以溶解-沉淀、离子交换和表面络合三种形式吸附Mn2+。     

改性电解锰渣吸附溶液中Zn(Ⅱ)研究

针对矿山废水中Zn(Ⅱ)含量高、电解锰渣资源化利用不高等问题,采用强碱、超声和热活化的复合改性方式制备改性电解锰渣（M-EMR）吸附剂,用于吸附溶液中的Zn(Ⅱ)。结果表明：改性后的M-EMR对Zn(Ⅱ)有较好的吸附效果,在溶液pH=6、M-EMR添加量1.8 g/L以及吸附时间20 min的条件下,Zn(Ⅱ)去除率达99.94%,溶液中残留Zn(Ⅱ)为0.040 9 mol/L。M-EMR对Zn(Ⅱ)的吸附动力学符合准二级动力学模型,等温吸附过程符合Langmuir单层吸附模型,最大吸附量为99.11 mg/g。热力学参数ΔH°=49.60 kJ/mol,且ΔG°＜0,表明吸附过程是自发进行的吸热过程。     

水葫芦对水溶液中Cu~(2+)、Zn~(2+)的吸附

研究了用水葫芦生物吸附剂从溶液中吸附Cu2+和Zn2+,考察了溶液pH、吸附剂用量、金属离子初始浓度、温度及吸附时间对Cu2+、Zn2+吸附率的影响,探讨了等温吸附、吸附热力学及动力学。结果表明:pH是影响吸附效果的重要因素,pH在2~6范围内,随pH增大,金属离子去除率升高;水葫芦对Cu2+、Zn2+的吸附速度较快,80min左右即达平衡,吸附过程符合准二级动力学模型(R20.999);利用Langmuir等温方程进行拟合,得到水葫芦对Cu2+、Zn2+的最大吸附量分别为26.39和15.11mg/g;吸附热力学参数ΔG0,表明水葫芦对Cu2+、Zn2+的吸附过程可自发进行;水葫芦经3次吸附解吸循环后,仍然保持较高的吸附性能。水葫芦价格低廉,产量大,在重金属废水处理方面有很好的应用前景。     

冬凌草负载纳米零价铁吸附废水中的Pb2+

针对冶金行业产生的含铅废水导致的环境污染问题,以太行山脉盛产的野生冬凌草为载体,采用液相化学还原法制备了冬凌草负载纳米零价铁（RR-nZVI）,并用于去除水中的Pb2+,详细考察了酸度、温度、RR-nZVI投加量、Pb2+初始浓度和反应时间对Pb2+去除率的影响。通过FTIR、XRD、SEM等手段对RR-nZVI去除Pb2+的机理进行分析。结果表明,RR-nZVI投加量0.6 g/L、pH=5.0、Pb2+初始浓度200 mg/L、室温下反应60 min时,Pb2+的去除率达到了99.9%,吸附量达到394.7 mg/g。动力学试验表明,RR-nZVI对溶液中Pb2+的吸附符合Lagergren准二级动力学模型,吸附过程主要受化学吸附控制。Langmuir模型能较好地描述RR-nZVI对Pb2+的吸附过程,吸附以单层吸附为主。当Pb2+的初始浓度小于10 mg/L时,滤液中的Fe2+浓度低于国家《铅、锌工业污染物排放标准（GB 25466—2010）》中规定的限量要求,不会对环境造成二次污染,为含Pb2+废水的处理提供了一种有效的可供选择的材料。     

聚氨酯泡沫塑料对Au(Ⅲ)吸附动力学性能的研究

通过静态吸附实验研究了不同条件下聚氨酯泡沫塑料对Au(Ⅲ)的吸附动力学,并运用3种动力学方程拟合,分析了吸附动力学机制。研究结果表明:聚氨酯泡沫塑料吸附Au(Ⅲ)过程中,反应30 min基本达到吸附平衡,平衡吸附量随着温度的升高而降低;吸附过程符合准二级动力学方程,主要以物理吸附为主,吸附速率由颗粒内扩散和膜扩散共同控制。该研究对聚氨酯泡沫塑料法富集金的应用和改进具有指导意义。     

不同铁改性剂对磁性麦秆生物炭吸附Cr(Ⅵ)的影响

以麦秆为原料,利用不同铁改性剂(Fe³⁺、Fe²⁺、Fe²⁺/Fe³⁺、Fe0)制得4种磁性生物炭,用于六价铬离子吸附。通过比表面积与孔径分布、FTIR、XPS、XRD和VSM等表征分析,结合吸附等温线和吸附动力学过程研究表明,Fe²⁺能更有效地提高生物炭磁性,Fe²⁺和Fe³⁺改性生物炭比饱和磁化强度分别为11、2.45 A·m²/kg。Fe³⁺和Fe²⁺参与改性均使得生物炭吸附性有所提升,而Fe0改性使生物炭吸附性变弱,Fe²⁺/Fe³⁺共同改性的生物炭吸附性最佳。Fe²⁺/Fe³⁺改性生物炭比表面积达33.73 m²/g,在Cr(Ⅵ)初始浓度100 mg/L、生物炭用量4 g/L、pH=2、303 K条件下,对Cr(Ⅵ)的去除率达95.77%。Fe²⁺/Fe³⁺改性生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型,表明Cr(Ⅵ)在其表面的吸附是吸附位点能量均匀的单分子层化学吸附。     

磁性纤维素/Fe3O4/活性炭复合材料吸附刚果红性能研究

采用NaOH/硫脲/尿素混合水溶液低温溶解的绿色工艺块速溶解纤维紊,并以纤维素、Fe3O4、活性炭为原料制得磁性纤维素/Fe3O4/活性炭复合吸附剂,运用XRD、SEM、TGA等技术手段对其进行了全面表征.将刚果红溶液作为目标污染物,考察了吸附剂投加量、溶液初始浓度等对吸附效果的影响,并对吸附动力学、热力学进行了探讨.结果表明,增大溶液初始浓度能有效提高吸附量;去除率随着吸附剂投加量的增加而提高:磁性纤维素/Fe3O4/活性炭复合吸附剂对刚果红偶氮染料的吸附等温线符合Freundlich模型,吸附过程符合拟二级动力学方程,内扩散为主要控速步骤.吸附是熵推动的自发放热过程,低温有利于反应的进行.