复合改性沸石颗粒吸附氨氮过程及特征

以碱液预处理、盐热复合改性及人工成型后的沸石颗粒(Φ1.50 mm×2.50 mm)为研究对象,研究了其吸附模拟水样中氨氮的行为,考察了不同条件下沸石颗粒的等温吸附平衡、吸附反应动力学特征、吸附反应速度控制及热力学过程.结果表明,在p H=7.00、反应温度298 K时,Langmuir方程能很好地描述沸石颗粒吸附氨氮过程,拟合方程和相关系数分别为y=0.0084x+0.2857和R2=0.9936;用准二级反应动力学方程描述吸附氨氮反应动力学较准确,拟合方程和相关系数分别为y=0.3401x+8.9684和R2=0.9993;沸石颗粒吸附氨氮过程受液膜扩散控制(y=0.0172x,R2=0.9809),60 min后还受内扩散控制(y=0.0869x+1.4917,R2=0.9798).吸附可自发进行,为吸热过程,温度升高吸附速率加快,吸附量增加.熵效应是吸附的主要驱动力.     

改良固定化香菇废弃物对Cu~(2+)的热力学吸附研究

利用磷酸钠对固定化香菇进行二次交联反应,缩短了固定化香菇对Cu~(2+)吸附平衡时间,探讨其吸附等温线、吸附动力学及吸附热力学。结果表明,改良固定化香菇对Cu~(2+)的吸附平衡时间为120 min,伪二级动力学模型比伪一级动力学模型更适合描述改良固定化香菇吸附Cu~(2+)的动力学过程,相关系数R~2为0.998 1;Langmuir模型和Freundlich模型均能很好地描述改良固定化香菇吸附Cu~(2+)的热力学过程,热力学参数ΔH~θ=8.91 kJ/mol,ΔS~θ=26.15 J/(mol·K),ΔG~θ=-1.93 kJ/mol(40℃),这表明改良固定化香菇吸附Cu~(2+)是一个自发吸热的过程,温度的升高更有利于吸附的进行。     

CaF_2-CR杂化吸附材料对乙基紫的吸附性能研究

利用有机染料配体刚果红(CR)与无机骨架材料CaF_2进行杂化反应制备CaF_2-CR杂化吸附材料。考察了CaF_2-CR杂化吸附材料对染料乙基紫吸附过程的动力学、热力学及水体p H、温度、作用时间及离子强度等条件对吸附的影响。结果表明:pH为中性,温度为30℃,离子强度0.10 mol/L时,CaF_2-CR加入量为1.05 mg/L、原水色度为13 163倍、COD 602 mg/L时,吸附10 min后,色度和COD去除率分别为70%和95%。CaF_2-CR对EV的吸附过程符合二级吸附动力学方程(R2=0.999 9),Langmuir吸附等温模型能较好的描述该吸附过程,热力学参数ΔG0,表明该吸附是易于自发进行的过程。     

小麦秸秆对硝基苯的吸附动力学及热力学研究

采用批量吸附实验考察了小麦秸秆对硝基苯的吸附动力学及热力学行为。吸附平衡时间约为60 min,且在前20 min是吸附急剧增加的第一阶段。吸附动力学行为符合拟二级动力学方程,拟二级动力学方程拟合曲线的决定系数均大于0.99,说明拟合程度很好。Langmuir和Freundlich吸附等温线都能较好地拟合吸附过程。吸附热力学结果表明,该反应是自发、吸热并且熵变增加的过程,温度升高有利于吸附反应的进行。     

磷在涂铁浮石上的吸附性能

通过对天然浮石进行涂铁改性,研究了涂铁浮石吸附水溶液中磷的热力学和动力学. 结果表明,Langmuir等温吸附方程比Freundlich等温吸附方程更能准确地描述涂铁浮石对磷的吸附,粒径为0.63~1.2 mm的涂铁浮石,298 K时对磷的最大吸附量为0.245 mg/g. 准二级动力学模型比准一级动力学模型和颗粒内扩散模型更能准确地描述涂铁浮石吸附除磷的动力学过程. 通过计算不同温度下的热力学参数DG0, DH0和DS0,证实该吸附为自发的吸热过程. SEM和EDAX分析表明磷吸附在涂铁浮石表面上.     

颗粒蛤蜊壳对污水中磷的吸附性能

选用生活中常见的厨余废弃物蛤蜊壳对污水中的磷进行吸附。分别采用linear、Langmuir、Freundlich等温吸附模型对反应吸附数据进行拟合,采用准一级动力学模型、准二级动力学模型和Elovich模型描述颗粒蛤蜊壳对水中磷的吸附动力学过程,并对反应进行热力学研究。此外,研究温度、粒径、投加量和pH等因素对蛤蜊壳吸附磷的影响。试验结果表明:Langmuir方程更适合描述颗粒蛤蜊壳的吸附行为,相关性达到显著水平;准二级动力学方程更适用于描述颗粒蛤蜊壳对水中磷的吸附动力学过程。Gibbs自由能(ΔG)0,焓变(ΔH)0,说明颗粒蛤蜊壳对磷的吸附是自发的吸热反应。蛤蜊壳粒径越小对磷的吸附量越大;蛤蜊壳投加量越大,磷去除率越高而吸附量越低;酸性条件利于蛤蜊壳对磷的吸附。     

活性炭纤维对水中酸性染料的吸附研究

采用ZnCl2活化稻草秸秆炭化得到的活性炭纤维吸附酸性品红,考察了投加量、pH、吸附时间、初始浓度及温度对吸附性能的影响,并对等温吸附特征、吸附热力学和动力学进行系统研究。结果表明:投加量为0.1 g,pH=1时,活性炭纤维对酸性品红具有很好的吸附效果,吸附在8 h后达到平衡。该吸附过程符合Langmuir及Freundlich等温吸附模型和准二级动力学方程,其反应的吉布斯自由能ΔG<0,为自发反应。     

颗粒态铁锰复合氧化物对磷的吸附特征及影响因素

以聚乙烯醇(PVA)为黏合剂,将FeSO_4和KMnO_4以摩尔比5∶1复合制备了颗粒态铁锰复合氧化物,采用扫描电镜和红外光谱对其进行表征,并考察了其对溶液中磷的吸附特征及影响因素。结果表明,颗粒态铁锰复合氧化物表面粗糙、孔隙结构发达,含有丰富的表面基团;颗粒态铁锰复合氧化物对水中的磷具有良好的吸附效果,对磷的吸附量随时间增加而增大,400min时可达吸附平衡,准二级动力学方程能较好地描述该吸附动力学过程;Langmuir方程可较好地拟合不同温度时的等温吸附数据,且反应温度越高,平衡吸附量越大;离子强度变化及NO_3~–,SiO_3~(2–),SO_4~(2–)和CO_3~(2–)等共存离子存在对颗粒态铁锰复合氧化物的吸附除磷过程影响不大;pH可显著影响颗粒态铁锰复合氧化物对磷的去除效果,pH≤5时磷的去除率较高且基本保持不变,pH5时去除率随pH升高而降低。     

壳聚糖吸附水溶液中磷的热力学和动力学机理的探讨

通过研究质子化壳聚糖对水溶液中H2PO4^-吸附的热力学和动力学行为,探讨其吸附机理,为优化壳聚糖处理水溶液中磷的工艺提供理论依据。利用在稀硫酸介质中,磷-铋-钼三元配合物可被抗坏血酸还原生成磷铋钼蓝,700nm处进行比色,测量浓度变化,研究吸附行为。实验结果表明,△H=-10．6594 kJ·mol^-1,△S=3．0329 J·mol^-1·K^-1,温度对壳聚糖吸附磷的影响,可用热力学公式表示：△G=-10．6594×10^3-3．0329T;吸附表观活化能Ea=141．828 kJ·mol^-1。壳聚糖对磷的吸附是放热反应,熵增加效应是驱使壳聚糖吸附磷的重要推动力。     

坡缕石黏土吸附Cu~(2+)的动力学

通过提纯的坡缕石黏土对水溶液中Cu~(2+)的静态吸附实验,考察了吸附过程的动力学特征,研究了吸附过程的动力学模型、表观活化能和活化热力学参数,并对吸附速率的控制进行了分析。结果表明:在实验条件下坡缕石黏土对水中的Cu~(2+)具有较快的吸附速率,60min可基本达到平衡;吸附过程能较好地符合Lagergren pseudo-second-order吸附动力学方程,速率常数k_2随温度的升高而增大,随Cu~(2+)初始浓度的增加而减小;吸附过程的表观活化能为18.82kJ/mol,是活化的化学吸附,活化焓为16.26kJ/mol,活化Gibbs自由能为75.40～79.38kJ/mol,活化熵为-198.50 J/(mol·K),活化为吸热过程,是缔合反应机制:吸附速率由液膜扩散和颗粒内扩散共同控制,低浓度时主要受液膜扩散控制,高浓度时颗粒内扩散的影响更为明显。     

花生壳活性炭对Cu~(2+)的吸附性能研究

以花生壳为原料,磷酸为活化剂制备花生壳活性炭,采用高分辨电子扫描电镜(SEM)对花生壳活性炭进行了表征。从热力学和动力学的角度,研究了花生壳活性炭对Cu2+的吸附行为。热力学研究表明:花生壳活性炭对Cu2+的吸附符合Langmuir等温吸附方程,该吸附是自发吸热过程。动力学研究表明:花生壳活性炭对Cu2+的吸附符合二级反应动力学方程反应特征,颗粒内扩散为主要控速步骤。     

脱硫渣吸附剂对Cu2+的吸附动力学和热力学

以钢铁冶炼厂干法烟气脱硫产生的脱硫渣为吸附主原料制备了除铜吸附材料。探讨了吸附剂样品对含铜废水中Cu2+吸附效果;用3种动力学经验方程和两种热力学模型对吸附过程进行了动力学和热力学表征。结果表明:Cu2+的最佳吸附条件是pH值为8～9,吸附时间为1.5 h以内。热力学和动力学过程拟合结果表明,吸附的动力学过程更符合准二级动力学速率方程,而Freundlich型吸附等温线模型能较好地模拟吸附剂样品对废液中Cu2+吸附的热力学过程。热力学和动力学分析结果表明,脱硫渣吸附剂对Cu2+的吸附并不是单层吸附,同时存在物理和化学吸附过程。     

人工湿地基质吸附磷素性能及动力学研究

以铁粉和湿地常用基质(河沙)为研究对象,研究两者对污水中磷素的等温吸附特征,并运用1级和准2级动力学模型分析其吸附磷素的动力学过程,考察其吸附磷素的规律和性能.结果表明,铁粉和河沙对溶液中磷素的等温吸附特征符合非线性Langmuir方程,吸附反应在常温下能自发进行,铁粉吸附磷素反应自发程度、对磷素的吸附能力以及生成物的稳定性都大大超过河沙.结合1级和准2级动力学模型标准偏差R2值、1级动力学模型参数w与Langmuir方程理论最大吸附量Q0的相对误差以及准2级动力学模型参数Qe与Q0的相对误差,铁粉对水溶液中磷素的吸附动力学过程更符合1级动力学模型,河沙对水溶液中磷素的吸附动力学过程更符合2级动力学模型.     

柚子皮生物炭对Cd~(2+)的吸附性能研究

以固废物柚子皮为生物质代表,经炭化改性处理后,考察其对Cd2+的吸附特征。应用红外吸收光谱技术表征柚子皮生物炭表面的功能基团,考察了吸附剂的粒径和用量、Cd2+初始浓度、溶液p H以及吸附时间对吸附性能的影响。研究结果表明,在p H为5.0,吸附时间1 h,温度298 K条件下,0.1 g柚子皮生物炭对100 m L 10 mg/L Cd2+的去除效率达93%,平衡吸附量qe为9.35 mg/g。吸附反应符合动力学二级方程(R=0.993 6)。用Langmuir和Freundlich方程对吸附等温线进行拟合,发现Langmuir模型能更好地反应吸附过程特征。     

湿污泥/锯末共热解制氢残余半焦吸附亚甲基蓝

采用湿污泥/锯末共热解制氢所得残余半焦作为吸附剂,研究了其吸附亚甲基蓝的动力学和热力学特性。试验表明,共热解半焦比表面积达到了168.27 m2/g,其对亚甲基蓝的吸附量随着溶液初始质量浓度和吸附温度的增加而升高,35℃时亚甲基蓝的吸附量可达16.35 mg/g。动力学分析表明,亚甲基蓝在半焦表面的吸附符合伪2级动力学模型。等温吸附过程能较好地用Langmuir模型表示。不同温度下的吸附热力学的吉布斯自由能(ΔG)以及熵变(ΔS)和焓变(ΔH)显示该吸附过程为自发吸热反应。     

聚合氯化铝污泥对磷的吸附动力学及其吸附速率控制步骤

考查了不同初始磷含量下聚合氯化铝污泥(PACS)对磷的吸附动力学模型及吸附速率控制步骤,试图对在长期工作后实际处理系统中所获得的吸附剂实算吸附量,与通过静态吸附试验Langmuir吸附等温线方程获得的理论最大吸附量产生的不一致做出进一步解释.结果表明,PACS对不同初始磷含量下磷的吸附符合平行1级动力学方程(R2＞0.98),说明PACS对磷的吸附反应是由PACS与2种磷酸根离子(H2PO4-和HPO42-)同时进行的子反应完成的;当磷的初始质量浓度从2mg·L-1增加到100mg·L-1时,颗粒扩散和吸附反应这2个过程同时控制着PACS对磷的吸附反应速率.     

亚甲基蓝在污泥微波热解半焦上的吸附

采用活性污泥微波热解残余半焦作为吸附剂,研究了其对水中亚甲基蓝吸附的动力学、等温线及其热力学行为.结果表明,亚甲基蓝在污泥半焦表面的吸附符合准2级动力学模型,吸附速率常数随着初始质量浓度升高而降低,随着吸附温度的升高增长.分别用Langmuir和Freundlich等温方程对数据进行拟合,等温吸附过程能较好地用Freundlich吸附等温线描述,表明亚甲基蓝在污泥半焦表面的吸附受多种机制影响.不同温度下的吸附热力学的吉布斯自由能以及熵变和焓变显示该吸附过程为吸热反应.     

活化煤系高岭土吸附城市生活污水中磷的研究

分别考察了焙烧温度、硫酸浓度和煤系高岭土用量对城市生活污水中磷的吸附率的影响,在此条件下又考察了吸附等温线、吸附动力学和吸附热力学.结果表明,当焙烧温度为700 ℃,硫酸浓度为70%,煤系高岭土用量为0.75g(每50 mL污水)时,煤系高岭土对城市生活污水中磷元素的吸附率分别达到最大.通过对吸附等温线、吸附动力学曲线和吸附热力学曲线的处理,得出硫酸活化煤系高岭土对磷的吸附行为更符合Freundlich模型,液膜扩散是其对磷吸附的主控步骤,且吸附是一个放热过程.     

Ce-MCM-48分子筛的合成与吸附动力学研究

以硅溶胶为硅源、十六烷基三甲基溴化铵( CTAB)为模板剂,采用物质的量配比为Ce2O3:SiO2:CTAB:H2O:NaOH =0.015:1:0.45:60:0.48,静态水热合成了Ce-MCM-48分子筛,采用XRD、SEM (EDS)、TEM等方法对其进行了表征,并对其进行了吸附动力学研究.结果表明,本文成功合成了Ce-MCM-48介孔分子筛,其拟一级吸附动力学方程为lg(qe-q)=-0.4365-0.01026t,R2=0.9289,拟二级吸附动力学方程为t/qt =0.4027+0.27818t,R2=0.9999,相对拟一级反应模型,这个结果相关性更好,更能真实地反映分子筛吸附亚甲蓝溶液的反应机理.     

三种人工湿地填料对氨氮与磷的吸附特性

采用等温吸附、吸附动力学、填料饱和吸附后氨氮与磷解吸实验,研究了浮石、陶结和陶粒对氨氮和磷的吸附特征。结果表明,Langmuir和Freundlich等温吸附方程均能较好拟合各填料对氨氮和磷的吸附特征,各填料对氨氮的最大吸附量顺序依次为浮石(64.91 mg/kg)>陶结(36.11 mg/kg)>陶粒(22.23 mg/kg),对磷的最大吸附量顺序依次为浮石(127.77 mg/kg)>陶粒(15.38 mg/kg)>陶结(无吸附);各填料对氨氮与磷的全程平均吸附速率大小顺序与最大吸附量大小顺序一致;Bangham吸附速率方程能较好描述浮石与陶粒对氨氮与磷、陶结对氨氮的等温吸附动力学特征;氨氮解吸风险为陶粒>陶结>浮石,磷解吸风险为陶结>陶粒>浮石。综合考虑,浮石更适合作为去除污水中氨氮与磷的人工湿地填料。