响应面法优化沙柳基活性炭的制备及其对磺胺类抗生素的吸附研究

以沙柳为原料,采用磷酸活化法制备活性炭。以磺胺二甲嘧啶钠(SMS)的吸附量为响应结果,采用Box-Behnken Design(BBD)响应面法对磷酸浓度、活化温度和活化时间3个因素进行优化,得到活性炭(SPAC)的最佳制备条件是:磷酸质量分数为68.75%,活化温度577℃,活化时间48min。以SPAC为吸附剂,对水体中的SMS进行吸附研究,考察了吸附剂用量、吸附时间和溶液初始浓度对SPAC吸附效果的影响,并对吸附机理进行了探讨。     

沙柳生物吸附剂对含酚废水的吸附性能研究

以高温活化的沙柳为生物吸附剂对模拟废水中的苯酚进行吸附性能研究。通过单因素实验,考察了活化温度、活化时间、吸附剂投放量、苯酚pH、吸附时间、初始浓度、绝对温度等对吸附性能的影响,并对等温吸附特征、吸附动力学和热力学进行了系统研究。结果表明:在活化温度400℃、活化时间2h、吸附剂投加量2g/L、苯酚溶液pH为6~7时,吸附1h后,苯酚最大吸附量为243.90mg/g。该吸附过程更符合Freundlich等温吸附模型和准二级动力学方程,其吸附过程的自由能变值小于0,吸附过程的焓变值小于0,为自发放热过程。研究表明,活化后的沙柳可用于去除废水中的苯酚,是一种前景广阔的含油废水生物处理材料。     

SiC颗粒表面金属化工艺及显微组织分析

为改善碳化硅颗粒与金属的润湿性,本文研究了在碳化硅颗粒表面金属化即沉积Ni-P层的工艺方法.首先采用表面清洁处理,继而采用粗化和活化敏化工艺对平均尺寸为5μm的Si C颗粒进行预处理,实现了在化学镀镍前在碳化硅表面产生微小的缺陷,并吸附Pd作为催化活性物质,为后序化学镀过程Ni-P的吸附、形核、长大提供了有利条件.利用正交试验方法,结合增重百分率和镍元素的相对含量等指标,研究了化学镀液的成分对镀层组织及形貌的影响.研究发现,当化学镀液中[Ni~(2+)]浓度为0.25 mol/L、[NH_4~+]浓度为0.6 mol/L,[Ni~(2+)]/[H_2PO_2~-]浓度之比为0.4、柠檬酸浓度为0.1 mol/L及pH为10,温度为45℃时,SiC颗粒表面完全包覆Ni-P.通过比较实验可知,预处理中活化敏化过程对后续Ni-P合金的包覆有重要促进作用.同时,化学镀液各成分中对施镀效果的影响顺序为:溶液中[Ni~(2+)]浓度pH柠檬酸三钠的含量温度[Ni~(2+)]/[H_2PO_2~-]浓度之比[NH_4~+]浓度.     

H3PO4活化紫茎泽兰制备活性炭及其性能研究

以紫茎泽兰为原料,采用H_3PO_4活化的方式在管式电阻炉中加热制备紫茎泽兰基活性炭。主要考察以N2作保护气体时活化温度、保温时间以及H_3PO_4浓度(质量分数)对活性炭吸附性能及得率的影响。获得优化实验条件:活化温度400℃、保温时间60 min、H_3PO_4浓度50%,并测得相应的亚甲基蓝吸附值为210 mg/g、得率为59.70%,其中亚甲基蓝吸附值为国家标准GB/T 13803.2-1999活性炭一级品的1.6倍。优化实验条件下活性炭的BET比表面积、总孔体积、平均孔径分别为1346m2/g、0.83cm3/g、2.45nm,同时用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对活性炭进行分析表征。实验结果表明紫茎泽兰是一种制备活性炭的良好前驱体材料。     

活性竹炭对苯酚的吸附动力学

研究了30℃下活性竹炭对苯酚溶液的吸附动力学,考察了苯酚初始浓度和吸附剂粒径的影响,并用三种动力学模型进行了拟合.结果表明:活性竹炭对苯酚的吸附动力学过程可以用准二级模型进行很好的描述,拟合所得的初始吸附速率随着苯酚浓度的增加和竹炭粒径的减小而提高.颗粒内扩散模型分析表明,活性竹炭对苯酚溶液的吸附过程中,颗粒内扩散为主要速率控制步骤.     

改性钾长石的制备及其对Ni2+的吸附研究

通过在钾长石中掺加钙复合助剂对其进行焙烧改性制备Ni~(2+)吸附材料(MKf),由正交试验得到最佳制备条件并对其进行表征,考察MKf添加量、初始pH、振荡时间、初始浓度对MKf吸附Ni~(2+)的影响。结果表明:MKf最佳制备条件为CaSO40.08g,CaCO30.3g,焙烧温度900℃,焙烧时间3h;MKf呈棒状结构,并有新物相CaSiO3生成;在初始Ni~(2+)浓度为200mg/L,MFf添加量为0.2g,初始pH为4,室温吸附24h条件下,MKf对Ni~(2+)的吸附率达到99.3%;吸附过程符合准一级动力学模型,吸附速率主要受颗粒内扩散和吸附反应控制;Langmuir等温模型能更好地描述MKf的吸附行为,最大吸附量为14.973mg/g,较改性前提高了4倍左右。     

氨基功能化纳米Fe_3O_4复合材料的一步法合成及其对五氯酚的吸附与降解性能

采用溶剂热一步法制备氨基功能化纳米Fe_3O_4磁性复合材料(NH_2-nFe_3O_4)。通过EA、XRD、FTIR、TEM、VSM等手段对NH_2-nFe_3O_4进行组成、结构、形貌、磁性等表征,并研究其吸附和降解水中五氯酚(PCP)污染物的性能。结果表明:NH_2-nFe_3O_4平均粒径约为20nm,饱和磁化强度为56.8emu/g;对PCP的等温吸附线符合Freundlich模型,当PCP的初始浓度为1 000mg/L时,吸附容量(q)可达899.2mg/g。吸附动力学研究表明,吸附过程可在5min内达到平衡,符合准二级动力学模型;将吸附PCP后的NH2-nFe_3O_4加入Fe~(3+)-H_2O_2体系,采用类Fenton反应可以实现PCP在可见光下原位降解。在pH值为3.0~8.0、5 min内对固载量为6.25~120.0mg/g的PCP实现近100%降解,较普通Fenton反应体系有更宽的pH适用范围。且NH_2-nFe_3O_4可循环使用,是具有优异潜力的水中PCP绿色吸附与降解材料。     

固定化耐辐射奇球菌对铀的吸附性能及减量化研究

研究采用海藻酸钠(SA)为固定化载体包埋固定活体耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans),旨在探讨固定化活体耐辐射奇球菌颗粒对铀的吸附性能、减量化效果及减量后灰分中铀的赋存形态。结果表明,25℃、pH值=3.5、投加量25g/L、初始铀浓度为50mg/L时,1h左右可达吸附平衡,吸附率达95%以上,吸附过程符合准二级动力学方程。当初始铀浓度为100mg/L时,最大吸附量达103.82mg/g(DW)。通过HCl解吸复吸3次仍可保持与原有的吸附量相当的水平;固定化颗粒经灰化处理后有较好的减量化效果,湿重和干重减重比分别为17.56和254.37。灰化前后经SEM-EDS、XRD分析,表明铀主要与固定化耐辐射奇球菌细胞中的磷结合成团簇的絮状物质,灰化后结晶成铀的磷酸盐,灰分主要成分为CaCO_3、Ca(UO_2)(PO_4)·3H_2O和(Ca,U)(PO_4)·2H_2O。     

羧甲基纤维素纱布对水溶液中Cu~(2+)的吸附动力学研究

以棉纱布为原料制备了羧甲基纤维素纱布(CMC纱布),研究了其对Cu2+的吸附性能。对不同Cu2+浓度、不同吸附时间的吸附曲线用3种动力学模型(一级动力学方程、二级动力学方程和粒子扩散方程)进行分析,探讨了CMC纱布对Cu2+的吸附机理。结果表明,吸附动力学过程可用二级动力学模型描述,相关性系数R2均达到0.99。CMC纱布对Cu2+的吸附过程是一个复杂的非均相扩散的化学吸附过程,达到吸附平衡后没有明显的解吸附现象。粒子扩散模型分析表明,吸附过程由表面络合和吸附剂内部扩散共同控制。     

磁性银杏叶生物炭对罗丹明B的吸附特性

以银杏叶为原料,经化学共沉淀法制备磁性生物炭(MBC),用XRD、SEM、BET和FT-IR等对其进行表征。将MBC应用于溶液中罗丹明B(RB)的吸附去除,考察pH值、吸附时间、溶液初始浓度和MBC用量等对吸附效率的影响。结果表明,MBC是一种很好的吸附剂,负载的铁以Fe_3O_4的形式散布在生物炭表面;在初始RB浓度为100 mg/L,MBC投加量为0.2 g,吸附120 min后达到平衡,溶液中RB的去除率达到99.34%。吸附过程符合准一级动力学模型(R~2=0.9914),颗粒内扩散方程拟合结果表明MBC对RB吸附受到液膜扩散和颗粒内扩散共同主导。吸附等温线拟合发现Langmuir-Freundlich (R~2=0.9934)模型能很好地描述RB吸附行为。MBC是一种去除水体中RB的高效吸附剂。     

羧甲基纤维素-石墨烯复合气凝胶的制备及吸附研究EI北大核心CSCD

在氧化石墨的基础上添加适量廉价的羧甲基纤维素,以一步水热反应成功制备羧甲基纤维素/石墨烯复合气凝胶(CMC/GA),并对CMC/GA进行官能团结构、微观形貌等表征分析。以水中亚甲基蓝(MB)为吸附对象,研究CMC/GA对水中MB的吸附能力和吸附机制。结果表明:温度越高,MB溶液的初始浓度越大,对吸附越有利;吸附等温线符合Langmuir模型,吸附体系的活化能为57.951 kJ·mol-1,表明CMC/GA对MB的吸附为单分子层吸附且属于化学吸附。MB的吸附动力学符合准二级动力学模型;内扩散模型表明,CMC/GA对不同浓度MB的吸附过程均分为大孔扩散和微孔扩散两个阶段且大孔扩散速率明显大于微孔扩散。     

泥质活性炭对三种染料的吸附性能

利用污水处理厂污泥为原料制备了泥质活性炭,通过静态吸附实验探究了泥质活性炭对三种染料(酸性大红GR、碱性湖蓝BB和活性艳兰B-RV)去除率的影响因素,从动力学角度探讨其吸附机理。结果表明,泥质活性炭投加量、吸附时间、染料初始浓度、pH值对染料去除率有显著影响,吸附温度对染料去除率无明显影响。泥质活性炭对三种染料平衡吸附量(qe)均随着初始浓度增加而增加,相同条件下,平衡吸附量(qe)大小顺序为碱性湖蓝BB酸性大红GR活性艳兰B-RV。采用伪二级动力学模型能够很好地描述三种染料在泥质活性炭上的吸附动力学行为,伪二级动力学模型包含了外部液膜扩散、表面吸附和颗粒内扩散等在内的所有吸附过程。     

活化ATP对重金属离子Cr~(6+)的吸附动力学性能研究

天然纳米矿物凹凸棒石(ATP)通过碱焙烧、酸水热及微波活化手段可增大比表面积并改变其表面电荷,从而提高吸附能力。研究了活化ATP表面变化及对水体中重金属离子Cr~(6+)的吸附效果影响,并对吸附动力学性能进行讨论。研究结果表明,碱焙烧、酸水热和微波活化改变了ATP表面官能团、Zeta电位和比表面积。NR-ATP的最佳吸附条件为:Cr~(6+)初始浓度为20mg/L,pH=6.5,温度在25℃、吸附时间为24h;活化ATP对Cr~(6+)的吸附动力学符合准二级动力学方程,且ATP、NR-ATP和HM-ATP中内扩散不是控制吸附过程的唯一步骤。     

掺杂不同铁含量介孔SiO_2微球对甲基紫吸附研究

为改善印染废水的深度处理效果,通过吸附试验研究掺杂不同铁含量的介孔SiO2微球(Fe-MSM)吸附水中甲基紫(MV)染料的最佳吸附条件、动力学方程和吸附机理。采用XRD、FT-IR、N2吸附-脱附、SEM及AAS对吸附剂进行表征,考察了吸附剂用量、吸附时间、初始染料浓度、pH对吸附性能的影响,得出表观动力学方程及相关参数,并探讨了吸附机理。结果表明:铁掺杂量不同对MV吸附率的影响不大;初始浓度为50mg/L MV溶液,吸附剂用量为10mg,吸附平衡时间为30min,pH偏弱碱性时吸附性能最好达99%。吸附过程符合表观二级动力学方程,颗粒内扩散是速率控制步骤。     

高效毛细管电泳法分析芳族黄酸盐

本文采用高效毛细管电泳(HPCE)法,对几种芳族磺酸化合物进行了分离检测,并比较了正、负电场的分离分析效果。正电场体系的工作电压+25kV,电流23μA,电解液为(NH_4)_2HPO_4—NH_4H_2PO_4;负电场体系的工作电压—20kV,电流50μA,电解液为(NH_4)_2HPO_4—NH_4H_2PO_4—CTMAB表面活性剂。毛细管内径为75μm,有效长度35cm,检测波长210nm。实验结果表明,正电场体系下试样有较为匀称的电泳谱峰,而负电场体系具有快速的优势。     

纳米氧化硅/活性炭复合材料的制备及吸附性能研究

采用溶胶-凝胶法将纳米二氧化硅(SiO2)粒子负载于活性炭表面,得到一种新型的复合材料。用比表面测定(N2-BET)、X射线荧光光谱(EDXRF)等对其进行了表征。系统地研究了负载纳米SiO2的活性炭对水中2,4-二硝基酚的吸附性能。结果表明:负载纳米SiO2的活性炭对2,4-二硝基酚的吸附符合Freundlich模型,吸附过程主要受分配作用控制。由于纳米粒子的尺寸效应以及Si-OH的作用,吸附量比改性前提高了16%~92%,而接触时间和初始浓度对吸附效果具有显著影响,并且酸性条件有利于吸附的进行。     

静电层层自组装法制备纳米ZrO2/活性炭复合材料及其吸附性能研究

采用静电层层自组装技术和溶胶-凝胶法将不同层数、不同含量的纳米二氧化锆(ZrO2)粒子组装于活性炭表面,得到一种新型的复合材料。用比表面测定(N2-BET)、X射线荧光光谱(EDXRF)等对其进行了表征。系统地研究了纳米ZrO2改性的活性炭对水中2,4-二硝基酚的吸附性能。结果表明,改性后活性炭对2,4-二硝基酚的吸附符合Freundlich模型,吸附过程主要受分配作用控制,吸附容量比改性前提高了25%,而接触时间和初始浓度对吸附效果具有显著影响,并且酸性条件有利于吸附的进行。     

稀土金属有机骨架材料对染料的吸附性能研究

以均苯三甲酸和六水合硝酸钇(Ⅲ)为原料,合成了一种稀土金属有机骨架材料Y(BTC)(H2O)(Y-BTC)。通过XRD对材料的物相进行表征,并采用紫外可见分光光度计研究了刚果红的初始浓度、吸附作用时间、溶液pH、背景离子和Y(BTC)(H2O)活化等因素对其吸附性能的影响。结果表明,Y(BTC)(H2O)对刚果红的吸附量随着刚果红初始浓度的增加而逐渐增大,并且酸性溶液和活化有利于Y(BTC)(H2O)对刚果红的吸附。K+、Na+、Li+3种背景离子的存在不利于Y(BTC)(H2O)对刚果红溶液的吸附,这是由于它们会与刚果红抢占Y(BTC)(H2O)上的吸附位点,并占据Y(BTC)(H2O)孔道而减少Y(BTC)(H2O)与刚果红的接触机会。Y(BTC)(H2O)对刚果红的吸附过程符合Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型。     

Ce(SO_4)_2改性褐煤半焦对废水中Cd(Ⅱ)的吸附效果

为了提高褐煤半焦对重金属离子的吸附性能,将褐煤用3.0 mol/L H_3PO_4进行活化,将改性剂Ce(SO_4)_2·4H_2O与活化褐煤混合,通过炭化制备出改性褐煤半焦,对改性褐煤半焦的制备条件进行了优化,并通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对改性褐煤半焦进行了表征。在25℃和静态条件下,研究了改性褐煤半焦对模拟废水中Cd(Ⅱ)的吸附效果,探讨了改性褐煤半焦对废水中Cd(Ⅱ)的吸附条件。结果表明:改性褐煤半焦对模拟废水中Cd(Ⅱ)具有很好的吸附性能,Cd(Ⅱ)的去除率达99.8%。改性褐煤半焦对模拟废水中Cd(Ⅱ)吸附的适宜条件为吸附温度为25℃,Ce(SO_4)_2·4H_2O用量为褐煤质量的5.0%,废水pH值为3.0,Cd(Ⅱ)的起始浓度为40.00 mg/L,吸附时间为2.0 h,Cd(Ⅱ)与改性褐煤半焦的质量比为1∶50。按照改性褐煤半焦对模拟废水中Cd(Ⅱ)吸附的适宜条件,含Cd(Ⅱ)12.90 mg/L的电镀废水经改性褐煤半焦处理后,Cd(Ⅱ)去除率为99.3%,Cd(Ⅱ)的浓度降为0.09 mg/L,可达标排放。改性褐煤半焦可再生利用。     

硫锌双修饰磁性Fe3 O 4的制备及对铀酰离子的吸附

纳米Fe_3O_4作为典型的磁性吸附材料可应用于放射性废水处理,为进一步提高其吸附性能,本文通过Zn和S双修饰Fe_3O_4制备出纳米磁性S-ZnFe_2O_4,并通过SEM、XRD、EDS、FT-IR、Raman等手段对比表征了Fe_3O_4及S-ZnFe_2O_4的结构及形貌,研究了pH对其吸附铀酰离子(UO_2~(2+))效果的影响,并基于变量接触时间及初始浓度探索了其吸附动力学及热力学规律。结果表明:Zn和S的双修饰后,纳米材料对UO_2~(2+)的吸附量显著增加,从27.12 mg/g增加至51.68 mg/g;纳米Fe_3O_4和S-ZnFe_2O_4吸附UO_2~(2+)的最佳pH为6.0,吸附过程均符合伪二阶动力学模型;纳米Fe_3O_4的吸附过程同时符合Langmuir和Freundlich吸附模型,纳米S-ZnFe_2O_4的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型。本研究对开发新型高效含铀废水处理用吸附材料具有重要指导意义。