氨基功能化烟叶生物炭对废水中U(Ⅵ)的吸附行为

对废弃卷烟烟叶进行炭化处理后再引入氨基功能基团制备了氨基化烟叶生物炭吸附剂(ATC),通过SEM、FTIR、XPS对ATC进行了表征,考察了pH、ATC投加量、温度、吸附时间、U(Ⅵ)初始质量浓度对ATC吸附U(Ⅵ)的影响.结果表明,在U(Ⅵ)初始质量浓度为250 mg/L、pH=6、ATC投加量为0.2 g/L、温度为40℃、吸附时间为210 min时,ATC对U(Ⅵ)的最大理论吸附量为495.04 mg/g.吸附动力学符合准二级动力学模型;Langmuir吸附等温模型能更好地描述ATC对U(Ⅵ)的吸附行为.ATC对U(Ⅵ)的吸附去除机理主要包括静电相互作用,与 —NH2、—OH、—COOH的配位络合,与Si—O—Si的"π-π"相互作用.5次吸附-解吸实验后,ATC对U(Ⅵ)的吸附率在86.71％以上.     

氨基功能化烟叶生物碳对废水中U(VI)的吸附行为

以废弃卷烟烟叶为原材料，对其进行碳化处理后再引入氨基功能团制备氨化烟叶生物碳吸附剂(ATC)，研究pH、投加量、温度、吸附时间对ATC吸附U(VI)的影响。通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等技术进行机理分析。结果表明：在初始浓度为250mg/L、pH=6、投加量为0.2 g/L、温度为40 ℃、吸附时间为210 min，ATC对U(VI)的最大吸附量为495.04mg/g。吸附动力学符合准二级动力学模型；Langmuir吸附等温模型能更好描述ATC对U(Ⅵ)的吸附行为。U(Ⅵ)吸附去除机理主要包括静电相互作用，与氨基(-NH2)、羟基 (-OH)、羧基 (-COOH)的配位络合,与 Si-O-Si的“π-π“相互作用。通过5次吸附-解吸试验发现，U(Ⅵ)去除率在86.71%以上。本研究表明氨化烟叶生物碳具备处理与修复弱酸性含U(Ⅵ)废水污染的潜力。     

污泥基生物炭处理酸性含U（Ⅵ）废水的效能与机理

通过城市污泥(SS)慢速热解制备污泥基生物炭(SSB),并研究初始pH、投加量、共存离子、吸附时间和温度等因素对SSB去除U(Ⅵ)的影响,探讨吸附动力学和吸附等温线特征。通过元素分析、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)分析U(Ⅵ)吸附去除的机理。结果表明SSB去除U(Ⅵ)的适宜条件为:pH=3、投加量1 g/L、吸附时间240 min;在此条件下,在温度30℃时最大吸附量为34.51 mg/g。吸附动力学符合拟二级动力学模型;Langmuir吸附等温模型能更好描述生物炭对U(Ⅵ)的吸附行为。U(Ⅵ)吸附去除机理主要包括静电作用,与Si—O—Si的n-π相互作用,与羟基(—OH)、羧基(—COOH)的配位络合。通过5次吸附-解吸试验发现,U(Ⅵ)去除率和SSB再生率均在80%以上。本研究表明污泥基生物炭具备处理与修复酸性含U(Ⅵ)废水污染的潜力。     

硝酸改性污泥基生物炭除U(Ⅵ)效果及机理分析

以城市污泥为原料制备出污泥基生物炭,并通过硝酸改性得到硝酸改性污泥基生物炭（SSB-AO）,探究了SSB-AO投加量、溶液初始pH、离子强度、吸附时间、U(Ⅵ)初始质量浓度以及吸附温度等对SSB-AO去除U(Ⅵ)的影响,通过SEM-EDS、FTIR及XPS分析SSB-AO对U(Ⅵ)的去除机理。结果表明：SSB-AO对U(Ⅵ)的吸附符合拟二级动力学模型,吸附过程以化学吸附为主;等温吸附过程符合Langmuir模型。在30 ℃、NaNO3浓度为0.01 mol/L、吸附时间300 min、初始pH=6、U(Ⅵ)初始质量浓度为10~100 mg/L及SSB-AO投加量为0.6 g/L的条件下,SSB-AO去除U(Ⅵ)的理论最大吸附量为80.34 mg/g;通过5次吸附-解吸实验,其吸附率保持在88%以上,说明SSB-AO具有良好的重复使用性;SSB-AO去除U(Ⅵ)的机理为内表面络合作用、静电作用以及离子交换。研究显示硝酸处理污泥基生物炭能有效地提高其对U(Ⅵ)的吸附能力,为含U(Ⅵ)废水处理提供借鉴。     

改性虾壳粉对水溶液中U(Ⅵ)的吸附性能研究

以水产业中产生的虾壳为原料进行改性,通过静态吸附实验探究H2O2改性后的虾壳粉对水中U(Ⅵ)的吸附影响因素。结果表明,当U(Ⅵ)溶液pH=3,改性虾壳粉投加量为0.2 g/L,U(Ⅵ)溶液质量浓度为10 mg/L,吸附时间为120 min时,改性虾壳粉对U(Ⅵ)的吸附量达到48.58 mg/g,pH对改性虾壳粉吸附U(Ⅵ)有较大影响。对吸附过程中的动力学分析以及吸附前后的改性虾壳粉的SEM、FTIR等表征结果表明:改性虾壳粉对U(Ⅵ)的吸附过程符合准一级动力学方程和Freundlich吸附等温模型,改性虾壳粉对U(Ⅵ)吸附的主要官能团为羟基、氨基、磷酸基等基团。响应面分析结果表明,吸附时间一定时,改性虾壳粉对水中U(Ⅵ)的去除影响因素,pH改性虾壳粉投加量U(Ⅵ)溶液浓度。     

磁性羧甲基纤维素的制备及其对Cr(Ⅵ)吸附研究

以羧甲基纤维素为原料,采用共沉淀法制备了CMC-Fe_2O_3磁性吸附材料。采用间歇吸附实验研究了吸附材料对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能,并研究了金属离子初始浓度、吸附时间、溶液pH、吸附剂投加量等对吸附效果的影响。实验结果表明:吸附材料在Cr(Ⅵ)初始浓度为25 mg/L,吸附时间100 min,pH=4,投加量为3 g/L,吸附温度为313 K时,去除率达到89. 94%;吸附动力学遵循准二级动力学模型。     

纳米矿晶处理含铀废水的效能与机理研究

以凹凸棒土、海泡石、硅藻土等为原料制备了颗粒状的纳米矿晶(NMC)吸附剂,研究了NMC在不同pH值、NMC用量、吸附时间和铀离子(U(Ⅵ))初始质量浓度对U(Ⅵ)的去除效能的影响。通过扫描电镜、X射线能谱仪、红外光谱等检测手段解析了NMC吸附U(Ⅵ)的机理。研究结果表明:NMC适用于酸性条件下处理含铀废水。当含铀废水pH值、U(Ⅵ)质量浓度、NMC投加量分别为2.0,20.0 mg/L,30℃,7.0 g/L时,废水中U(Ⅵ)去除效率高达97.4%。NMC吸附U(Ⅵ)的过程以化学吸附为主,准二级吸附动力学模型相关系数R~2=0.991。扫描电镜和X射线能谱分析发现,U(Ⅵ)主要吸附在NMC的表面孔内;红外光谱分析结果表明配位、络合、离子交换也可能是NMC吸附U(Ⅵ)的机理,参与的主要基团有—OH,CO,C—N,NH~+,C—H和Si—OH。     

Bacillus-GO的制备及其对水中U(Ⅵ)的吸附

通过海藻酸钠包裹氧化石墨烯(GO)和Bacillus,合成了吸附剂Bacillus-GO。对吸附前和吸附后的BacillusGO进行了表征,通过单因素实验研究了pH、反应时间、初始U(Ⅵ)含量、吸附剂用量等对Bacillus-GO吸附U(Ⅵ)的影响,并运用动力学和等温线研究了吸附过程。结果表明,在pH为6.0、吸附剂用量0.5 g/L、30℃、初始U(Ⅵ)的质量浓度15 mg/L条件下,U(Ⅵ)的最大吸附量为30.73 mg/g。吸附符合准2级动力学、Langmuir等温线。经5次解吸附-重复利用实验,Bacillus-GO对U(Ⅵ)的吸附量仍高于80%。Bacillus-GO是一种较为理想的U(Ⅵ)生物吸附材料。     

改性糠醛渣对Cr(Ⅵ)的吸附性能

为了研究改性糠醛渣对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能,利用红外光谱、扫描电镜、零电荷点对吸附剂进行了表征,考察了改性糠醛渣投加量、Cr(Ⅵ)初始浓度、pH、温度、吸附时间等因素对改性糠醛渣吸附Cr(Ⅵ)的影响,并研究了动力学机制。结果表明,当Cr(Ⅵ)初始浓度为20 mg/L,改性糠醛渣投加量为0. 07 g,溶液pH为1～3,在20℃条件下吸附50 min时,去除率可达96. 43%。吸附动力学过程符合准二级动力学方程。再生试验结果表明改性糠醛渣具有良好的重复使用性能。     

氧化石墨相氮化碳吸附U(Ⅵ)的性能与机理

采用酸刻蚀及氧化处理技术制备了氧化氮化碳(OCN)纳米材料,探究了OCN对水中U(Ⅵ)的吸附-解吸性能。考察了溶液pH、温度、OCN投加量、反应时间、U(Ⅵ)初始浓度等因素对OCN吸附U(Ⅵ)的影响,并探讨了吸附机制。结果表明:OCN对U(Ⅵ)有良好的吸附效果,在pH=5、30℃、U(Ⅵ)的初始质量浓度为10 mg/L,OCN的投加量为200 mg/L时,OCN对U(Ⅵ)吸附率达98.9%,比未改性的石墨相氮化碳(g-C_3N_4)吸附U(Ⅵ)的性能提高了约42.82%,吸附反应在10 min即到达吸附平衡。pH是影响OCN吸附U(Ⅵ)的重要影响因素,温度等因素对U(Ⅵ)的吸附影响较小。拟二级动力学方程和Langmuir模型很好地拟合了吸附过程,OCN对U(Ⅵ)的吸附过程为自发的吸热过程。吸附解吸实验结果表明,OCN具有良好的重复利用性。     

疏水性MCM-41分子模板剂对水中U(Ⅵ)的吸附性能试验研究

采用水热合成法制备了疏水性介孔二氧化硅材料(MCM-41-dry)并经煅烧制得亲水性介孔二氧化硅材料(MCM-41-cal)。试验探讨了pH值、吸附时间、投加量以及U(Ⅵ)初始浓度等因素对MCM-41材料煅烧前后吸附U(Ⅵ)效果的影响,利用SEM、EDS、BET和FTIR分析其吸附机理。试验结果表明,MCM-41-dry材料因具有有机模板剂,其吸附效果远高于MCM-41-cal的吸附效果;当pH值为5,吸附时间为180 min,温度为30℃,MCM-41-dry投加量为0.2 g/L,U(Ⅵ)初始浓度为10 mg/L时,其对U(Ⅵ)的吸附率可达99.2%;Langmuir吸附等温模型和准二级动力学方程能较好的拟合其吸附过程,当T=303 K时,理论饱和吸附量为241.935 mg/g,吸附为单分子层吸附,以化学吸附为主。通过BET、FTIR表征则说明MCM-41-dry具有六方形介孔结构能吸附U(Ⅵ),官能团羟基和氨基发挥了很大的作用。     

磷酸改性柚子皮对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

比较改性前后柚子皮吸附Cr(Ⅵ)的能力差异,并对吸附原理进行分析。采用生物吸附法,研究其在不同条件下对Cr(Ⅵ)的吸附效果。结果表明,当含Cr(Ⅵ)废水中投加未经处理的柚子皮时,在pH为2,Cr(Ⅵ)的初始浓度在1.0 mg/L,吸附剂投加量为1.0 g,反应温度为25℃,吸附10 min基本达到平衡,该吸附过程符合二级动力学公式和Freundlich吸附等温线。当含Cr(Ⅵ)废水中投加经磷酸改性的柚子皮时,在pH为2,Cr(Ⅵ)的初始浓度在50.0 mg/L,吸附剂投加量为1.0 g,反应温度为25℃,吸附20 min基本达到平衡,该吸附过程符合二级动力学公式和Langmuir吸附等温线。磷酸改性的柚子皮吸附能力更强,可作为新型吸附材料加以开发和利用。     

磁性壳聚糖/膨润土的制备及其对铬(Ⅵ)的吸附研究

以膨润土为原料,先后用十二烷基苯磺酸钠及壳聚糖进行改性,最后用戊二醛交联,成功制备了磁性壳聚糖/膨润土复合吸附材料。采用静态吸附研究了吸附材料对水中铬(Ⅵ)的吸附性能,并研究了金属离子初始浓度、吸附时间、溶液pH、吸附剂投加量等对吸附效果的影响。实验结果表明:吸附材料在铬(Ⅵ)初始浓度为30 mg/L,吸附时间80 min,pH=3,投加量为2 g/L,吸附温度为323K时,脱除率可达95%以上;吸附动力学遵循准二级动力学模型。     

磷酸改性柚子皮对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

比较改性前后柚子皮吸附Cr(Ⅵ)的能力差异,并对吸附原理进行分析。采用生物吸附法,研究其在不同条件下对Cr(Ⅵ)的吸附效果。结果表明,当含Cr(Ⅵ)废水中投加未经处理的柚子皮时,在pH为2,Cr(Ⅵ)的初始浓度在1.0 mg/L,吸附剂投加量为1.0 g,反应温度为25℃,吸附10 min基本达到平衡,该吸附过程符合二级动力学公式和Freundlich吸附等温线。当含Cr(Ⅵ)废水中投加经磷酸改性的柚子皮时,在pH为2,Cr(Ⅵ)的初始浓度在50.0 mg/L,吸附剂投加量为1.0 g,反应温度为25℃,吸附20 min基本达到平衡,该吸附过程符合二级动力学公式和Langmuir吸附等温线。磷酸改性的柚子皮吸附能力更强,可作为新型吸附材料加以开发和利用。     

水相环境中高岭土对U(Ⅵ)的吸附行为

以黏土岩矿物组成中的高岭土为研究对象,通过批量吸附实验,探讨其接触时间、高岭土的投加量、U(Ⅵ)的初始质量浓度、水相pH和共存阴阳离子等因素对U(Ⅵ)在高岭土中吸附行为的影响。研究表明:高岭土对溶液中U(Ⅵ)的吸附在12 h达到平衡;高岭土的最佳投加量为0. 03 g; U(Ⅵ)的最佳初始质量浓度为5μg/mL;当pH 9时,Kd值随着pH值的增加而增大,在pH=9时Kd达到最大值; 9种类型的阳、阴离子均对U(Ⅵ)在高岭土中的吸附有抑制作用,其中Ca~(2+),CO_3~(2-)和SO_4~(2-)离子抑制效果最为明显。吸附动力学分析表明:高岭土对U(Ⅵ)的动态吸附平衡遵循准二级动力学模型,其相关系数R2高达0. 999。     

改性杂色曲霉对水中Cr(Ⅵ)的吸附特性研究

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性杂色曲霉菌粉(AVB)作为吸附剂去除水中的Cr(Ⅵ),考察了CTAB浓度、废水pH、初始浓度、吸附剂投加量和反应时间对吸附效果的影响。结果表明最佳的CTAB浓度为1.5%,当pH等于2,吸附剂投加量为1.5 g/L,初始浓度为25 mg/L时,Cr(Ⅵ)的去除率达到79.40%。改性AVB吸附Cr(Ⅵ)的过程符合伪二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir模型,理论最大吸附容量qm为26.45 mg/g。通过SEM、BET和FTIR技术对吸附剂进行表征,表明改性AVB具有较大的比表面积和丰富的功能基团如氨基、羧基和羟基。     

羊骨炭对Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)吸附性能研究

以CO2为活化剂制备羊骨炭,在不同溶液pH、初始浓度、活性炭投加量等条件下,通过动态吸附试验考察羊骨炭对Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)和Cd(Ⅱ)的吸附规律,并用Langmuir和Freundlich吸附等温模型对其吸附性能进行了分析。结果表明,当羊骨炭对Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)和Cd(Ⅱ)的最佳吸附量分别为:4.2 mg/g、0.07 mg/g和2.7 mg/g时,吸附液的pH值Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)为7～8、Cr(Ⅵ)为酸性pH<6;羊骨炭的投加量分别为:0.2、0.7、0.03 g;最佳初始浓度分别为:60 mg/L、15 mg/L、30 mg/L。羊骨炭对3种离子的吸附行为基本符合Langmuir吸附等温模型和Freundlich吸附等温模型,计算得四种离子的最大吸附量分别为:4.854、1.247、0.402 mg/g。     

霉变甘蔗渣和普通甘蔗渣对废水中Cr(Ⅵ)的吸附

研究了在35℃条件下自然霉变甘蔗渣对模拟废水中Cr(Ⅵ)的吸附效果。结果表明,Cr(Ⅵ)初始浓度50 mg/L废水,反应温度35℃,霉变甘蔗渣投加量1 g(即20 g/L),p H为2. 0,吸附时间150 min时,Cr(Ⅵ)去除率为91. 2%,最大Cr(Ⅵ)吸附量为2. 447 mg/g,吸附热力学显示,Langmuir等温吸附模型能更好的反应吸附过程。吸附动力学表明,拟二级动力学方程更好的拟合吸附反应。     

铝污泥基复合凝胶球对Cr(Ⅵ)的吸附性能与机理

以铝污泥、聚乙烯醇、海藻酸钠为原料,采用溶胶-凝胶、冷冻干燥技术制备铝污泥基复合凝胶球(AS-GEL),用于吸附溶液中Cr(Ⅵ).通过静态吸附实验探究pH、AS-GEL投加量、初始质量浓度、温度、吸附时间、共存阴离子浓度对AS-GEL吸附Cr(Ⅵ)的影响.采用SEM、FTIR、XPS对AS-GEL吸附Cr(Ⅵ)的机理进行分析.结果表明,在pH=4、AS-GEL投加量为1.2 g/L、Cr(Ⅵ)初始质量浓度200 mg/L、温度为35℃、吸附时间为120 min、无其他阴离子共存的条件下,AS-GEL对Cr(Ⅵ)的最大吸附量为73.364 mg/g.共存阴离子影响顺序为PO43–>NO3–>Cl–.吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准一级、准二级动力学方程.其主要吸附机理包括质子化基团对Cr(Ⅵ)的静电吸附及还原作用.5次吸附-解吸实验后,其吸附量保持初次吸附量的89.71％.同时,AS-GEL具有成本低、固液易分离的特性,有望应用在工程上.     

霉变甘蔗渣和普通甘蔗渣对废水中Cr(Ⅵ)的吸附

研究了在35℃条件下自然霉变甘蔗渣对模拟废水中Cr(Ⅵ)的吸附效果。结果表明,Cr(Ⅵ)初始浓度50 mg/L废水,反应温度35℃,霉变甘蔗渣投加量1 g(即20 g/L),p H为2. 0,吸附时间150 min时,Cr(Ⅵ)去除率为91. 2%,最大Cr(Ⅵ)吸附量为2. 447 mg/g,吸附热力学显示,Langmuir等温吸附模型能更好的反应吸附过程。吸附动力学表明,拟二级动力学方程更好的拟合吸附反应。