Box-Behnken响应曲面法优化草酸改性杨树叶对六价铬的吸附

采用草酸改性杨树叶(OPL)作为新型生物吸附剂对水溶液中六价铬[Cr(Ⅵ)]进行吸附,探讨了影响吸附效果的主要因素,并利用Box-Behnken响应曲面法对吸附条件进行优化。单一因素实验结果表明,溶液pH、吸附剂投加量和Cr(Ⅵ)离子初始质量浓度对Cr(Ⅵ)在生物吸附剂OPL表面的吸附产生较大影响。Box-Behnken响应曲面法对吸附条件的优化结果表明,当pH为1.66、投加量为0.29g、Cr(Ⅵ)初始质量浓度为50mg/L时,生物吸附剂OPL对Cr(Ⅵ)的吸附效果最好,预测去除率为99.98%,与实测去除率仅偏差4.8%。     

污泥基生物炭负载纳米零价铁去除Cr(Ⅵ)的性能与机制

针对电镀、冶金、印染等行业产生的含铬废水所导致的环境污染难题,以城市污泥热解获得的污泥基生物炭(SB)为载体,制备了污泥基生物炭负载纳米零价铁(nZVI-SB)材料用于去除水中的Cr(Ⅵ),探究了铁炭质量比、初始pH值、投加量、温度等因素对去除Cr(Ⅵ)的影响。通过SEM-EDS、XRD和XPS等手段对n ZVI-SB去除Cr(Ⅵ)的机制进行分析。结果表明：n ZVI-SB对Cr(Ⅵ)废水具有较好的去除能力。在投加量0.5 g/L、初始pH=2、温度40℃条件下,Fe与SB质量比为1∶1的nZVI-SB(1∶1)对Cr(Ⅵ)吸附量最大为150.60 mg/g。Cr(Ⅵ)去除过程可通过Langmuir吸附等温式与准二级动力学方程进行拟合。nZVI-SB对Cr(Ⅵ)去除机制主要包括吸附、还原和共沉淀。本文表明污泥基生物炭与纳米零价铁可以协同发挥除Cr(Ⅵ)作用。     

仿生FeS复合材料的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能

纳米FeS比表面积大且还原性强,对Cr(Ⅵ)吸附性能优异,但不稳定、易团聚,为解决这一问题,本文以油菜花粉为生物模板,通过共沉淀-焙烧法制得仿生FeS复合材料(bioFeS)。通过SEM、XRD及XPS等方法对bioFeS复合材料的表面微观形态和结构进行了表征。以Cr(Ⅵ)为目标污染物,分别考察了吸附剂用量、反应时间、反应温度、初始Cr(Ⅵ)浓度和pH对bioFeS复合材料吸附Cr(Ⅵ)性能的影响,探究了反应机制。结果表明：油菜花粉生物模板成功分散了FeS,制得的bioFeS复合材料比表面积大,在反应时间为120 min、pH值为1、吸附剂投加量为0.2 g·L^-1、反应温度为25℃的条件下,bioFeS复合材料对Cr(Ⅵ)的吸附量可达88.95 mg·g^-1;该吸附过程符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型;共存离子NO₃^-和SO₄^2-会抑制Cr(Ⅵ)的去除。结合吸附动力学、热力学及XPS表面元素分析可知bioFeS复合材料除铬机制主要是吸附及化...     

蒙脱土/Fe3O4/腐殖酸复合材料对U(Ⅵ)的作用机制

通过水热法制备蒙脱土/Fe₃O₄/腐殖酸复合材料(MFH),探究pH值、MFH的投加量、吸附时间、U(Ⅵ)初始浓度及温度等因素对MFH吸附U(Ⅵ)的影响。结果表明:在所选实验条件范围内,MFH的投加量对其吸附U(Ⅵ)的影响最大;当U(Ⅵ)初始浓度为5 mg·L^-1,pH值为6,MFH投加量为0.3 g·L^-1,温度为30℃时,MFH对U(Ⅵ)去除在30 min后达到平衡,此时去除率达到97.7%;MFH对U(Ⅵ)的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir模型;MFH对U(Ⅵ)的去除机理为络合作用和还原作用。再生实验表明,经5次吸附-解吸后,MFH复合材料对U(Ⅵ)的吸附率仍在90%以上,表明MFH对U(Ⅵ)的去除效果较好且具有高效重复利用性。     

锌基-MOFs对氨吸附制冷性能的分子模拟研究

本文采用巨正则蒙特卡洛(grand canonical Monte Carlo, GCMC)方法,基于UFF(universal force field)和TraPPE(transferable potentials for phase equilibria)力场,对ZIF-8(Zn)吸附NH₃进行了分子模拟研究,并结合分子模拟结果和吸附式制冷热力学循环模型,研究了ZIF-8(Zn)/NH₃工质对的吸附性能和制冷性能。研究表明：在等温条件下,ZIF-8(Zn)对NH₃的吸附量随压力的增大而提高,298 K和398 K下饱和吸附量分别达到0.305 g/g和0.231 g/g;同一温度下的总吸附热也随压力的增大而上升,这主要归因于NH₃分子间相互作用产生吸附热的增加,而ZIF-8(Zn)与NH₃相互作用的吸附热维持在较稳定的状态;NH₃在ZIF-8(Zn)中的吸附密度分布结果表明NH₃在金属位点处被大量吸附,难以通过ZIF-8(Zn)部...     

磁性介孔TiO2/氧化石墨烯复合材料的制备及其对U(Ⅵ)的吸附

以氧化石墨烯（GO）、纳米Fe₃O₄、钛酸四丁酯（TBOT）为原料,合成了磁性介孔TiO₂/GO（Fe₃O₄@TiO₂/GO）复合材料,用其处理浓度为10 mg·L-1的含U（Ⅵ）废水。研究了Fe₃O₄@TiO₂/GO复合材料中GO含量、溶液初始pH值、Fe₃O₄@TiO₂/GO复合材料投加量、反应时间、U（Ⅵ）初始浓度及共存离子对U（Ⅵ）吸附的影响。结果表明:在pH值为6、GO质量分数为60wt%、Fe₃O₄@TiO₂/GO复合材料投加量为10 mg的条件下,Fe₃O₄@TiO₂/GO复合材料对U（Ⅵ）的吸附效果最佳,较同等条件下磁性介孔Fe₃O₄@TiO₂复合材料和GO的吸附量分别高了10.99 mg·g-1和1.91 mg·g-1。Fe₃O₄@TiO₂/GO复合材料对U（Ⅵ）的吸附180 min即达到平衡,准二级动力学模型和Freundlich吸附等温模型能很好地描述其吸附过程。解吸实验表明,经5次吸附-解吸后,U（Ⅵ）的吸附率仍高达90.86%,说明Fe₃O₄@TiO₂/GO复合材料具有较高的循环利用性能。      

铁锰铈-PA6基静电纺吸附剂的制备及其对水中铅和铬的吸附性能

将铁锰铈(Fe-Mn-Ce)负载于PA6静电纺丝上制备抗团聚性强、吸附效果好且易分离回收的新型吸附剂Fe-Mn-Ce-PA6。扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析均显示Fe-Mn-Ce颗粒已成功负载到PA6静电纺丝上。吸附实验研究结果表明,Fe-Mn-Ce含量为25%时制备的吸附剂对水中Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)具有良好的吸附效果,且其在Pb(Ⅱ)初始浓度为10mg/L,吸附剂投加量为0.2g/L,pH为6的条件下对Pb(Ⅱ)的去除率为98%;在Cr(Ⅵ)初始浓度为20mg/L,吸附剂投加量为0.2g/L,pH为6的条件下对Cr(Ⅵ)的去除率为98.5%。该吸附剂对Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附等温模型均符合Freundlich模型,而吸附动力学行为分别符合准一级动力学模型和准二级动力学模型。循环再生实验表明,该吸附剂经五次循环后对Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)依然可以保持良好的去除率。     

磁性复合凝胶球对Pb(Ⅱ)的吸附特性与机制

以海藻酸钠(SA)作为基体前驱材料,通过离子交联法包埋固化L-甲硫氨酸(L-met)和纳米Fe₃O₄形成磁性复合凝胶球SA@Fe₃O₄/L-met。实验探究了SA@Fe₃O₄/L-met在不同pH、投加量和初始离子浓度条件下对Pb(Ⅱ)吸附能力的影响。结果表明,在pH=5、投加量为0.5 g·L?1、初始浓度为20 mg·L?1时,SA@Fe₃O₄/L-met对Pb(Ⅱ)能达到较好的吸附效率,最大吸附量可达到328.02 mg·g?1,远大于Fe₃O₄@SA与SA的吸附量142.5 mg·g?1和152.8 mg·g?1。吸附动力学和热力学研究表明该吸附过程分别对准二级动力学方程和Langmuir方程的拟合程度更大,且反应过程是一个熵增吸热的过程。最后采用SEM、XPS、VSM等对SA@Fe₃O₄/L-met的结构与性能进行表征分析,发现SA@Fe₃O₄/L-met中的氨基和羧基通过配位反应与Pb(Ⅱ)结合,同时还存在着离子交换作用。经过5次解吸后SA@Fe₃O₄/L-met的吸附量仍能达到210.5 mg·g?1,是一种较理想的环保吸附剂。      

Ag3PO4/MIL-125(Ti)Z型异质结的构建及其光催化还原Cr(Ⅵ)的性能

将Ag₃PO₄纳米颗粒原位沉积在圆饼状MIL-125(Ti)的表面制备出Ag₃PO₄/MIL125(Ti) Z型异质结光催化剂,分别用XRD、SEM、EDS、UV-vis、FTIR、EIS和PL等手段表征其晶相结构、形貌特征、光吸收性能、价带结构和电荷分离效率,研究了在模拟太阳光照射下Ag₃PO₄沉积量不同的Ag₃PO₄/MIL125(Ti)光催化剂还原Cr(Ⅵ)的性能,以及在光催化过程中初始溶液的p H值和催化剂投加量等的影响。结果表明,Ag₃PO₄的沉积有效提高了MIL-125(Ti)光催化还原性能。Cr(Ⅵ)溶液初始浓度为10 mg/L、pH为2时,Ag₃PO₄/MIL-125(Ti)-2对Cr(Ⅵ)的还原率可以达到96.9%。带隙结构计算和自由基捕获实验的结果表明,Ag₃PO₄     

响应面法优化ZnCl2/AlCl3改性生物炭吸附甲基紫工艺

利用高温热解法制备ZnCl₂/AlCl₃改性生物炭,将其用于吸附甲基紫染料。探究ZnCl₂/AlCl₃-AC投加量、溶液pH、甲基紫浓度、反应时间和吸附温度这5个因素对甲基紫吸附率的影响。利用Plackett-Burman设计联合响应面分析法,筛选优化出对甲基紫吸附率影响较为显著的因素,并探究各因素间的交互影响作用,确定ZnCl₂/AlCl₃-AC吸附甲基紫的最佳工艺条件。结果表明:在选取的五个因素中,对甲基紫吸附率影响显著的因素为ZnCl₂/AlCl₃-AC投加量>甲基紫浓度>吸附温度;其中ZnCl₂/AlCl₃-AC投加量和吸附温度对甲基紫吸附率影响最明显,甲基紫浓度和吸附温度影响最不显著;ZnCl₂/AlCl₃-AC吸附甲基紫最佳工艺条件为:活性炭投加量为47.00 mg、甲基紫溶液浓度为82.00 mg/L、吸附温度为22.90℃,pH为7、反应时间为120 min,其甲基紫吸附率可达到93.04%,与模型预测值的误差仅为3.51%。     

城市污泥改性物对电镀废水中Cr(Ⅵ)的吸附研究

在静态条件下,进行了以城市污泥改性物(MSMP)作吸附剂净化含Cr(Ⅵ)废水的试验.研究了含Cr(Ⅵ)废水的pH值、浓度、接触时间和吸附剂的投加量等因素对MSMP吸附Cr(Ⅵ)的影响,确定了MSMP净化含Cr(Ⅵ)废水的最佳条件为:吸附时间20 min,pH值为中性,Cr(Ⅵ)起始浓度不超过50 mg/L,温度为30℃.结合对实际含Cr(Ⅵ)废水的吸附净化处理,证实了MSMP可用于电镀废水中Cr(Ⅵ)的吸附处理.     

流变相法制备包裹型Starch/Fe~0及去除水中Cr(Ⅵ)的反应动力学研究

以水溶性淀粉(starch)为包裹剂,采用流变相反应法制备了包裹型纳米零价铁(Starch/Fe0)。并用XRD、SEM和TEM等手段对样品进行了表征。研究了样品投加量、pH值、初始Cr(Ⅵ)浓度及铜离子浓度对水溶液中Cr(Ⅵ)去除率的影响及反应动力学,探讨了包裹型Starch/Fe0去除Cr(Ⅵ)的反应机理。实验结果表明,包裹型Starch/Fe0投加量为0.6 g/L,pH值为5,初始Cr(Ⅵ)浓度为10 mg/L时,Cr(Ⅵ)的去除率可达100%。当反应体系中Cu2+和Cr(Ⅵ)共存时,Cu2+在反应中对Cr(Ⅵ)的去除有促进作用。包裹型Starch/Fe0对Cr(Ⅵ)的还原过程符合准一级反应动力学模型。     

CTAB介孔硅吸附脱除水中Cr(Ⅵ)研究

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)介孔硅作为吸附剂对水溶液中Cr(Ⅵ)离子进行吸附脱除,探讨了影响吸附效果的主要因素,并利用正交试验法对吸附条件进行了优化.单因素实验结果表明,溶液pH、脱除时间和吸附剂投加量对Cr(Ⅵ)的吸附产生较大影响.正交试验法优化的最佳吸附条件为pH=5,温度为30℃,吸附剂投加量为20mg,...     

膨润土负载纳米零价铁去除废水中Cr(Ⅵ)的动力学特性研究

利用液相还原法制备膨润土负载纳米零价铁(B-nZVI)并将其应用于含Cr(Ⅵ)废水的处理,研究了B-nZVI投加量、反应时间和溶液初始pH等3个因素对Cr(Ⅵ)处理效果的影响,探讨了B-nZVI对不同初始浓度的含Cr(Ⅵ)废水的降解动力学规律,通过扫描电镜和X射线衍射仪对反应前后的B-nZVI进行形貌分析。结果表明:膨润土能有效提高纳米零价铁(nZVI)的分散性并阻止其氧化。三因素对Cr(Ⅵ)去除率影响均达到显著水平(p0.05),其中投加量的影响达到极显著水平(p0.01);其显著性大小依次为:投加量溶液初始pH反应时间。在投加量为2.0g/L、反应40min、溶液初始pH=6的最佳工艺条件下,初始浓度为20mg/L的含Cr(Ⅵ)废水中Cr(Ⅵ)去除率可达99.15%。B-nZVI去除Cr(Ⅵ)的反应在不同Cr(Ⅵ)初始浓度下均能较好地符合准一级动力学模型,且可用L-H动力学模型描述;B-nZVI对Cr(Ⅵ)去除是吸附和还原共同作用的结果,且nZVI对Cr(Ⅵ)的还原作用是其去除的主要作用机制。     

纳米二氧化锰@还原氧化石墨烯对水中Pb(Ⅱ)的吸附性能与吸附机制研究

以重金属Pb(Ⅱ)为目标污染物,制备了MnO₂@还原氧化石墨烯(MnO₂@RGO)复合吸附剂。考察了吸附剂投加量、溶液pH、初始浓度和反应温度等因素对Pb(Ⅱ)去除效果的影响。结果表明:MnO₂@RGO对废水中的Pb(Ⅱ)吸附效果显著,在Pb(Ⅱ)浓度50mg/L,MnO₂@RGO投加量0.15g/L,pH为6.0,吸附时间3h的条件下,吸附量可达到124.3mg/g,Pb(Ⅱ)去除率可达到75%。纳米MnO₂@RGO可用Langmiur等温模型和伪二级动力学方程来描述,为单分子层吸附,以化学吸附为主。在MnO₂@RGO吸附剂的X射线衍射图谱中出现了MnO₂的特征吸收峰,其附着于RGO表面,印证了MnO₂@RGO吸附剂的成功制备。     

亚铁铝类水滑石吸附铀的性能与吸附机制

运用超声共沉淀制备了亚铁铝类水滑石(Fe(Ⅱ)-Al LDH),用于处理含U(Ⅵ)废水。实验考察了初始pH、吸附剂投加量、温度、吸附时间以及U(Ⅵ)初始浓度对Fe(Ⅱ)-Al LDH吸附U(Ⅵ)的影响。采用SEM、FTIR、XRD与XPS等手段分析了相关机制。试验表明,Fe(Ⅱ)-Al LDH吸附U(Ⅵ)的最佳pH为6,当温度为25℃,投加量为1.0g/L,U(Ⅵ)初始质量浓度为10mg/L时,对U(Ⅵ)的去除率达到99.98%,反应在120min达到平衡,饱和吸附量为117.13mg/g。Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型(R~2≈1)较好地拟合了吸附过程,Fe(Ⅱ)-Al LDH对U(Ⅵ)的吸附是自发的吸热反应。SEM、FTIR、XPS分析结果表明,吸附前后的Fe(Ⅱ)-Al LDH结构没有发生改变,Fe(Ⅱ)-Al LDH对U(Ⅵ)的吸附是化学吸附为主,氧化还原作用为辅。     

硅藻土原位生长Nb2O5纳米棒及表面Cr(VI)吸附转化行为研究

以活化铌酸为铌源, 草酸铵为沉积剂, 十二烷基苯磺酸钠为模板剂, 采用水热法在硅藻土表面原位生长Nb₂O₅纳米棒。采用SEM、TEM、XRD、BET、FT-IR和XPS等分析方法对样品进行表征, 反应14 h后, Nb₂O₅纳米棒长度为500~700 nm, 直径为25~35 nm; 硅藻土原位生长Nb₂O₅纳米棒样品比表面积为157 m²/g。研究了样品对Cr(VI)的吸附与光还原行为, 可见光条件下对Cr(VI)吸附量可达220 mg/g; 紫外光条件下, 可将表面吸附的Cr(VI)转变为Cr(III), 样品经过5次循环使用后, 对Cr(VI)(100 mg/L)降解率仍能保持在93%左右。样品可对重金属污染废水中Cr(VI)进行吸附与毒性降解一体化去除。     

Pebax/MIL-100(Cr)混合基质膜的制备及其在CH4/N2分离中的应用

以聚醚嵌段聚酰胺(Pebax)为聚合物基体，以铬基金属有机框架MIL-100(Cr)为填充粒子，采用溶剂挥发法制备了系列Pebax/MIL-100(Cr)混合基质膜，并用于CH₄/N₂分离研究。结果表明，固相法合成的MIL-100(Cr)的BET为1808m²/g,在0.1MPa下对CH₄的吸附量为0.5mmol/g,对N₂的吸附量为0.28mmol/g,说明MIL-100(Cr)对CH₄具有高亲和力。随着MIL-100(Cr)纳米粒子的加入，Pebax/MIL-100(Cr)混合基质膜的CH₄/N₂渗透选择性呈现先增大后减小的趋势，CH₄渗透率基本保持不变；当MIL-100(Cr)添加量为15%(wt,质量分数)时，混合基质膜的CH₄渗透性能保持在20Barrer, CH₄/N₂选择性能达到3.71。     

Fe3O4-氮掺杂生物炭材料催化芬顿反应吸附有机污水中磷酸根离子的研究

以竹粉废料为原料,利用尿素热解制得氮掺杂生物炭(NBC),再通过原位沉积法在生物炭表面生长纳米Fe₃O₄,得到Fe₃O₄-氮掺杂生物炭复合材料(NBC-Fe₃O₄)。以KH₂PO₄溶液模拟含磷废水测试了NBC-Fe₃O₄复合材料的吸附性能,结果表明复合材料在pH值7时达到最佳吸附效果,吸附效率接近100%,最大吸附量为20.3 mg/g;复合材料对磷的吸附符合朗格缪尔模型和二级动力学方程。另外,复合材料中含有大量的Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ),可以通过外加H₂O₂溶液形成芬顿氧化体系,实现同步催化降解腐殖酸和吸附磷酸根污染物。     

不同类型生物炭对CO2吸附性能及其机理

本研究以5种生物质为原料制备了生物炭,并对其进行理化表征,考察了生物炭对CO₂的吸附性能及机理。结果表明,椰壳(YK)、松木(SM)生物炭的比表面积是玉米芯(YM)、芦苇秆(LW)、椰衣(YY)生物炭的1.99～2.90倍。YK、SM对CO₂的吸附量(108.78～118.89 mg/g)高于YM、LW、YY(95.33～105.55 mg/g)。此外,YK中较高的S含量(2.17%)与碱度对CO₂吸附也起着促进作用。研究发现,生物炭的比表面积、孔径、碱度、官能团均是影响CO₂吸附的重要因素,当孔隙差异明显时,孔隙结构对CO₂吸附的影响会掩盖碱度带来的差异。Avrami模型和Langmuir模型可以较好地拟合生物炭对CO₂的吸附过程,表明CO₂在生物炭上的吸附以单层吸附为主。生物炭吸附CO₂是以物理吸附为主伴有化学吸附作用的过程,且受温度影响较大,当温度从0℃升高到65℃时,生物炭对CO₂的...