腐殖酸与重金属在黄土中的吸附规律研究

以黄土、腐殖酸和重金属离子为研究对象,基于吸附实验,研究了黄土对腐殖酸及Cu²⁺、Zn²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺4种重金属离子的吸附规律。结果表明,黄土对各污染物的去除率随着固液比增大、溶液pH增大、初始浓度减小、吸附时间的延长明显增大,而且对不同污染物吸附效果的影响也不同;但黄土对重金属离子的吸附量一直保持为Pb²⁺>Cu²⁺>Cd²⁺>Zn²⁺。     

焙烧镁铝类水滑石对Cd2+、Cu2+、Zn2+的吸附性能研究

通过控制变量法考察温度、浓度对焙烧镁铝类水滑石得到的层状双金属氧化物(LDO)吸附Cd²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺单一离子及其共存体系的影响。结果表明,LDO对单一离子吸附效果均较好,温度升高,有利于LDO吸附Cd²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺;Cu²⁺-Cd²⁺、Cd²⁺-Zn²⁺共存时,LDO吸附效果为Cu²⁺> Cd²⁺、Zn²⁺> Cd²⁺;三者共存时,LDO吸附效果为Cu²⁺> Zn²⁺> Cd²⁺。     

聚丙烯酸钠包覆Fe3O4磁性交联聚合物的制备及其对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附性能

采用溶液分散聚合和Ca²⁺表面交联制备了聚丙烯酸钠包覆Fe₃O₄的磁性交联聚合物（CPAANa@Fe₃O₄）,对其进行了XRD、FT-IR、SEM和TGA等表征。以CPAANa@Fe₃O₄为吸附剂研究了CPAANa@Fe₃O₄对水溶液中Pb²⁺、Cd²⁺的静态吸附,考察了溶液pH、吸附剂投加量、金属离子初始浓度对吸附的影响。结果表明：CPAANa@Fe₃O₄在pH 2～6范围内均具有较好的吸附性能,当吸附剂投加量分别为1.0 g·L^-1和1.6 g·L^-1时对初始浓度分别为200 mg·L^-1的Pb²⁺和100 mg·L^-1的Cd²⁺的去除率达到最大,可使Pb²⁺实现达标排放（GB 8978-1996）;CPAANa@Fe₃O₄对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附动力学符合准二级模型,吸附等温线符合Langmuir模型,对Pb²⁺和Cd²⁺的最大吸附量分别为454.55 mg·g^-1和275.48 mg·g^-1。将CPAANa@Fe₃O₄用于处理实际电解矿浆废水,发现能有效吸附其中的Pb²⁺和Cd²⁺,具有潜在实用价值。     

海胆状Fe3O4@TiO2磁性纳米介质对Pb2+的选择吸附特性

耦合溶胶-凝胶技术与水热法,制备具有核壳结构的海胆状Fe₃O₄@TiO₂磁性纳米介质（sea urchin magnetic nanoparticles,SUMNPs）。采用TEM、SEM等方法对SUMNPs的形貌等性质进行表征,证实该材料呈现出以Fe₃O₄为核,以TiO₂为壳的海胆状结构,壳层直径约400 nm,比表面积高达236.082 m²·g^-1,表面孔径约6.274 nm。SUMNPs对重金属离子选择吸附的结果表明,基于Pb²⁺离子半径大、电子层数多等物化特点,在Pb²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺ 5种金属离子混合体系中,SUMNPs可以高容量、高选择性快速吸附Pb²⁺,而对其他4种重金属离子几乎无吸附活性。单一Pb²⁺吸附可在5 min内快速平衡,平衡吸附容量为283 mg·g^-1。吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,SUMNPs对Pb²⁺的最大饱和吸附容量为458.72 mg·g^-1。经EDTA二钠解吸,NaOH再生后的SUNMPs可以重复使用8次以上。SUMNPs对Pb²⁺具备优异的选择性吸附性能,在处理水体铅污染、恢复水体生态领域具有良好的应用前景。     

一种膨润土的表征及其对重金属离子吸附研究

以原矿膨润土为原料，对其结构进行表征和分析。然后从单因素条件分析膨润土对Cu²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺的吸附效果。结果表明：在相同条件下，膨润土加入量为0.30 g、温度为25℃时，Cu²⁺初始浓度为200 mg/L,溶液pH值为5.0,其最大吸附率为99.92%;Cd²⁺初始浓度为150 mg/L,溶液pH值为6.0,其最大吸附率为99.84%;Pb²⁺初始浓度为50 mg/L,溶液pH值为3.5,其最大吸附率为99.12%。竞争吸附中膨润土对Cd²⁺吸附效果最佳。此研究对处理含重金属离子的废水具有较好的潜在价值。     

生物除磷颗粒污泥去除Pb2+的效能机制

以好氧颗粒污泥的吸附作用和磷酸盐对重金属的螯合作用为基础,采用富含磷酸盐的生物除磷颗粒污泥作为吸附剂来处理含铅废水,考察了不同吸附条件（pH、Pb²⁺的初始浓度、吸附反应时间）下,颗粒污泥对Pb²⁺的去除效果。结果表明,除磷颗粒污泥在pH为4,初始Pb²⁺浓度为150 mg·L^-1时,对铅的去除率最高（为99.9%）;在吸附反应20 min时即可达到吸附平衡。生物除磷颗粒污泥对Pb²⁺的吸附可以用Langmuir模型拟合（R²=0.993）,最大吸附量为49.5 mg·g^-1。其中离子交换和磷酸盐与Pb²⁺的螯合作用对除磷颗粒污泥去除Pb²⁺起到重要作用;傅里叶变换红外光谱（FTIR）测定表明-COOH、-OH、磷酰基等多种官能团也参与了除磷颗粒污泥除Pb²⁺过程。     

改性香菇废弃物在二元重金属废水中的吸附特性研究

采用NaOH处理后的香菇废弃物作为生物吸附剂,研究其在二元金属溶液中对Pb⁽²⁺⁾、Zn(2+)、Zn⁽²⁺⁾、Cu(2+)、Cu⁽²⁺⁾的吸附行为特征。结果表明,在二元金属溶液中,干扰离子Zn(2+)的吸附行为特征。结果表明,在二元金属溶液中,干扰离子Zn⁽²⁺⁾的存在对改性香菇吸附Cu(2+)的存在对改性香菇吸附Cu⁽²⁺⁾有显著的正向干扰作用;而干扰离子Cu(2+)有显著的正向干扰作用;而干扰离子Cu⁽²⁺⁾/Pb(2+)/Pb⁽²⁺⁾的存在显著抑制了改性香菇对Zn(2+)的存在显著抑制了改性香菇对Zn⁽²⁺⁾的吸附;Cd(2+)的吸附;Cd⁽²⁺⁾的存在对改性香菇吸附Zn(2+)的存在对改性香菇吸附Zn⁽²⁺⁾的干扰作用不显著,Pb(2+)的干扰作用不显著,Pb⁽²⁺⁾的存在对改性香菇吸附Cu(2+)的存在对改性香菇吸附Cu⁽²⁺⁾的干扰作用也不显著;Cu(2+)的干扰作用也不显著;Cu⁽²⁺⁾显著促进了改性香菇对Pb(2+)显著促进了改性香菇对Pb⁽²⁺⁾的吸附,Zn(2+)的吸附,Zn⁽²⁺⁾的存在对改性香菇Pb(2+)的存在对改性香菇Pb⁽²⁺⁾的影响不显著,而Cd(2+)的影响不显著,而Cd⁽²⁺⁾的存在显著促进了改性香菇对Cu(2+)的存在显著促进了改性香菇对Cu⁽²⁺⁾/Pb(2+)/Pb⁽²⁺⁾的吸附。     

废弃虾壳制备改性甲壳素凝胶球及其对金属离子的吸附性能

以虾壳酶解残渣为原料,经5%盐酸脱钙处理4 h后,用45%氢氧化钠和460 W微波辅助脱乙酰处理10 min,得到脱乙酰度为40.4%的改性甲壳素。将改性甲壳素加入海藻酸钠水溶液中混合均匀,挤压滴入氯化钙水溶液中固化12 h,制备得到直径为1.5~3.2 mm的凝胶小球,研究了该凝胶球对Pb²⁺、Cr³⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Co²⁺和Zn²⁺的吸附效果。结果表明：凝胶球对Cu²⁺、Co²⁺和Zn²⁺的吸附效果最好,300 mg/L重金属离子溶液吸附处理8 h是较适宜的吸附条件,此条件下,Cu²⁺、Co²⁺和Zn²⁺的吸附率分别达到94.2%、75.6%和57.3%。在Cu²⁺-Co²⁺-Zn²⁺共存溶液体系中,凝胶球对3种离子的吸附率均有所提高,Cu²⁺、Co²⁺和Zn²⁺的吸附率分别为95.1%、82.5%和67.5%。     

硝化腐植酸基离子印迹聚合物的制备及吸附性能研究

以腐植酸为原料、浓硝酸为氧化剂合成硝化腐植酸（NA）,再以硝化腐植酸为基质、N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）为功能单体、Pb（NO₃）₂为模板、N,N-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）为交联剂、过硫酸钾（K₂S₂O₈）与亚硫酸氢钠（NaHSO₃）为复合引发剂,经过沉淀聚合法制备铅离子印迹聚合物IIPs。利用SEM、FT-IR、TG-DSC表征所得产物,探究产物的结构与性能,并通过紫外-可见分光光度法（UV-Vis）研究了IIPs的吸附性能。结果表明,IIPs对Pb²⁺的最大吸附量为21.71 mg/g,该吸附过程符合二级动力学模型和Langmuir热力学模型;IIPs最佳循环次数为7次;在竞争离子Cu²⁺和Cd²⁺存在时,选择性系数分别为6.97(Pb²⁺/Cu²⁺)和7.36(Pb²⁺/Cd²⁺)。     

Cu2+、Cd2+、Zn2+在高炉水淬渣上的竞争吸附特性

利用等温吸附法考察了高炉水淬渣对Cu²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺的单组分吸附和竞争吸附性能。结果表明,单一组分吸附时,金属离子吸附等温线属于“H”形等温线,吸附平衡符合Langmuir吸附等温模型,高炉水淬渣吸附的顺序为Cu²⁺ >Cd²⁺ >Zn²⁺,这与重金属离子电负性、水合离子半径及荷径比等有关。当加入竞争离子后,Cu²⁺的吸附等温线基本维持原来形状,且仍旧与Langmuir吸附等温模型比较相符,而Cd²⁺ 和Zn²⁺的吸附无法与现有等温吸附模型很好地拟合,等温线的形状由于竞争作用也与传统的等温线均不相同,同时各金属离子的吸附量都比单组分的吸附量降低了。吸附动力学过程先是一个快速阶段,然后进入慢速阶段。无论是单组分还是竞争条件下,伪二级动力学方程拟合结果较好,说明高炉水淬渣与Cu²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺之间的吸附过程主要是以化学吸附为主。     

Single and competitive adsorption affinity of heavy metals toward peanut shell-derived biochar and its mechanisms in aqueous systems

Converting peanut shells into biochar by pyrolysis was considered an environmentally friendly and efficient method for agricultural solid waste disposal. The properties of peanut shell-derived biochar (PBC) under different temperature and its adsorption capacity of heavy metals were investigated. It was found that PBC400 exhibited the highest cumulative capability for heavy metals elimination in single solute because of its high specific surface area and rich functional groups. Furthermore, the competitive adsorption revealed that PBC had a substantial difference in adsorption affinity from diverse heavy metal ions, sorption capacity decreased as Pb²⁺ > Cu²⁺ > Cd²⁺ > Ni²⁺ > Zn²⁺, which was lower than in a single solute. The adsorption process using selected biochar was optimized with respect to pH, reaction time, adsorbent dose, and initial concentration of heavy metals. The kinetic data was well fitted with PSO model, and the Langmuir model was adopted for adsorption equilibrium data in both cases of single solutes and mixed solutes for all heavy metals, which indicated that the removal course was primarily explained by monolayer adsorption, and chemical adsorption occupied an important role. Therefore, peanut shells derived biochar could be a potential and green adsorbent for wastewater treatment.     

Adsorption of Pb, Cu and Cd in FDU-1 silica and FDU-1 silica modified with humic acid

Ordered mesoporous silica with cubic structure, type FDU-1, was synthesized under strong acid media using B-50-6600 poly(ethylene oxide)–poly(butilene oxide)–poly(ethylene oxide) triblock copolymer (EO₃₉BO₄₇EO₃₉) and tetraethyl orthosilicate (TEOS). Humic acid (HA) was modified to the synthesis process at a concentration of 1.5 mmol per gram of SiO₂. Thermogravimetry, small angle X-ray diffraction, nitrogen adsorption and high resolution transmission electron microscopy were used to characterize the samples. The pristine FDU-1 and FDU-1 with incorporated 1.5 mmol of HA were tested for adsorption of Pb²⁺, Cu²⁺ and Cd²⁺ in aqueous solution. Incorporation of humic acid into the FDU-1 silica afforded an adsorbent with strong affinity for Cd²⁺, Cu²⁺ and Pb²⁺ from single ion solutions. Adsorption of Cu²⁺ was significantly enhanced after incorporation of humic acid, a fact that can be explained by the formation of complexes with carboxylic and phenolic groups at low concentrations of the metal cation. The results demonstrated the potential applicability of FDU-1 with incorporated HA in the removal of low concentrations of heavy metal cations from aqueous solution, such as wastewaters, after usual precipitation of metal hydroxides in alkaline medium and proper pH conditioning in the range between 6 and 7.     

玉米秸秆生物炭对水中铅、镉的去除性能及作用机理研究

以大宗农业废弃物玉米秸秆为原料, 借助高温焙烧制得了玉米秸秆生物炭, 并通过对水中铅镉的吸附实验, 考察了高热解温度生物炭的重金属脱除性能。结果显示: 800 ℃焙烧所得玉米秸秆生物炭以块状及棒状形态为主, 孔径以微孔居多, 灰分中碱金属及碱土金属占比较大; 在25 ℃、pH值4、960 min、Pb²⁺、Cd²⁺初始质量浓度分别为429.24和280.34 mg/L时, 生物炭对Pb²⁺和Cd²⁺最大吸附量分别为94.79和24.47 mg/g; 该去除过程满足准二级动力学方程、Freundlich等温线模型, 在铅镉初始质量浓度均为150 mg/L时, 所得平衡吸附容量可达69.0、24.4 mg/g; 热力学分析显示, 该去除过程为吸热熵增过程; 而共存离子吸附实验显示, 铅离子对镉离子存在明显的拮抗作用。高热解温度玉米秸秆生物炭对水中铅镉的去除过程是物理吸附与化学沉淀共同作用的结果。     

TOCNF与磁性羧甲基壳聚糖纳米粒子复合物的制备及吸附Pb2+的特性

水体中铅污染对环境及人的健康安全造成了极大的危害。本文将四甲基呱啶（TEMPO）氧化的纤维素纳米纤维（TEMPO-oxidized cellulose nanofibers,TOCNF）与磁性羧甲基壳聚糖纳米粒子（magnetic carboxymethyl chitosan nanoparticles,MCCN）交联复合制备一种经济高效且对环境无毒害的Pb²⁺吸附剂,对复合前后的材料进行结构表征。通过单因素实验研究pH、Pb²⁺初始浓度、吸附时间及温度对Pb²⁺吸附效率的影响,确定最优吸附条件后比较TOCNF/MCCN及TOCNF对Pb²⁺的吸附效果,研究复合材料对Pb²⁺的吸附特性。研究结果表明,Fe₃O₄成功被羧甲基壳聚糖纳米粒子包裹并与TOCNF交联复合,在最优吸附条件（pH=5,Pb²⁺初始浓度为100mg/L,吸附时间为240min,常温下进行实验）下,TOCNF/MCCN吸附Pb²⁺的饱和容量为193.5mg/g,比TOCNF高了近一倍。复合吸附剂吸附Pb²⁺的过程更符合准二级动力学方程,说明决定吸附速率的主要是化学吸附。等温吸附方程的相关系数R²表明,Langmuir方程能更好地拟合吸附过程,说明复合吸附剂对Pb²⁺的吸附主要是表面基团的单分子层吸附。通过线性方程的斜率计算得到的理论饱和吸附量为201.1mg/g,与实际值差3.8%,经过5次解吸再吸附的过程,吸附剂的吸附效率仅下降了13%,表明该吸附剂有良好的可再生性,具有很好的应用前景。     

黄腐酸基Cd2+离子印迹聚合物的吸附性能测试

以改性黄腐酸为功能单体,反相悬浮聚合法制备了Cd²⁺离子印迹聚合物,并研究其吸附性能。动力学模型表明,黄腐酸基Cd²⁺离子印迹聚合物对Cd²⁺的吸附符合准二级动力学吸附模型,相关系数达到0.9977;热力学研究发现,黄腐酸基Cd²⁺离子印迹聚合物吸附重金属离子的形式为单分子层表面吸附,与Langmuir等温吸附模型相符;竞争吸附实验显示,竞争离子Pb²⁺、Cr³⁺存在时,Cd²⁺/Pb²⁺、Cd²⁺/Cr³⁺的相对选择性系数分别为4.32、13.47,说明MFA-IIP对模板离子拥有较强的选择识别性能,竞争离子化合价不同,选择识别性更加显著。