负载纳米TiO_2凹凸棒石黏土对Ni(Ⅱ)的吸附热力学研究

利用静态吸附实验的方法,研究了负载纳米二氧化钛的凹凸棒石黏土对溶液中Ni(Ⅱ)的吸附热力学特性。结果表明,吸附等温线符合Freundlich吸附模型。根据热力学函数关系计算出吸附过程的ΔH为-26.56 k J/mol,ΔG为-5.12~-0.73 k J/mol,ΔS为-73.18 J/(mol·K),表明负载纳米二氧化钛的凹凸棒石黏土对溶液中Ni(Ⅱ)的吸附是自发、放热、熵减的过程,为物理吸附。     

改性凹凸棒石黏土对低浓度磷的吸附热力学

通过静态吸附实验,研究了凹凸棒石黏土经改性后对水溶液中低浓度磷的吸附热力学特性,测定了288～318K范围内的吸附等温线。结果表明:改性凹凸棒石黏土对水溶液中低浓度磷的吸附符合Langmuir等温方程。根据热力学函数关系计算出吸附过程的焓变(△H)为47.65kJ/mol,吸附Gibbs自由能(△G)为–21.46～–30.46kJ/mol,表明改性凹凸棒石黏土对水溶液中低浓度磷的吸附是自发的吸热过程,是物理吸附和化学吸附并存的过程。吸附熵变(△S)为35.13J/(mol·K),表明该吸附过程是熵增过程。     

凹凸棒石/CoFe_2O_4磁性复合材料制备及对亚甲基蓝吸附性能

通过低温回流法制备具有吸附和磁性能的凹凸棒石/CoFe2O4磁性复合材料(MAT),利用傅里叶红外光谱(FTIR)、振动样品磁强计(VSM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等对MAT进行表征,并研究了MAT对亚甲基蓝(MB)的吸附性能。结果表明,磁性粒子CoFe2O4以简单的物理沉积负载于凹凸棒石表面;MAT饱和比磁化强度14 emu/g,磁性较强,易于磁分离;比表面积175.85 m2/g,略大于凹凸棒石。对于25 m L浓度100 mg/L MB溶液,MAT最佳投加量为0.050 g;在pH 3⁹范围内,MAT吸附量随pH值的增大而增大;当温度在2939范围内,MAT吸附量随pH值的增大而增大;当温度在293³38 K,MAT的吸附等温线符合Langmuir方程,吸附焓变1.61 k J/mol,Gibbs自由能变-28.51338 K,MAT的吸附等温线符合Langmuir方程,吸附焓变1.61 k J/mol,Gibbs自由能变-28.51³3.16 k J/mol,吸附熵变102.4833.16 k J/mol,吸附熵变102.48¹02.87 k J/mol,表明该吸附是个吸热、自发且熵增过程;MAT对MB的吸附动力学符合准二级动力学方程,是外表面吸附。     

聚苯胺/凹凸棒石纳米复合材料对甲基橙的吸附性能

通过原位聚合法制备了盐酸和对甲苯磺酸共掺杂聚苯胺/凹凸棒石纳米复合材料,用Fourier红外光谱和透射电镜对纳米复合材料进行了表征,并从热力学和动力学角度探讨了甲基橙在纳米复合材料上的吸附机理。结果表明:纳米复合材料兼具凹凸棒石的结构和聚苯胺的性质;当pH=5～7时,该纳米复合材料对甲基橙有优异的吸附能力,对甲基橙的吸附热力学符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程,最大吸附量可达121.62mg/g,吸附焓变为4.73kJ/mol,吸附自由能变为–(29.79～22.93)kJ/mol,吸附熵变约为98J/(mol·K),是一个自发的吸热过程;纳米复合材料对甲基橙的吸附动力学符合准二级动力学方程,速率常数随着甲基橙溶液初始浓度的提高而下降。     

凹凸棒石/CoFe_2O_4磁性复合材料制备及对亚甲基蓝吸附性能

通过低温回流法制备具有吸附和磁性能的凹凸棒石/CoFe2O4磁性复合材料(MAT),利用傅里叶红外光谱(FTIR)、振动样品磁强计(VSM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等对MAT进行表征,并研究了MAT对亚甲基蓝(MB)的吸附性能。结果表明,磁性粒子CoFe2O4以简单的物理沉积负载于凹凸棒石表面;MAT饱和比磁化强度14 emu/g,磁性较强,易于磁分离;比表面积175.85 m2/g,略大于凹凸棒石。对于25 m L浓度100 mg/L MB溶液,MAT最佳投加量为0.050 g;在pH 3~9范围内,MAT吸附量随pH值的增大而增大;当温度在293~338 K,MAT的吸附等温线符合Langmuir方程,吸附焓变1.61 k J/mol,Gibbs自由能变-28.51~33.16 k J/mol,吸附熵变102.48~102.87 k J/mol,表明该吸附是个吸热、自发且熵增过程;MAT对MB的吸附动力学符合准二级动力学方程,是外表面吸附。     

改性海泡石对重金属Pb~(2+)的吸附机理研究

利用盐酸和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对海泡石进行了修饰改性,研究了改性修饰后的海泡石对Pb~(2+)的吸附性能,着重对其吸附Pb~(2+)的动力学和热力学进行了研究,并探讨了该过程的吸附机理。实验结果表明,改性海泡石对Pb~(2+)的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温方程。同时改性修饰后的海泡石对Pb~(2+)的吸附热力学数据表明过程的焓变ΔH~0=21.89 k J/mol,熵变ΔS~0=136.5 J/(mol·K),对应温度下吸附自由能ΔG0小于零。因此,该过程为自发的吸热过程,其吸附活化能E_a=5.420 k J/mol。     

TiO_2/壳聚糖水凝胶膜对亚甲基蓝的吸附热力学研究

将纳米二氧化钛超声分散在水中,加入到聚乙烯醇和壳聚糖交联制得的水凝胶薄膜中,制备纳米二氧化钛改性壳聚糖水凝胶薄膜。该水凝胶薄膜具有良好的吸水性能和力学性能,并对亚甲基蓝染料具有一定的吸附性。通过研究吸附热力学可以得到,ΔG 0,ΔH 0,|ΔH|=138.925 72kJ/mol,即吸附为自发放热过程,且对亚甲基蓝的吸附过程主要是化学吸附。     

凹凸棒石/氢氧化物纳米复合材料对磷的吸附热力学

用铁/铝盐水解法制备了凹凸棒石/铝氢氧化物(PNCM Ⅰ)、凹凸棒石,铁氢氧化物(PNCM Ⅱ)和凹凸棒石/铁-铝氢氧化物(PNCM Ⅲ)3种凹凸棒石黏土纳米复合材料,对比研究了这3种复合材料和纯凹凸棒石黏士对水中磷的吸附净化能力,通过等温吸附实验探讨了3种纳米复合材料对磷的吸附机理.结果表明:PNCM Ⅰ和PNCMⅢ凹凸棒石黏十纳米复合材料对磷具有良好的吸附净化能力,而且温度对其影响很小;当初始浓度为1,2mg/L和5mg/L(以磷计)时,100mL水中加入0.1 g的PNCMⅠ和PNCM Ⅲ对磷的去除率可达到99%以上,对磷的吸附容量分别约为8mg/g和15mg/g;这3种凹凸棒石复合材料吸附过程均属于Langmuir吸附;PNCMⅠ和PNCMⅢ对磷的吸附是吸热的化学吸附和物理吸附并存的过程,PNCMⅡ对磷的吸附是吸热的物理吸附过程,且都为熵增加的吸附过程.     

基于离子交换的乙二醇富液脱盐实验研究

为简化深水气田乙二醇回收系统,采用离子交换工艺替代常规乙二醇脱盐工艺,对乙二醇吸附脱盐进行实验研究。通过静态吸附脱盐实验,在含盐乙二醇富液体系中对4种离子交换树脂进行了筛选,并对筛选出的树脂进行了吸附热力学研究。根据吸附能力,筛选出D113阳离子交换树脂和D201阴离子交换树脂用于实验,阴阳树脂体积比例为2∶1时上清液呈中性,阴阳混合树脂用量为200 mL/L,脱盐率为73.89%。D201树脂吸附Cl^-过程中的熵变ΔS为-26.605 J/(mol·K)、焓变ΔH为-13.386 kJ/mol, D113树脂吸附Ca-过程中的熵变ΔS为-26.605 J/(mol·K)、焓变ΔH为-13.386 kJ/mol, D113树脂吸附Ca⁽²⁺⁾过程中的熵变ΔS为-95.794 J/(mol·K)、焓变ΔH为-32.220 kJ/mol,吸附过程符合Langmuir模型,吉布斯自由能变ΔG<0,表明树脂在乙二醇富液中的吸附是放热、自发的过程,D113和D201树脂可用于乙二醇富液脱盐。     

GO/AT复合材料的制备及其吸附性能分析

采用溶液共混法制备氧化石墨烯(GO)/凹凸棒石(AT)复合材料,探讨GO含量对复合材料吸附性能的影响,并对复合材料的组成和微观结构进行了表征和分析。结果表明,当GO/AT的质量比为3/4时,复合材料对盐酸四环素的吸附效果最佳,吸附率达到93.06%。进一步探讨了吸附时间、盐酸四环素初始浓度和溶液pH条件对复合材料吸附性能的变化,分析了复合材料吸附盐酸四环素的过程;GO/AT复合材料对盐酸四环素的吸附过程符合准二级动力学方程,其表观吸附活化能为37.19 kJ/mol,此吸附过程以静电吸附为主;对盐酸四环素的吸附行为符合Langmuir等温式,在研究的温度范围,吸附焓变(ΔHO)为7.77 kJ/mol,吸附自由能变(ΔGO)<0,吸附熵变(ΔSO)为57.62 J/(mol·K),表明该吸附是吸热、自发、熵增过程。     

MOF(Ni)-74对废水中偶氮染料刚果红的吸附性能研究

以2,5-二羟基对苯二甲酸为有机配体、Ni(Ⅱ)为中心金属,采用溶剂热法合成了金属有机骨架材料MOF(Ni)-74,通过XRD和FT-IR对其结构进行了表征。用MOF(Ni)-74吸附偶氮染料刚果红,考察了溶液初始浓度和接触时间、吸附剂投加量、pH值、Na~+浓度及温度对吸附的影响,并对其等温吸附过程、吸附动力学和吸附热力学进行了研究。实验结果表明,随着刚果红初始浓度增大,MOF(Ni)-74的吸附量增大;吸附剂投加量增大,去除率提高,吸附量减少;Na~+浓度增大,吸附量减少。等温吸附模型更符合Freundlich方程,动力学更符合双常数模型。热力学参数ΔG0、ΔH0、ΔS0,表明MOF(Ni)-74对刚果红的吸附是自发的、吸热的过程。     

N-Fe/CNT对Pb(Ⅱ)去除的热力学与动力学研究

使用新鲜向日葵提取液、硫酸亚铁、多壁碳纳米管(MWCNT)等3种原料制备碳纳米管-绿色纳米铁复合材料(N-Fe/CNT),研究pH、不同浓度阴阳离子及反应时间对N-Fe/CNT吸附Pb(Ⅱ)的影响。结果表明,当pH=6时,吸附效果最佳为94.7%;Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO~(2-)_4和CO~(2-)_3对实验均有一定影响,主要原因是溶液中有沉淀生成,影响反应。等温吸附方程Freundlich能更好描述N-Fe/CNT对Pb(Ⅱ)的吸附过程,吸附容量Q_(max)=15.02 mg/g;热力学研究表明,焓变ΔH0,熵变ΔS0,吉布斯自由能ΔG0,可得N-Fe/CNT对Pb(Ⅱ)的吸附是放热、自发且以物理吸附为主的吸附过程。Elovich动力学模型更适合描述N-Fe/CNT对Pb(Ⅱ)的吸附,吸附以表面吸附为主。     

三聚磷酸二氢铝吸附Pb~(2+)的动力学研究

采用动态吸附法研究三聚磷酸二氢铝吸附Pb2+的动力学行为并进行吸附活化状态热力学参数分析。结果表明:当三聚磷酸二氢铝粒径小于150μm,搅拌转速大于200 r/min,Pb2+的初始质量浓度为500 mg/L时,三聚磷酸二氢铝对Pb2+的化学吸附反应符合二级反应动力学方程,吸附速率常数k与温度T之间的关系符合Arrhenius公式,吸附活化能Ea=29.34 kJ/mol,吸附频率因子A=62.25 L/(mg.min),ln(k/T)与1/T之间的关系符合Eyring公式,其活化焓ΔH=27.31 kJ/mol,活化熵ΔS=-217.55 J/(mol.K)。     

TiO_2纳米管石墨烯凝胶吸附酸性大红热力学研究

以二氧化钛纳米管与氧化石墨烯为原料,借助超声波手段和水热合成法,通过原位自组装,得到纳米二氧化钛(NTs)石墨烯复合水凝胶,简称H-NTs-GO。研究H-NTs-GO对酸性大红吸附过程,考察了反应温度对吸附效果的影响,结果表明:吸附等温线符合Freundlich方程,升高温度可以提高吸附容量;分析了酸性大红在H-NTs-GO上的吸附热力学行为,热力学参数ΔG为负值、ΔH和ΔS为正值,说明吸附是一个自发吸热过程,吸附过程是一个熵增加的过程,吸附过程中混乱度在增加。     

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。     

秸秆掺杂与煅烧改性沸石吸附铜锌离子的特性

为增强天然沸石去除重金属离子污染的能力,采用掺杂秸秆和高温煅烧对其进行改性,研究其对Cu⁽²⁺⁾和Zn(2+)和Zn⁽²⁺⁾静态吸附和动态吸附性能。结果表明,改性沸石对Cu(2+)静态吸附和动态吸附性能。结果表明,改性沸石对Cu⁽²⁺⁾和Zn(2+)和Zn⁽²⁺⁾的吸附等温线符合Langmuir方程,理论饱和吸附容量分别为4 043 mg Cu/kg和4 087 mg Zn/kg。吸附动力学曲线可采用Lagergren准二级动力学方程来描述。吸附热力学参数吸附自由能变ΔG <0、吸附焓变ΔH> 0、吸附熵变ΔS> 0,吸附势E <8 k J/mol。改性沸石对Cu(2+)的吸附等温线符合Langmuir方程,理论饱和吸附容量分别为4 043 mg Cu/kg和4 087 mg Zn/kg。吸附动力学曲线可采用Lagergren准二级动力学方程来描述。吸附热力学参数吸附自由能变ΔG <0、吸附焓变ΔH> 0、吸附熵变ΔS> 0,吸附势E <8 k J/mol。改性沸石对Cu⁽²⁺⁾和Zn(2+)和Zn⁽²⁺⁾吸附过程为以物理吸附为主的自发、吸热过程。     

N-Fe/CNT对Pb(Ⅱ)去除的热力学与动力学研究

使用新鲜向日葵提取液、硫酸亚铁、多壁碳纳米管(MWCNT)等3种原料制备碳纳米管-绿色纳米铁复合材料(N-Fe/CNT),研究pH、不同浓度阴阳离子及反应时间对N-Fe/CNT吸附Pb(Ⅱ)的影响。结果表明,当pH=6时,吸附效果最佳为94.7%;Ca⁽²⁺⁾、Mg(2+)、Mg⁽²⁺⁾、SO(2+)、SO^(2-)_4和CO(2-)_4和CO^(2-)_3对实验均有一定影响,主要原因是溶液中有沉淀生成,影响反应。等温吸附方程Freundlich能更好描述N-Fe/CNT对Pb(Ⅱ)的吸附过程,吸附容量Q_(max)=15.02 mg/g;热力学研究表明,焓变ΔH<0,熵变ΔS>0,吉布斯自由能ΔG<0,可得N-Fe/CNT对Pb(Ⅱ)的吸附是放热、自发且以物理吸附为主的吸附过程。Elovich动力学模型更适合描述N-Fe/CNT对Pb(Ⅱ)的吸附,吸附以表面吸附为主。     

黏土基二氧化钛水热制备及其光催化性能研究

以凹凸棒黏土为载体,氟钛酸铵为钛源,采用一步水热法制备了二氧化钛/凹凸棒黏土复合材料。通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱(EDS)、热失重(TG)、比表面积分析等,对二氧化钛/凹凸棒黏土复合材料进行了结构和形貌表征,并考察了其对罗丹明B的光催化性能。结果表明,二氧化钛/凹凸棒黏土是由平均直径约为25.8 nm的锐钛矿二氧化钛纳米粒子均匀负载于凹凸棒黏土表面而形成;二氧化钛/凹凸棒黏土保持了黏土的纳米棒状和多孔结构,比表面积为90.4 m2/g,平均孔径和孔体积分别为10.9 nm和0.28 cm3/g。二氧化钛/凹凸棒黏土具有良好的吸附特征和光催化活性,20 min对罗丹明B的暗吸附率为42.0%,紫外光照射60 min降解率达到98.1%。     

磷脂酰胆碱在硅胶上吸附特性的研究

为了研究硅胶对磷脂酰胆碱(PC)的吸附特性,通过分析不同吸附等温线和PC质量浓度随时间变化曲线,筛选出等温吸附模型和动力学模型并对其进行验证,求取了吸附热力学参数。结果表明:Langmuir等温吸附模型拟合结果良好,相关系数R2均在0.99以上,Lagergren拟一级动力学模型求出的平衡吸附量Qe更接近实验值。所以,这2种模型能更好地描述整个吸附过程,相对误差均在5%以内,可信度较高。此外,整个吸附过程主要受液膜扩散控制,热力学参数ΔH为-18.51—-3.79 k J/mol,该吸附为放热过程;ΔG恒负,吸附过程自发进行;ΔS在低浓度范围内恒负,高浓度范围内恒正,主要是PC与氯仿在硅胶吸附位点存在竞争关系所导致。     

改性竹炭对4-硝基苯酚的吸附行为研究

采用硝酸对竹炭进行改性,考察了改性竹炭对水溶液中4-硝基苯酚的吸附热力学和动力学特性。结果表明,与原竹炭相比,硝酸改性竹炭的比表面积、孔容及对4-硝基苯酚的吸附量显著提高。在实验条件下,动力学过程用二级吸附动力学模拟具有很好的线性相关性,通过二级吸附模型计算出的平衡吸附量与实验值相符。改性竹炭对4-硝基苯酚的吸附行为可用Langmuir和Freundlich等温式进行描述,相关性都较好,但更符合Langmuir公式。求得热力学参数ΔH=28.36 kJ/mol,ΔS=168.88 J/(K.mol),ΔG分别为-19.41(10℃)、-22.86(30℃)、-26.16(50℃)kJ/mol,表明改性竹炭对4-硝基苯酚的吸附是吸热、自发的过程,以物理吸附为主。