磁性壳聚糖微球制备及其对Pb2+的吸附性能研究

课题利用化学共沉淀法制备出Fe₃O₄粒子,在壳聚糖溶液中加入Fe₃O₄粒子进行改性,成功制备出磁性壳聚糖微球。课题以Pb²⁺作为吸附目标,探究了磁性壳聚糖微球对Pb²⁺的吸附的最优条件,并对磁性壳聚糖微球进行回收、再利用。结果表明,50 mL,50 mg/L Pb²⁺溶液投加量为150 mg、pH为6、温度35℃、时间为1 h是吸附实验的最佳条件,制备的吸附剂具有较好的吸附量和Pb²⁺去除率,且能够实现回收再生,具有环境友好性。     

改性壳聚糖对铅离子的吸附性能研究

用过氧化氢改性壳聚糖作为吸附材料,对Pb²⁺进行吸附性能研究,采用紫外分光光度法,用二甲酚橙作为显色剂、六亚甲基四胺作为缓冲溶液,在最大吸收峰波长580 nm下测定吸光度并绘制铅离子标准曲线。初步探讨了pH值、吸附剂用量、温度、时间和初始浓度等因素对Pb²⁺吸附率的影响,最后通过四因素三水平的正交实验确定出最佳吸附工艺条件。结果表明,最佳吸附工艺：50 mL初始质量浓度为110 mg/L的Pb²⁺溶液、pH值为1、30℃吸附30 min时,40 mg改性壳聚糖用量对Pb²⁺的吸附率可达45.66%。     

黄磷渣制备二氧化硅吸附Pb2+的性能研究

为了探究水体中Pb²⁺有效去除方法，以黄磷渣为原料实现二氧化硅的制备、纯化及表征，以其为媒介探究不同因素下对Pb²⁺的吸附性能。结果表明：SiO₂表面成功接枝KH570,传质动力随吸附时间的增加逐渐减弱，吸附缓慢，吸附容量在30 min时饱和达到9.51 mg/g; 60 min后发生解析，导致吸附容量下降至9.38 mg/g。随着温度升高和溶液Pb²⁺浓度的增大，活性位点与Pb²⁺有效碰撞的机率增大，吸附容量达到12.3 mg/g;随着pH值升高吸附容量增大。笔者采用Langmuir和Freundlich模型探索吸附剂对Pb²⁺的吸附行为发现：Langmuir模型等温吸附适合描述吸附剂对Pb²⁺的吸附行为，且SiO₂对Pb²⁺的吸附符合二级动力学行为。     

水泥浆粉去除废水中铅离子效果及行为研究

水泥浆粉含有可吸附重金属离子的成分,可作为吸附剂来处理重金属离子废水。本文利用硅酸盐水泥制备了不同水化龄期的水泥浆粉来处理含Pb²⁺废水,通过X射线衍射仪、同步热分析仪、电感耦合等离子体发射光谱仪等测试方法,研究了水泥浆粉龄期、浆粉用量、Pb²⁺浓度、pH值、温度、时间对Pb²⁺去除效果及吸附行为的影响。结果表明,水泥浆粉对废水中的Pb²⁺去除率普遍大于80%。在35 ℃、pH=2、吸附时间200 min时,0.04 g水灰比为0.50、水化龄期为60 d的水泥浆粉对初始浓度为700 mg/L的Pb²⁺溶液的Pb²⁺去除率为96.06%,吸附容量为336.22 mg/g。水泥浆粉对Pb²⁺的吸附热力学符合Freundlich吸附等温模型,吸附动力学符合拟一级动力学模型。     

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。     

羧甲基壳聚糖微球对曙红Y的吸附研究

以壳聚糖粉末为原料,戊二醛进行交联、羧甲基化,制得羧甲基壳聚糖微球。采用SEM对壳聚糖微球的形貌、大小进行了表征,研究羧甲基壳聚糖微球对曙红Y的吸附性能。探讨吸附剂用量、吸附时间、曙红Y的初始浓度、pH、温度对脱色率的影响,研究吸附等温曲线和动力学方程。实验结果表明,曙红Y初始浓度增加时,吸附量也增加,直到吸附饱和,羧甲基壳聚糖的饱和吸附量为75 mg/g;相同条件下,吸附剂用量增加时,平衡吸附量减小,去除率增加。298 K,吸附剂投加量为1 g,pH=7.0,吸附时间为40 min时,初始浓度为560 mg/L的曙红Y染料的去除率可以达到90%以上。符合Langmuir等温方程和二级吸附动力学方程。     

牛血清白蛋白纳米球接枝杨梅单宁的制备以及吸附去除水体中Pb2+的性能

采用去溶剂法和杨梅单宁-戊二醛固化接枝制备得到杨梅单宁（BT）接枝牛血清白蛋白（BSA）纳米球（BSA-BT-NSs）吸附材料，并系统探讨了其在不同吸附条件下对水体中Pb²⁺的吸附去除性能。研究结果表明：50%用量杨梅单宁（基于BSA-NSs量）接枝固化得到的BSA-BT-NSs具有较好的球形结构和良好的分散性。在吸附实验中，Pb²⁺初始浓度为250mg/L、pH 5.0、温度为298K 条件下吸附20min，BSA-BT-NSs（0.4g/L）对Pb²⁺的吸附效果最佳，最大吸附容量为76mg/g，优于多数同类型吸附材料。BSA-BT-NSs对Pb²⁺吸附过程符合Langmuir方程和准二级吸附动力学模型，且吸附后的BSA-BT-NSs经0.1mol/L 硝酸进行解吸取得了92.04％的良好解吸效果，并可再次重复使用。进一步分析其Pb²⁺吸附机理，表明BSA-BT-NSs中的氨基氮原子、羟基和羧基氧原子作为电子供体参与了与Pb²⁺的空轨道发生配位作用。     

β-环糊精接枝壳聚糖对铅离子的吸附研究

环糊精接枝壳聚糖(CS-CD)分子中含有-OH及大量游离-NH₂,导致其可借离子键,也可借氢键形成具有类似网状结构的笼形分子,从而对二价铅离子发挥稳定的配位作用。通过实验,研究了pH、β-环糊精接枝壳聚糖投加量、Pb²⁺的初始浓度等因素对β-环糊精接枝壳聚糖吸附去除水中Pb²⁺的效果的影响。结果表明,溶液在pH=6时对Pb²⁺的吸附效果最好;增大反应物接触的比表面积,有利于吸附;初始浓度的增加相当于增加了反应物的量,有利于吸附反应的进行;在一定温度范围内,升温有利于吸附。实验还表明,β-环糊精接枝壳聚糖对Pb²⁺的吸附更符合准二级动力学方程;吸附反应自由能变<0kJ/mol,说明反应是自发进行的;XPS分析结果进一步表明该反应属于化学吸附过程。     

交联羧甲基壳聚糖对镁的吸附性能研究

讨论了交联羧甲基壳聚糖对Mg2+的吸附作用,探讨了溶液的pH值、吸附时间、温度等因素对其吸附性能的影响。实验表明,在pH值为4~5时,交联羧甲基壳聚糖对Mg2+的吸附性能很好,吸附率可达95%以上,饱和吸附容量为96.7 mg/g,且具有良好的重复使用性能,在线性范围内方法的相对标准偏差为8.1%。     

槐木活性炭净化废水中Pb2+的工艺研究

低成本高效活性炭吸附剂在废水处理中起着至关重要的作用。可再生的树枝是制备高效吸附剂的“零”成本原料。以刺槐树枝为原料,采用水蒸气活化法制备槐树活性炭,并优化活性炭吸附废水重金属离子Pb²⁺的工艺。结果表明：3 cm×10 cm左右槐树枝段,在110℃下干燥3天后在500℃恒温炭化30 min的槐木炭,再在650℃下恒温活化80 min,水蒸气流量为30 g·h^-1,制备的槐木活性炭对废水中的Pb²⁺有着较好的吸附能力和去除能力,最大吸附量202.0mg·g^-1,最大净化率大于95%。通过单因素实验获得活性炭对Pb²⁺吸附最佳的工艺参数：Pb²⁺初始质量浓度为0.5 mg·mL^-1,吸附时间60 min,吸附温度20℃。Pb²⁺在槐木活性炭上的吸附更适合Freundlich吸附模型。在低于70℃时,吸附是放热过程,槐树活性炭对Pb²⁺的吸附能力大于对溶剂的吸附,吸附是自发过程。     

生物炭吸附溶液中Pb2+的定性及定量研究

由木质纤维素类生物质经过热解制得的生物炭能够高效地吸附污水中的重金属离子,将其作为Pb²⁺吸附剂,具有广阔的应用前景。本文以松木与大豆秸秆为原料,分别在400、600、800℃下制备了生物炭,考察了其理化特性与吸附性能之间的关系,并对各吸附机制的相对贡献进行了定性及定量分析。研究结果表明：大豆秸秆生物炭的吸附性能(最大吸附容量分别为209.35、180.62和226.64 mg·g^-1)远优于松木生物炭的(4.62、12.02和23.47 mg·g^-1)。6种生物炭对Pb²⁺的吸附过程都符合Langmuir模型和拟二级动力学模型,以化学吸附为主,受物理微观结构的影响较小。阳离子交换在生物炭吸附Pb²⁺过程中占据重要作用,其中Ca²⁺的交换能力最强。Pb²⁺在生物炭表面的矿物沉淀主要为水白铅矿和碳酸铅。矿物质沉淀(贡献占比21.9%～76.8%)和阳离子交换(18.1%～72.5%)是大豆秸秆炭和松木炭对Pb²⁺的...     

新型多胺羧甲基壳聚糖的合成及对Ni(Ⅱ)的吸附特性

为了提高壳聚糖(CS)吸附重金属的能力,对表面含有氨基乙酸基团的新型多胺羧甲基壳聚糖(CTGCS)进行了合成研究。其合成过程为:以CS为原料,通过戊二醛交联得到壳聚糖树脂(GCS),再经四乙烯五胺改性,得到多胺壳聚糖树脂(TGCS),最后采用一氯乙酸进行修饰,得到了目标产物(CTGCS)。通过对CS、GCS、TGCS和CTGCS进行红外光谱和XPS分析,对合成过程进行了分析。吸附结果表明,CTGCS对Ni²⁺的吸附规律符合Freundlich 等温式模型,吸附过程符合拟二级动力学模型,最大平衡吸附量为533.8 mg·g^-1,比TGCS的吸附量增加了1.5倍。     

木屑生物炭的制备及其对Pb2+的吸附特性研究

以松木（SM）和楠木（NM）木屑为原料,分别在300、450、600℃下制备了6种木屑生物炭,通过扫描电镜、孔径与比表面积分析仪、傅里叶红外光谱仪和热重分析仪对生物炭的理化性质进行了表征,并探讨了金属离子（Na⁺、K⁺、Ca²⁺）和pH值对生物炭吸附Pb²⁺的影响,同时研究了其吸附动力学。研究结果表明：在相同制备条件下,随着热解温度升高,生物炭的比表面积和孔容积增大,其最可几孔径呈下降趋势,楠木生物炭的比表面积（23.2~311.4 m²/g）均大于松木生物炭（17.6~210.6 m²/g）;FT-IR分析表明,热解温度的升高使生物炭芳香化程度增强,有助于生物炭与Pb²⁺形成稳定的结构。楠木生物炭对Pb²⁺吸附量（46.92~77.12 mg/g）高于松木生物炭（34.90~62.79 mg/g）;溶液中的Na⁺和K⁺不利于生物炭对Pb²⁺的吸附,Ca²⁺有利于Pb²⁺的去除。生物炭对Pb²⁺的吸附均符合准二级动力学方程,颗粒内扩散模型分析表明吸附受多种因素共同影响。     

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。     

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。     

羧基化磁性Fe3O4复合材料的制备及其对水体中Pb2+的吸附研究

以采用共沉淀法制备的磁性Fe₃O₄为核,通过硅烷化及酰胺化反应,制备了羧基化磁性Fe₃O₄复合材料（Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH）,通过红外光谱仪（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、磁强度计（VSM）和X射线衍射仪（XRD）等对复合材料的结构进行了表征,并对不同作用条件下Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH吸附Pb²⁺的效果及Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH的重复使用效能进行了研究。结果表明,具有Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH结构的复合材料已被成功被制备,且该材料仍然能够实现快速磁性分离;Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH对Pb²⁺的静态吸附动力学数据更符合准二阶动力学,吸附时间为100 min、pH=4.5、Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH用量为1.0 g/L时,Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH对Pb²⁺的最大吸附容量为208.7 mg/g,且Langmuir方程更能描述该吸附等温过程;Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH对Pb²⁺的吸附是吸热过程;Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH对Pb²⁺的吸附量随时间延长先增加后趋于稳定,随pH值的增加先增加后减小;相比于一价阳离子,溶液中二价Ca²⁺、Mg²⁺的存在对吸附反应具有一定抑制作用;Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH吸附Pb²⁺后可洗脱再生,连续重复使用6次后对Pb²⁺的去除率仍大于50 %。     

Faujasite zeolite decorated with cobalt ferrite nanoparticles for improving removal and reuse in Pb2+ ions adsorption

Water pollution caused by heavy metals ions has been gaining attention in recent years, increasing the interest in the development of methodologies for their efficient removal focusing on the adsorption process for these purposes. The current challenge faced by adsorption processes is the adequate adsorbent immobilization for removal and reuse. Thus, the present work aimed at producing a faujasite zeolite nanocomposite decorated with cobalt ferrite nanoparticles for Pb~(2+) ions adsorption in an aqueous medium improving magnetic removal and reuse.As a result, a high surface area(434.4 m~2·g~(-1)) for the nanocomposite and an 18.93 emu·g~(-1) saturation magnetization value were obtained, indicating magnetic removal in a promising material for adsorption process. The nanocomposite regeneration capacity evaluated by magnetic recovery after 24 h suspension presented a high Pb~(2+) ion adsorptive capacity(98.4%) in the first cycle. Around 98% of the Pb~(2+) ions were adsorbed in the second cycle. In this way, the synthesized faujasite:cobalt ferrite nanocomposite reveals itself as a promising alternative in adsorption processes, aiming at a synergic effect of FAU zeolite high adsorptive activity and the cobalt ferrite nanoparticles magnetic activity, allowing for adsorbent recovery from the aqueous medium via magnetic force and successive adsorptive cycles.