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。     

磁性壳聚糖吸附剂的季铵盐改性及磷吸附性能

为提升吸附剂的固-液分离效率及磷吸附选择性,以粉煤灰磁珠(CMS)为磁核,以甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)改性的壳聚糖(CS)为壳层材料,制备了磁性CMS/CS/MAPTAC吸附剂。利用热重分析、X射线衍射、振动样品磁强计、扫描电镜、红外光谱仪和X射线光电子能谱对CMS/CS/MAPTAC进行了系统表征。研究表明,CMS颗粒均匀分布于CS基体中,MAPTAC以化学键形式与CS结合。所得CMS/CS/MAPTAC具有16.8 emu/g的强磁性,因而可利用磁场实现高效固-液分离。磷吸附试验表明,CMS/CS经MAPTAC修饰后,磷吸附性能大幅提升。在pH=4.0,25℃条件下,其最大磷吸附容量可达50.7 mg/g。溶液pH、时间、浓度、温度和共存阴离子等因素对磷吸附性能具有显著影响。吸附动力学和等温线模拟表明,CMS/CS/MAPTAC的磷吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,以单分子层化学吸附为主。经过五次循环利用后,CMS/CS/MAPTAC仍保留60%以上的磷吸附性能。     

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。     

复合吸附剂麦饭石-壳聚糖的制备及对Zn~(2+)的吸附性能

含重金属离子的废水对人体和环境有极大的影响,采用吸附法对其进行处理,效果较好,但成本高,不易推广.为此,利用麦饭石负载壳聚糖制备了一种价廉的复合吸附剂.通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其结构进行了表征,研究了不同pH值、不同吸附时间、不同吸附剂投加量对复合壳聚糖吸附Zn2+的影响.结果在pH值为6～8、吸附时间为40 min、复合吸附剂的投加量为4.0 g/L的条件下,复合吸附剂对Zn2+的吸附率达到95%以上,达到国家污水综合排放标准.通过对试验数据运用相关数学模型拟合,复合吸附剂对Zn2+的吸附符合Langmuir吸附等温式,其相关系数R2为0.965 1.因而复合吸附剂麦饭石-壳聚糖可有效地处理含锌废水.     

活性炭负载Fe(Ⅲ)氧化物去除水中的磷酸根

利用活性炭负载铁氧化物制备了复合吸附剂,并用于水中磷酸根的去除.采用BET,SEM及XRD等手段对复合吸附剂的物理化学特性进行了表征,用静态吸附实验方法比较研究了复合吸附剂和活性炭从水溶液中吸附磷酸根的性质.结果表明:复合吸附剂具有快的吸附速度和高的吸附容量,其吸附磷酸根的性质受溶液pH值、铁含量及阴离子浓度的影响.在pH=3.0时,复合吸附剂对磷酸根的吸附容量为98.39 mg/g,而活性炭为78.90 mg/g.相比之下,Freundlich模型比Langmuir模型能更好地描述复合吸附剂和活性炭对磷酸根的吸附过程;而Lagergren二级方程却能很好地描述复合吸附剂对磷酸根的吸附动力学.水合氧化铁/活性炭复合吸附剂吸附磷酸根为吸热过程.     

HCl浓度对水合氧化铁复合吸附剂P吸附效能的影响

为避免传统水合氧化铁(HFO)负载树脂复合吸附剂制备过程中大量使用HCl对设备防腐、安全及环保带来的问题,优化HFO复合吸附剂的制备工艺方法,改变负载液中HCl浓度制备得到多种HFO复合吸附剂,考察制备得到的HFO复合吸附剂对P的吸附动力学、吸附等温线、初始pH、共存离子影响、解吸再生方法等,评价负载液中HCl浓度对吸附剂吸附效能的影响。结果表明,负载液中HCl浓度由2 mol·L?1降低至0.5 mol·L?1,并不会显著降低HFO复合吸附剂的P吸附容量。HCl浓度为0.5 mol·L?1时制备得到的HFO复合吸附剂对P的最大吸附容量为29.67 mg·g?1,显著高于D201树脂载体(16.39 mg·g?1),其吸附动力学曲线更符合准一级吸附动力学模型,最佳的P吸附pH为6~8,在共存离子Cl?、NO₃?、SO₄2?、CO₃2?浓度为1.0 g·L?1的条件下,吸附剂对P的吸附容量降低31.1%~53.0%。采用5wt%的NaOH溶液能有效实现吸附剂中P的解吸再生。      

改性磁性壳聚糖微球对氟离子的吸附特性研究

使用电喷法和原位生成法结合制备了磁性壳聚糖(CS)微球,通过氨基化和负载镧改性制备了具有除氟性能的磁性CS微球吸附剂。采用批量实验法对微球吸附剂的氟离子吸附行为进行了研究。结果表明:当溶液pH=9,温度高于15℃,吸附时间超过8h时,吸附基本达到平衡。对于初始氟离子浓度为20mg/L的溶液,吸附剂对氟离子的去除率能达到96%以上。饱和吸附量为(19.747~25.556)mg/g。吸附过程符合Langmuir等温方程和准二级动力学方程。吸附剂制备过程简单,耗能低且环保,具有较好的应用前景。     

MnCl_2-NaOH改性硅藻精土吸附剂的制备及其对As(Ⅴ)的吸附机制

以硅藻精土为基体,MnCl_2和NaOH为复合改性剂制备了针对As(Ⅴ)离子的吸附剂。研究了MnCl_2-NaOH/硅藻土吸附剂用量对As(Ⅴ)去除率的影响,通过SEM、FT-IR、XRD、XPS对改性前后及吸附后的样品进行了微观分析。结果表明:随着吸附剂投量的增加,溶液中As(Ⅴ)的去除率从44.9%增加到93.9%。改性后硅藻基体未发生改变,MnCl_2-NaOH/硅藻土吸附剂平均孔径变大,比表面积增大近7倍。硅藻土经改性后红外活性羟基峰消失,表面新生成Mn—O—Si吸收峰,在XRD数据上显示新生成含有MnO_2的物相,表面Mn得到电子,通过氧化与硅藻表面形成复合接枝,吸附剂吸附溶液中含As(Ⅴ)的离子后,出现Mn_3(AsO_4)(OH)_4等物相,吸附过程中As得电子,Mn失电子,O、Si表面电子向As偏移,As在吸附剂表面的吸附方式有配位吸附、电荷吸附等。     

氨化烟末生物碳吸附剂的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附行为

以卷烟废弃烟末为原材料,对其进行碳化处理后再引入氨基功能团制备氨化烟末生物碳吸附剂(NH₂/TPB),研究p H、投加量、温度、吸附时间对NH₂/TPB吸附Cr(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)等技术进行机制分析。结果表明:初始浓度为210 mg/L、pH=4、投加量为0.8 g/L、温度为45℃、吸附时间为120 min时,NH₂/TPB对Cr(Ⅵ)的最大吸附量为103.627 mg/g。吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型。Cr(Ⅵ)吸附去除机制主要包括静电相互作用、还原反应以及与-NH₂、-OH、-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,Cr(Ⅵ)去除率在82.88%以上。研究表明氨化烟末生物碳具备处理与修复酸性含Cr(Ⅵ)废水污染的潜力。     

粉煤灰负载壳聚糖吸附剂处理水中Cr(Ⅵ)的研究

将粉煤灰与壳聚糖复合得到一种负载吸附剂,研究了其对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附,详细探讨了固体吸附剂吸附Cr(Ⅵ)的最佳工艺条件.结果表明,该吸附刺对Cr<Ⅵ)具有较好的吸附性能,最佳吸附条件是:温度为25℃,pH=5,Cr(Ⅵ)初始质量浓度为20mg/L,吸附剂用量为10g/L,吸附时间为1h,Cr(Ⅵ)的去除率可以达到90%以上.     

污泥灰对Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的吸附作用研究

在静态条件下,以改性城市污泥为吸附剂,研究了污泥灰(MSSA)对重金属离子的吸附性能,着重探讨了改性污泥灰去除工业电镀废水中重金属离子Cd(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的适宜条件.结果表明,pH值是影响污泥灰对重金属离子吸附的重要因素,镉(Ⅱ)、镍(Ⅱ)吸附的最佳pH值为6.0和6.5;当吸附剂最佳用量为10g/L时,Cd(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)的吸附容量分别达到1.21mg/g和1.02mg/g;吸附等温线可以用Freundilich和Langmuir模型描述,吸附过程基本符合Langmuir和Freundilich吸附等温式.该吸附剂吸附性能优越,可有效地去除废水中的相关金属离子.     

AA/SiO2/CTS复合材料制备及其吸附铬离子研究

通过浸渍法分别用丙烯酸(AA)和纳米二氧化硅(SiO₂)改性壳聚糖(CTS),制备AA/SiO₂/CTS复合材料。通过红外光谱表征了复合材料的结构，并以复合材料为吸附剂吸附铬离子，研究了复合材料吸附铬离子的吸附性能。结果表明：当吸附剂用量为2.0g, pH为6左右，铬离子浓度为20mg/L,温度为25℃,吸附70min时，吸附效果最好，改性后的复合吸附剂AA/SiO₂/CTS的吸附率最高可达96%,明显高于未改性CTS的85%和AA/CTS的92%。吸附热力学和动力学研究表明，Freundlich等温模型和拟二级动力学模型更加符合吸附过程。     

硅藻土原位生长纳米氧化锰及吸附性能

采用低温水热法在硅藻土上原位生长花片状纳米氧化锰制成吸附剂,采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、高分辨透射电镜、N2吸脱附等对样品进行分析、表征。结果表明,反应时间为8 h时,所得样品比表面积为141 m2/g,累积体积分数为50%时对应的颗粒粒径d50为35.14μm,对质量浓度为10 mg/L的Cr(Ⅵ)、As(Ⅴ)污水的去除率分别为100%、99.98%,最大吸附量分别为157.6、93.2 mg/g。     

UiO-66/壳聚糖的制备及其对U(VI)的吸附机制

铀矿开采和冶炼等工艺产生大量低浓度铀废水,危害着生态环境和人类健康,从含铀废水中去除铀(VI)迫在眉睫。本文以UiO-66、壳聚糖(CS)为原料,采用交联法制备UiO-66/CS新型复合材料,通过静态吸附实验,考察不同pH值、吸附剂投加量、吸附时间及铀初始浓度等外部因素对U(VI)去除率的影响。通过SEM、FTIR、XPS等对UiO-66/CS材料进行表征分析,揭示吸附剂去除U(VI)的机制。结果表明：在铀初始浓度为5 mg/L,温度为298 K,p H为5,投加量为0.15 g/L,吸附时间120 min条件下,UiO-66/CS对U(VI)的去除率可达90.24%。吸附过程符合准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型。U(VI)吸附去除机制主要是-NH、-COOH、Zr-O、-OH等官能团与U(VI)发生络合作用。     

水合氧化铁负载量对丙烯酸树脂基复合吸附剂的结构及除磷影响

为优化丙烯酸树脂基水合氧化铁(Hydrated ferric oxide,HFO)复合吸附剂的负载量,调节FeCl₃浓度制备出5种复合吸附剂(HFO负载量分别为5.3wt%、8.6wt%、12.1wt%、14.9wt%和18.5wt%,以Fe质量分数计),分析其结构性能,并考察D213-HFO复合吸附剂对磷的吸附等温线、吸附动力学、pH和共存离子影响及洗脱效果。结果表明,复合吸附剂负载HFO颗粒为纳米无定型HFO,在直径方向呈U型分布。此外,随HFO负载量增加,磷吸附容量先升高后下降,负载量为14.9wt%的复合吸附剂吸附容量最大(19.04 mg·g?1)。复合吸附剂吸附磷在240 min达到平衡,更符合准一级动力学模型(R2>0.99)。磷吸附最佳pH为6~8,当SO₄2?≥600 mg·L?1树脂对磷无吸附效果,而负载HFO吸附磷不受影响。在连续4个吸附-洗脱周期内,5wt%的NaOH和5wt%的NaCl溶液对磷的洗脱率均接近100%。实验表明,复合吸附剂的吸附容量随HFO负载量增加先升高后下降,而结构性能、吸附平衡时间、pH适应范围、共存离子影响及洗脱效果无显著差异。      

三氯化铁改性活性炭(Fe3+-AC)对Cr(Ⅵ)的吸附研究

工业化发展导致废水中含有大量重金属离子，去除重金属离子成为水质净化的研究热点。以活性炭(AC)为主体吸附剂，进行三氯化铁改性，制备出三氯化铁改性活性炭吸附剂(Fe³⁺-AC),通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对其结构进行表征。结果表明：三氯化铁已成功改性活性炭，改性后吸附剂Fe³⁺-AC孔径较AC有所增大，更有利于离子吸附。进一步探究Fe³⁺-AC对Cr(Ⅵ)的吸附能力，吸附时间为300min,吸附剂投加量为0.2g, pH为6时，吸附效果最好，在此条件下，Fe³⁺-AC对Cr(Ⅵ)的去除率接近90%,为后续循环吸附研究奠定基础。     

聚吡咯对Cr(Ⅵ)离子的吸附性能研究

目前有关纯聚吡咯(PPy)用于吸附处理含Cr(Ⅵ)废水的研究不多。为了考察聚吡咯对铬离子污水的吸附性能,在超声条件下原位氧化聚合制备了PPy微/纳米球。用红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和紫外-可见光谱仪分别表征了样品的结构、形貌和吸附性能。以聚吡咯为吸附剂研究了吸附时间、pH值、初始浓度及温度对Cr(Ⅵ)离子吸附性能的影响。结果表明:对于含Cr(Ⅵ)500 mg/L的溶液,吸附5 min的去除率已超过94.6%;pH值对PPy吸附性能影响不大;随着温度的升高,吸附率逐渐升高。其等温吸附行为较好地符合Freudlich吸附模型。PPy动力学吸附拟合满足准二级动力学模型,通过计算得到聚吡咯对Cr(Ⅵ)的理论最大单位吸附量为47.6 mg/g(试验值为49.7 mg/g)。     

麦麸对中性红和孔雀石绿染料污水吸附机理研究

采用麦麸吸附剂对模拟印染废水中的中性红和孔雀石绿进行生物吸附处理。在染料初始浓度为100mg/L、麦麸投加量为4.0g/L、吸附时间为90min的条件下,当中性红溶液pH值为7时,麦麸对中性红的去除率达98.05%;当孔雀石绿溶液pH值为5.0时,麦麸对孔雀石绿的去除率为95.35%。动力学研究表明,麦麸对2种染料的吸附过程均符合准二级动力学方程,说明该吸附过程以化学吸附为主。使用Freundlich等温吸附方程可较好的拟合麦麸对2种染料的吸附,说明该吸附以多分子层吸附为主,对中性红的饱和吸附量为24.54mg/g,对孔雀石绿的饱和吸附量为23.88mg/g。     

氧化石墨烯-锰氧化物复合物的制备及对铀的吸附性能

为了改进吸附性能和后处理过程中固液分离的简便性,采用改进的Hummers法合成氧化石墨烯(GO),再通过超声法将其与锰氧化物(Mn_xO_y)进行复合获得复合型吸附剂GOMO,并用红外光谱仪(FTIR)、拉曼(raman)光谱、扫描电子显微镜(SEM)及光电子能谱(XPS)对产物结构和形貌进行表征。考察溶液pH值、离子强度、吸附时间和铀溶液初始浓度对GOMO吸附行为的影响,同时对吸附机理进行初步探索。结果表明,GOMO对铀具有很好的吸附性能,溶液吸附效果有显著的影响。对于初始浓度为10 mg/L的含铀溶液,二者均可在短时间内达到近100%的去除率,吸附量分别为75.46 mg/g和143.34 mg/g。GOMO对铀的吸附过程符合Langmuir模型和准二级动力学模型。在核废液处理的实际应用中,GOMO对铀的去除效果明显优于GO。     

丙烯酸接枝改性氧化石墨烯及其对Ce(Ⅲ)的吸附性能研究

以氧化石墨烯为基材，通过接枝丙烯酸单体，对其进行功能化改性，制备出对Ce(Ⅲ)具有良好吸附性能的吸附材料(GO-g-PAA)。系统研究了吸附时间、溶液pH值等不同实验条件对Ce(Ⅲ)吸附行为的影响。结果表明，GO-g-PAA用于吸附Ce(Ⅲ)时可在100 min达到吸附平衡，吸附过程符合准二级吸附动力学方程和Langmuir等温吸附模型，属于化学吸附和单分子层吸附，其理论最大吸附量为251.9 mg/g。XPS谱图证实GO-g-PAA吸附Ce(Ⅲ)时属于阳离子交换机理。此外，GO-g-PAA在pH=1时对Ce(Ⅲ)的吸附量仍可达到101.9 mg/g,说明该吸附剂可在强酸性条件下使用，因此GO-g-PAA在去除废水中的稀土离子污染物方面具有良好的应用前景。