Fe_3O_4@MgO纳米复合材料的制备及其对Pb~(2+)的吸附性能

采用两步化学沉淀法制备了Fe_3O_4@MgO纳米复合材料,研究了纳米复合材料对Pb~(2+)的吸附性能。结果表明,所制备的复合材料具有较高的顺磁性和稳定性,其饱和磁化强度为58.07 emu/g,初始氧化增重温度为125℃,对Pb~(2+)有较好的吸附能力,在50 min内可以达到吸附平衡,最大吸附量为711.5 mg/g,其吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。     

榛壳吸附剂对铅离子和亚甲基蓝吸附性能研究

榛子壳中富含纤维素、半纤维素、木质素,非常适合用来吸附水体中的阳离子。为了深入研究榛子壳粉吸附剂对阳离子的吸附机制,以铅离子(Pb~(2+))和阳离子染料亚甲基蓝(MB)为例,研究了在榛子壳粉吸附剂吸附Pb~(2+)和MB的动力学吸附特性、等温吸附特性,并进行了热力学分析。研究结果表明准二级吸附动力学方程非常适合拟合榛子壳粉吸附剂对Pb~(2+)和MB的吸附过程,榛子壳粉吸附剂吸附Pb~(2+)和MB的最大吸附量分别为65.02mg/g和46.28mg/g。榛子壳粉吸附剂吸附Pb~(2+)的过程为放热过程,吸附MB的过程为吸热过程。     

锰铁氧体/生物炭的制备及其对Pb~(2+)吸附性能的研究

利用水热法合成了锰铁氧体/生物炭吸附材料(FBC),用于去除溶液中Pb~(2+)离子。通过傅里叶变换红外光谱仪对吸附前后FBC进行表征分析,研究了溶液初始pH、溶液初始质量浓度、吸附时间等对Pb~(2+)离子吸附的影响,探讨了吸附动力学特性和吸附等温线特性。结果表明:温度为25℃,FBC吸附Pb~(2+)离子在120min内即可达到吸附平衡,最大吸附量为126.1mg/g;吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附方程,说明FBC对Pb~(2+)离子的吸附过程主要是单分子层化学吸附。再生吸附实验结果显示,重复利用5次后,FBC对Pb~(2+)离子的吸附量超过70mg/g,表现出良好的再生性能。     

剥离型聚吡咯/蒙脱土纳米复合材料的制备及对Cr~(6+)的吸附研究

以Pickering乳液液滴为模板,通过界面化学氧化聚合制备了剥离型聚吡咯/蒙脱土纳米复合材料(PPy/MMT),研究了PPy/MMT对水中六价铬(Cr~(6+))的吸附特性,探讨了溶液pH值、吸附时间、浓度、温度等因素对Cr~(6+)的吸附效果的影响,并考察了PPy/MMT的吸附再生性能。结果表明:PPy/MMT吸附Cr~(6+)的最佳pH值为2时,对Cr~(6+)的去除效率可达到99.99%,吸附符合Langmuir等温模型,最大吸附容量为289.02mg/g;PPy/MMT能够进行循环吸附,吸附2个循环而不降低对Cr~(6+)离子的去除效率。     

响应面法优化木质素基选择性吸附树脂的皂化条件

采用响应面法研究了膨润土/木质素磺酸钠接枝丙烯酰胺选择性吸附树脂(BLPAM)的皂化实验。以氢氧化钠溶液浓度、皂化温度、皂化时间为影响因素,以Pb~(2+)吸附量、Cu~(2+)吸附量、Pb~(2+)对Cu~(2+)的选择性吸附系数、Pb~(2+)去除率、Cu~(2+)去除率为响应值建立Box-Behnken数学模型,通过响应面分析得到针对各响应值的主次因素和优化皂化条件。采用组合赋权法确定各响应值的权重,获得最终的优化皂化条件。结果表明,BLPAM的优化皂化条件为:氢氧化钠溶液浓度1.45mol/L、皂化温度98℃、皂化时间2.90h,所得皂化BLPAM树脂在二元Pb~(2+)/Cu~(2+)溶液中对Pb~(2+)吸附量为1.772mmol/g,Cu~(2+)吸附量为1.719mmol/g,Pb~(2+)对Cu~(2+)的选择性吸附系数为1.604,Pb~(2+)去除率为96.062%,Cu~(2+)去除率为93.864%。     

膨化稻壳对Cu~(2+)-Pb~(2+)二元离子溶液体系的吸附行为研究

以稻壳(RRH)为原料,通过膨化改性制得吸附材料。对比膨化稻壳(ERH)与其他常用吸附剂如椰壳活性炭、硅藻土、皂土和离子交换树脂等吸附剂的吸附性能,研究其对Cu~(2+)-Pb~(2+)二元重金属离子的吸附特性。结果表明,与未改性RRH相比,经膨化改性后的稻壳表面结构疏松、层层多变、结构粗糙。在Cu~(2+)-Pb~(2+)二元体系中,ERH吸附Cu~(2+)和Pb~(2+)的最大吸附容量分别为7.13mg/g和10.6mg/g。同时,ERH对于Pb~(2+)的吸附能力大于Cu~(2+)的吸附能力,具有一定选择性,而离子交换树脂和皂土吸附容量都较高,对Cu~(2+)-Pb~(2+)二元金属离子吸附选择性不明显。通过拟合分析,ERH吸附过程均符合准二级动力学方程和Langmuir单分子层吸附模型。     

磁性纤维素纳米晶的制备、表征及其吸附Pb~(2+)性能研究

采用静电自组装法制备了磁性纤维素纳米晶(MCNCs),使用Zeta电位测定仪、X射线衍射、综合物性测量系统等测试对MCNCs的形成机制、表面形貌、结构和磁性能进行表征,进一步研究了MCNCs对Pb~(2+)的吸附,探讨了溶液pH和Pb~(2+)初始浓度对其吸附性能的影响。结果表明,纤维素纳米晶(CNCs)与聚乙烯亚胺(PEI)修饰后带正电的Fe_3O_4纳米粒子(PEI-Fe_3O_4)之间的静电吸附是MCNCs形成的主要作用力,10~20nm的PEI-Fe_3O_4分散在CNCs表面,晶型结构没有改变,但两者的相互作用显著提高了MCNCs的热稳定性。MCNCs的饱和磁化强度达到30.9emu/g,可有效实现磁性分离。在pH=5.9,Pb~(2+)初始浓度大于600mg/L的条件下,对Pb~(2+)的最大吸附量可达103.7mg/g,吸附平衡时间为90min,拟一、二级动力学模型均能较好的拟合Pb~(2+)的吸附动力学数据,吸附由表面反应过程和非吸附质扩散过程控制,表面反应过程起主导作用。     

碳纳米管透水混凝土的重金属离子吸附性能

利用多壁碳纳米管(MWCNTs),制备了MWCNTs透水混凝土材料,研究了其对水溶液中二价重金属离子Pb~(2+)、Cd~(2+)以及Cu~(2+)的吸附性能。重金属离子溶液初始浓度为100,400,700及1 000 mg/L,吸附时间为1,2,6,12,24,48及72 h。测试了MWCNTs透水混凝土对Pb~(2+)、Cd~(2+)以及Cu~(2+)吸附量与吸附时间的关系,分析了重金属离子溶液初始浓度对Pb~(2+)、Cd~(2+)以及Cu~(2+)平衡吸附量的影响。研究发现,MWCNTs透水混凝土对Pb~(2+)、Cd~(2+)以及Cu~(2+)离子的吸附量在24 h后达到吸附平衡;随着重金属离子溶液初始浓度的增大,MWCNTs透水混凝土对Pb~(2+)、Cd~(2+)以及Cu~(2+)离子的平衡吸附量明显提高;MWCNTs透水混凝土对重金属离子的吸附能力大小顺序为Pb~(2+)Cd~(2+)Cu~(2+)。MWCNTs透水混凝土对重金属离子的吸附等温线与Freundlich模型符合较好,可以采用Freundlich模型描述MWCNTs透水混凝土对重金属离子的吸附等温线。     

木质纤维素基纳米复合材料对Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附研究

以原位插层共聚法制备木质纤维素-g-丙烯酸/丙烯酰胺/蒙脱土(LNC-g-AA/AM/MMT)纳米复合材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对其结构进行表征。研究在金属离子初始浓度、吸附时间、吸附温度、pH值等不同吸附条件下,LNC-g-AA/AM/MMT纳米复合材料对Pb2+、Cd2+吸附性能的影响。结果表明,当Pb2+、Cd2+初始浓度分别为0.04和0.06mol/L,吸附时间分别为120和60min,吸附温度分别为40和30℃,pH值为5.5时,LNC-g-AA/AM/MMT纳米复合材料对Pb2+、Cd2+的吸附量分别高达504.2和246.9 mg/g。整个吸附过程均符合Langmuir吸附等温线模型和伪二级动力学模型,且是个自发放热的反应过程。同时对最佳条件下吸附饱和的LNC-g-AA/AM/MMT纳米复合材料进行解吸研究,脱附率分别为93.4%和92.9%。     

重金属选择反应性纳米修复剂的制备及应用研究

随着工业的快速发展,重金属污染的废水治理已变成一个亟待解决的问题。采用泡花碱为硅源,以巯基丙基三甲氧基硅烷为修饰剂,采用原位修饰法制备了巯基二氧化硅纳米修复剂(SiO_2-SH)。研究发现,在57.0 mg/L Pb~(2+)、Cd~(2+)混合离子溶液中,制备的修复剂20 min即可去除溶液中的Pb~(2+)、Cd~(2+)离子。当溶液中同时存在Pb~(2+)、Cd~(2+)、Ca~(2+)、Mg~(2+)4种离子时,对4种离子的去除率分别为100%,80.9%,7.3%,6.5%,说明制备的修复剂对Pb~(2+)、Cd~(2+)离子具有选择反应性。同时发现,与Frundlich模型相比,吸附剂对Pb~(2+)、Cd~(2+)离子的吸附过程符合Langmuir模型,Pb~(2+)、Cd~(2+)离子的最大单分子层吸附能力分别为64.10和59.52 mg/g,具有较高的吸附容量。总之,制备的SiO_2-SH修复剂对溶液中的Pb~(2+)/Cd~(2+)具有快速、高效的去除能力及优良的重金属离子选择反应性,具有较强的市场竞争力。     

农林废弃物吸附废水中重金属Pb~(2+)的性能及机理研究进展

人体Pb~(2+)超标会造成贫血、肾功能衰竭、内分泌系统和中枢神经系统紊乱等症状。Pb~(2+)可通过含Pb~(2+)废水、废渣等形式对环境造成污染,其中含Pb~(2+)废水不仅对水源造成直接污染,同时也会在流经区域土壤形成Pb~(2+)富积而造成土壤重金属污染,因此对含Pb~(2+)废水的无害化处理刻不容缓。废水中Pb~(2+)的去除方法主要包括离子交换法、化学沉淀法、电化学法、膜过滤法和吸附法等,其中,吸附法因具有效率高、方便操作和成本低等优点而被广泛应用。商业活性炭吸附废水中Pb~(2+)的效果很好,但是高成本限制其使用,因此寻找活性炭替代吸附剂是吸附法处理含Pb~(2+)废水技术发展的关键。农林废弃物(AFW)因其来源广泛、种类繁多、成本低廉、吸附效果好、吸附材料可再生等诸多优势,被广泛应用于废水中Pb~(2+)的去除。可通过酸碱盐改性、结构改性、炭化改性、有机溶剂改性和复合改性等对AFW进行处理,以提高其吸附效率。同时,Pb~(2+)初始浓度、吸附剂量、p H值、温度和时间等因素对AFW吸附Pb~(2+)的效率有较大的影响。AFW可通过离子交换、络合作用、物理吸附、化学沉淀等多重作用机制实现Pb~(2+)的高效吸附,其吸附动力学一般符合准二级动力学模型,吸附热力学一般符合Langmuir热力学模型或Freundlich热力学模型。本文综述了AFW吸附废水中Pb~(2+)的研究现状与进展,从AFW改性、Pb~(2+)吸附影响因素及其作用机制等方面进行了讨论。最后,对AFW吸附Pb~(2+)研究中存在的问题进行了分析,并对其未来的研究方向进行了展望,以期为制备稳定可循环的AFW提供参考。     

APTES改性介孔硅的制备及对重金属离子的吸附性能研究

以介孔二氧化硅为原材料,将3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)改性接枝到介孔硅表面,对改性介孔二氧化硅进行表征分析。介孔硅具有较高的比表面积,而APTES中的氨基具吸附重金属功能,使得氨基改性介孔硅吸附重金属离子的功能更强。探讨了介孔硅对重金属的吸附性能,考察氨基功能化介孔硅吸附剂对重金属镉离子(Cd~(2+))、铅离子(Pb~(2+))、铜离子(Cu~(2+))的选择吸附作用。实验结果表明,吸附时间8h以上,介孔硅和改性介孔硅对Cd~(2+)的吸附量分别为0.14、0.15mg/g,对Pb~(2+)的吸附量分别为0.14、0.15mg/g,对Cu~(2+)的吸附量分别为0.13、0.15mg/g;在温度为25℃,震荡时间为24h的条件下,改性介孔硅对Pb~(2+)吸附性能最好,吸附量为0.13mg/g,其次是Cu~(2+)为0.02mg/g,最后是Cd~(2+)为0.01mg/g,说明在3种金属的混合溶液中,改性介孔硅对Pb~(2+)有良好选择吸附性。     

珠状软磁性Fe_3O_4MNPs/PAA/ATP NRs三元纳米复合微凝胶的制备及其对Pb~(2+)吸附性能的研究

以功能化纳米Fe_3O_4粒子和功能化凹凸棒黏土纳米棒晶为交联点形成刚性无机网络骨架,以含羧基活性官能团的丙烯酸为聚合单体,采用"一锅法"反相悬浮工艺制得具有三维网络交联结构的新型软磁性珠状纳米Fe_3O_4/聚丙烯酸/纳米凹凸棒晶三元纳米复合微凝胶,并研究了其机械强度、磁性能及对Pb~(2+)的吸附性能。实验结果表明:以功能化纳米Fe_3O_4粒子和凹凸棒黏土纳米棒晶为交联剂,获得的微凝胶具有优异的机械强度和超顺磁性;在pH为5的100mg/g Pb~(2+)溶液中,复合微凝胶对Pb~(2+)的吸附容量大于43mg/g,吸附的Pb~(2+)在0.3mol/L HCl水溶液中仅需100min即可完全解吸,经5次吸附-解吸循环使用后,吸附容量和解吸率几乎不变,再生使用性很好。     

共存离子对Bentonite/LS-g-AM-co-MAH吸附Pb~(2+)的影响

采用自制膨润土/木质素磺酸钠接枝丙烯酰胺-马来酸酐复合吸附树脂(Bentonite/LS-g-AM-co-MAH),研究了外加电解质中竞争阳离子与共存阴离子对Bentonite/LS-g-AM-co-MAH吸附Pb~(2+)的影响。结果表明:竞争阳离子Li~+、Na~+、K~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、Ni ~(2+)、Co~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)和Cu~(2+)抑制Pb~(2+)的吸附,抑制作用顺序为Cu~(2+)Cd~(2+)Zn~(2+)Co~(2+)Ni ~(2+)Ca~(2+)Mg~(2+)K~+Na~+Li~+;Fe~(3+)和Al~(3+)在pH=2.0~3.0时抑制Pb~(2+)的吸附,在pH=4.0~6.0时促进Pb~(2+)的吸附,两者的影响顺序为Fe~(3+)Al~(3+)。共存阴离子NO_3~-、Cl~-和Br~-抑制Pb~(2+)的吸附,抑制作用顺序为Br~-Cl~-NO_3~-;SO_4~(2-)和PO_4~(3-)有利于去除Pb~(2+),两者影响基本相同。     

酰化壳聚糖改性膨润土对Pb~(2+)、Al~(3+)的吸附性能研究

合成酰化壳聚糖后与膨润土通过化学键合得到了酰化壳聚糖改性膨润土复合吸附剂。通过傅里叶红外光谱分析和热重分析对改性膨润土进行了表征。探讨了膨润土和改性膨润土对模拟废水中金属离子Pb~(2+)、Al~(3+)的吸附性能。改性膨润土对Pb~(2+)的吸附时间为1h,温度在50℃,用量为0.1g,pH=5时吸附效果较好。改性膨润土对Al~(3+)在吸附45min后达到吸附平衡,温度对Al~(3+)的吸附影响不大。结果表明改性膨润土对Pb~(2+)、Al~(3+)具有较好的吸附能力。     

智能微球复合膜的制备及其Pb~(2+)检测性能研究

通过将Pb~(2+)响应性聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-苯并-18-冠-6-丙烯酰胺)智能微球结合至尼龙6/聚醚砜复合膜的膜孔中作为Pb~(2+)响应型智能开关,成功构建了一种能检测痕量Pb~(2+)浓度的高灵敏智能微球复合膜.系统研究了智能微球的形貌结构及Pb~(2+)响应性,确定了37℃时其Pb~(2+)响应性能最佳.系统研究了智能微球复合膜的形貌结构及Pb~(2+)检测性能,发现其检测限可低至10~(-7) mol/L,低于工业废水中Pb~(2+)含量标准,展现出高灵敏Pb~(2+)检测特性.研究结果为制备新型高灵敏Pb~(2+)浓度智能检测系统提供了新思路.     

ZnCl_2改性柠檬渣的吸附性能研究

研究了用10%的ZnCl_2化学改性柠檬渣的吸附性能,考察了改性前后柠檬渣对Cu~(2+)、Pb~(2+)和Cr~(6+)的吸附率变化情况。测定了柠檬渣的灰分、碘吸附值、比表面积和孔结构;利用红外光谱、紫外光谱、X射线衍射仪、扫描电镜和能谱对柠檬渣的结构进行了表征。研究结果表明:改性后的柠檬渣对Cu~(2+)、Pb~(2+)和Cr~(6+)的吸附率分别提高约10、2和1.2倍;改性后柠檬渣的孔容、孔径、灰分率和碘吸附值变化不大,比表面积增大了近3倍;改性并未改变柠檬渣的基本框架,改性后的柠檬渣在近紫外区有最大吸收波长;Cl~-能分别被Cu~(2+)、Pb~(2+)、Cr~(6+)完全取代,但形成的EDS峰不高。     

纳米零价铁液相还原制备及其对水中Pb~(2+)的去除作用

为研究液相还原法制备的纳米零价铁去除Pb~(2+)的机理,在液相还原法的基础上加入有机高分子材料,制备纳米零价铁;利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对其进行表征;研究不同时间时离子初始浓度和溶液初始p H值对纳米零价铁去除Pb~(2+)的影响。结果表明:纳米零价铁对Pb~(2+)的去除在120 min内基本达到平衡,当Pb~(2+)初始浓度为50、100 mg/L、纳米零价铁添加量为1 g/L时,Pb~(2+)去除率达99%以上;p H值从2.0增大至3.0时,Pb~(2+)的去除率从41.47%增大至73.58%;p H值从3.0增大至4.0时,Pb~(2+)去除率从73.58%增大至92.62%;动力学拟合结果表明,纳米零价铁去除Pb~(2+)的过程符合准二级动力学模型;纳米零价铁去除Pb~(2+)的机制主要是氧化还原和共沉淀。     

纤维素基磁性吸附剂的制备及其吸附金属离子性能

为提高纤维素基吸附剂性能,使纳米纤维素(NCC)与乙二胺(EDA)反应制得NCC-EDA后,链接原位生成的Fe_3O_4制备了磁性吸附剂NCC-EDA/Fe_3O_4,并在结构表征的同时,考察了体系pH值、吸附时间、溶液浓度、吸附温度等对产物吸附金属离子性能的影响。结果表明,NCC-EDA/Fe_3O_4具有较大比表面积和孔隙,丰富的活性官能团及顺磁性能;最佳条件下对Pb~(2+)、Ni~(2+)及Cr~(6+)的最大吸附量为352.10,265.96和291.55mg/g;吸附过程为单分子层吸附,吸附行为符合拟二级动力学方程及Langmuir吸附等温线,具有吸附速率高及重复使用性能优等特点。     

NaOH/KOH改性柠檬渣吸附Cu~(2+)、Pb~(2+)和Cr~(6+)的研究

为了研究柠檬渣化学改性后的吸附性能,分别利用10%的KOH和NaOH对其进行改性。测量了改性前后柠檬渣对Cu~(2+)、Pb~(2+)和Cr~(6+)的吸附率,并测定了柠檬渣的灰分、碘吸附值、比表面积和孔结构(BET);利用差热分析(TG-DTA)、红外光谱(IR)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)对柠檬渣进行表征。改性后的柠檬渣对Pb~(2+)的吸附率增加近2倍,对Cr~(6+)的吸附率减小了近10倍左右,对Cu~(2+)吸附的影响不大;活化后的柠檬渣孔容分别增大3倍和4倍;柠檬渣在活化前后的孔径都为中孔;活化后的柠檬渣的比表面积、灰分和碘吸附值增幅较大。活化后的柠檬渣表面变得有些疏松,比表面积增加都超过了2倍,灰分率分别增加了近2倍和1.5倍左右,而碘吸附值分别增加了近3.5倍和2.5倍左右。柠檬渣为非晶型结构,改性前后并没改变柠檬渣的基本框架。活化和吸附Pb~(2+)样品的吸热峰和放热峰所对应的温度均不相同。