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。     

抗污染海藻酸钙水凝胶纳滤膜对水中重金属离子的去除性能

以海藻酸钠为单体,尿素为致孔剂,采用钙离子交联的方法制备海藻酸钙水凝胶纳滤膜,并研究该纳滤膜的表面形貌、亲水性、抗污染性以及对水中重金属离子的去除。结果表明,海藻酸钙纳滤膜具有优良的抗污染性能,水接触角在2s几乎降为0。牛血清白蛋白(BSA)的通量为纯水通量的97.7%,交替过滤纯水和BSA溶液3次后,通量恢复率仍能达到91.3%。0.1 MPa压力下运行120 min,海藻酸钙纳滤膜对20 mg/L Cd~(2+)溶液的通量为15.5 L/(m~2·h),Cd~(2+)去除率达到99.5%以上。纳滤膜对混合重金属离子的去除率从高到低依次为Pb~(2+)Cu~(2+)Cd~(2+)。重金属离子的去除主要依靠吸附效应和离子交换来实现。     

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。     

类沸石咪唑酯骨架材料ZIF-67对重金属离子镉、铜和铅的吸附性能研究

采用室温搅拌法制备了ZIF-67材料,用X-射线粉末衍射(PXRD)、扫描电镜(SEM)、红外(FT-IR)和X射线光电子能谱分析(XPS)等分别对所制备的样品进行了结构表征。研究了该材料对水体中镉(Cd~(2+))、铜(Cu~(2+))和铅(Pb~(2+)) 3种重金属离子的吸附性能。结果表明所制备的ZIF-67材料为十二面体结构,尺寸分布均匀,尺寸约为1.5～2.2μm,其对Cd~(2+)、Cu~(2+)和Pb~(2+)的平衡吸附量564.0 mg·g~(-1),733.8 mg·g~(-1)和779.7 mg·g~(-1)。在吸附时间为120 min,Cd~(2+)、Cu~(2+)及Pb~(2+)离子吸附量分别为522.2 mg·g~(-1)、734.2 mg·g~(-1)和673.9 mg·g~(-1),达到平衡吸附量的百分率分别为92.6%、100.0%和86.4%。与文献已报道的重金属离子吸附材料比较,ZIF-67材料对三种重金属离子表现出优良的吸附性能。     

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。     

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。     

龙葵生物炭的制备及对重金属镉的吸附研究

以修复土壤重金属污染的植物龙葵为原料制备生物炭,利用龙葵生物炭吸附去除含有重金属Cd~(2+)的污水,对龙葵生物炭颗粒参数以及其吸附Cd~(2+)的条件进行分析。结果表明:用氢氧化钠去脂、稀硝酸活化、550℃煅烧1h制备的龙葵生物炭颗粒较小,分布较均匀。龙葵生物炭吸附Cd~(2+)的最佳条件为:pH=6、生物炭用量0.1g、溶液体积为40mL、吸附平衡时间180min。龙葵生物炭对Cd~(2+)的吸附过程符合Freundlich和Langmuir等温吸附模型。     

壳聚糖膜在重金属处理中的应用研究

以壳聚糖为原料,制备了壳聚糖(CS)超滤膜、邻苯二甲酸二丁酯(DBP-C)壳聚糖多孔膜、壳聚糖/聚乙烯醇(CS/PVA)共混膜三种膜.通过综合运用原子吸收和红外光谱等技术研究交联剂的种类、剂量,对交联壳聚糖膜的物理化学性质与结构的关系及其对重金属离子Cd~(2+)、Pb~(2+)的吸附的影响,添加戊二醛、环氧氯丙烷交联剂对交联壳聚糖微球的影响及其对重金属离子Cd~(2+)、Pb~(2+)的吸附效果.结果表明,交联剂剂量和种类对有效去除重金属离子十分关键,红外光谱研究显示壳聚糖分子中带有的大量活性基团(-NH_2/-OH)与重金属离子配位形成金属螯合物去除了重金属离子;扫描电子显微镜结果表明交联壳聚糖膜在吸附重金属离子前后发生了显著变化,由光滑转变成粗糙.     

壳聚糖插层高岭土吸附处理电镀废水中的重金属离子

利用壳聚糖插层天然高岭土制备复合吸附剂去除电镀废水中重金属离子的相关研究不多。将天然高岭土活化处理后置于经乙酸溶解的壳聚糖溶胶中,制得壳聚糖插层高岭土复合吸附剂;优化了复合吸附剂的制备条件,考察了pH值、吸附时间以及复合吸附剂的投加量对电镀废水中Cr~(6+)、Ni~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)4种重金属离子吸附效果的影响;确定了复合吸附剂的最优制备条件:高岭土预处理温度为700℃,壳聚糖与高岭土的质量比为1∶5。电镀废水中重金属离子最佳脱除条件:pH值为5.0~6.0,吸附时间为60min,投加量为6.0g/L。常温下Cr、Ni、Cd、Pb4种重金属的去除率分别为94.76%、98.58%、92.47%、99.30%。连续5次吸附-解吸循环结果表明,插层复合吸附剂的去除率均大于90%,适用于去除电镀废水中的重金属离子。     

沉淀聚合法制备Cd~(2+)印迹聚合物微球

以镉离子(Cd~(2+))为印迹离子,丙烯酰胺为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,偶氮二异丁腈为引发剂,采用沉淀聚合法在乙腈溶液中制备了针对Cd~(2+)的纳米级离子印迹聚合物微球。对沉淀聚合中镉离子与功能单体、交联剂、引发剂用量的比例关系等因素进行探索,通过正交设计实验得到制备单分散性微球的优化工艺;吸附动力学实验研究表明,离子印迹聚合物微球与空白聚合物微球相比,对目标离子具有更大的吸附容量和更快的吸附速率。     

椰壳活性炭对水中重金属离子的吸附研究

研究活性炭对废水中重金属离子的吸附性,以椰壳活性炭与Zn~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)和Cu~(2+)重金属离子为研究对象,分析在不同pH、活性炭用量、振荡时间以及温度条件下,椰壳活性炭对重金属离子吸附能力的差异。模拟废水实验结果表明:(1)随着pH的增大,活性炭的吸附量也在增加,当pH7时,随着pH的增大,活性炭的吸附作用有所减弱,pH=7时,活性炭对溶液中重金属离子的吸附能力最强;(2)活性炭投加量为6g时,其对这4种重金属离子的吸附能力均已达到饱和,并且对Zn~(2+)的吸附变化最显著;(3)振荡时间达到200min时,活性炭的吸附效果就达到饱和,其中,活性炭对4种重金属离子吸附能力由强到弱依次为:Zn~(2+)Cd~(2+)Pb~(2+)Cu~(2+);(4)温度达到30℃时,活性炭对4种金属离子的吸附能力最佳。     

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。     

功能化石墨烯选择性吸附重金属离子

重金属离子污染日益严重,石墨烯作为一种新型碳材料在吸附重金属离子方面具有巨大潜力。本文通过尝试,探索出基于酯化反应将功能团乙二胺四乙酸(EDTA)连接到氧化石墨烯(GO)表面合成功能化氧化石墨烯(EDTA-GO)的新方法。研究结果显示:EDTA-GO饱和吸附量高达(355±17)mg/g,较改性之前提高了17.5%,并且符合Langmuir单层吸附模型。随着pH值的升高,EDTA-GO的吸附性能越来越强。吸附平衡时间在4分钟以内。通过将Pb~(2+)与Cd~(2+)和Cu~(2+)相比较,发现在pH=4.6的条件下Pb~(2+)的饱和吸附量远大于后两者,表现出良好的选择性吸附特点。     

功能化介孔吸附剂的制备及其对银离子吸附性能的研究

以F127和CTMABr为模板剂,采用一步法经水热合成了巯基(-SH)修饰的新型介孔吸附剂,并将其应用于水溶液中Ag 的去除研究.分别考察了初始pH值、振荡时间、Ag 初始浓度和金属离子竞争对介孔吸附剂性能的影响.结果表明,在pH 5～6的范围内该吸附剂Ag 吸附量最大(Q=2.998mmool/g),其吸附机理是巯基(-SH)与Ag 的离子交换和配位化学吸附反应.在Cu2 、Ni2 、Co2 和pb2 等竞争性金属阳离子存在的情况下,Ag 去除率仍然高达90%以上.该介孔吸附剂对Ag 具有较高的吸附效率,其吸附符合Langmuir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。     

携带季铵阳离子的铜(Ⅱ)离子印迹聚合物制备及吸附性能研究

以N,N-二甲基烯丙基胺,5-氯甲基水杨醛及邻氨基苯酚为原料合成5-[氯化(N,N-二甲基-N-烯丙基铵基)甲基]水杨醛缩邻氨基苯酚(DMAA-QAs-HAE),之后以甲基丙烯酸甲酯为共聚单体,二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂,偶氮二异丁腈为引发剂,采用悬浮聚合法,制得携带季铵阳离子的铜(Ⅱ)离子印迹聚合物[Cu(Ⅱ)-IIPs]。实验结果表明:在pH=4,铜(Ⅱ)离子初始浓度为800mg/L,25℃,吸附15min,Cu(Ⅱ)-IIPs对铜(Ⅱ)离子的最大吸附量可达52.78mg/g,对干扰离子Fe~(3+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)和Ni~(2+)都有良好的选择吸附性能。     

巯基修饰PVDF-SiO_2复合纳米纤维膜的制备及其在处理Cu~(2+)方面的应用

结合静电纺丝技术和凝胶-溶胶法制备了PVDF-SiO2复合纳米纤维膜,通过3-羟丙基三甲氧基硅烷进行巯基修饰,成功制备出具有多级结构的巯基修饰PVDF-SiO2复合纳米纤维膜。除Cu2+实验表明该复合纳米纤维膜对Cu2+的最佳吸附pH为2,吸附符合Langmuir吸附模型,用Langmuir吸附等温式计算得巯基修饰的PVDF-SiO2复合纳米纤维膜对Cu2+的最大吸附量达到145.56mg/g,同时,该复合纳米纤维膜容易在水体中取出,循环利用性能良好。因此,在去除重金属离子(Cu2+)方面具有很好的应用前景。     

吐温20对两性修饰膨润土的复配修饰及结构特征

采用批处理法,以不同修饰比例的两性修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)修饰膨润土为基质,研究pH值、温度及离子强度对BS-12修饰膨润土吸附非离子修饰剂吐温20(TW20,T)的影响,并对两性-非离子复配修饰膨润土进行结构表征,和对Cd~(2+)和苯酚的吸附。结果显示,BS-12按50%CEC修饰膨润土(50BS)对TW20的吸附能力显著高于BS-12按100%CEC修饰膨润土(100BS)。BS-12修饰膨润土对TW20的吸附量随pH值增大呈U型变化,随温度降低、离子强度增加而下降,TW20在BS-12修饰土的吸附是静电吸附和分配吸附共存。TW20修饰比例增大,有机碳含量增高,层间距增大,比表面积减小。TW20在50BS上通过插层进入膨润土层间,在100BS上以外表面吸附为主。在修饰比例为100BS-0.25T时对苯酚和Cd~(2+)的吸附效果最好。     

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。     

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%。