金属有机框架化合物NH2-MIL-101(Cr)对铅(Ⅱ)的吸附性能研究

通过溶剂热法,制备出金属有机框架化合物NH₂-MIL-101(Cr)。使用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)和全自动比表面积及微孔物理吸附和化学吸附分析仪对NH₂-MIL-101(Cr)的晶相结构、微观形貌和比表面积进行表征。结果表明,制备的NH₂-MIL-101(Cr)为正八面体形貌,比表面积高达1 656 m²/g。使用NH₂-MIL-101(Cr)对水体中Pb(Ⅱ)进行吸附,结果表明:在30 mg/L含Pb(Ⅱ)溶液中,加入0.03 g NH₂-MIL-101(Cr)吸附剂,振荡吸附100 min,达到吸附平衡,平衡吸附量为49.84 mg/g。NH₂-MIL-101(Cr)对Pb(Ⅱ)的吸附过程满足拟二级动力学和Langmuir吸附等温模型,说明NH₂-MIL-101(Cr)表面活性吸附位点分布均匀,对Pb(Ⅱ)的吸附属于均相单分子层化学吸附,实验饱和吸附量为71.25 mg/g。NH₂-MIL-101(Cr)吸附材料利用EDTA再生使用6次后,吸附量仅下降20.97%,说明NH₂-MIL-101(Cr)具有较好的再生循环使用性。取某电池车间经处理过的Pb(Ⅱ)质量浓度为30 mg/L的废水,加入0.03 g NH₂-MIL-101(Cr)吸附剂,控制pH值为6,振荡吸附100 min后,测定溶液中剩余的Pb(Ⅱ)质量浓度为0.1 mg/L(低于国家最高排放标准0.5 mg/L),说明NH₂-MIL-101(Cr)是一种良好的Pb(Ⅱ)去除剂。     

金属有机框架化合物NH2-MIL-101(Cr)对铅(Ⅱ)的吸附性能研究

通过溶剂热法,制备出金属有机框架化合物NH₂-MIL-101(Cr)。使用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)和全自动比表面积及微孔物理吸附和化学吸附分析仪对NH₂-MIL-101(Cr)的晶相结构、微观形貌和比表面积进行表征。结果表明,制备的NH₂-MIL-101(Cr)为正八面体形貌,比表面积高达1 656 m²/g。使用NH₂-MIL-101(Cr)对水体中Pb(Ⅱ)进行吸附,结果表明:在30 mg/L含Pb(Ⅱ)溶液中,加入0.03 g NH₂-MIL-101(Cr)吸附剂,振荡吸附100 min,达到吸附平衡,平衡吸附量为49.84 mg/g。NH₂-MIL-101(Cr)对Pb(Ⅱ)的吸附过程满足拟二级动力学和Langmuir吸附等温模型,说明NH₂-MIL-101(Cr)表面活性吸附位点分布均匀,对Pb(Ⅱ)的吸附属于均相单分子层化学吸附,实验饱和吸附量为71.25 mg/g。NH₂-MIL-101(Cr)吸附材料利用EDTA再生使用6次后,吸附量仅下降20.97%,说明NH₂-MIL-101(Cr)具有较好的再生循环使用性。取某电池车间经处理过的Pb(Ⅱ)质量浓度为30 mg/L的废水,加入0.03 g NH₂-MIL-101(Cr)吸附剂,控制pH值为6,振荡吸附100 min后,测定溶液中剩余的Pb(Ⅱ)质量浓度为0.1 mg/L(低于国家最高排放标准0.5 mg/L),说明NH₂-MIL-101(Cr)是一种良好的Pb(Ⅱ)去除剂。     

磷石膏基吸附剂的制备及其对As(Ⅴ)的吸附性能试验研究

研究了用氧化钙(CaO)改性磷石膏(PG)制备吸附剂m-CaO-PG,并用于从废水中吸附去除As(Ⅴ),采用Design-Expert软件以响应面法中的Box-Behnken程序优化m-CaO-PG制备工艺，考察了球磨转速、球磨时间和物料质量比对m-CaO-PG吸附As(Ⅴ)的影响。结果表明：制备m-CaO-PG的最佳条件为球磨转速200 r/min,物料质量比6/4,球磨时间4 h; m-CaO-PG对As(Ⅴ)的最大吸附量为37.75 mg/g;吸附过程中产生了Ca₃(AsO₄)₂和CaHAsO₄·2H₂O新物相，新物相中增加了羟基自由基；m-CaO-PG有更大表面积和孔隙体积，吸附去除As(Ⅴ)效果较好。     

壳聚糖改性活性炭纤维吸附Ni(Ⅱ)及再生试验研究

研究了用壳聚糖改性的活性炭纤维从废水中吸附Ni(Ⅱ),借助X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)和扫描电镜(SEM)表征改性前、后及再生后活性炭纤维。结果表明:在25℃、振荡速度150 r/min、模拟废水体积50 mL、Ni(Ⅱ)质量浓度20 mg/L、pH=6、吸附剂用量0.12 g、吸附时间120 min条件下,改性活性炭纤维对Ni(Ⅱ)的饱和吸附量为6.333 mg/g,影响吸附过程的最主要因素为Ni(Ⅱ)质量浓度;吸附行为更符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型;饱和改性活性炭纤维用0.1 mol/L EDTA进行再生处理,循环处理3次后,对Ni(Ⅱ)的吸附去除率仍保持在94%以上;壳聚糖改性后增大了活性炭纤维的比表面积,提供了新的N—H官能团,对Ni(Ⅱ)的吸附性能大大提高。     

改性电解锰渣吸附溶液中Zn(Ⅱ)研究

针对矿山废水中Zn(Ⅱ)含量高、电解锰渣资源化利用不高等问题,采用强碱、超声和热活化的复合改性方式制备改性电解锰渣（M-EMR）吸附剂,用于吸附溶液中的Zn(Ⅱ)。结果表明：改性后的M-EMR对Zn(Ⅱ)有较好的吸附效果,在溶液pH=6、M-EMR添加量1.8 g/L以及吸附时间20 min的条件下,Zn(Ⅱ)去除率达99.94%,溶液中残留Zn(Ⅱ)为0.040 9 mol/L。M-EMR对Zn(Ⅱ)的吸附动力学符合准二级动力学模型,等温吸附过程符合Langmuir单层吸附模型,最大吸附量为99.11 mg/g。热力学参数ΔH°=49.60 kJ/mol,且ΔG°＜0,表明吸附过程是自发进行的吸热过程。     

赤泥脱碱渣处理含铅废水

采用微生物脱碱法对赤泥进行脱碱处理,并将脱碱后的中性赤泥残渣作为吸附剂处理含铅废水。从赤泥中选育的粟褐芽孢杆菌在合适条件下对赤泥的单次脱碱率达到30.2%,经过5级加菌处理后赤泥总脱碱率可达75.8%,脱碱渣pH稳定在6.68。并对脱碱后赤泥渣进行吸附重金属铅的试验。结果表明：在脱碱渣投加量1.0 g/L、吸附温度30 ℃、吸附质pH为6.5、吸附时间180 min的条件下,对100 mg/L的Pb(Ⅱ)溶液的吸附率约为80%。脱碱渣理论饱和吸附量为461.43 mg/g。赤泥微生物脱碱渣吸附Pb(Ⅱ)的过程符合准二级模型,化学吸附过程起主导作用,且是自发进行的。赤泥脱碱渣吸附Pb(Ⅱ)后,Pb(Ⅱ)主要以PbCO3、Pb(OH)2和Pb(Ⅱ)-Complex的形式存在。     

三钛酸钠晶须分离富集痕量铅的研究

本文提出了以3.0 mol/L HNO3活化后的三钛酸钠晶须作为吸附剂,以火焰原子吸收光谱法为检测手段,详细探讨了三钛酸钠晶须对Pb(Ⅱ)的吸附和解脱行为。考察了影响其吸附和解脱的主要因素,研究了三钛酸钠晶须对其他常见离子的吸附情况及其对Pb(Ⅱ)的吸附等温线。结果表明:在pH 5.0时,0.20 g三钛酸钠晶须对Pb(Ⅱ)的吸附效果最好;10 mL 2.0 mol/L HCl作为解脱剂对Pb(Ⅱ)的解脱完全;静态饱和吸附容量可达36.08 mg/g;方法的检出限为0.016 mg/L。该吸附剂用于环境水     

离子液体改性花生壳对铬离子的吸附行为与机制

研究了用离子液体改性花生壳,并考察了改性花生壳对Cr(Ⅵ)的吸附行为与机制.结果表明:在改性花生壳用量10 g/L、温度50℃、初始Cr(Ⅵ)质量浓度10 mg/L条件下,改性花生壳对Cr(Ⅵ)的吸附率达99.82％;吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,为单分子层吸附,吸附发生在均匀的吸附点位上,理论最大吸附量qm=9.70 mg/g;RL=0.221<1,表明吸附过程为优惠吸附;吸附过程符合准二级动力学模型,动力学常数k2=0.0452 g/(mg·min),理论平衡吸附量qe=1.14 mg/L,表明吸附过程主要为化学吸附.     

改性鸡蛋壳对废水中Ni(Ⅱ)的吸附性能试验研究

研究了用KMnO_4为改性剂制备改性鸡蛋壳吸附剂,通过单因素和正交试验考察其对冶金废水中Ni(Ⅱ)的吸附性能。采用X射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电镜(SEM)对吸附材料进行表征。结果表明:KMnO_4改性鸡蛋壳吸附剂对Ni(Ⅱ)有较好的吸附效果;在初始Ni(Ⅱ)质量浓度20 mg/L、废水pH为5、吸附剂用量4.0 g、吸附时间350 min条件下,对50 mL模拟废水进行吸附,Ni(Ⅱ)吸附去除率达99.0%,且吸附效果相对稳定;吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学方程。表征结果表明:鸡蛋壳吸附剂结晶度较好,表面主要官能团为—OH(醇类、酚类和羧酸)和C—H;改性后鸡蛋壳表面的—OH基团极性增强,孔隙发达,孔径变大,更有利于对Ni(Ⅱ)的吸附。     

磁性壳聚糖/氧化石墨烯复合材料对钴(Ⅱ)吸附性能研究

采用Hummers法制备氧化石墨烯(GO)后,再用四氧化三铁与氯化铁改性壳聚糖,制得磁性壳聚糖(MCS)。将二者通过化学交联法制备出磁性壳聚糖/氧化石墨烯(MCS/GO)吸附剂,分别通过傅里叶红外光谱仪 (FT-IR)与扫描电镜 (SEM)表征其结构与形貌,同时探讨不同条件下MCS/GO对水中Co(Ⅱ)的吸附影响。结果表明:在pH 6.0、100 mg/L含Co(Ⅱ)废水中,采用1.0 g/L MCS/GO于室温吸附120 min后,Co(Ⅱ)的吸附率可达99.4%。MCS/GO对Co(Ⅱ)的吸附行为符合准一级动力学模型与 Langmuir等温吸附模型特征,饱和吸附量为117.19 mg/g。经吸附-解吸循环使用6次,MCS/GO吸附剂对Co(Ⅱ)的吸附率仅下降3.5%,具有良好的再生性,因此适用于水中Co(Ⅱ)的污染处理。     

SDBS改性桑杆吸附剂对Cd~(2+)的吸附机制试验研究

研究了采用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对桑杆吸附剂进行改性,考察了改性桑杆吸附剂对Cd~(2+)的吸附动力学及吸附等温线,表征了改性前后、吸附前后桑杆吸附剂表面官能团的结构。结果表明:1)用SDBS改性后的桑杆吸附剂中多个官能团的特征吸收峰明显变强,表明SDBS已结合在桑杆吸附剂上,改性有效;改性吸附剂吸附Cd~(2+)后,羟基和C—O官能团的吸收峰变强变宽,表明桑杆表面的这些官能团是Cd~(2+)吸附反应的结合点位。2)改性桑杆吸附剂对水溶液中Cd~(2+)的吸附容量较大,在吸附时间3 h、吸附温度50℃、溶液中Cd~(2+)初始质量浓度25 mg/L、溶液pH=7、吸附剂用量7.5 g/L条件下,Cd~(2+)吸附率可达96.8%以上。3)改性桑杆吸附剂对Cd~(2+)的吸附过程可用准二级动力学吸附模型加以描述,吸附过程符合Freunndlich等温吸附模型,吸附易于进行。     

壳聚糖/磁性核桃壳生物炭的制备及其对高浓度Pb(Ⅱ)的吸附

以核桃壳粉作为生物质原料,依次采用H₂O₂和FeCl₃为改性剂,在限氧条件下制备磁性核桃壳生物炭,然后以壳聚糖为改性剂、聚乙二醇为交联剂,制备了壳聚糖/磁性核桃壳生物炭复合材料(CS/MWSB),采用SEM、FT-IR、N₂脱附、XRD、XPS、VSM技术对其形貌和理化性质进行表征,并通过静态试验考察了CS/MWSB对模拟废水中Pb(Ⅱ)的吸附性能。结果表明：CS/MWSB的表面有大量微孔结构,表面负载球状Fe₃O₄颗粒和壳聚糖,CS/MWSB的活性基团和芳香基团有所增加;壳聚糖负载量为30%的CS/MWSB对Pb(Ⅱ)的吸附能力最强;对于初始浓度为400 mg/L的Pb(Ⅱ)溶液,当吸附剂投加量为4 g/L时,在pH为5.0、温度为40℃吸附3 h时,CS/MWSB对Pb(Ⅱ)的吸附率达90.86%,吸附容量为89.86 mg/g; CS/MWSB对Pb(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学方程,吸附过程以化学吸附为主。CS/MWSB可用于对于高浓度Pb(Ⅱ)废水...     

功能化COFs的制备及其对废水中Cu(Ⅱ)的吸附性能

研究了以均苯三甲醛和2,5-二氨基-1,4-苯二硫酚二盐酸盐为配体制备功能化COFs吸附材料，并用于从废水中吸附Cu(Ⅱ),通过FT-IR、SEM、EDS等表征了COFs的结构、形貌及元素组成，考察了初始Cu(Ⅱ)质量浓度、吸附时间、废水pH、温度等对Cu(Ⅱ)吸附效果的影响。结果表明：反应5 min内即达到吸附平衡；在初始Cu(Ⅱ)质量浓度300 mg/L,吸附时间30 min,废水pH=3.0,温度25℃,COFs用量5.0 mg条件下，COFs对Cu(Ⅱ)的最大吸附量达171.6 mg/g,吸附效果较好；吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学吸附模型，吸附过程为放热。COFs可用于常温常压下从废水中吸附去除Cu(Ⅱ)。     

用聚吡咯改性电解锰渣去除废水中的六价铬

研究了用聚吡咯(PPY)改性电解锰渣(EM R)制备吸附材料EM R-PPY并用以从废水中吸附去除Cr(Ⅵ),考察了吸附时间、初始Cr(Ⅵ)质量浓度、吸附剂加入量、溶液pH对EMR-PPY吸附去除Cr(Ⅵ)的影响,探讨了吸附过程的动力学和热力学.结果表明:在废水pH=2.0、EMR-PPY加入量1 g/L、初始Cr(Ⅵ)质量浓度150 mg/L条件下,Cr(Ⅵ)去除率达99.6％;吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,平衡状态下,理论最大吸附量为269 mg/g;吸附机制主要包括Cr2 O2-7与N+之间的静电作用、对Cr(Ⅵ)的还原作用、Cr2 O2-7与Cl-之间的离子交换作用;3次循环再生后,EMR-PPY对Cr(Ⅵ)的吸附量仍保持在100 mg/g以上,仍可继续使用.     

磷石膏水洗液中磷、氟、有机物的去除

研究了煤质炭、果壳炭和秸秆灰三种吸附材料对模拟溶液中磷、氟、有机物的去除效果,并进行了磷石膏水洗液中多种污染物同步去除研究。结果表明：三种吸附材料对磷和氟的去除效果为秸秆灰>煤质炭>果壳炭,对有机物的去除效果为煤质炭>秸秆灰>果壳炭,强酸条件有利于磷和氟的去除,但对有机物去除影响不大。秸秆灰对磷、氟和煤质炭对有机物的吸附过程均符合二级动力学模型和Langmuir模型,其理论最大吸附量分别为磷88.20 mg/g、氟63.98 mg/g、有机物131.32 mg/g。120 g/L秸秆灰与50 g/L煤质炭同时投加至磷石膏水洗液中反应120 min后,污染物剩余浓度为磷9.57 mg/L、氟12.88 mg/L、有机物31.86 mg/L,反应后pH为8.95,满足《磷肥工业水污染物排放标准》（GB 15580—2011）要求。秸秆灰对溶液中磷、氟等阴离子的去除机理为静电吸附和化学沉淀,煤质炭对溶液中有机物的去除机理为离子交换和物理吸附。     

桑杆吸附剂的改性及其对Cd~(2+)吸附性能的研究

研究了NaOH法、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)法和磷酸活化法对桑杆生物质吸附剂的改性及改性后桑杆吸附剂对Cd~(2+)的吸附性能,优化了改性条件和吸附工艺条件,考察了改性后的桑杆吸附剂对废水中Cd~(2+)的吸附效果。结果表明:1)NaOH法、SDBS法和H3PO4活化法对桑杆吸附剂进行改性均能提高桑杆吸附剂对Cd~(2+)的吸附能力;相同条件下,3种改性方法的改性效果排序为NaOH法SDBS法H3PO4法,改性后吸附剂对Cd~(2+)的吸附率分别达98.15%、96.81%和88.62%。2)NaOH法优化改性条件:NaOH质量浓度50g/L,温度25℃,时间3h;SDBS法优化改性条件:SDBS质量浓度30g/L,温度25℃,时间3h;H3PO4活化法的优化改性条件:浸渍比1∶2,H3PO4浓度1mol/L,活化温度150℃,活化时间5h。3)吸附时间、温度、吸附剂用量、溶液pH及Cd~(2+)初始浓度对改性吸附剂吸附Cd~(2+)效果有不同程度影响:NaOH法改性吸附剂对Cd~(2+)的适宜吸附条件为吸附剂用量5g/L,吸附温度35℃,吸附时间3h,溶液pH=6;SDBS法改性吸附剂对Cd~(2+)的适宜吸附条件为吸附剂用量7.5g/L,吸附温度35℃,吸附时间3h,溶液pH=6;H3PO4法改性吸附剂对Cd~(2+)的适宜吸附条件为吸附剂用量7.5g/L,吸附温度35℃,吸附时间3h,溶液pH=5。3种方法改性所得桑杆吸附剂对低浓度Cd~(2+)的吸附效果不佳,Cd~(2+)初始质量浓度大于15mg/L时吸附效果明显。     

膨润土的钛柱撑改性及吸附电镀废水中的Cr(Ⅵ)试验研究

研究了以钛酸丁酯Ti(n-C₄H₉O)为原料，无水乙醇为有机溶剂，采用溶胶-凝胶法制备钛柱化剂，再用所制备钛柱化剂对膨润土进行钛柱撑钠化改性。借助SEM与XRD表征了钛柱撑改性膨润土的结构和物相。考察了溶液pH、吸附时间、改性膨润土用量对电镀废水中Cr(Ⅵ)吸附去除的影响及反应动力学和热力学。结果表明：改性后膨润土对电镀废水中Cr(Ⅵ)的去除效果明显；对100 mL初始质量浓度4.0 mg/L、pH=4.0的含Cr(Ⅵ)溶液，在改性膨润土用量10 g/L、室温9 min条件下吸附，Cr(Ⅵ)吸附率达98.0%;废水pH对Cr(Ⅵ)去除效果影响较大；吸附过程可用Langmuir等温吸附模型描述，Cr(Ⅵ)饱和吸附量为3.05 mg/g,吸附反应以化学吸附为主；钛柱撑改性膨润土的循环使用性能还需进一步改进，后续应采取复合改性方式进一步提高其对Cr(Ⅵ)的去除能力。     

层状锂铝氢氧化物吸附锂的性能试验研究

研究了采用喷雾干燥法和离子液体法制备不同形貌(球状和核壳状)γ-AlOOH前驱体，再采用机械化学法制备Li-Al层状吸附剂(吸附剂A,球状γ-AlOOH;吸附剂B,核壳状γ-AlOOH),借助XRD、SEM、FT-IR和N₂吸附—脱附技术对所制备吸附剂物相、结构、形貌等进行表征，考察了其对锂的吸附性能和机制。结果表明：吸附剂A和B的有效成分均为锂铝层状氢氧化物；不同形貌前驱体形成的吸附剂的层状结构不同；吸附剂A的比表面积大于吸附剂B;二者对锂的吸附过程均符合准二级动力学和Langmuir模型，最大吸附量分别为12.08 mg/g和9.89 mg/g,且吸附选择性较高。     

铁钛改性膨润土吸附水中Th(Ⅳ)的性能研究

研究了采用煅烧法制备铁钛改性钠基膨润土并用于从溶液中吸附Th(Ⅳ),考察了溶液pH、吸附剂用量、吸附时间、溶液中Th(Ⅳ)初始质量浓度、吸附温度对膨润土吸附Th(Ⅳ)的影响,借助多种手段表征了吸附Th(Ⅳ)前、后的膨润土。结果表明:铁、钛以粒状形式分布在钠基膨润土的表面或层间;在反应时间2.0 h、吸附剂用量10 mg、溶液pH=2.5条件下,改性钠基膨润土对初始Th(Ⅳ)质量浓度为200 mg/L的溶液中Th(Ⅳ)的吸附量为232 mg/g,比改性前提高到了1.45倍;吸附行为符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型,吸附反应属于熵增吸热自发过程,吸附机制主要为表面配合和离子交换。     

壳聚糖改性膨润土对含磷废水的处理研究

本文利用壳聚糖对膨润土原土样进行改性,对比了改性膨润土和原土样膨润土对废水中磷酸盐的去除能力,壳聚糖改性膨润土复合吸附剂的吸附能力明显优于原土样钠基膨润土。通过单因素实验,对改性膨润土去除磷元素实验条件进行优化,依次确定了膨润土上壳聚糖的最佳负载量为0.045g/g、改性膨润土投加量为60g/L、搅拌速率为120r/min、pH=6.0、搅拌时间为25min,考察了壳聚糖改性膨润土吸附含磷废水的最佳去除率为79.59%。同时根据Freundlich等温吸附方程式和Langmuir等温吸附方程式拟合得到回归曲线y=13.661x+6.0389,最终确定壳聚糖改性膨润土在固相中对磷的最大吸附量为0.1656mg/g。