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。     

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。     

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。     

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。     

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%。     

P(AA-SSS-DMAPS)/MMT复合材料的制备及其对Pb2+的吸附行为

采用原位聚合法,制备出了一种具有交联结构的P(AA-SSS-DMAPS)/MMT复合材料,通过FT-IR、XRD、TG和SEM对其结构进行了表征,并研究了P(AA-SSS-DMAPS)/MMT复合材料对水体中Pb~(2+)的吸附行为。试验结果发现,MMT的引入,不仅能够提高P(AA-SSS-DMAPS)/MMT复合材料的热稳定性能;而且还增大了复合材料的比表面积和吸附位点。在吸附试验中发现,当P(AA-SSS-DMAPS)/MMT复合材料用量为0.1 g、吸附时间为150 min、pH值=5.0、Pb~(2+)溶液的初始浓度为0.01 mol/L时,其对Pb~(2+)的饱和吸附容量为247.8 mg/g,且吸附过程更适合用Langmuir等温吸附模型描述。热力学研究发现,P(AA-SSS-DMAPS)/MMT复合材料对Pb~(2+)的吸附过程的ΔG0,说明吸附过程可自发进行。     

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。     

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。     

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。     

功能化纳米碳管对水溶液中Pb~(2+)吸附的动力学、平衡与等温线（英文）

以3-Amino-5a,10a-dihydroxybenzo[b] indeno [2,l-d]furan-10-one (ADIF)功能化改性的纳米碳管(MWCNT-ADIF)为吸附剂,除去水溶液中的Pb~(2+)。采用FT-IR, SEM, TGA及DTG对MWCNT-ADIF样品进行表征。探讨了pH值、Pb~(2+)初始浓度、吸附量和接触时间对吸附动力学与平衡的影响。采用4种二参数模型(Langmuir、Freundlich、Tempkin与Dubinin-Radushkevich)和6种三参数模型(Redlich-Peterson, Khan, Sips, Radke-Prausnitz, Toth, Hil)研究Pb~(2+)吸附等温线。通过伪一阶动力学模型、伪二阶动力学模型和粒子内扩散模型分析吸附动力学。采用3种误差分析方法、相关系数、卡方值和平均相对误差来确定最佳拟合等温线和动力学模型。结果表明,吸附动力学与伪二阶动力学模型相吻合。误差分析表明,三参数模型比二参数模型更适合描述Pb~(2+)吸附数据。等温线数据与Langmuir、 Hill和Sips models相符。MWCNT-ADIF在pH=3溶液中能脱除92%的Pb~(2+),并且回收后的MWCNT-ADIF能重复使用5个再生周期。     

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。     

聚乙烯醇/壳聚糖/氧化石墨烯复合水凝胶的制备及对Pb(Ⅱ)吸附性能研究

制备聚乙烯醇(PVA)/壳聚糖(CTS)/氧化石墨烯(GO)复合水凝胶球,通过红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)对复合水凝胶进行了表征。研究了pH值、吸附时间及重金属离子初始浓度对吸附Pb(Ⅱ)(二价铅离子)容量的影响,结果表明在pH=5.5、30℃时,复合水凝胶对Pb(Ⅱ)的饱和吸附量达到198.00mg/g,吸附符合二级动力学模型,吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,吸附为熵推动的自发吸热过程。与未加氧化石墨烯相比,复合水凝胶的最大吸附容量明显提高。对Pb(Ⅱ)吸附,可再生重复使用6次而吸附量基本保持不变。     

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。     

基于氧化石墨烯印迹微球的制备及其对Cu~(2+)的选择性吸附研究

以硫脲改性后的壳聚糖(TCS)为印迹单体,氧化石墨烯(GO)为载体,铜离子(Cu~(2+))为模板,在环氧氯丙烷为交联作用下,制备出一种具有Cu~(2+)印迹的GO/TCS微球(IM-GO/TCS)。研究结果表明:当吸附剂IM-GO/TCS用量为0.5g/L,pH=6,温度35℃,Cu~(2+)初始浓度为100mg/L,吸附时间为120min条件下,IM-GO/TCS对Cu~(2+)的吸附量达到146.105mg/g,对Cu~(2+)的选择系数达到9.745,相对分离比达到12.558。     

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。     

掺杂Ba~(2+)改善锌铁氧体/还原氧化石墨烯的吸附性能和磁性能（英文）

以Ba~(2+)、Fe~(3+)、Zn~(2+)和氧化石墨烯(GO)为原料,采用一步溶剂热法制备了Ba~(2+)掺杂的锌铁氧体/还原氧化石墨烯(Ba~(2+)-ZF/rGO)磁性吸附剂材料。在反应过程中,实现了Ba~(2+)掺杂锌铁氧体(Ba~(2+)-ZF)的合成、GO的还原以及两相的复合等过程的同步进行,一步合成了Ba~(2+)-ZF/rGO复合材料。实验结果表明,无机粒子均匀地分散在还原氧化石墨烯(r GO)基底上,且无团聚现象。Ba~(2+)-ZF/rGO复合材料对染料分子具有优异的吸附性能,且吸附过程符合准二级动力学模型。特别地,Ba~(2+)、Fe~(2+)(来源于Fe~(3+)的还原)的引入极大地改善了复合材料的磁性能,显示出了良好的磁分离性。因此,本实验合成的Ba~(2+)-ZF/rGO复合材料是一种高效且具有良好磁分离性的吸附剂材料。     

羧基化氧化石墨烯-镧复合物抗凝血性能的研究

将稀土La(3+)离子接枝到羧基化的氧化石墨烯片层上,制备了一种功能化的氧化石墨烯(GeneO-La).利用红外光谱和透射电镜等手段对所合成的GeneO-La复合物进行了表征;将功能化的氧化石墨烯应用到抗凝血体系中,研究其抗凝血性能.结果表明,La(3+)已经通过配位作用吸附在羧基化的氧化石墨烯片层上.通过溶血实验和血...     

氧化石墨烯/壳聚糖复合材料的制备及其吸附铜离子应用研究

首先以石墨粉为原材料,通过Hummers方法合成了氧化石墨烯(GO);将GO溶胶与预处理的壳聚糖(CS)进行复合,制得GO/CS复合吸附材料,通过SEM扫描电镜对材料进行了表征,并就其对水中铜离子(Cu2+)的吸附性能进行了研究。结果表明,复合材料的最佳吸附条件为pH=9,用量为20mg,吸附时间为10min,吸附率达88%。吸附过程的研究显示,该吸附行为符合Freundlich等温线模型。材料重复使用5次,吸附效果无下降,可用于水中微量Cu~(2+)的吸附。     

磷酸化石墨烯(PGO)的制备及其对Gd~(3+)的吸附性能研究

以氧化石墨烯(GO)为原料,利用膦类基团对稀土离子的高配位能力制备了磷酸化石墨烯(PGO)。分别利用XRD、FT-IR和XPS对PGO的物相、组成和化学性质进行了分析表征,并且利用TEM、SEM和BET等观察分析了PGO的形貌尺寸和微结构特征。在此基础上,研究了PGO对溶液中Gd~(3+)的吸附性能,并通过与GO进行对比,揭示了影响PGO吸附溶液中Gd~(3+)的关键因素。结果表明,PGO是一种表面磷酸化的二维炭材料,其对Gd~(3+)的吸附主要是基团配位控制的化学吸附过程。在温度为20℃、溶液pH值为4条件下,PGO在经过120min的吸附反应后可达到最高吸附容量。此时,与GO对Gd~(3+)的吸附量238.51mg/g相比,PGO的吸附量高达351.85mg/g,性能提升了47.52%。