海藻酸钙-亚铁氰化钴的制备及其对锶的吸附

采用水热合成法制备了无机离子交换剂亚铁氰化钴,针对该种离子交换剂粒径小,难装柱的缺点,制备出直径约1-2mm的球形复合离子交换剂(海藻酸钙-亚铁氰化钴),研究了复合离子交换剂对锶的吸附性能。研究结果显示:在25℃下,复合离子交换剂对锶离子进行静态吸附,当初始锶浓度为10mmol/L、复合离子交换剂中亚铁氰化钴加入量为3g/L、吸附4h时,吸附剂的对锶的吸附率为1.8mmol/g;通过对复合离子交换剂的吸附动力学和热力学研究,表明其对锶离子的吸附较好的符合动力学二级反应模型,以及Langmuir、Freundlich吸附等温吸附模型。     

Sr-HAP/CS复合凝胶的制备及生物矿化性能研究

采用化学沉淀法-冷冻干燥法制备含锶羟基磷灰石/壳聚糖（Sr-HAP/CS）复合凝胶,比较羟基磷灰石/壳聚糖（HAP/CS）凝胶,研究了它们的组成、结构和生物矿化性能。产物经IR、XRD和SEM分析证实：HAP/CS和Sr-HAP/CS中无新化学键生成,主要成分为HAP、Sr-HAP和CS;XRD中Sr-HAP的特征峰比HAP相应峰尖锐,晶体粒径减小;2种凝胶内部为网状孔隙结构,物相分布均匀。矿化实验结果表明,2种复合凝胶在模拟体液（SBF）中浸泡,表面发生钙的溶解和沉积现象;15 d后,凝胶表面有明显白色絮状物,主要为HAP类物质,且Sr-HAP/CS凝胶表面沉积物量较多;复合凝胶均具有诱导成骨性,Sr-HAP/CS对促进无机成骨物的生长作用较强。     

改性沸石和膨润土对氟离子吸附性能研究

选用高温焙烧、硫酸、硫酸镁改性天然沸石和膨润土,考察了3种改性方法对沸石和膨润土吸附氟离子性能的影响。实验结果表明,高温焙烧、硫酸改性和硫酸镁改性均提高了沸石和膨润土对氟离子的吸附能力。改性沸石对氟离子的吸附符合Langmuir等温吸附模型;硫酸改性、硫酸镁改性膨润土对氟离子的吸附可用Langmuir模型和Freundlich模型描述,高温焙烧改性膨润土对氟离子的吸附则符合Freundlich模型。     

碳羟基磷灰石除氟的吸附平衡及动力学研究

通过沉淀法合成羟基磷灰石(HA)和碳酸根掺杂的羟基磷灰石(CHA),利用XRD和TEM对产物的结构和形貌进行表征,并对比研究了HA和CHA对氟离子的吸附行为。吸附实验的结果表明,碳酸根掺杂能提高HA作为环境友好型除氟材料的吸附能力,但并未改变吸附类型。吸附均为一个自发的(ΔG~00),吸热(ΔH~00),熵增(ΔS~00)的过程;对比吸附等温线的拟合效果,Langmuir优于Freundlich模式;吸附动力学过程符合拟二级动力学模型。     

羟基磷灰石微球的制备及废水除氟性能评价

以壳聚糖为模板,通过反向乳液聚合制备得到羟基磷灰石微球（CTS-HAP）,在利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）、红外光谱（FT-IR）对改性和吸附前后微球进行微观分析基础上,测定其在氟化钠溶液中的平衡吸附量为17.8 mg/g（吸附pH=4）,微球对氟离子吸附符合多层分子吸附模型——Freundlich模型。针对氟离子质量浓度为2 789.2 mg/L、pH为1.7的酸性高含氟废水,设计二阶段除氟。初步除氟阶段氢氧化钙用量为10 864 mg/L,剩余氟离子质量浓度为200.6 mg/L,去除率为92.81%;深度除氟采用CTS-HAP微球吸附法,CTS-HAP微球用量为24 g/L,去除率为95.2%,满足处理后废水氟离子浓度要求。     

氧化镁基稀土复合脱氟剂的制备与成型

以Mg(NO3)2·6H2O和La(NO3)3·6H2O为原材料，采用共沉淀法制备了含有少量稀土金属镧的氧化镁基稀土复合脱氟剂。以聚乙烯醇（PVA）和聚偏氟乙烯（PVDF）为粘合剂，利用挤出成型法制备出直径0.5cm左右的颗粒状复合脱氟剂。利用XRD、SEM和FTIR对制备的复合氧化物脱氟剂进行了表征分析，评价了粉末状及颗粒状复合脱氟剂对水中氟离子的脱除性能。结果表明：复合脱氟剂对水溶液中氟离子的最大平衡吸附量为142.85mg/g，pH=4~10时吸附效率最高，200 min内达到吸附平衡。25℃下，复合脱氟剂对氟离子的吸附符合Langmuir等温吸附模型和伪二级动力学模型。     

Chelex 100吸附锶离子的理论计算

为探索Chelex 100树脂在微观结构吸附锶离子的作用机理,了解树脂的功能基团单分子在顶位和桥位,双分子在3种桥位与单个锶离子发生作用,以及双分子与2个锶离子的反应行为,采用量子力学分子动力学混合方法(hybrid QM/MM)研究Chelex 100树脂功能分子与锶离子反应的能量。计算7种吸附模型QM原子的电子结构参数,包括偶极距、最高占据轨道能量、最低非占据轨道能量、能隙、Fukui指数和Mulliken电荷布居。计算结果表明:锶离子在Chelex 100树脂分子桥位饱和吸附时相对稳定。     

纳米TiO_2对氟离子吸附性能研究

采用低温水解法制备纳米TiO2,研究了纳米TiO2吸附剂对氟离子的吸附行为,考察了硫酸钛浓度、纳米TiO2投加量、pH值和接触时间对吸附氟离子的影响。结果表明,硫酸钛浓度为0.20 mol/L时得到的纳米TiO2对氟离子吸附效果最好;纳米TiO2的吸附量随溶液pH值的升高而下降,当pH值为4.0时最大吸附量为28.8 mg/g;100 min内纳米TiO2对氟离子的吸附率可以达到78.5%;吸附动力学研究表明,纳米TiO2对氟离子的吸附动力学可以用准二级动力学方程来描述,吸附过程符合Langmuir等温吸附模型。     

水化氯铝酸钙去除水中氟及其动力学研究

采用聚合氯化铝和电石渣合成水化氯铝酸钙,用于处理低浓度的含氟水。探讨了吸附时间、溶液初始pH值、吸附剂加入量、初始氟离子浓度及竞争阴离子等因素对氟离子吸附效果的影响。研究表明,100 mL初始氟离子浓度为27.25 mg/L的溶液中加入水化氯铝酸钙1.5 g/L、pH=3,在常温条件下水浴振荡(160 r/min)吸附90 min,其处理后浓度可满足国家《无机化学工业污染物排放标准》(GB 31573—2015)6 mg/L的直接排放标准。水化氯铝酸钙对氟的吸附过程符合准二级动力学模型,并且颗粒内扩散模型表明,水化氯铝酸钙吸附氟离子是一个以化学吸附为主的复杂过程。     

改性铁锰结核对水中氟离子的吸附作用研究

我国高氟地下水分布广泛,经济、高效的饮用水除氟技术受到广泛关注。而海底铁锰结核具有很大的比表面积和很好的吸附性能,可作为潜在的除氟材料。本文利用不同剂量的改性剂三氯化铁溶液对铁锰结核进行改性。结果表明,当改性剂剂量大于0．5mmol/g后,吸附剂的除氟效率达到最大且较稳定,约为91％,因此,确定改性剂的最佳剂量为0．5mmol/g。研究了吸附反应时间、氟离子初始浓度、PH值对改性吸附剂除氟性能的影响,并探讨了改性材料的除氟机理。结果表明,改性吸附剂对氟离子的吸附符合Lagergren二级吸附动力学方程。Langmuff吸附等温模型可以很好地描述氟离子的吸附特性,溶液中氟离子是通过单层模式吸附到改性材料表面的。改性材料在pH值3．5-6时具有较好的吸附稳定性。三氯化铁改性的铁锰结核是一种较为理想的除氟材料。     

植酸掺杂聚苯胺对重金属铅离子吸附性能的研究

采用化学氧化聚合法制备植酸掺杂苯胺共聚物,并将其应用于铅离子水溶液的吸附。研究了铅离子初始浓度、p H值和吸附时间对铅离子吸附性能的影响。对铅离子吸附过程进行了热力学等温线和动力学拟合。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对植酸掺杂聚苯胺的结构进行了表征。结果表明,p H值=5时植酸掺杂聚苯胺铅离子吸附容量达到最大值(121.2 mg/g),30 min铅离子吸附趋于平衡,植酸掺杂聚苯胺铅离子吸附容量随着铅离子初始浓度的增大呈现不断增大的趋势,当铅离子初始质量浓度大于500 mg/L时,铅离子吸附容量增幅趋缓。植酸掺杂聚苯胺铅离子吸附等温线吻合Langmuir方程,铅离子吸附动力学遵循准二级动力学方程。FTIR结果表明植酸掺杂聚苯胺具有目标结构。     

苏州高岭土合成4A分子筛及其在牙膏磨擦剂中的应用

以苏州高岭土和氢氧化钠为原料，通过水热法合成了4A分子筛，所得产品粒度细小、分布均匀；利用离子电极法测量合成4A产品对氟离子的吸附效果，其吸附能力可迭8mg／g（沸石），改变条件可调节吸附、释放适量氟；而且，4A沸石能起到控制吸附、延缓释放香精香料的作用；结合4A沸石具有适宜的硬度，满足磨擦剂应具备的基本要求。这将开拓高岭土的应用价值，提高经济效益。     

Ag+改性羟基磷灰石制备及其除氟抑菌特性研究

利用原位共沉淀法制备Ag⁺改性羟基磷灰石(Ag-HAP)吸附剂,考察Ag⁺/Ca²⁺摩尔比对Ag-HAP吸附剂除氟抑菌效果的影响。红外光谱和X-射线粉末衍射实验表明Ag⁺置换Ca²⁺进入HAP晶格中,形成了Ag⁺-Ca²⁺新晶格。利用Langmuir和Freundlich吸附等温方程对实验数据进行拟合,对比相关系数R²值,Langmuir模型能更好地描述该吸附过程,且Ag-HAP吸附剂对氟离子的吸附更趋于单分子层吸附。计算了吸附热力学和动力学参数值,探讨了Ag-HAP吸附剂对氟离子的吸附机理。ΔG⁰＜0、H⁰＞0和ΔS⁰＞0,说明Ag-HAP吸附剂对氟离子的吸附是自发的、吸热的熵增过程,温度升高有利于吸附。吸附活化能E_a=12.645 kJ/mol,迁移能E=7.331 kJ/mol说明该吸附过程以物理吸附为主。Ag-HAP吸附剂对氟离子的吸附符合拟二级反应动力学方程。利用龙头式净水器模拟Ag-HAP吸附剂除氟抑菌的动态吸附过程,抑菌实验表明Ag-HAP吸附剂的加入大大提高了饮用水的抑菌性能。     

氧化镁基稀土复合脱氟剂的制备与成型

以Mg(NO_3)_2·6H_2O和La(NO_3)_3·6H_2O为原材料,采用共沉淀法制备了含有少量稀土金属镧的氧化镁基稀土复合脱氟剂。以聚乙烯醇(PVA)和聚偏氟乙烯(PVDF)为粘合剂,利用挤出成型法制备出直径0.5 cm左右的颗粒状复合脱氟剂。利用XRD、SEM和FTIR对制备的复合氧化物脱氟剂进行了表征分析,评价了粉末状及颗粒状复合脱氟剂对水中氟离子的脱除性能。结果表明:粉末复合脱氟剂对水溶液中氟离子的最大平衡吸附量为142.85 mg/g,p H=4～10时吸附效率最高,200 min内达到吸附平衡,而颗粒脱氟剂的最高脱氟量可达25 mg/g以上,25℃下,复合脱氟剂对氟离子的吸附符合Langmuir等温吸附模型和伪二级动力学模型。     

Zr4+掺杂对Mg/Al水滑石磷吸附行为的影响

采用共沉淀法制备了系列不同Zr4+含量的Mg/Al/Zr三元类水滑石材料，研究了其对废水中磷酸根离子的吸附性能。采用XRD、DRIFTS、氮气吸脱附实验等手段对材料的结构及织构性质进行了表征，并研究了溶液初始pH以及竞争阴离子对磷吸附量的影响。结果表明：掺杂Zr4+能提高类水滑石层板正电荷密度以及增大层间距，有利于磷酸根阴离子的吸附；Mg/Al/Zr类水滑石对磷的吸附过程符合准二级动力学模型，吸附等温线符合Langmuir模型，当n(Zr4+)/(Al3++Zr4+)为0.3时，理论饱和吸附量最大，达到76.6 mg/g，比Mg/Al水滑石高出28.7%；酸性环境有利于磷酸根的吸附，而二价阴离子的竞争吸附作用会显著降低磷吸附效果。Mg/Al/Zr类水滑石对磷的吸附机理为静电吸引和阴离子交换协同作用。     

磁性羟基磷灰石的制备及其除氟性能研究

氟离子在饮用水中浓度超过1.0mg/L,将对人体健康造成极大危害.通过原位共沉淀法将具有磁性的四氧化三铁掺入羟基磷灰石(HAP)中制备磁性HAP.磁性HAP可通过普通磁体将其吸附并分离回收.实验结果表明,最佳的制备条件为反应温度和时间为60℃和1h,陈化温度和陈化时间为25℃和12h,四氧化三铁用量为0.08g.比较了HAP和磁性HAP对水溶液中氟离子的去除效果.Langmuir模型更适合于该体系,拟合得到最大吸附容量为13.70mg/g,说明磁性HAP对氟离子的吸附属于单层吸附.ΔG0<0和ΔH0>0表明该吸附过程为自发的吸热过程.吸附过程符合拟二级动力学.磁性HAP循环再生使用4次以上,仍能保持85％以上的除氟效率.高吸附容量和优异的循环使用性能表明磁性HAP是一种有效的、可重复使用的除氟吸附剂.     

载镧活性炭对水中氟离子的吸附性能研究

通过酸改性和负载镧改性,制备出一种载镧活性炭吸附材料。采用静态吸附试验研究了该材料对水中氟离子的吸附行为。研究结果表明,该载镧活性炭吸附材料对氟离子的去除率可达到96%以上,较低的pH值有利于吸附,吸附行为符合Langmuir型吸附等温式,最大吸附容量为21.4 mg/g。     

基于氟铝配位的离子交换法对氟的吸附研究

以D403树脂为吸附剂,采用氟铝配位离子交换的思路对氟化钠废水进行处理。静态吸附实验结果表明,D403树脂吸附氟铝配合物的最优pH为2.2～6.6。当平衡氟离子浓度为202 mg/L时,树脂对氟的吸附容量达到40.0 mg/g。动态吸附实验结果表明,当废水氟离子浓度为90 mg/L时,树脂对氟的吸附容量达到7.7 mg/g,出水氟离子浓度稳定低于6 mg/L,满足GB31573—2015 《无机化学工业污染物排放标准》的要求。     

改性火山石对氟离子的吸附性能研究

选用盐酸改性天然火山石作为吸附剂,研究了其对水中氟离子的去除性能,探究吸附时间、改性火山石投加量和溶液pH值对氟离子吸附效果的影响。结果表明,盐酸改性提高了火山石对氟离子的吸附能力。改性火山石对含氟废水的处理时间较短,120min即可达到平衡;吸附剂投加量为8g·L-1时,氟离子的吸附去除率达到最大,为82.4%;溶液pH为4～7的范围内,对氟离子的吸附去除率达到75%以上。正交实验结果发现,当吸附时间为60min,改性火山石投加量为8g·L-1,溶液pH为4时,对氟离子的吸附效果较好。改性火山石吸附氟离子的过程更符合Langmuir模型,吸附过程更接近单层吸附,吸附容量可达0.91mg·g-1,吸附动力学符合Lagergren二级动力学方程,吸附速率快。     

酸性水钠锰矿掺杂钛离子强化重金属锑的氧化和吸附

酸性水钠锰矿对于重金属Sb(III)表现出优越的氧化性能，但是在吸附方面特别是对于Sb(V)的吸附效果并不理想。本研究通过掺杂四价钛离子改善水钠锰矿的晶体结构、比表面积和等电点，从而来提高其对于工业废水中锑的吸附能力，特别是提高对于Sb(V)的吸附。结果表明，掺杂钛离子后的水钠锰矿对于Sb(V)最大吸附量可达474 mg/g，较不掺杂时几乎不吸附有了极大的提升。掺钛水钠锰矿对于Sb(III)和Sb(V)的吸附等温线符合Langmuir模型，而动力学曲线符合假一级动力学模型。机理研究发现，掺钛水钠锰矿在去除Sb(III)的动力学过程反映出吸附-脱附-再吸附过程，这与酸性水钠锰矿与Sb(III)的氧化反应促使材料结构改变有关。而且，掺钛水钠锰矿在吸附重金属Sb(V)时材料的晶格扭曲度降低，有序度提高，这也再一次证实锑离子的吸附影响了材料本身的晶体结构。本研究提供了简便高效的改性方式，从而改善了水钠锰矿在含锑工业废水处理时的应用。