载铝改性沸石除氟的热力学和动力学机理研究

本文依次采用1.0 mol/L的氢氧化钠和10％的硫酸铝改性天然沸石,然后经过焙烧得到载铝改性沸石样品.对天然沸石和改性沸石的吸附性能做了比较,考查了溶液pH值和温度对改性沸石吸附容量的影响,并对吸附过程进行了动力学和热力学研究.结果表明:改性沸石的吸附容量远远大于天然沸石,在溶液pH值为6,温度为室温时改性沸石的吸附容量达到最佳为1.44 mg/g;改性沸石对氟离子的吸附动力学符合准二级动力学方程,吸附热力学过程符合Freundlich模型,不同温度下的吸附热力学的吉布斯自由能以及焓变和熵变均为负值表明该吸附过程为自发放热反应;初步探讨了载铝改性沸石对氟离子吸附过程的反应机理.     

活性炭对不锈钢酸洗废水中Cr3+和Fe3+的吸附特性

对颗粒活性炭吸附不锈钢酸洗废水中的Cr3+和Fe3+进行了研究. 结果表明,活性炭对Cr3+的饱和吸附量为4.546 mg/g,对Fe3+的饱和吸附量为40.76 mg/g,吸附平衡时间分别为90和60 min. 对吸附过程进行准一级、准二级动力学模型拟合,发现准二级模型拟合较好. 活性炭对Cr3+的吸附基本符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型,而对Fe3+的吸附与BET吸附模型拟合较好,吸附Cr3+, Fe3+的活化能Ea分别为37.19和51.01 kJ/mol. 活性炭对Cr3+的吸附以化学吸附为主,而物理吸附则主导对Fe3+的吸附.     

天然沸石对溶液中氨氮的吸附性能

实验测定了天然沸石对氨氮的动力学吸附曲线、热力学吸附等温线、吸附前后沸石颗粒界面电性质及红外谱图,得出以下结论:沸石吸附氨氮过程服从Langmuir方程式;15℃～35℃度时温度对吸附量的影响较小;吸附过程交换速率由液膜扩散和粒子扩散共同控制;证实沸石对水溶液中氨氮的吸附以离子交换为主。     

改性沸石对废水中Cu2+、Cr3+的去除作用研究

用Na OH碱熔-水热法处理得到的改性斜发沸石作为吸附交换剂,对模拟废水中以Cu2+、Cr3+为代表的重金属离子进行吸附处理。研究了不同吸附时间、投加量以及初始浓度条件下,改性斜发沸石对Cu2+、Cr3+的去除效果。实验结果表明:改性沸石与水样中Cu2+、Cr3+的质量比分别为18.75∶1、13.33∶1时,对Cu2+、Cr3+的去除率分别达88.0%、87.4%,且为快速吸附平衡过程。此外,用Na Cl溶液和Na Cl溶液加氨水对吸附Cu2+饱和的改性沸石进行再生实验,再生率较高,改性斜发沸石可以多次重复利用。     

沸石对重金属废水中Cu(HN3)2+4的吸附性能研究

利用沸石吸附法去除重金属废水中以络离子形态存在的铜。实验考察了沸石用量、振荡时间、pH和温度对吸附效果的影响，探讨了吸附作用机理。结果表明，沸石对Cu(HN3)4^2 有良好的吸附性能，废水pH，温度和吸附时间是影响吸附效果的主要因素。在Cu(HN3)4^2 浓度低于50mg/L时，吸附规律基本符合Freundlich模式，高于50mg/L时，不能满足常规吸附规律。     

天然丝光沸石的化学处理及其对氨吸附动力学的影响

本文用流动重量法测定了氨在岱石口天然丝光沸石(ONM)及其两种化学处理样品——酸处理样品〔HNM(A)〕铵型沸石焙烧脱氨而得的脱阳离子型沸石(HNM)——上的吸附动力学曲线.与ONM相比,氨在HNM和HNM(A)上的吸附动力学特性均有所改善,且以HNM的吸附动力学特性为最佳.测定了40℃下氨在HNM上的吸附等温线,并用Dubinin方程进行了拟合;考察了按交换度、铵型沸石焙烧脱氨的温度和时间对氨在HNM上的吸附动力学影响;用氨程序升温脱附法(TPD)测定了不同焙烧温度下制得HNM的表面酸度,表明ONM改造成HNM后强酸中心增强.     

改性沸石去除废水中Zn2+的试验研究

采用Nacl-MnO2联合的方式对天然斜发沸石进行改性,在静态条件下,对改性沸石处理模拟含锌废水进行了试验研究,考察了吸附时间,吸附剂投量、Zn2+初始浓度和pH对改性沸石吸附Zn2+的影响.结果表明,在温度为25℃,pH为5.0～6.0,Zn2+初始质量浓度≤50 mg·L-1,按锌与改性沸石质量比为1.40投加改性沸石进行处理,Zn2+去除率可迭90%以上,模拟含锌废水经改性沸石处理后,水中锌含量低于国家排放标准.采用Langmuir吸附等温线和准二级动力学模型拟合改性沸石对Zn2+的吸附,结果表明,改性沸石对Zn2+的吸附能较好地符合Langmuir吸附等温线和准二级动力学模型,相关系数分别为0.927 5和0.9992.     

废水中Cr(Ⅲ)的吸附热力学和动力学研究进展

含铬废液中三价铬含量控制是含铬废液处理的重要组成部分。作为微量元素,体内含铬量不能超标吸收或体内缺失。铬在不同情形下显示不同形态化学变化。三价铬吸附热力学与动力学为从宏观和微观角度理解三价铬在吸附剂上的吸附行为提供理论基础。本文介绍铬价态变化、三价铬含量的传统与最新测试方式,分析近期三价铬吸附相关文献的吸附热力学与动力学成果,为进一步准确分析三价铬的吸附热力学函数和吸附参数随时间的变化提供理论依据,并指出目前的废水Cr(Ⅲ)吸附热力学与动力学中的研究空白。     

ZBAF中沸石对铵氮的吸附特性试验研究

用化学方法和生物方法对沸石滤料曝气生物滤池(ZBAF)中长期运行吸铵饱和的沸石进行再生,并通过吸附动力学和吸附热力学对新鲜沸石和再生沸石的吸附容量和吸附速率进行了试验研究。研究结果表明:再生沸石对铵氮良好的吸附和交换性能仍然存在;再生沸石的吸附速率较新鲜沸石有所下降;化学再生沸石的吸附容量较新鲜沸石基本不变,而生物再生沸石的吸附容量下降较大。     

活性炭纤维吸附石化废水中苯酚的吸附平衡及动力学

以活性炭纤维(ACF)为吸附剂,研究了ACF对石化废水中苯酚的吸附平衡及动力学。在25、40、55及65℃下测定了吸附平衡等温线,采用Langmuir、Freundlich和Redlich-Peterson等温方程对吸附平衡数据进行了拟合,结果表明吸附平衡数据更符合Langmuir与Redlich-Peterson方程。体系温度从25、40、55升高到65℃时,ACF对模拟废水中苯酚的吸附能力随温度升高而降低,而ACF对石化废水中苯酚的吸附能力并不完全随温度升高而降低。ACF对石化废水与模拟废水中苯酚的吸附过程均符合拟二级动力学方程。颗粒内扩散模型对吸附动力学实验数据的拟合结果表明,吸附初期吸附速率主要受颗粒内扩散控制且石化废水中苯酚吸附的k_id随温度升高而增大,吸附中后期吸附速率除了受颗粒内扩散控制外还受到外扩散的影响。热力学分析表明,石化废水中ACF吸附苯酚过程的ΔG<0,由于石油类物质对苯酚吸附的影响,温度升高ΔG的数值变化不大。     

十六烷基三甲基溴化铵改性X分子筛对铬酸盐的吸附平衡及动力学

用十六烷基三甲基溴化铵(HTAB)对X分子筛改性,考察改性分子筛对水中铬酸盐的吸附平衡及吸附动力学。采用XRD和FT-IR对样品进行表征,结果表明改性后HTAB-X分子筛在保持原有结构和形貌同时,接枝了一定量的长链季铵盐阳离子功能基团。吸附实验表明,0.7 g改性分子筛在25℃、pH=6条件下,去除率为94.14%,比X分子筛提高了近36%。HTAB-X分子筛对铬酸盐的吸附遵循Langmuir模型,最大吸附容量为16.33 mg/g。热力学和动力学分析表明,该吸附过程为自发的放热过程,适合在常温下进行;吸附过程遵循准二级动力学模型,平衡吸附容量qe,cal达到2.71 mg/g,速率常数k2为0.362 g/(mg·min)。     

PS-HQD树脂吸附废水中Cu~(2+)的动力学与热力学研究

为进一步探讨8-羟基喹哪啶树脂(PS-HQD)吸附废水中Cu~(2+)的吸附机理,用静态法研究了PS-HQD吸附Cu~(2+)的动力学与热力学规律等吸附性能。结果表明:在实验条件下,ΔH0、ΔS0说明PS-HQD对Cu~(2+)的吸附过程为吸热的熵增过程,ΔG0表明吸附过程能够自发进行,准二级动力学Lagergren方程更适合描述此吸附过程。PS-HQD第5次吸附的再生效率仍可达到83.84%,说明PS-HQD对Cu~(2+)的吸附具有良好的再生性能。     

氧化铝上吸附平衡与动力学的分形特性

在实验测定氧化铝吸附氮气的平衡和动力学过程的基础上 ,由平衡数据得到分形维数 ,对动力学结果分别用欧氏几何和分形几何的动力学模型进行处理 ,比较两种方法得到的扩散系数之间的差别。结果表明 :粉状氧化铝的分形维数为 2 .12 ;采用分形动力学模型得到的扩散系数同欧氏几何扩散模型的结果不一样 ,扩散系数不随浓度的变化而改变 ;而欧氏几何扩散模型中的扩散系数随浓度变化发生改变 ,且变化符合Darken关系     

改性兰炭末对对硝基苯酚的吸附平衡和动力学

采用硝酸改性-高温活化法对废弃的兰炭末进行处理,对改性前后的兰炭末进行了SEM和BET表征,测定了改性后的兰炭末对对硝基苯酚的吸附性能,通过静态吸附实验研究了改性兰炭末对对硝基苯酚的吸附平衡和动力学特征。结果表明,兰炭末经改性后表面粗糙度明显增加,孔道明显增多,总孔容和比表面积分别增加了7.1倍和4.3倍; Langmuir方程可较好地描述对硝基苯酚在改性兰炭末上的吸附平衡,特征分离系数R_L为0~1,为优惠吸附,温度升高有利于吸附的进行;动力学研究表明,对硝基苯酚在改性兰炭末上的吸附过程符合HO准二级动力学模型,颗粒外的液膜扩散是决定吸附速率的控制步骤,吸附过程的表观活化能E_a为9.825kJ/mol。改性兰炭末对对硝基苯酚有较好的吸附能力,328K下平衡吸附量达158.5mg/g,可作为一种廉价、高效的酚类废水处理用吸附剂,有很好的工业化应用前景。     

三种阴离子聚合物分散剂在吡虫啉颗粒表面的吸附热力学和动力学

通过振荡吸附实验研究了三种阴离子聚合物分散剂Morwet D-425、GYD-1252和LG-3在农药吡虫啉颗粒表面的吸附热力学和动力学,对比分析了三种分散剂吸附性能的差异。吸附等温线符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程,前者拟合程度较高。由ΔG<0、ΔH<0、ΔS>0可知该吸附为自发、放热、熵增过程,高温不利于吸附进行,|ΔH|<40 kJ·mol^-1表明该吸附为物理吸附。通过对比可知Morwet D-425吸附稳定性最高,受温度影响最小;LG-3吸附稳定性最低,受温度影响最大;GYD-1252吸附稳定性介于两者之间。吸附动力学曲线最符合伪二级动力学方程,吸附过程包括颗粒外传质扩散和表面吸附两个步骤,不包括颗粒内微孔扩散。吸附速率由大到小的顺序为Morwet D-425、GYD-1252、LG-3.通过XPS测定不同温度下分散剂吸附层厚度可知Morwet D-425在吡虫啉颗粒表面的吸附致密,吸附层厚度较低但随温度升高变化很小;GYD-1252和LG-3在吡虫啉颗粒表面吸附疏松,低温下吸附层厚度较高但随温度升高明显降低。     

天然凹凸棒石对水中镉的吸附行为

通过静态实验探讨了天然凹凸捧石吸附水中镉（Cd^2＋）时的影响因素、动力学、等温式和热力学。结果表明,在实验条件下吸附90min后天然凹凸捧石对Cd^2＋的吸附量为6.07-13.15（mg·g^-1）,吸附量随着温度或Cd^2＋初始浓度的增加而增加,但天然凹凸棒石用量增加,吸附量却减少。在pH值为5-7时随着pH值的增加而增加。此外,天然凹凸捧石吸附Cd^2＋的速度较快,吸附60min后基本达到平衡。吸附动力学规律符合Lagergren准二级反应模型,不同温度下的吸附等温式都与Freundlich方程符合很好。热力学分析表明,吸附过程吸热,吸附焓变△H和熵变△s都为正值,吸附自由能变△G为负值。     

CO2/CH4/N2在沸石13X-APG上的吸附平衡

采用磁悬浮热天平测量了CO₂、CH₄与N₂在沸石13X-APG上的吸附等温线,温度为293、303、333和363 K,压力为0～500 kPa。对吸附平衡实验数据采用multi-site Langmuir模型和Sips模型进行拟合,均得到良好的拟合效果,非线性回归得到吸附热等模型参数,可为变压吸附工艺过程的开发提供基础热力学数据。将沸石13X-APG吸附分离性能与文献中报道的吸附材料(如沸石分子筛、活性炭、金属有机骨架材料和介孔硅分子筛)性能相比较。通过比较CO₂、CH₄与N₂吸附容量以及相对分离系数,探讨CO₂/CH₄(垃圾填埋气或者CO₂强化煤层甲烷回收气)体系、CO₂/N₂(燃煤电厂、水泥厂以及焦炭厂烟道气)体系以及CH₄/N₂(煤层气)体系吸附分离的高效材料,为未来二氧化碳吸附捕集和甲烷吸附回收提供基础数据。     

Adsorption of lithium ions on lithium-aluminum hydroxides: Equilibrium and kinetics

The rapid development of rechargeable lithium batteries has promoted the demand of primary lithium products obtained from lithium-bearing resources, especially salt lakes. Layered lithium-aluminum hydroxides connecting with ion exchange resin were used for the adsorption of lithium ions from aqueous resources. Batch experiments were conducted to determine the effects of pH, initial lithium concentration, and contact time on lithium adsorption. The optimal conditions for lithium adsorption were found to be pH = 7, and the equilibrium time is approximately 600 minutes. The selectivity experiment indicated that the adsorbent showed selectivity toward lithium ion, so the adsorbent could be used in the separation of lithium ion with other metal ions, especially the divalent magnesium ions. The experiment showed that the existence of the magnesium chloride enhanced the lithium adsorption onto the adsorbent greatly. The kinetic data were analyzed by several kinetic models, and the best result was achieved with a pseudo-second-order model. The commonly used adsorption isotherms were used to fit the experimental data by nonlinear regression. Both Langmuir and Temkin isotherm models could describe the isotherm well. The thermodynamic parameters (ΔG, ΔS, and ΔH) were also calculated subsequently and the results showed the lithium adsorption process is exothermic with the decrease of randomness. Breakthrough curves demonstrated the cyclic stability of the adsorbent and the influence of the feed flow rate. Lithium ions were effectively adsorbed from the aqueous solution by the adsorbent, demonstrating its feasibility for lithium recovery and providing the fundamental data for further column design.     

大孔树脂对竹叶总黄酮的吸附平衡和动力学

考察了7种大孔树脂对竹叶总黄酮的吸附及解吸特性,发现AB-8大孔树脂具有较高的吸附选择性和良好的脱附性能,并采用静态吸附实验研究了AB-8大孔树脂对竹叶总黄酮的吸附平衡和动力学特性。结果表明,Freundlich方程可较好地描述竹叶总黄酮在AB-8树脂上的吸附平衡;吸附自由能变?G<0,熵变?S>0,吸附为自发的熵增过程,升高温度有利于吸附分离。焓变?H为13.45 kJ/mol,在氢键键能范围内;吸附竹叶总黄酮前后树脂的红外谱图也表明,AB-8树脂对竹叶总黄酮分子的吸附是以氢键形式发生的物理吸附。动力学研究表明,吸附过程符合二级动力学方程,颗粒外的液膜扩散是决定吸附速率的主要步骤。     

苯乙烯-甲基丙烯酸钠共聚物在吡虫啉颗粒表面的吸附特性

通过溶液聚合合成一系列苯乙烯-甲基丙烯酸钠共聚物分散剂.研究了不同单体摩尔比对其产率和在吡虫啉颗粒表面吸附性能的影响,结果表明当两种单体摩尔比为0.8时分散剂的产率和吸附性能相对最优.通过振荡吸附实验研究了最优分散剂在吡虫啉颗粒表面的吸附动力学、等温线和热力学,由XPS近似计算不同温度下分散剂的吸附层厚度.结果表明:吸附动力学符合伪二级动力学方程;吸附等温线符合Langmuir模型;吸附热力学表明该吸附为自发、放热、熵增过程,高温不利于吸附进行;DH_ad < 40 kJ·mol^-1表明该吸附过程为物理吸附;吸附层厚度随温度升高而降低.通过与其他商品化分散剂对比可知该共聚物适合作为分散剂用于吡虫啉的水基化剂型.