改性玉米芯吸附溶液中U(Ⅵ)的热力学特征

以微波辅助KMnO4改性玉米芯为吸附剂来吸附溶液中的U(Ⅵ),探讨改性玉米芯吸附溶液中U(Ⅵ)的热力学特征。结果表明:随着温度的升高,改性玉米芯对U(Ⅵ)的吸附量增大。Langmuir模型能更好地反映吸附过程特征,说明吸附主要发生在改性玉米芯表面的活性区域,属于单分子层吸附。吸附热力学参数ΔG、ΔH和ΔS的计算结果表明,所有温度下ΔG在U(Ⅵ)初始浓度≤80 mg/L时均为负值,且温度越高ΔG值越负,表明改性玉米芯对U(Ⅵ)的吸附过程是一个自发的过程,且温度越高,自发程度越大。焓变ΔH和熵变ΔS都为正值,说明吸附过程吸热,温度越高,越有利于吸附的进行。     

厌氧颗粒污泥吸附铀(Ⅵ)的特性与机理

以造纸厂厌氧颗粒污泥为原料制备的粉末厌氧颗粒污泥(PAGS)作为生物吸附剂,研究pH值、吸附剂PAGS的用量、U(Ⅵ)初始浓度和吸附时间对PAGS吸附U(Ⅵ)的影响。采用模型模拟、扫描电镜分析、能谱分析、红外光谱分析和离子交换试验等手段探讨PAGS吸附U(Ⅵ)的机理。结果表明,在U(Ⅵ)初始浓度为10 mg/L、温度为30℃时,PAGS吸附U(Ⅵ)的最佳条件是pH值为6,PAGS用量为2.0 g/L,吸附平衡时间为60 min。用准二级动力学模型(R2≈1)和Freundlich等温模型(R20.99)均可较好地拟合其吸附过程。扫描电镜、能谱分析和离子交换试验结果表明,离子交换是PAGS吸附U(Ⅵ)的主要方式,参与交换的主要离子为Ca2+;红外光谱分析表明配位络合也是其吸附机理之一,参与络合作用的主要基团有—OH、C=O、Si—OH和—NH2。以0.1 mol/L的HCl溶液作为解吸液,初次解吸率达99%,表明PAGS可再生且无毒、生态友好,具有较好的重复利用性,在含铀废水处理中具有广阔的应用前景。     

石墨负载纳米零价铁去除溶液中U(Ⅵ)

以液相还原法制备纳米零价铁,将其负载于石墨表面制备负载型纳米零价铁复合材料(G-nZVI),并用来去除溶液中的U(Ⅵ),考察初始溶液的pH、反应温度、反应时间、U(Ⅵ)的初始浓度以及固液比等因素对复合材料(G-nZVI)去除U(Ⅵ)影响。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)技术对反应前后的材料进行表征,分析其去除U(Ⅵ)的机理。结果表明:纳米零价铁颗粒分散在石墨粉的表面,没有产生团聚。反应后溶液中主要生成UO_2和U(Ⅳ)氢氧化物沉淀。石墨负载型纳米零价铁对U(Ⅵ)有很好的去除效果,在pH为4.0,温度为30℃,反应时间为60 min,固液比为0.25 g/L,初始U(Ⅵ)浓度为10 mg/L条件下,U(Ⅵ)的去除率和吸附容量分别达到99.67%和43.2 mg/g,说明该复合材料(G-nZVI)在含铀放射性废水的处理与环境修复中具有潜在的应用价值。     

改性生物质材料对Cr(Ⅵ)的吸附性能

在N,N-二甲基甲酰胺中,以次磷酸钠作为催化剂,采用柠檬酸对泡桐皮、芦苇、花生叶3种生物质材料进行化学改性,制备得到生物吸附剂,并研究Cr(Ⅵ)溶液p H值、初始溶液Cr(Ⅵ)浓度、吸附时间等因素对水溶液中Cr(Ⅵ)吸附率的影响。采用红外光谱分析仪对吸附材料的分子结构及其化学键进行表征。结果表明:3种改性生物质材料在pH值为2、Cr(Ⅵ)初始浓度为30 mg/L时,吸附性能较好,吸附平衡时间为120 min。可以用准二级动力学方程很好地描述生物质材料吸附过程。改性后的泡桐皮、芦苇、花生叶对Cr(Ⅵ)的最大吸附率分别为96.78%、91.85%和89.63%,其中改性后泡桐皮具有最大的吸附量。     

功能化杯[4]芳烃对称硫醚衍生物的制备及其对铀的吸附行为

以1,3-二溴丙烷对对叔丁基杯[4]芳烃的下沿进行修饰,再利用Na_2S·9H_2O合成制备一种新型的吸附材料杯[4]芳烃对称硫醚衍生物,并研究其吸附铀的主要影响因素,即U(Ⅵ)溶液pH值、吸附剂投入量、铀初始浓度及反应时间,分析其吸附过程的反应动力学和等温吸附规律。结果表明:当温度为25℃时,杯[4]芳烃对称硫醚衍生物吸附铀的最佳条件是pH值为4.0,铀初始浓度为20mg/L,杯[4]芳烃对称硫醚衍生物加入量为20mg以及吸附平衡时间为6h。杯[4]芳烃对称硫醚衍生物对铀的吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附过程为化学吸附,相关系数为0.9998;Langmuir、D-R和Freundlich等温线均可较好地拟合吸附过程,说明该吸附体系是一个单层覆盖与多层吸附相结合的模式。红外谱图表明,杯[4]芳烃对称硫醚衍生物吸附一定质量的铀后,在817.82cm~(-1)和810.10 cm~(-1)处出现了铀酰离子的伸缩振动峰,且未发生主要的结构形态变化。     

氧化石墨烯-壳聚糖复合物的制备及其吸附性能

采用Hummers法合成的氧化石墨烯(GO)与壳聚糖(CTS)制备复合型吸附剂GO-CTS,通过傅立叶红外光谱仪(FTIR)和扫描电镜(SEM)对结构和形貌进行表征。考察pH、投加量、吸附时间以及铀初始浓度等参数对吸附剂去铀效果的影响。结果表明,对于10mg/L的含铀溶液,GO和GO-CTS的最佳吸附条件分别为:pH=4~7,5;投加量1.0,1.0g/L;吸附时间为1,70min;最大去铀率分别为99.5%,97.5%。GO和GO-CTS的吸附平衡符合Freundlich等温线模型,表明为多分子层吸附,主要以物理吸附为主,最大吸附量分别为78.13和114.94mg/g。     

新型功能化吸附剂G-PA-SBA-15对U(VI)的吸附机理

采用啤酒酵母菌为生物大孔模板,三嵌段聚合物(P123)为介孔相模板制备合成介孔氧化硅SBA-15。再采用Fe3O4为铁源,二乙基磷酰乙基三乙氧基硅烷(PTS)和氨丙基三乙氧基硅烷(APS)为有机改性基团,通过后嫁接法使有机改性基团对介孔氧化硅SBA-15进行功能化改性,得到新型功能化吸附剂G-PA-SBA-15,并通过扫描电镜、粉末X射线衍射和比表面分析仪分别表征吸附剂G-PA-SBA-15和SBA-15的结构。考察溶液p H值、吸附时间、铀初始浓度和温度等因素对吸附剂G-PA-SBA-15和SBA-15吸附铀的影响。结果表明:吸附剂G-PA-SBA-15直径均匀分布、孔径均一,吸附铀的最佳条件是p H值为6.0、吸附时间为1.0 h、铀初始浓度为20 mg/L和吸附反应温度为25℃。对吸附动力学模型和吸附等温模型进行分析,G-PA-SBA-15对铀的吸附动力学过程符合准二级动力学模型(相关系数R2均大于0.99),吸附等温线符合BET等温线模型,说明该吸附体系是一个多层吸附过程。     

巯基化改性麦糟对Zn(Ⅱ)的吸附特性

采用巯基化改性麦糟去除废水中的锌离子,研究溶液pH值、反应时间和温度以及Zn(Ⅱ)初始溶度对巯基化改性麦糟吸附效果的影响;借助吸附平衡等温线及吸附动力学模型拟合,结合傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析阐明吸附机制。结果表明:在较宽的pH值范围(6~9)内,巯基化改性麦糟表现出对Zn(Ⅱ)良好的吸附性能。由Langmuir吸附等温线方程计算得到该吸附剂对Zn(Ⅱ)的理论饱和吸附量为353.36 mg/g,高于改性木质纤维素类吸附剂的吸附量(17.88~156 mg/g)。巯基化改性麦糟对Zn(Ⅱ)的吸附动力学特性表明吸附反应很快在30 min内达到平衡,吸附符合拟二级动力学方程,活化能的计算结果表明吸附为活性化学吸附。FTIR分析可知:由巯基化改性麦糟吸附Zn(Ⅱ)主要是羟基和巯基中S—H基团的硫原子与Zn(Ⅱ)配合的结果。     

酯化改性麦糟对Pb(Ⅱ)的吸附特性

以啤酒工业废弃物麦糟为原料,采用一步快速酯化改性法制备高效重金属离子吸附剂酯化改性麦糟。研究酯化改性麦糟对Pb(Ⅱ)的吸附行为、吸附动力学及吸附机制。结果表明:在较宽的pH值范围(4~8)内,酯化改性麦糟表现出对Pb(II)良好的吸附性能。由Langmuir吸附等温线方程计算得到该吸附剂对Pb(Ⅱ)的理论饱和吸附量为393.7 mg/g,高于文献报道的大多数吸附剂的吸附量。吸附反应很快在15 min内达到平衡,吸附符合拟二级动力学方程。活化能的计算表明吸附为活性化学吸附。酯化改性麦糟吸附Pb(Ⅱ)主要是羟基和羧基中C—O基团的氧原子与Pb(Ⅱ)配合的结果。     

氧化石墨烯/二氧化硅复合材料对铀(Ⅵ)的吸附性能

以氧化石墨烯(GO)、正硅酸乙酯(TEOS)为原料,聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(P123)为表面活性剂,利用TEOS水解成SiO_2合成了氧化石墨烯/二氧化硅复合材料(GOS)。通过静态实验,探讨pH、GOS投加量、吸附时间和U(Ⅵ)初始浓度对GOS吸附U(Ⅵ)的影响,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)对GOS进行表征,并探讨其吸附U(Ⅵ)的机理。结果表明:当溶液pH为6,投加量为0.2 g/L,吸附时间为120 min时,GOS吸附U(Ⅵ)效果最佳;吸附过程较好地拟合准二级动力学模型(R2≈1)和Freundlich等温模型(R2≈1);Si O_2成功与GO复合,GOS对U(Ⅵ)具有很好的吸附性能,其吸附U(Ⅵ)前后自身结构并未发生变化,其对U(Ⅵ)的吸附机理以—COOH、—OH的离子交换作用为主,Si—OH的络合反应并存。     

零价铁对奥奈达希瓦氏菌还原U(Ⅵ)的影响及机制

采用现代分析方法探讨零价铁(ZVI)与奥奈达希瓦氏菌(S.oneidensis)MR-1还原U(Ⅵ)的效果与机制。结果表明:ZVI与S.oneidensis均能够还原U(Ⅵ);在厌氧条件下,ZVI与S.oneidensis还原U(Ⅵ)存在协同作用。当p H为7、温度为30℃、U(Ⅵ)的初始浓度为20 mg/L、ZVI的投加量为1.0 g/L时,24 h S.oneidensis对U(Ⅵ)还原率达到96.9%;在0.5~2.0 g/L范围内,U(Ⅵ)的还原率随ZVI投量的增加而上升;在U(Ⅵ)初始浓度5.0~50.0mg/L内,U(Ⅵ)的还原率与其浓度正相关。ZVI、Fe3O4和Fe2O3均能明显促进U(Ⅵ)的还原,而可溶态的Fe(Ⅲ)对U(Ⅵ)的还原具有明显的抑制作用。其他离子Cu2+、Ca2+、Mn2+和NO3-对U(Ⅵ)的还原存在抑制作用,以Cu2+的影响最大,Ca2+的影响次之,SO42-对U(Ⅵ)的还原影响较小。XPS分析结果表明,ZVI表面吸附和沉积了U(Ⅵ)和U(Ⅳ)两种价态的U元素,反应后的铀大部分形成了稳定的UO2。     

功能化磁性载体固定耐辐射奇球菌及其对铀的吸附行为与机理

为了解决耐辐射奇球菌(DR)容易以悬浮态生长,菌体与水的密度差较小,吸附铀后难以分离等问题,首先使用氯化亚砜对羧基化磁性纳米Fe_3O_4粒子进行酰氯功能化,以此作为DR菌固定载体,再与二乙烯三胺化学修饰的DR菌进行固定化,得到一种新型功能化磁性耐辐射奇球菌吸附剂NFGDR,并通过红外光谱仪和扫描电镜分别表征吸附剂NFGDR的结构。考察溶液pH值、吸附时间、铀初始浓度和吸附剂投加量等因素对吸附剂NFGDR吸附铀的影响,对吸附动力学模型和吸附等温模型进行分析。结果表明:吸附剂NFGDR表面具有大量吸附铀的基团,吸附铀后表面形态发生变化;吸附铀的最佳条件是pH值为5、吸附时间为80 min、铀初始浓度为10 mg/L和吸附剂投加量为5 mg。吸附剂NFGDR对铀的吸附动力学过程符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir等温线模型,说明该吸附体系是一个单层吸附过程。同时,使用3种不同的解析剂对吸附剂NFGDR解析再生6次后,其对铀的吸附率均在80%以上,说明其具有良好的再生性能。     

纳米Fe3O4负载啤酒酵母菌对铀的吸附性能与机理

以纳米Fe3O4磁性微粒负载啤酒酵母菌,制备一种新型铀吸附剂,考察其吸附铀的主要影响因素,即溶液pH值、铀初始浓度、吸附剂投加量及其粒度,分析吸附过程的反应动力学和等温吸附规律,并用扫描电镜和能谱仪分析吸附机理。结果表明:纳米Fe3O4负载啤酒酵母菌(NFSC)吸附铀的最佳条件是pH值为7.0,铀初始浓度为60 mg/L,NFSC加入量为50 mg,NFSC的最佳粒径为12 nm。NFSC对铀的吸附动力学较好地符合准二级动力学模型,相关系数为0.999 6;吸附等温线均能符合Langmuir和Freundlich等温线模型,说明该吸附体系是一个单层覆盖与多层吸附相结合的模式。扫描电镜和能谱图表明:NFSC吸附铀后表面形态发生变化,且吸附过程中共存物理吸附和化学吸附,属于混合吸附类型。     

磁性Fe3O4/活性炭对电镀废水中Cr(Ⅵ)吸附性能的研究

目的获得吸附性能、磁分离性能和再生性能较佳的磁性Fe_3O_4/活性炭吸附剂(MAC)。方法通过化学共沉淀法制备出磁性Fe_3O_4/活性炭吸附剂。采用X-射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对活性炭进行表征。使用磁性Fe_3O_4/活性炭吸附电镀废水中的Cr(Ⅵ),考察吸附剂用量、吸附pH值和吸附时间对吸附性能的影响,并研究了吸附动力学模型。利用磁铁对磁性Fe_3O_4/活性炭进行了回收。结果制备的磁性Fe_3O_4/活性炭中含有纯度较高的立方相磁性Fe_3O_4粒子。在温度为25℃、pH=3、吸附时间为120 min、吸附剂用量为0.15 g时,对Cr(Ⅵ)的去除率最高,达到了97.44%,吸附动力学符合拟二级动力学模型。电镀废水中共存阳离子会使吸附性能增强,共存阴离子会使吸附性能降低。磁性Fe_3O_4/活性炭的回收率达93.58%,6次解吸-再生后,吸附量仍较高,为27.17 mg/g。结论磁性Fe_3O_4/活性炭吸附剂对电镀废水中的Cr(Ⅵ)具有较高的去除率,吸附剂回收方法简单,回收率高,具有较好的应用前景。     

改性氧化铝的制备及对铝电解HF气体吸附性能研究

本研究选取硝酸镁、硝酸镧及氧化铝作为原料,采用负载-浸渍-烘干-锻烧工序经正交实验对氧化铝进行了改性制备,并采用静态吸附仪和X射线衍射仪对改性氧化铝进行了表征。实验结果表明,制备该氧化铝的制备条件为Mg(NO_3)_2添加量1%、La(NO_3)_3添加量2%、浸渍液PH=5、固液比1∶1.1、浸渍时间3小时、锻烧温度550℃。在此条件下相对于冶金氧化铝比表面积增大18.90m~2/g、改性后氧化铝衍射峰得到进一步增强、HF气体吸附效率提高15.76%。     

表面接枝含氟树脂改性HGB的制备及性能研究

目的对中空玻璃微珠(HGB)进行表面接枝含氟树脂改性,以其为填料制备含氟树脂涂料,并进行性能研究。方法将中空玻璃微珠分别经NaOH溶液、硅烷偶联剂KH550、HDI三聚体、含氟树脂处理,并通过FTIR、SEM、EDS等表征手段对接枝情况进行验证。以制备的表面接枝含氟树脂HGB(F-HGB)为填料,制备了含氟树脂隔热涂料,研究了HGB改性温度、时间对F-HGB接触角的影响,以及HGB粒径、添加量、改性、涂层厚度对涂料的疏水性能、隔热性能、拉伸强度的影响。结果成功制备出F-HGB,50℃下接枝含氟树脂反应8h,F-HGB与纯水的静态接触角为149.21°。与HGB/含氟树脂涂料相比,F-HGB/含氟树脂涂料的疏水性能、隔热性能、拉伸强度均有较大幅度的提高和改善。当F-IM16K添加量为20 phr时,F-HGB/含氟树脂涂层与水的接触角为100°,模拟曝晒实验涂层试板温差为7.4℃,拉伸强度为10.39 MPa。当F-K1添加量为20 phr时,F-HGB/含氟树脂涂层的导热系数为0.0701 W/(m·K),同时涂层隔热性能随HGB粒径、添加量的增大而增强,拉伸强度随之降低,但表面改性能有效减小涂料拉伸强度的降低幅度。结论 F-HGB具有疏水、隔热、与含氟树脂相容性好的特点,可作为功能填料制备疏水、隔热、力学性能优良的多功能涂料。     

离子强度、阴阳离子和腐殖酸对纳米零价铁去除溶液中U(Ⅵ)的影响

采用液相还原法制备纳米零价铁(nZⅥ)去除溶液中的U(Ⅵ),讨论溶液pH与离子强度、共存阴阳离子和腐殖酸对去除效果的影响,并对nZⅥ进行表征研究,分析纳米零价铁去除U(Ⅵ)的机理。结果表明:纳米零价铁对溶液中的U(Ⅵ)有很好的去除效果,pH值对去除效果有显著影响,而离子强度对纳米零价铁去除U(Ⅵ)几乎没有影响。阳离子对铀的去除有一定的影响,其中Ca~(2+)和Mg~(2+)的影响较大,而Na~+和K~+几乎没有影响。阴离子对纳米零价铁去除U(Ⅵ)也有一定的影响,其影响顺序由大到小依次为NO_3~-、SO_4~(2-)、ClO_4~-、CO_3~(2-)、HPO_4~(2-)。腐殖酸对纳米零价铁去除溶液中U(Ⅵ)在pH≤4.5时有明显的促进作用;当pH4.5以后,腐殖酸对纳米零价铁去除U(Ⅵ)具有明显的抑制作用。     

Fe-BTC表面氨基化及对染料和重金属离子的吸附性能研究

利用二乙烯三胺(DETA)对Fe-BTC结构进行改性,并系统研究了其对刚果红(CR)和重金属离子Pb(Ⅱ)的吸附性能。应用SEM、XRD、Fourier变换红外光谱仪(FT-IR)、N_2吸附-解吸实验、Zeta电位测定等方法对改性前后的Fe-BTC材料进行结构和表面性质表征。结果表明,在保持Fe-BTC晶体结构的前提下,DETA的掺杂可有效增加Fe-BTC表面—NH_2并改变其表面的电性。在对CR和Pb(Ⅱ)的吸附实验中,DETA-Fe-BTC对CR和Pb(Ⅱ)的吸附量明显提高,对比实验证明了DETA-Fe-BTC对于CR和Pb(Ⅱ)的吸附选择性。对吸附条件进行了优化并对于吸附的热力学和动力学数据进行了拟合。在循环吸附脱附实验中,DETA-Fe-BTC表现出对于CR和Pb(Ⅱ)优秀的吸附性能稳定性。     

硫酸盐还原菌颗粒污泥去除U(Ⅵ)的影响因素及稳定性

探讨U(Ⅵ)初始浓度、COD、SO42-、Cu2+、Fe0等对硫酸盐还原菌颗粒污泥(SRBGS)去除U(Ⅵ)的影响,讨论其去除U(Ⅵ)的稳定性,并利用XPS分析U(Ⅵ)还原产物的形态特征。结果表明:当COD为300~1500 mg/L时,随着COD浓度的升高,U(Ⅵ)的去除速率加快;SO42-浓度低于1500 mg/L对U(Ⅵ)的去除有促进作用;Cu2+浓度低于100 mg/L时,U(Ⅵ)还原未受显著影响,但当其增至200 mg/L时,U(Ⅵ)还原受到完全抑制;投加铁粉大大提高了U(Ⅵ)的去除速率,20 h内,U(Ⅵ)的去除率达到100%。SRB颗粒污泥能够长期使用,最佳水力停留时间12.5 h,NO3-能使已还原的U(Ⅵ)再氧化。XPS分析表明,颗粒污泥表面沉积或吸附了铀,且以U(Ⅳ)为主。     

壳聚糖-海藻酸钠吸附剂对电镀废水中 Cr( VI) 的吸附性能研究

以天然壳聚糖(CS)和海藻酸钠(SA)为原料,在CaCl2作用下,制备了壳聚糖-海藻酸钠(CS-SA)吸附剂。采用红外光谱仪对CS-SA吸附剂官能团进行表征,表明壳聚糖和海藻酸钠之间产生了静电吸引作用。以含低浓度Cr(Ⅵ)的电镀废水为处理对象,考察了CS-SA用量、吸附时间和pH值对CS-SA吸附性能的影响,同时对吸附动力学进行了研究。结果表明:当pH=6,吸附时间为120 min,CS-SA用量为0.15 g时,离子去除率最高,达到了98.86%;吸附动力学最符合拟二级动力学方程。解吸-再生实验表明,CS-SA吸附剂可以再生使用。