壳聚糖负载纳米零价铁对Cr(Ⅵ)吸附性能的研究

采用液相还原法制备纳米零价铁,使用质量分数为1％的壳聚糖对纳米零价铁进行改性,制备壳聚糖负载纳米零价铁吸附剂.考察pH、温度、吸附剂用量、吸附时间对Cr(Ⅵ)吸附性能的影响.再进行正交试验,探究吸附剂对Cr(Ⅵ)的最佳吸附条件.使用X射线衍射仪、扫描电镜、红外光谱对吸附剂进行表征.结果 表明:吸附Cr(Ⅵ)的最佳条件是...     

流变相法制备包裹型Starch/Fe~0及去除水中Cr(Ⅵ)的反应动力学研究

以水溶性淀粉(starch)为包裹剂,采用流变相反应法制备了包裹型纳米零价铁(Starch/Fe0)。并用XRD、SEM和TEM等手段对样品进行了表征。研究了样品投加量、pH值、初始Cr(Ⅵ)浓度及铜离子浓度对水溶液中Cr(Ⅵ)去除率的影响及反应动力学,探讨了包裹型Starch/Fe0去除Cr(Ⅵ)的反应机理。实验结果表明,包裹型Starch/Fe0投加量为0.6 g/L,pH值为5,初始Cr(Ⅵ)浓度为10 mg/L时,Cr(Ⅵ)的去除率可达100%。当反应体系中Cu2+和Cr(Ⅵ)共存时,Cu2+在反应中对Cr(Ⅵ)的去除有促进作用。包裹型Starch/Fe0对Cr(Ⅵ)的还原过程符合准一级反应动力学模型。     

纳米零价铁液相还原制备及其对水中Pb~(2+)的去除作用

为研究液相还原法制备的纳米零价铁去除Pb~(2+)的机理,在液相还原法的基础上加入有机高分子材料,制备纳米零价铁;利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对其进行表征;研究不同时间时离子初始浓度和溶液初始p H值对纳米零价铁去除Pb~(2+)的影响。结果表明:纳米零价铁对Pb~(2+)的去除在120 min内基本达到平衡,当Pb~(2+)初始浓度为50、100 mg/L、纳米零价铁添加量为1 g/L时,Pb~(2+)去除率达99%以上;p H值从2.0增大至3.0时,Pb~(2+)的去除率从41.47%增大至73.58%;p H值从3.0增大至4.0时,Pb~(2+)去除率从73.58%增大至92.62%;动力学拟合结果表明,纳米零价铁去除Pb~(2+)的过程符合准二级动力学模型;纳米零价铁去除Pb~(2+)的机制主要是氧化还原和共沉淀。     

污泥基生物炭负载纳米零价铁去除Cr(Ⅵ)的性能与机制

针对电镀、冶金、印染等行业产生的含铬废水所导致的环境污染难题,以城市污泥热解获得的污泥基生物炭(SB)为载体,制备了污泥基生物炭负载纳米零价铁(nZVI-SB)材料用于去除水中的Cr(Ⅵ),探究了铁炭质量比、初始pH值、投加量、温度等因素对去除Cr(Ⅵ)的影响。通过SEM-EDS、XRD和XPS等手段对n ZVI-SB去除Cr(Ⅵ)的机制进行分析。结果表明：n ZVI-SB对Cr(Ⅵ)废水具有较好的去除能力。在投加量0.5 g/L、初始pH=2、温度40℃条件下,Fe与SB质量比为1∶1的nZVI-SB(1∶1)对Cr(Ⅵ)吸附量最大为150.60 mg/g。Cr(Ⅵ)去除过程可通过Langmuir吸附等温式与准二级动力学方程进行拟合。nZVI-SB对Cr(Ⅵ)去除机制主要包括吸附、还原和共沉淀。本文表明污泥基生物炭与纳米零价铁可以协同发挥除Cr(Ⅵ)作用。     

膨润土负载纳米零价铁去除废水中Cr(Ⅵ)的动力学特性研究

利用液相还原法制备膨润土负载纳米零价铁(B-nZVI)并将其应用于含Cr(Ⅵ)废水的处理,研究了B-nZVI投加量、反应时间和溶液初始pH等3个因素对Cr(Ⅵ)处理效果的影响,探讨了B-nZVI对不同初始浓度的含Cr(Ⅵ)废水的降解动力学规律,通过扫描电镜和X射线衍射仪对反应前后的B-nZVI进行形貌分析。结果表明:膨润土能有效提高纳米零价铁(nZVI)的分散性并阻止其氧化。三因素对Cr(Ⅵ)去除率影响均达到显著水平(p0.05),其中投加量的影响达到极显著水平(p0.01);其显著性大小依次为:投加量溶液初始pH反应时间。在投加量为2.0g/L、反应40min、溶液初始pH=6的最佳工艺条件下,初始浓度为20mg/L的含Cr(Ⅵ)废水中Cr(Ⅵ)去除率可达99.15%。B-nZVI去除Cr(Ⅵ)的反应在不同Cr(Ⅵ)初始浓度下均能较好地符合准一级动力学模型,且可用L-H动力学模型描述;B-nZVI对Cr(Ⅵ)去除是吸附和还原共同作用的结果,且nZVI对Cr(Ⅵ)的还原作用是其去除的主要作用机制。     

配位聚合物Cu_3(BTC)_2的制备及对废水中活性大红染料的高效去除

用配位调控法在室温下制备了配位聚合物材料Cu_3(BTC)_2。通过粉末XRD、SEM、N_2吸附、TGA等手段对样品的物相、形貌和比表面积及热稳定性进行了表征。结果表明,制备的配位聚合物材料Cu_3(BTC)_2为球形纳米颗粒,BET比表面积为1 183m~2/g。考察了Cu_3(BTC)_2对活性大红染料废水的处理效果,探讨了吸附剂加入量、pH值、活性大红初始浓度及反应时间对吸附过程的影响。结果表明,吸附剂Cu_3(BTC)_2对活性大红染料具有较高的吸附性能,平衡吸附量可达83.33mg/g。吸附等温线拟合结果较好的符合Langmuir模型,动力学研究结果表明吸附过程符合准二级动力学模型。     

聚吡咯对Cr(Ⅵ)离子的吸附性能研究

目前有关纯聚吡咯(PPy)用于吸附处理含Cr(Ⅵ)废水的研究不多。为了考察聚吡咯对铬离子污水的吸附性能,在超声条件下原位氧化聚合制备了PPy微/纳米球。用红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和紫外-可见光谱仪分别表征了样品的结构、形貌和吸附性能。以聚吡咯为吸附剂研究了吸附时间、pH值、初始浓度及温度对Cr(Ⅵ)离子吸附性能的影响。结果表明:对于含Cr(Ⅵ)500 mg/L的溶液,吸附5 min的去除率已超过94.6%;pH值对PPy吸附性能影响不大;随着温度的升高,吸附率逐渐升高。其等温吸附行为较好地符合Freudlich吸附模型。PPy动力学吸附拟合满足准二级动力学模型,通过计算得到聚吡咯对Cr(Ⅵ)的理论最大单位吸附量为47.6 mg/g(试验值为49.7 mg/g)。     

胶原纤维对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

胶原纤维(CF)作为吸附剂去除水中Cr(Ⅵ),研究了CF去除Cr(Ⅵ)时溶液pH值、温度、吸附剂用量和Cr(Ⅵ)初始浓度对去除效率的影响。结果显示,CF对Cr(Ⅵ)的去除率随溶液pH值降低而升高,在pH值为2.0时达到最大,随吸附剂用量增大而增大,随Cr(Ⅵ)初始浓度增加而减小,CF对Cr(Ⅵ)的吸附量随吸附剂用量增加而减小;随Cr(Ⅵ)初始浓度增加而增加,最后趋于稳定。吸附平衡时间为6h,最佳吸附温度为40℃。测定了吸附等温线和吸附动力学曲线,结果表明,Freundlich等温方程能更好地描述CF对Cr(Ⅵ)的吸附,吸附动力学符合伪二级吸附速率方程。FT-IR和SEM-EDS分析表明,CF表面含有大量氨基羧基及羟基等活性官能团,CF对Cr(Ⅵ)的吸附过程存在铬酸根阴离子与质子化活性官能团的静电吸附作用和离子交换作用。     

木质纤维素基纳米复合材料对Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附研究

以原位插层共聚法制备木质纤维素-g-丙烯酸/丙烯酰胺/蒙脱土(LNC-g-AA/AM/MMT)纳米复合材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对其结构进行表征。研究在金属离子初始浓度、吸附时间、吸附温度、pH值等不同吸附条件下,LNC-g-AA/AM/MMT纳米复合材料对Pb2+、Cd2+吸附性能的影响。结果表明,当Pb2+、Cd2+初始浓度分别为0.04和0.06mol/L,吸附时间分别为120和60min,吸附温度分别为40和30℃,pH值为5.5时,LNC-g-AA/AM/MMT纳米复合材料对Pb2+、Cd2+的吸附量分别高达504.2和246.9 mg/g。整个吸附过程均符合Langmuir吸附等温线模型和伪二级动力学模型,且是个自发放热的反应过程。同时对最佳条件下吸附饱和的LNC-g-AA/AM/MMT纳米复合材料进行解吸研究,脱附率分别为93.4%和92.9%。     

果胶磁性微球的制备及其对Mn(Ⅱ)及Cr(Ⅵ)的吸附性能

以氯化钙为交联剂,采用包埋法制备了一种果胶磁性微球吸附剂,通过红外光谱、扫描电镜、XRD、磁性分析和TGA对样品进行了表征,并考察了吸附时间、Mn2+(Cr6+)的浓度、吸附剂用量和吸附溶液的pH对果胶磁性微球吸附性能的影响。分析了果胶磁性微球分别吸附Mn(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附动力学、吸附等温线。结果表明:果胶磁性微球对Mn(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附达平衡分别需要4h和1.5h,饱合吸附量分别为54.35mg/g和9.62mg/g,吸附等温线较好地满足Freundlich模型和Langmuir模型,最大吸附量分别为102.04mg/g和25.45mg/g。吸附动力学符合准二级动力学模型,主要由化学吸附控制其吸附速率。     

钙铝和铁铝水滑石的制备及其吸附水中六价铬的性能

为寻找高效吸附水中六价铬(Cr(Ⅵ))的水滑石功能材料,以水热法制备钙铝(CaAl-LDH)和铁铝水滑石(FeAlLDH) 2种吸附剂,通过X射线衍射仪、红外光谱仪、扫描电镜和比表面积测定仪研究其结构和性质,采用批次平衡实验比较研究其对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能。结果表明:CaAl-LDH和FeAl-LDH具有水滑石的特征衍射峰和介孔结构,呈六边形片状,比表面积分别为8.746、159.5 m~2/g; 2种材料对Cr(Ⅵ)的吸附速率较快,在30 min达到平衡,且吸附过程不受溶液pH值的影响,溶液中存在的常见阴离子对Cr(Ⅵ)影响较小;吸附动力学和等温线数据分别符合拟二级动力学方程和Langmuir等温线模型,CaAl-LDH和FeAl-LDH对Cr(Ⅵ)的最大吸附量分别为34.92、51.31 g/kg。     

Mg/Fe-LDHO/PES复合膜吸附材料的制备与除氟性能

以层状氢氧化镁铁的焙烧产物(Mg/Fe-LDHO)和聚醚砜(PES)为原料,采用共混法制备了Mg/Fe-LDHO/PES复合膜吸附材料,并研究了其对水中氟离子的吸附性能,考察了初始pH值、初始F-浓度、吸附温度、吸附时间以及共存阴离子等因素对吸附效果的影响。结果表明:在25℃条件下,该复合膜饱和吸附容量为12.34mg/g,能在pH=4~10范围内保持稳定的吸附性能,吸附速率较高,前5min内即可达到平衡吸附容量的75%;低温有利于提高复合膜的吸附性能,吸附过程符合准二级动力学模型。通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对复合膜的形貌及结构进行了表征,采用电位滴定法测得复合膜的零电位点pH值(pHpzc)为9.4。     

薰衣草提取液绿色合成生物炭负载纳米零价铁去除水中亚甲基蓝的研究

以薰衣草提取液为还原剂，白酒废水污泥生物炭(WSB)为载体，采用绿色合成法制备了生物炭负载纳米零价铁复合材料(nZVI@WSB),并将其用于亚甲基蓝(MB)废水的处理，利用扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)、透射电镜(TEM)、全自动比表面及孔隙度分析仪(BET)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射图谱(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对nZVI@WSB进行了表征，并考察了其对MB的吸附性能。结果表明：nZVI@WSB的比表面积和孔容增大、稳定性和反应活性增强。在投加量1.0g/L和不调节溶液初始pH的反应体系中，MB的去除率随着初始浓度的增加而升高，而升温也有利于MB的去除。nZVI@WSB对MB的吸附过程分别符合准二级动力学方程、Langmuir和Redlich-Peterson等温方程。热力学研究表明，nZVI@WSB吸附MB是自发、熵增的吸热过程。     

碳热还原法制备的碳载零价铁对水中U(VI)的去除研究

随着核电的发展, 放射性污染物流入环境, 污染水土资源。纳米零价铁(nZVI)材料因还原性强、去除效率高等优势, 被广泛应用于水资源污染修复。本研究以海藻酸钠(SA)为碳源, 采用一步碳热还原法制备碳载零价铁(Fe-CB)材料, 并将其用于水溶液中放射性核素U(Ⅵ)的去除。采用微观光谱和宏观实验研究Fe-CB对U(Ⅵ)的吸附性能和作用机理。研究发现Fe-CB具有丰富的官能团(如-OH和-COOH)及较高的比表面积, 弥补了纳米零价铁(nZVI)分散性差和去除效果低的不足。在298 K时, Fe-CB对U(Ⅵ)的吸附去除在3 h内达到平衡, 最大吸附量为77.3 mg·g ^-1, 是能够自发进行的化学吸附。X射线光电子能谱分析仪(XPS)分析发现Fe-CB对U(Ⅵ)的去除主要是通过吸附和还原的协同作用来实现的, 吸附过程是U(Ⅵ)与Fe-CB发生表面络合, 还原过程是通过零价铁的还原性将U(Ⅵ)还原成U(Ⅳ)。研究结果表明Fe-CB材料可作为优良的吸附剂, 在环境污染治理领域具有良好的应用前景。     

N,O-羧甲基壳聚糖树脂的制备及其对重金属吸附性能研究

通过乳化交联法制备了一种新型的戊二醛交联N,O-羧甲基壳聚糖树脂,用SEM和FT-IR对树脂的表面结构和化学结构进行表征。用树脂吸附水溶液中的Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)等重金属离子,研究了不同pH值、接触时间和初始浓度对吸附量的影响。当pH值=5时,树脂对Cu(Ⅱ)的吸附量达到最大值;当pH值=6时,对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附量达到最大值。利用两种吸附等温线模型对数据进行拟合并对吸附动力学进行研究,实验数据对Langmuir等温线模型具有较高的拟合度,拟合后对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的最大吸附量分别为156.25、222.22和178.57mg/g,吸附过程符合拟二级反应动力学模型。     

PAN-MMT复合纳米纤维膜对亚甲基蓝吸附行为的研究

通过溶液插层法和静电纺丝技术制备聚丙烯腈/蒙脱土(PAN-MMT)复合纳米纤维膜,测试了其对亚甲基蓝的吸附行为。研究了吸附过程中的吸附时间、溶液酸碱度、染液初始浓度等影响因素对吸附平衡量的影响,并对PANMMT复合纳米纤维膜的吸附行为和等温线模型进行模拟。结果表明,PAN-MMT纳米纤维膜在40℃条件下,吸附5h后达到吸附平衡;当亚甲基蓝的初始浓度为80mg/L时,吸附量最大,达到23.90mg/g;当溶液pH=11时,纳米纤维膜对亚甲基蓝染液的脱色率最大,可达到100%;PAN-MMT复合纳米纤维膜的吸附行为遵循拟二级动力学模型和Langmuir等温线模型。     

红背桂叶提取液合成纳米铁及对U(Ⅵ)的去除研究

采用红背桂叶提取液,制备纳米铁(EL-FeNPs),用于去除水体中的铀离子[U(Ⅵ)],并对绿色合成的EL-FeNPs去除U(Ⅵ)反应前后的微观结构进行表征和分析,观察其反应前后的形态结构。考察了EL-FeNPs的投加量、pH、U(Ⅵ)溶液的初始浓度、反应温度及反应时间等因素对EL-FeNPs去除U(Ⅵ)的影响。研究结果表明:EL-FeNPs呈球状,且均匀分布,其粒径25～45nm。在30℃,pH=6,EL-FeNPs用量5g/L,U(Ⅵ)初始浓度10mg/L,反应时间100min条件下,EL-FeNPs对U(Ⅵ)的去除率为89.64%。     

蒙脱土/Fe3O4/腐殖酸复合材料对U(Ⅵ)的作用机制

通过水热法制备蒙脱土/Fe₃O₄/腐殖酸复合材料(MFH),探究pH值、MFH的投加量、吸附时间、U(Ⅵ)初始浓度及温度等因素对MFH吸附U(Ⅵ)的影响。结果表明:在所选实验条件范围内,MFH的投加量对其吸附U(Ⅵ)的影响最大;当U(Ⅵ)初始浓度为5 mg·L^-1,pH值为6,MFH投加量为0.3 g·L^-1,温度为30℃时,MFH对U(Ⅵ)去除在30 min后达到平衡,此时去除率达到97.7%;MFH对U(Ⅵ)的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir模型;MFH对U(Ⅵ)的去除机理为络合作用和还原作用。再生实验表明,经5次吸附-解吸后,MFH复合材料对U(Ⅵ)的吸附率仍在90%以上,表明MFH对U(Ⅵ)的去除效果较好且具有高效重复利用性。     

坡缕石/氧化铝复合材料对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附效应

为了去除工业废水中的Cr(Ⅵ),采用氧化铝对坡缕石进行改性,以制备的坡缕石/氧化铝复合材料为吸附剂吸附水中的Cr(Ⅵ),研究了影响吸附效果的主要因素(吸附剂用量、溶液初始pH值、吸附时间)及吸附过程的动力学特征,并探讨了吸附平衡。结果表明:氧化铝包覆在坡缕石黏土表面形成了结构蓬松的复合物,当其用量为2.0 g/L时,吸附pH值小于6.0的溶液中Cr(Ⅵ)的效果较好,吸附平衡时间为90 min,吸附过程能较好地符合准二级动力学模型,吸附平衡可由Langmuir等温吸附方程描述,饱和吸附量为44.64 mg/g。     

海藻酸钠/聚乙烯亚胺凝胶球的合成及对Cr(Ⅵ)的吸附性能和机制

海藻酸钠(SA)是一种生物质材料,具有来源广泛、价格低廉的特性,被众多科研人员用于实验室研究,制备成吸附剂去除水溶液中的金属离子。但目前制备的大多数SA基吸附材料是实心水凝胶状,具有比表面积较低、吸附速率慢、吸附容量小的缺点。本研究以SA为基体,向其中添加碳酸钙和聚乙烯亚胺(PEI),以戊二醛为交联剂,经冷冻干燥后制备出多孔的SA/PEI凝胶球,探究其对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附特性。通过改变实验条件,研究pH值、Cr(Ⅵ)初始浓度、吸附温度、吸附时间等对SA/PEI凝胶球吸附性能的影响;引入吸附动力学和热力学模型对吸附过程进行分析;采用FTIR、Zeta电位、SEM、XPS对SA/PEI凝胶球合成及吸附Cr(Ⅵ)机制进行综合分析。结果表明,SA/PEI凝胶球对Cr(Ⅵ)的去除率与初始浓度呈负相关;该吸附过程符合拟二级动力学和Langmuir等温吸附模型,且该吸附反应是自发的吸热过程,在温度为318.15 K、pH值为2时,Langmuir等温吸附拟合所得最大吸附量为262.83 mg/g。SA/PEI凝胶球对Cr(Ⅵ)的吸附机制主要为静电作用导致的物理吸附。