广西田东天然钙基膨润土对Cu(Ⅱ)的吸附性能研究

为开发天然钙基膨润土在处理含铜废水和铜污染土壤修复方面的应用,以广西田东天然钙基膨润土为原料,采用批式吸附试验考察不同温度下膨润土用量、初始pH和溶液初始浓度对Cu~(2+)吸附效果的影响,研究膨润土对Cu~(2+)的吸附过程动/热力学特征。当膨润土用量为5 g/L、初始pH值为5,温度为35℃和Cu~(2+)初始质量浓度为300 mg/L时,膨润土对Cu~(2+)饱和吸附量为42.84 mg/g;热力学计算结果表明,吸附是自发、吸热的过程;准二级吸附动力学方程和Langmuir吸附等温线拟合结果表明,膨润土对Cu~(2+)的吸附为单分子层吸附、以化学吸附为主;结合平衡时溶液中Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+、K~+浓度变化规律及吸附前后层间距变化,证实主要吸附类型为离子交换吸附。天然钙基膨润土对Cu~(2+)的吸附效果较好,在含铜废水处理和铜污染土壤修复领域是一种经济环保且有应用前景的非金属矿物材料。     

响应面法优化铁尾矿砂对铜(II)的吸附条件

以铁尾矿砂作为水体沉积物污染修复覆盖材料,研究了不同pH值、转速下铁尾矿砂对水相中Cu~(2+)去除情况,得出水相pH值在3～5时有利于Cu~(2+)去除率的提高;静态吸附与动态吸附相比有显著差异,转速为180 r/min时,铁尾矿砂对水相中Cu~(2+)去除率最高。使用Box-Behnken设计了响应面试验,研究了水相pH值、温度、Cu~(2+)初始浓度以及铁尾矿砂投加量4个因素对水相中Cu~(2+)去除作用,建立了铁尾矿砂对水中Cu~(2+)去除率的回归模型。其中各因素对响应值的影响次序为:温度>投加量>初始浓度>pH值。模型验证结果预测去除率与试验值偏差仅为0.08%,能够很好预测去除率变化情况。     

电气石去除常温废水中Cu~(2+)的试验研究

研究了电气石对酸性废水中Cu~(2+)的吸附作用。考察了试验配水的初始pH值、吸附时间、Cu~(2+)起始浓度等对电气石去除Cu~(2+)的影响。结果表明:电气石能有效地从酸性废水中去除Cu~(2+)吸附速率快,去除率较高。温度为25℃,废水初始pH值为4.0时,采用朗缪尔吸附等温式计算出电气石对Cu~(2+)的最大吸附量为2.49 mg/g。准二级模型较好地拟合了电气石吸附Cu~(2+)的动力学数据。电气石吸附Cu~(2+)过程中存在物理吸附和化学吸附。为今后电气石在酸性重金属废水方面研究及应用提供依据。     

大洋富钴结壳对重金属阳离子吸附性能的研究

研究考察了大洋富钴结壳对/几种重金属阳离子的吸附行为。结果表明,在pH 1.5～2.0的范围内,大洋富钴结壳对Pb~(2+)具有较强的选择性吸附作用,而对Co~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)Ni~(2+)和Mn~(2+)的吸附均较弱;当pH>2.0以后,大洋富钴结壳对上述重金属阳离子均具有较强的吸附作用。人工模拟混合废水的吸附试验也验证了单一废水的试验结果。大洋富钴结壳对Ph~(2+)、Co~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)、Ni~(2+)和Mn~(2+)的吸附容量(mg/g富钴结壳)分别约为232、39、61、85、52、48和39。     

Cr-Al柱撑蒙脱石对矿坑水中重金属离子的吸附试验研究

针对某露天矿矿坑水中重金属离子含量较高的特点,采用天然钠基膨润土制备Cr-Al多金属复合柱撑蒙脱石,并开展了对矿坑水中重金属离子的吸附试验研究,探讨吸附时间、Cr-Al柱撑蒙脱石添加量、溶液pH值等3种因素对重金属离子去除率的影响,确定了Cr-Al柱撑蒙脱石对矿坑水中重金属离子吸附处理的最佳反应条件及去除率。研究表明:Cr-Al柱撑蒙脱石能够与矿井水中重金属离子Zn~(2+)、Cu~(2+)、Pb~(2+)发生离子交换反应,当设置反应时间为10h、溶液pH值为6、采用80～100目Cr-Al柱撑蒙脱石添加量为10.0g/L时,重金属离子Zn~(2+)、Cu~(2+)、Pb~(2+)的去除率分别达到83.9%、84.2%、84.4%,去除率最大,吸附效果最佳,为该露天矿矿坑水处理和再利用提供参考。     

天然生物材料吸附处理含Cr废水的研究

以柚子皮作为吸附剂,采用模拟含Cr废水进行实验,并通过脱色改性,单因素实验以及在共存离子情况下吸附处理实验,对吸附剂进行性能测试与分析;采用了吸附等温模型和吸附动力学模型以及热力学模型进一步分析其吸附机理。经过实验总结出最合适的反应条件:初始浓度为0.6 mg/L,pH为2,投加量为2 g/L,反应时间为60 min,温度为25℃,此时Cr的去除率达到99.70%。对吸附Cr~(6+)进行了吸附等温模型和吸附动力学模型拟合分析,结果表示Freundlich模型可以更好描述Cr~(6+)吸附数据。柚子皮对Cr~(6+)的吸附更适合用Ho准二级动力学模型来描述其吸附过程,温度有助于推动反应正向进行。     

改性煤矸石对煤矿酸性废水中Fe~(2+)、Mn~(2+)的吸附

针对煤矿酸性废水中Fe、Mn含量高的特点,采用自燃煤矸石及NaCl、NaOH、HCl活化改性煤矸石对废水中的Fe~(2+)和Mn~(2+)进行吸附试验,并采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对样品进行表征,考察了自燃煤矸石及NaCl、NaOH、HCl活化改性煤矸石对Fe~(2+)和Mn~(2+)的吸附特性。结果表明:Na OH改性煤矸石对Fe~(2+)和Mn~(2+)的吸附效果最佳。自燃煤矸石对Fe~(2+)的吸附过程由膜扩散和颗粒内扩散联合控制,NaCl和NaOH改性煤矸石对Fe~(2+)的吸附符合一级动力学模型,HCl改性煤矸石对Fe~(2+)的吸附符合二级动力学模型。自燃煤矸石及改性自燃煤矸石对Fe~(2+)的吸附现象均符合Freundlich吸附等温式模型。自燃煤矸石及改性自燃煤矸石对Mn~(2+)的吸附均符合二级动力学模型和Langmuir吸附等温式模型。     

焙烧联合碳酸钠改性尾煤基吸附剂的制备及其对Cu(Ⅱ)的吸附

尾煤基吸附剂的开发不仅可以降低重金属离子废水的处理成本,还能够解决尾煤堆积造成的环境生态问题,实现尾煤高附加值利用。以浮选尾煤(TC)为原料,通过氮气氛下焙烧联合碳酸钠改性制备了一系列尾煤基吸附剂,研究了各种尾煤基吸附剂对Cu~(2+)的吸附性能,并采用XRD、FTIR及SEM等分析手段对吸附剂的吸附性能进行表征。结果表明:当焙烧温度为800℃,焙烧时间为1 h, Na_2CO_3溶液浓度为1.0 mol/L,Na_2CO_3溶液改性时间为2 h时,制得的吸附剂CNTC对水体中Cu~(2+)去除的效果最好;当CNTC投加量为3 g/L,25℃下吸附时间为4 h时,对初始浓度为50 mg/L的废水中Cu~(2+)的去除率可达99.8%,实现了废水中Cu~(2+)的有效去除;对Cu~(2+)的吸附主要包括物理吸附,以及Na~+与Cu~(2+)的离子交换,含氧官能团—OH、Si—O与Cu~(2+)的化学吸附。     

酸改性对膨润土结构及重金属吸附性能的影响

以盐酸、醋酸和磷酸为改性剂,对膨润土进行酸改性。借助扫描电镜和X射线衍射分析,研究了酸的种类对膨润土微观结构的影响;采用批量吸附试验,对比经不同酸改性前后膨润土对重金属离子Cu~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)、Hg~(2+)、Ni~(2+)和Zn~(2+)的吸附性能。结果表明:在对膨润土进行酸改性处理时,酸的种类对酸处理后膨润土的微观结构及重金属吸附性能有显著影响。醋酸改性使膨润土的层间距增加较盐酸和磷酸显著。盐酸、醋酸、磷酸改性处理均会导致膨润土对Cu~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)、Hg~(2+)、Ni~(2+)和Zn~(2+)的吸附能力出现不同程度的降低,其中,经磷酸处理后,膨润土对Zn~(2+)的吸附容量从原来的21.02 mg/g骤降至1.59 mg/g。     

不同地域白云石对铅吸附特性的研究

以3种不同来源白云石为吸附剂,结合zeta电位等分析方法,通过吸附动力学及等温吸附试验研究白云石对Pb~(2+)的吸附特性。结果表明:1#~3#白云石对Pb~(2+)吸附最佳p H值为5。白云石zeta电位与其吸附效果密切相关,Pb~(2+)去除率与白云石zeta电位的变化趋势相似;随着Pb~(2+)去除率的增加并逐渐接近最大值,1#、2#、3#白云石等电点明显向碱性范围移动。准二级动力学模型能够更好地描述白云石对溶液中Pb~(2+)的吸附动力学特征,其结果与试验数值更为接近,该吸附过程主要以化学吸附为主。Langmuir方程能够较好地描述白云石对Pb~(2+)的吸附行为,吸附过程主要以单层吸附为主,1#、2#、3#白云石拟合得到最大吸附容量分别为35.798 1 mg/g、31.711 4 mg/g、33.752 2 mg/g。1#白云石呈现出最优的去除效果,为最佳吸附剂。     

水淬渣吸附稀土氨氮废水试验研究

探讨了水淬渣处理稀土氨氮废水的工艺条件及作用机理。试验研究表明,当选用粒径为100目的水淬渣,投加量为1.5g,振荡60min处理浓度为127mg/L不调pH值的100mL稀土氨氮废水时,氨氮去除率可达60%。通过吸附平衡试验得出水淬渣对于氨氮的吸附曲线,较好地符合Freundlich吸附等温式。     

4A沸石基磁性吸附剂对Sr~(2+)、Cs~+的吸附性能

以高岭石型硫铁矿烧渣为主要原料,制备可快速磁分离回收的4A沸石基磁性吸附剂,结合静态吸附试验研究吸附剂用量、背景电解质浓度、溶液pH值对Sr~(2+)、Cs~+吸附效果的影响,以及吸附剂对Sr~(2+)、Cs~+的吸附动/热力学特征。结果表明,吸附剂用量对吸附效果的影响与Sr~(2+)、Cs~+的电价及原子量相关,背景电解质中Na~+存在竞争吸附,pH值也显著影响吸附效果。吸附剂对Sr~(2+)、Cs~+的吸附符合准二级吸附动力学方程,对Sr~(2+)的饱和吸附量低于Cs~+,但吸附速率却高于Cs~+。磁性吸附剂对Sr~(2+)的吸附为单层吸附,对Cs~+则为多层吸附。     

荞麦皮生物吸附去除水中Pb~(2+)的性能研究

农业废弃物荞麦皮用作廉价生物吸附材料,研究其吸附去除水中Pb~(2+)的性能和影响因素.采用间歇实验考察了p H、吸附剂用量、粒径、Pb~(2+)初始浓度、吸附时间和温度对荞麦皮吸附去除水中Pb~(2+)的影响.结果显示:p H在2.0~5.5之间,荞麦皮对Pb~(2+)的吸附量随p H增加不断增大,然后趋于恒定;吸附容量随荞麦皮粒径和用量的增大在减小.荞麦皮吸附Pb~(2+)的过程相对较快,5 h基本达到平衡,吸附动力学过程可用新建立的QS模型描述.吸附等温线分别采用Langmuir,Freundlich,Dubinin-Radushkevich和Temkin方程进行拟合,结果发现它们都能较好的描述等温吸附数据,其中Langmuir等温线方程拟合最好,45℃时对应的最大吸附量qmax为31.78 mg/g.Pb~(2+)在荞麦皮上的吸附过程的自由能的变化值ΔG约为-22.01(±0.65)k J/mol,Dubinin-Radushkevich平均吸附能E约为10.43(±0.45)k J/mol,且受温度影响较小,表明该吸附过程是一个自发的离子交换化学吸附.此外,采用酸和碱对荞麦皮进行预处理,结果显示酸处理会降低荞麦皮对Pb~(2+)的吸附,而碱处理能稍微提高其对Pb~(2+)的吸附.本研究结果表明荞麦皮可作为廉价、绿色吸附材料用于水中Pb~(2+)的吸附去除.     

HTMAC改性膨润土吸附水中六价铬的动力学和热力学研究

采用十六烷基三甲基氯化铵(HTMAC)作为有机改性剂制备有机改性膨润土(HTMAC-Bent),并将其用于水中六价铬的吸附研究。通过伪二级动力学模型、粒子内部扩散模型和耶洛维奇模型等3种动力学模型、Langmuir吸附等温线方程和Freundlich等温线方程等2种吸附等温模型分别研究其动力学及热力学行为。线性拟合的研究结果,伪二级动力学方程最符合描述HTMAC-Bent对水中六价铬的吸附过程(相关系数R2均超过0.999),表明该过程是一个物理-化学作用为主的吸附过程。与Langmuir等温线方程相比,在所研究的温度范围内,Freundlich吸附等温模型更好地描述HTMAC-Bent对水中六价铬的等温吸附过程(相关系数R2均大于0.991),证实HTMAC-Bent对水中六价铬的过程属于多层吸附类型,也属于一种自发地无序的吸热过程。     

钠钙硅渣脱碱制备雪硅钙石及其除磷性能

以钠钙硅渣为原料,采用动态水热法脱碱制备雪硅钙石,考察了初始p H值、投加量、不同吸附材料对脱碱产物雪硅钙石吸附除磷效果的影响。结果表明:脱碱产物雪硅钙石表面呈片状疏松多孔结构,比表面积为114.36 m²/g。对于磷酸盐质量浓度为30 mg/L左右(以P计)的模拟含磷废水,雪硅钙石投加量为4 g/L时,去磷率达到99.32%。通过吸附等温曲线试验确定吸附模型属于Langmuir模型,脱碱产物雪硅钙石对磷的最大吸附量约为35.37 mg/g。试验采用两种动力学方程拟合分析,得到准二级动力学方程能更好地描述脱碱产物雪硅钙石对磷的吸附过程。     

DB18C6/SiO2复合材料对Zr(IV)和Hf(IV)吸附性能研究

通过溶液p H值、吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学试验,考察了DB18C6/SiO2复合材料对水溶液中Zr(Ⅳ)和Hf(Ⅳ)的吸附行为。结果表明,25℃下,溶液p H值为1.5时该吸附材料对Zr(Ⅳ)和Hf(Ⅳ)的吸附量最大,且吸附过程符合准二级动力学方程;DB18C6/SiO2对Zr(Ⅳ)的吸附行为属于放热自发过程,吸附等温线符合Langmuir等温吸附模型;而对Hf(Ⅳ)的吸附行为属于吸热自发过程,吸附过程更符合Freundlich等温吸附模型。此外,文中还通过元素分析和N2吸附分析确定了该复合材料的冠醚键合量和比表面积。     

DB18C6/SiO_2复合材料对Zr(Ⅳ)和Hf(Ⅳ)吸附性能研究

通过溶液p H值、吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学试验,考察了DB18C6/SiO2复合材料对水溶液中Zr(Ⅳ)和Hf(Ⅳ)的吸附行为。结果表明,25℃下,溶液p H值为1.5时该吸附材料对Zr(Ⅳ)和Hf(Ⅳ)的吸附量最大,且吸附过程符合准二级动力学方程;DB18C6/SiO2对Zr(Ⅳ)的吸附行为属于放热自发过程,吸附等温线符合Langmuir等温吸附模型;而对Hf(Ⅳ)的吸附行为属于吸热自发过程,吸附过程更符合Freundlich等温吸附模型。此外,文中还通过元素分析和N2吸附分析确定了该复合材料的冠醚键合量和比表面积。     

粉煤基沸石对Cu~(2+)吸附行为的实验研究

研究了粉煤基沸石对水溶液中重金属铜离子的吸附特性。结果表明,在温度35℃,pH值在3~5,液固比200∶1,初始浓度800 mg/L条件下,粉煤基沸石对Cu~(2+)基本达到吸附饱和,饱和吸附量122 mg/g;Langmuir模型和Freundlich模型可描述粉煤基沸石对Cu~(2+)的吸附特性;粉煤基沸石对铜离子的吸附行为是氢氧化铜沉淀和离子交换吸附共同作用的结果。     

用改性高炉水淬渣吸附水中硝基苯

取包钢4号高炉水淬渣进行酸热联合改性后用于模拟含硝基苯废水的吸附处理,研究了吸附的影响因素及等温吸附行为。结果表明：在室温、自然pH、模拟废水硝基苯质量浓度为10 mg/L、改性水淬渣粒度和用量分别为-100目和8 g/L、吸附时间为60 min条件下,硝基苯的去除率可达81.8%;改性水淬渣对硝基苯的等温吸附行为较好地符合Langmuir和Freundlich模式,室温下饱和吸附容量为33.56 mg/g,吸附过程较易进行。     

磁改性矿物材料的制备及其吸附动力学研究

针对铬(Ⅵ)严重危害环境和生物的问题,以海泡石、麦饭石和褐煤为原料,采用化学共沉淀法将Fe3O4微粒负载在海泡石、麦饭石、褐煤上,进行磁改性。通过静态吸附试验对比分析3种磁改性材料及未改性材料对Cr(Ⅵ)的吸附效果。并基于动力学和动边界原理,探究不同磁改性材料对Cr(Ⅵ)的吸附动力学模型及速率控制步骤。结果表明:磁性海泡石、磁性麦饭石、磁性褐煤对Cr(Ⅵ)的平衡吸附量分别为2.7 mg/g、3.235mg/g、3.25 mg/g,其平衡吸附量分别是磁改性前的16倍、21倍和50倍;吸附过程均符合准二级动力学模型,说明是以化学吸附为主。磁性褐煤吸附效果最好,准二级动力学方程为y=0.275 1t+1.845 6。3种磁性材料吸附Cr(Ⅵ)过程的速率控制步骤是以液膜扩散和颗粒内扩散联合控制,其中以颗粒内扩散为控制主导。