改性生物炭对Pb2+和Cd2+吸附性能及机理研究

分别通过磷酸、氢氧化钾、铁及微波对小麦秸秆生物炭进行改性,探究改性生物炭投加量、溶液初始pH及重金属离子浓度对重金属Pb²⁺及Cd²⁺的吸附影响及改性生物炭对重金属的吸附机理。结果表明,磷酸及氢氧化钾改性使生物炭表面坍塌且孔隙结构连通,铁改性使比表面积降低,微波改性使生物炭产生少量孔隙。磷酸改性促进—OH及■的生成,氢氧化钾及铁改性促进—OH的生成,微波改性对生物炭基团的影响较小。改性方法的优异性依次为磷酸改性、铁改性、氢氧化钾改性及微波改性,改性生物炭添加量的增加能够增强对于重金属的吸附,溶液pH为弱碱性时对于Pb²⁺的吸附效果最佳,Cd²⁺的吸附效果随着溶液pH增加而增大,Langmuir等温吸附方程能较好反映改性生物炭对于Pb²⁺及Cd²⁺的吸附。     

Cu2+和Cd2+在改性纳米碳黑和钠基膨润土上的吸附稳定性及其影响因素

通过Cu2+和Cd2+在改性纳米碳黑(MCB)和钠基膨润土(Na-B)上的吸附-解吸实验,研究了MCB和Na-B对Cu2+和Cd2+的吸附特性和吸附稳定性。研究表明:Cu2+和Cd2+在MCB和Na-B上的吸附动力学能用准二级动力学方程拟合。吸附等温线能用Freundlich方程、Langmuir方程拟合。Freundlich拟合得到的n值均大于1;Langmuir拟合得到MCB对Cu2+和Cd2+的最大吸附量分别为344mmol/kg和222.2 mmol/kg,Na-B对Cu2+和Cd2+的最大吸附量分别为59mmol/kg和45mmol/kg。用0.01mol/L的Ca Cl2对吸附了Cu2+或Cd2+的两种吸附剂进行解吸时,解吸率受p H值影响较大,受温度的影响较小。用不同浓度的Ca Cl2进行解吸时,解吸率变化不大。Cu2+在两种吸附剂上的吸附稳定性均大于Cd2+,MCB对两种重金属的吸附稳定性均大于Na-B。     

黄磷渣制备二氧化硅吸附Pb2+的性能研究

为了探究水体中Pb²⁺有效去除方法,以黄磷渣为原料实现二氧化硅的制备、纯化及表征,以其为媒介探究不同因素下对Pb²⁺的吸附性能。结果表明：SiO₂表面成功接枝KH570,传质动力随吸附时间的增加逐渐减弱,吸附缓慢,吸附容量在30 min时饱和达到9.51 mg/g; 60 min后发生解析,导致吸附容量下降至9.38 mg/g。随着温度升高和溶液Pb²⁺浓度的增大,活性位点与Pb²⁺有效碰撞的机率增大,吸附容量达到12.3 mg/g;随着pH值升高吸附容量增大。笔者采用Langmuir和Freundlich模型探索吸附剂对Pb²⁺的吸附行为发现：Langmuir模型等温吸附适合描述吸附剂对Pb²⁺的吸附行为,且SiO₂对Pb²⁺的吸附符合二级动力学行为。     

碳化处理对再生微粉吸附Pb2+行为与机理的影响

随着工业的发展,大量含铅废弃物被排放到环境中,给水体带来了严重的污染。本研究采用经碳化处理的再生混凝土微粉(CRCF)作为吸附剂,针对硝酸铅配制的铅污染溶液开展吸附试验,并测试分析了吸附剂的物相、微观结构和稳定性。研究表明,CRCF对Pb²⁺具有良好的吸附效果,24 h后可达到93.1%(质量分数,下同)的去除率;CRCF对Pb²⁺的吸附稳定性较高,吸附后仅有极少量的Pb²⁺浸出;吸附反应中,Pb²⁺静电吸附在CRCF表面,与CRCF发生离子交换并在表面形成碳酸盐沉淀,最终主要以碳酸盐的形式固定在CRCF中;CRCF可作为一种低成本的Pb²⁺高效吸附剂,可有效应用于含铅废水的治理,实现废物资源化再利用。     

生物炭吸附溶液中Pb2+的定性及定量研究

由木质纤维素类生物质经过热解制得的生物炭能够高效地吸附污水中的重金属离子,将其作为Pb²⁺吸附剂,具有广阔的应用前景。本文以松木与大豆秸秆为原料,分别在400、600、800℃下制备了生物炭,考察了其理化特性与吸附性能之间的关系,并对各吸附机制的相对贡献进行了定性及定量分析。研究结果表明：大豆秸秆生物炭的吸附性能(最大吸附容量分别为209.35、180.62和226.64 mg·g^-1)远优于松木生物炭的(4.62、12.02和23.47 mg·g^-1)。6种生物炭对Pb²⁺的吸附过程都符合Langmuir模型和拟二级动力学模型,以化学吸附为主,受物理微观结构的影响较小。阳离子交换在生物炭吸附Pb²⁺过程中占据重要作用,其中Ca²⁺的交换能力最强。Pb²⁺在生物炭表面的矿物沉淀主要为水白铅矿和碳酸铅。矿物质沉淀(贡献占比21.9%～76.8%)和阳离子交换(18.1%～72.5%)是大豆秸秆炭和松木炭对Pb²⁺的...     

磁性壳聚糖微球制备及其对Pb2+的吸附性能研究

课题利用化学共沉淀法制备出Fe₃O₄粒子,在壳聚糖溶液中加入Fe₃O₄粒子进行改性,成功制备出磁性壳聚糖微球。课题以Pb²⁺作为吸附目标,探究了磁性壳聚糖微球对Pb²⁺的吸附的最优条件,并对磁性壳聚糖微球进行回收、再利用。结果表明,50 mL,50 mg/L Pb²⁺溶液投加量为150 mg、pH为6、温度35℃、时间为1 h是吸附实验的最佳条件,制备的吸附剂具有较好的吸附量和Pb²⁺去除率,且能够实现回收再生,具有环境友好性。     

K2FeO4强化采煤污染土壤吸附固定Pb2+的实验研究

利用Pb2+含量为8. 02 mg/kg的土壤作为实验原土,以50～400 mg/L Pb(NO3)2分别对原土和投加K2Fe O4的土壤进行吸附实验,考察了不同条件下两种土壤对Pb2+的吸附影响规律,并进行了动力学分析。在此基础上利用模拟酸性雨水,采用静态溶浸实验和连续浸提实验,从浸出浓度和土壤对Pb2+吸附态的影响两方面综合考查K2Fe O4对土壤强化吸附固定Pb2+的效果。结果表明,实验土壤对于初始浓度为350 mg/L的Pb2+仍具有良好的吸附作用,当Fe6+/Pb2+质量比为5、吸附时间为8 h时吸附量高达486 mg/kg;而加入K2Fe O4后使土壤对Pb2+的吸附等温线由Langmuir变为Freundlich,且整个反应过程符合准二级动力学模型,吸附趋于稳定形态,Pb2+的浸出大幅度降低,强化吸附固定效果显著。此外,吸附过程对pH和温度不敏感,这对于Pb2+污染土壤的原位修复具有重要的实际应用价值。     

膨润土对Pb~(2+)的吸附及铝的影响研究

研究膨润土对水溶液中铅的吸附特性以及铝对铅吸附的影响。通过各组吸附实验,建立膨润土对水溶液中铅离子的吸附最佳条件,天然膨润土对铅的吸附平衡时间约为60 min,其吸附符合一级动力学方程;铅吸附最适p H=9;天然膨润土对水溶液中铅离子的吸附规律符合Freundlich等温方程和Langmuir等温方程,呈显著相关性;加入少量铝离子时,吸附除铅能力增强,但继续增加铝浓度,去除能力降低,该现象主要通过铝盐水解所致的p H变化起调节作用,电中和作用不明显。     

有机膨润土对Pb2+吸附的动力学研究

本文研究了有机膨润土对Pb^2＋的吸附的最佳条件。实验结果表明．有机膨润土对Pb^2＋具有较强的吸附作用，pH值是影响吸附的主要因素；同时还研究了Pb^2＋在有机膨润土上的吸附动力学过程，结果表明，一级动力学方程对有机膨润土吸附Pb^2＋具有显著拟合水平，并求出了一系列的假热力学参数。     

改性γ-聚谷氨酸去除重金属Pb2+性能研究

研究了不同改性水平的γ-聚谷氨酸(以下简写为γ-PGA)吸附去除水体中重金属离子Pb2+的性能影响。研究结果表明,交联改性后的γ-PGA与未改性的γ-PGA相比,具有更好的Pb2+吸附性能,在将改性γ-PGA加入到含有Pb2+的水体中并均匀混合之后,随着交联度的提高,改性γ-PGA吸附Pb2+的性能逐渐增加,但在吸附最终结束时,不同改性的γ-PGA对Pb2+吸附去除率均在99%以上。在吸附去除Pb2+影响因素分析中发现Pb2+初始质量浓度和溶液pH对不同改性的γ-PGA吸附去除Pb2+性能的影响较大。随着Pb2+质量浓度的增加,不同改性水平γ-PGA对Pb2+的去除率均略有一定程度的下降。当溶液的pH控制在中性或者偏碱性时,25%改性γ-PGA对Pb2+的去除率能够保持在99%以上,当pH降至4.5和3时,Pb2+去除率分别降为90.76%和78.46%。     

膨润土对苯并三氮唑与Cu2+的吸附行为研究

以膨润土对含苯并三氮唑(BTA)和Cu2+的模拟废水进行吸附研究。结果表明:膨润土吸附BTA的最佳pH为3.5,对Cu2+的吸附率随pH升高而增大;pH为3.5时,对BTA、Cu2+的最大吸附率分别达到92.1%、40.3%;膨润土对100 mg/L BTA和Cu2+溶液的饱和吸附量分别为81.3、22.9 mg/g,吸附平衡时间为80～100 min。动力学拟合表明,吸附过程能用Freundlich和Langmuir吸附等温方程描述。     

H2O2改性稻杆作为Pb2+吸附剂的工艺优化

H₂O₂改性稻杆作为Pb²⁺吸附剂,具有改性工艺环保、简单、成本低,以及对Pb²⁺吸附率高等特点,是一种优良的改性剂。优化改性工艺,制备优良吸附性能的H₂O₂改性稻杆具有较强的实用价值。详细探讨了改性工艺的影响因素如pH值、H₂O₂用量、Fe²⁺/H₂O₂物质的量之比、改性温度、改性时间、稻杆颗粒度和稻杆用量等对改性效果的影响,在单因素实验的基础上,通过正交实验和对比实验对改性工艺进行了进一步优化。得出最适宜的改性工艺为：在100 mL的溶液中,不加FeSO₄的情况下,稻杆用量为3 g,改性pH值为8,H₂O₂用量为稻秆用量的30%,稻杆颗粒度为40目,改性温度为20℃,改性时间为4 h。用2 g H₂O₂改性稻秆处理100 mL 200 mg/L的Pb²⁺废水时,对Pb²⁺的吸附率为94.45%,吸附容量为9.445 mg/g,表明H₂O₂改性稻秆具有优良的吸附性能。     

合成壳聚糖/DNS杂化材料及吸附重金属Pb2+的性能研究

通过丁二酸酐、可分散的纳米二氧化硅与壳聚糖脱水合成了壳聚糖/DNS杂化材料。通过FTIR和热重分析等方法对杂化材料进行了表征。FTIR表明壳聚糖与DNS通过丁二酸酐桥连为一个高分子聚合物;热重分析结果表明,杂化材料的热性能有较大提高。考察了壳聚糖及杂化材料微粒吸附Pb2+时吸附条件对吸附率的影响,结果表明,其吸附最佳条件为:pH=5,吸附时间为120 min,吸附剂的投加量为0.1 g。杂化材料的吸附率达49.16%,与壳聚糖同样具有甚至更强的吸附Pb2+的能力。     

焙烧镁铝类水滑石对Cd2+、Cu2+、Zn2+的吸附性能研究

通过控制变量法考察温度、浓度对焙烧镁铝类水滑石得到的层状双金属氧化物(LDO)吸附Cd²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺单一离子及其共存体系的影响。结果表明,LDO对单一离子吸附效果均较好,温度升高,有利于LDO吸附Cd²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺;Cu²⁺-Cd²⁺、Cd²⁺-Zn²⁺共存时,LDO吸附效果为Cu²⁺> Cd²⁺、Zn²⁺> Cd²⁺;三者共存时,LDO吸附效果为Cu²⁺> Zn²⁺> Cd²⁺。     

磁性天然沸石的制备及其对Pb2+和Cu2+的吸附性能

采用化学共沉淀法将具有吸附特性的天然沸石与磁性氧化铁颗粒结合,制备了具有吸附特性的磁性沸石复合体. 利用XRD、氮吸附等温线、FT-IR光谱、SEM和振动样品磁强计等手段对制备的磁性沸石进行了表征. 结果表明,与钠型沸石相比,磁性沸石的结构没有发生明显变化而比表面积由25.13 m2/g增大到100.90 m2/g. 对模拟废水中Pb2+和Cu2+的吸附研究可知,磁性沸石对Pb2+和Cu2+的吸附依赖于pH值的变化,且在pH>4.5时去除效率均大于90%;同时,在不同初始浓度的废水溶液中,磁性沸石对Pb2+和Cu2+的最大吸附量分别为19.44和6.20 mg/g.     

三聚磷酸二氢铝吸附Pb~(2+)的动力学研究

采用动态吸附法研究三聚磷酸二氢铝吸附Pb2+的动力学行为并进行吸附活化状态热力学参数分析。结果表明:当三聚磷酸二氢铝粒径小于150μm,搅拌转速大于200 r/min,Pb2+的初始质量浓度为500 mg/L时,三聚磷酸二氢铝对Pb2+的化学吸附反应符合二级反应动力学方程,吸附速率常数k与温度T之间的关系符合Arrhenius公式,吸附活化能Ea=29.34 kJ/mol,吸附频率因子A=62.25 L/(mg.min),ln(k/T)与1/T之间的关系符合Eyring公式,其活化焓ΔH=27.31 kJ/mol,活化熵ΔS=-217.55 J/(mol.K)。     

好氧颗粒污泥对Pb2+、Cu2+、Cd2+的吸附

采用序批式活性污泥法反应器培养的好氧颗粒污泥作为吸附剂对Pb2+、Cu2+、Cd2+进行吸附,研究单一吸附及竞争吸附行为,探讨了pH、初始含量、平衡时间以及共存离子等对吸附过程的影响。结果表明,在一定范围内,吸附量随pH和金属离子初始含量升高而升高,20 min能到到吸附平衡;共存体系中的吸附量低于单种离子吸附,3种离子共存时,Pb2+、Cu2+、Cd2+的吸附量分别为单种离子吸附的43.80%、43.01%和18.95%。     

蒙脱石对水中Ni2+的吸附动力学研究

吸附法是一种常用于去除废水中重金属离子的方法。近年来,对新型吸附剂的探索已成为研究的热点。蒙脱石是一种2:1型的粘土矿物,具有较高的比表面积和较强的吸附能力。本文采用拟实验方法,研究了蒙脱石在常温(293 K)对水溶液中Ni2+的吸附特性。结果表明,在293 K时,最大饱和吸附容量为153.85 mg/g,蒙脱石对Ni2+的吸附类型是物理吸附。而二级动力学数据拟合表示(相关系数平方R2=0.999)蒙脱石是一种比较理想的去除Ni2+的环境矿物材料。     

聚乙烯亚胺改性磁性膨润土对Pb2 和Cu2 的吸附性能

在磁性膨润土(MBent)表面接枝聚乙烯亚胺(PEI)制备了聚乙烯亚胺改性磁性膨润土(PEI/KH560/MBent),采用FTIR、VSM、XRD、TGA、EA、SEM和EDS对其进行了表征,考察了其对水溶液中Pb2+和Cu2+的吸附性能.结果表明,聚乙烯亚胺已成功接枝于磁性膨润土表面,并有效提高了其对Pb2+和Cu2+的吸附量;溶液初始pH对吸附量影响较大,随着pH的增大,吸附量增加.在pH=5,溶液初始质量浓度为300 mg/L,PEI/KH560/MBent对Pb2+和Cu2+吸附量分别为96.21和61.08 mg/g;吸附过程符合准二级动力学模型,吸附行为符合Langmuir吸附等温模型.热力学研究表明,吸附为自发吸热过程.经过5次循环利用后,其吸附容量仍保持初始的60％以上,表明PEI/KH560/MBent具有一定的重复利用性.     

槐木活性炭吸附Pb2+工艺的响应面法优化

低成本高效活性炭吸附剂在废水处理中起着至关重要的作用。可再生的树枝是制备高效吸附剂的“零”成本原料。以刺槐树枝为原料,采用水蒸气活化法制备槐树活性炭。为最大化提高活性炭的利用率,以吸附量为指标,采用响应面法优化槐木活性炭吸附Pb²⁺工艺。结果表明：3 cm×8 cm左右槐树枝段,在110℃下干燥3天后在600℃恒温炭化60 min的槐木炭,再在650℃下恒温活化80 min,水蒸气流量为30 g·h^-1,制得槐木活性炭。其对Pb(NO₃)₂吸附的最佳工艺：吸附温度29.8℃、吸附时间64.1 min和料液比1.1 mL·g^-1。该条件下吸附量预测值为137.9 mg·g^-1,3个因素的显著性由大到小依次为：料液比、吸附温度、吸附时间。验证性实验表明：吸附量平均值为135.0 mg·g^-1,与预测值的相对误差为2.10%,实验值与模型预测值拟合性良好。