水合氧化铁负载量对丙烯酸树脂基复合吸附剂的结构及除磷影响

为优化丙烯酸树脂基水合氧化铁(Hydrated ferric oxide,HFO)复合吸附剂的负载量,调节FeCl₃浓度制备出5种复合吸附剂(HFO负载量分别为5.3wt%、8.6wt%、12.1wt%、14.9wt%和18.5wt%,以Fe质量分数计),分析其结构性能,并考察D213-HFO复合吸附剂对磷的吸附等温线、吸附动力学、pH和共存离子影响及洗脱效果。结果表明,复合吸附剂负载HFO颗粒为纳米无定型HFO,在直径方向呈U型分布。此外,随HFO负载量增加,磷吸附容量先升高后下降,负载量为14.9wt%的复合吸附剂吸附容量最大(19.04 mg·g?1)。复合吸附剂吸附磷在240 min达到平衡,更符合准一级动力学模型(R2>0.99)。磷吸附最佳pH为6~8,当SO₄2?≥600 mg·L?1树脂对磷无吸附效果,而负载HFO吸附磷不受影响。在连续4个吸附-洗脱周期内,5wt%的NaOH和5wt%的NaCl溶液对磷的洗脱率均接近100%。实验表明,复合吸附剂的吸附容量随HFO负载量增加先升高后下降,而结构性能、吸附平衡时间、pH适应范围、共存离子影响及洗脱效果无显著差异。      

NaOH浓度对树脂基HFO复合吸附剂的结构及除磷影响

树脂基水合氧化铁(Hydrated ferric oxide,HFO)复合吸附剂以磷吸附容量大、吸附速率快、洗脱率高等特点,受到广泛关注,但不同NaOH浓度制备的复合吸附剂结构和吸附性能是否一样尚不清楚。通过考察NaOH浓度对树脂基HFO复合吸附剂的结构和除磷性能影响,为优化D213-HFO复合吸附剂制备提供依据。结果表明,NaOH浓度从1 mol·L^-1增加至6 mol·L^-1,复合吸附剂的HFO负载量(约为16wt%,以Fe质量分数计)和晶体结构无显著差异,但复合吸附剂负载纳米HFO颗粒团聚程度降低,分布更均匀。此外,随着NaOH浓度增加,复合吸附剂的磷吸附容量先增加后稳定(18 mg·g^-1)。另外,复合吸附剂吸附磷的平衡时间为240 min,更符合准一级动力学模型(R²> 0.99),最佳吸附pH为6～8,相同浓度时共存离子对磷吸附影响程度为SO₄^2->Cl^->NO₃^-     

磁性复合凝胶球对Pb(Ⅱ)的吸附特性与机制

以海藻酸钠(SA)作为基体前驱材料,通过离子交联法包埋固化L-甲硫氨酸(L-met)和纳米Fe₃O₄形成磁性复合凝胶球SA@Fe₃O₄/L-met。实验探究了SA@Fe₃O₄/L-met在不同pH、投加量和初始离子浓度条件下对Pb(Ⅱ)吸附能力的影响。结果表明,在pH=5、投加量为0.5 g·L?1、初始浓度为20 mg·L?1时,SA@Fe₃O₄/L-met对Pb(Ⅱ)能达到较好的吸附效率,最大吸附量可达到328.02 mg·g?1,远大于Fe₃O₄@SA与SA的吸附量142.5 mg·g?1和152.8 mg·g?1。吸附动力学和热力学研究表明该吸附过程分别对准二级动力学方程和Langmuir方程的拟合程度更大,且反应过程是一个熵增吸热的过程。最后采用SEM、XPS、VSM等对SA@Fe₃O₄/L-met的结构与性能进行表征分析,发现SA@Fe₃O₄/L-met中的氨基和羧基通过配位反应与Pb(Ⅱ)结合,同时还存在着离子交换作用。经过5次解吸后SA@Fe₃O₄/L-met的吸附量仍能达到210.5 mg·g?1,是一种较理想的环保吸附剂。      

氯化钠改性5A分子筛吸附剂的实验研究

采用氯化钠浸渍法改性5A分子筛,并吸附净化泥磷制取次磷酸钠产生的含PH₃气体,选择吸附效率和吸附容量进行吸附剂吸附效果的判定。主要考察了氯化钠浸渍液的浓度、吸附剂的干燥温度、焙烧温度对吸附效果的影响,确定了最适宜的吸附剂制备条件:在浸渍液浓度0.3mol/L、干燥温度110℃、焙烧温度为300℃的条件下,吸附容量为20mg/g,穿透时间可达6h。     

改性凹凸棒土吸附剂去除水中的Cr(VI)

以凹凸棒土为载体,合成了乙二胺(EDA)改性凹凸棒土(ATP)吸附剂EDA/ATP复合材料。采用FTIR、TGA对吸附剂进行表征,同时将其应用于对水中Cr(VI)的吸附,研究了溶液初始浓度、吸附时间、溶液pH、Cl?与PO₄3?阴离子浓度对吸附的影响。FTIR和TGA结果表明乙二胺已成功接枝到凹凸棒土表面。吸附实验表明,25℃时EDA/ATP复合材料对Cr(VI)的最大吸附容量为153.78 mg·g?1,吸附在800~900 min内达到平衡,吸附符合Freundlich吸附等温模型和拟二级动力学模型;在初始溶液pH为2~10条件下,随着pH的增加,吸附量先增加再降低,pH为3时,吸附量最大;Cl?对吸附影响较小,PO₄3?对吸附的影响较大,当PO₄3?浓度达到20 mmol·L?1时,Cr(VI)最大吸附量下降了83 mg·g?1;实验表明EDA/ATP可作为一种潜在处理水中Cr(VI)的吸附剂。      

木质纤维素/纳米蒙脱土复合材料对废水中Cu(Ⅱ)的吸附及解吸

采用木质纤维素(LNC)与纳米蒙脱土(nano-MMT)插层复合制备出的LNC/nano-MMT复合材料作为吸附剂,进行了模拟含铜废水中Cu(II)的吸附和解吸实验。通过静态吸附实验,研究了含Cu(II)溶液的初始浓度、pH值、吸附温度和吸附时间对溶液中Cu(II)吸附效果的影响。结果表明:最佳的吸附条件是Cu(II)溶液初始浓度0.03mol·L-1,pH值4.9,吸附温度50℃,吸附时间60min时,吸附容量达到最大值322.56mg·g-1。准二级动力学模型能很好地描述其吸附过程,吸附等温线符合Langmuir模型。使用HNO3对LNC/nanoMMT复合材料进行解吸再生实验。结果表明:以0.1mol·L-1的HNO3作为解吸剂,解吸温度40℃,超声波解吸时间30min时最大解吸量可达到283.15mg·g-1。结合XRD、SEM和FTIR分析LNC/nano-MMT复合材料的吸附机制。吸附/解吸循环实验研究表明:LNC/nano-MMT复合材料重复使用4次时吸附量仍较高,是一种优良的可循环利用的高效吸附剂。     

活性炭负载Fe(Ⅲ)氧化物去除水中的磷酸根

利用活性炭负载铁氧化物制备了复合吸附剂,并用于水中磷酸根的去除.采用BET,SEM及XRD等手段对复合吸附剂的物理化学特性进行了表征,用静态吸附实验方法比较研究了复合吸附剂和活性炭从水溶液中吸附磷酸根的性质.结果表明:复合吸附剂具有快的吸附速度和高的吸附容量,其吸附磷酸根的性质受溶液pH值、铁含量及阴离子浓度的影响.在pH=3.0时,复合吸附剂对磷酸根的吸附容量为98.39 mg/g,而活性炭为78.90 mg/g.相比之下,Freundlich模型比Langmuir模型能更好地描述复合吸附剂和活性炭对磷酸根的吸附过程;而Lagergren二级方程却能很好地描述复合吸附剂对磷酸根的吸附动力学.水合氧化铁/活性炭复合吸附剂吸附磷酸根为吸热过程.     

AA/SiO2/CTS复合材料制备及其吸附铬离子研究

通过浸渍法分别用丙烯酸(AA)和纳米二氧化硅(SiO₂)改性壳聚糖(CTS),制备AA/SiO₂/CTS复合材料。通过红外光谱表征了复合材料的结构，并以复合材料为吸附剂吸附铬离子，研究了复合材料吸附铬离子的吸附性能。结果表明：当吸附剂用量为2.0g, pH为6左右，铬离子浓度为20mg/L,温度为25℃,吸附70min时，吸附效果最好，改性后的复合吸附剂AA/SiO₂/CTS的吸附率最高可达96%,明显高于未改性CTS的85%和AA/CTS的92%。吸附热力学和动力学研究表明，Freundlich等温模型和拟二级动力学模型更加符合吸附过程。     

聚合物负载铁-锰双金属氧化物去除水中锑的研究

针对载铁壳聚糖醋酸纤维素吸附剂(CS/CA-FeO_x)易受pH影响问题，选择向制备液中引入Mn²⁺制备复合吸附剂CS/CA-FeMnO_x,并研究其对水溶液中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的去除特性及吸附机理。结果表明：在pH=4.0条件下CS/CA-FeMnO_x对初始浓度为5mg/L的Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)吸附的最佳投量均为1.2g/L,最大吸附容量为44.42mg/g和56.73mg/g; pH从4.0升高至7.0,对Sb(Ⅲ)的去除率影响不大，但是对Sb(Ⅴ)的去除率影响显著降低，去除率下降25.3%;准二级速率反应方程更能准确地描述吸附剂CS/CA-FeMnO_x对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附过程，说明对二者的吸附均是物理吸附与化学吸附相结合的过程；Freundlich模型能更好地描述CS/CA-FeMnO_x对两种不同形态锑的吸附；X射线衍射结果未显示锰氧化物的峰，可能是复合吸附剂中锰含量较少或者锰以无定形存在。X射线光电子能谱和分峰结果显示，水中锑与复合吸附...     

La/Al天然沸石对水中F-的吸附及再生

以天然沸石为原料,制备La/Al负载天然沸石,用于水中F^-的吸附,并对其吸附动力学、等温吸附性能、再生能力和吸附机理进行探讨。结果表明,该吸附剂对F^-的吸附符合拟二级动力学模型和Langmuir模型,在298K温度条件下,理论最大吸附量为19.2mg/g。pH的升高不利于F^-的吸附。Cl^-、NO^-₃对F^-的吸附影响较小,而HCO^-₃和H₂PO^-₄的存在不利于F^-的吸附。在0.5mol/L NaOH条件下,经过5次循环再生,吸附剂对F^-的吸附量降低16.7%。SEM、BET、EDS-mapping和XPS分析表明,F^-的吸附机理主要为配体交换。     

壳聚糖功能化磁性氧化石墨烯复合材料的制备及对甲基橙的吸附

用改进Hummers方法和水热法制备壳聚糖功能化磁性氧化石墨烯(CS/MGO)复合材料,通过SEM、FTIR、XRD、BET和振动样品磁强计(VSM)对材料结构和性能进行表征和测试,并对水中甲基橙(Methyl orange,MO)吸附研究。结果表明:氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)与壳聚糖(Chitosan,CS)成功键合,热稳定性好,被壳聚糖修饰后比表面积为36.873 m2·g?1,磁性粒子均匀分布在GO表面,磁性响应明显。考察pH值、MO初始浓度、CS/MGO复合材料添加量及再生性能对MO去除率的影响,结果表明:在pH=3、MO初使浓度为20 mg·L?1、吸附材料为0.12 g·L?1时,210 min后达到吸附平衡,经5次循环后为初使吸附容量的83.7%。吸附过程符合拟二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型,在298.15、303.15、308.15 K温度下最大吸附量分别为129.96、138.94、145.03 mg·g?1;吸附热力学表明,吸附过程为吸热、熵增自发的吸附过程。      

Phosphate removal from wastewater using red mud

Red mud, a waste residue of alumina refinery, has been used to develop effective adsorbents to remove phosphate from aqueous solution. Acid and acid-thermal treatments were employed to treat the raw red mud. The effects of different treatment methods, pH of solution and operating temperature on adsorption have been examined in batch experiments. It was found that all activated red mud samples show higher surface area and total pore volume as well as higher adsorption capacity for phosphate removal. The red mud with HCl treatment shows the highest adsorption capacity among all the red mud samples, giving adsorption capacity of 0.58 mg P/g at pH 5.5 and 40 degrees C. The adsorption capacity of the red mud adsorbents decreases with increase of pH. At pH 2, the red mud with HCl treatment exhibits adsorption of 0.8 mg P/g while the adsorption can be lowered to 0.05 mg P/g at pH 10. However, the adsorption is improved at higher temperature by increasing 25% from 30 to 40 degrees C. The kinetic studies of phosphate adsorption onto red mud indicate that the adsorption mainly follows the parallel first-order kinetics due to the presence of two acidic phosphorus species, H(2)PO(4)(-) and HPO(4)(2-). An analysis of the adsorption data indicates that the Freundlich isotherm provides a better fitting than the Langmuir model.     

一步法合成具有优异循环性能的聚苯胺纳米线/自支撑石墨烯复合材料

研究采用一步电化学剥离和电沉积法,在含Na₂SO₄、HCl与苯胺(An)单体的混合溶液中,以柔性石墨纸为原料,利用电场条件下电解液离子定向迁移和苯胺单体的电聚合制备聚苯胺纳米线/自支撑石墨烯(PANI/SGr)复合材料。更具活性的新生SGr与PANI结合,显著提高了PANI/SGr复合材料的稳定性。PANI呈纳米线状均匀分布在SGr上,形成的三维网络结构所呈现出的孔隙促进了电解液离子扩散到复合材料的内部结构中。将PANI/SGr复合材料作为超级电容器电极材料进行电化学测试,2 mV·s?1的扫速下获得的比电容为453 F·g?1。在0.5~10 A·g?1的电流密度范围内,PANI/SGr复合材料倍率性能达73.1%。在1 A·g?1的电流密度下PANI/SGr复合材料经10000次充放电之后的循环稳定性仍高达87.3%。这表明PANI/SGr复合材料具有良好的电容性能和优异的循环稳定性,有望作为超级电容器电极材料。      

基于界面相互作用构建纳米纤维素-羧基化碳纳米管-石墨/聚吡咯柔性电极复合材料

以纳米纤维素(CNF)、羧基化碳纳米管(CNTs—COOH)、铅笔石墨(PGr)、聚吡咯(PPy)为原料,通过真空抽滤、涂覆、氧化聚合等方法,同时基于氢键界面相互作用的原理,制备出具有石墨层结构的CNF-CNTs—COOH-PGr/PPy柔性电极复合材料。结果表明,CNF-CNTs—COOH-PGr/PPy柔性电极复合材料在平直、折叠和拉伸时不会断裂,展现出较强的力学性能,其拉伸强度达到28.90 MPa。亲水性CNF与CNTs—COOH构筑的多孔结构增强了离子和电子的扩散路径。PGr的加入有效增加了CNF-CNTs—COOH-PGr/PPy柔性电极复合材料的导电路径,赋予其优良的导电性能。氧化聚合后得到的CNF-CNTs—COOH-PGr/PPy柔性电极复合材料的电导率达到5.403 S·cm?1。在1 mol·L?1 H₂SO₄溶液中,0.5 A·g?1电流密度下,CNF-CNTs—COOH-PGr/PPy柔性电极复合材料具有521 F·g?1的高比电容量,且经过1 500次充放电循环后,其电容保持率高达68%。基于柔性电极优良的力学性能、电化学性能和导电性能,CNF-CNTs—COOH-PGr/PPy柔性电极复合材料具备成为柔性储能器件电极材料的基本特性。      

ZIF-8-SiO2的制备及其对U(VI)的吸附

以沸石咪唑酯骨架结构材料ZIF-8及硅酸四乙酯(TEOS)为原料制备ZIF-8-SiO₂复合材料,并采用XRD、SEM、EDS等方法对ZIF-8-SiO₂的结构及吸附U(VI)前后的形貌进行表征,结果表明ZIF-8-SiO₂成功制备且对U(VI)具有良好的吸附作用。以静态吸附实验,分别考察了pH值、时间、温度、溶液初始铀浓度、盐浓度及超高压环境等对ZIF-8-SiO₂吸附性能的影响。由实验结果可得,在初始浓度为80 mg·L?1时,25℃下ZIF-8-SiO₂对U(VI)的最大实际吸附量为498 mg·g?1,根据Langmuir模型拟合结果分析得出,ZIF-8-SiO₂对U(VI)的理论吸附量最高可达678.5 mg·g?1,且在200~500 MPa范围内,压强越高越有利于吸附。通过FTIR、XPS等方法对ZIF-8-SiO₂吸附铀酰离子前后的结构进行分析,探究该吸附过程中可能存在的吸附机制。      

仿生FeS复合材料的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能

纳米FeS比表面积大且还原性强,对Cr(Ⅵ)吸附性能优异,但不稳定、易团聚,为解决这一问题,本文以油菜花粉为生物模板,通过共沉淀-焙烧法制得仿生FeS复合材料(bioFeS)。通过SEM、XRD及XPS等方法对bioFeS复合材料的表面微观形态和结构进行了表征。以Cr(Ⅵ)为目标污染物,分别考察了吸附剂用量、反应时间、反应温度、初始Cr(Ⅵ)浓度和pH对bioFeS复合材料吸附Cr(Ⅵ)性能的影响,探究了反应机制。结果表明：油菜花粉生物模板成功分散了FeS,制得的bioFeS复合材料比表面积大,在反应时间为120 min、pH值为1、吸附剂投加量为0.2 g·L^-1、反应温度为25℃的条件下,bioFeS复合材料对Cr(Ⅵ)的吸附量可达88.95 mg·g^-1;该吸附过程符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型;共存离子NO₃^-和SO₄^2-会抑制Cr(Ⅵ)的去除。结合吸附动力学、热力学及XPS表面元素分析可知bioFeS复合材料除铬机制主要是吸附及化...