磁性纳米Fe-S复合材料的制备及其对Cr(Ⅵ)的处理性能研究

通过"一步法"制备了磁性纳米Fe-S复合材料,测试其粒径分布,并用X-射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FT-IR)等对其结构进行表征,初步探讨磁性纳米Fe-S复合材料组成,研究了pH值、添加量和盐对磁性纳米Fe-S复合材料处理Cr(Ⅵ)性能的影响。结果表明磁性纳米Fe-S复合材料是由四氧化三铁(Fe3O4)和硫化亚铁(FeS)复合而成的材料,平均粒径为284.8 nm,磁分离性好;磁性纳米Fe-S复合材料对Cr(Ⅵ)有较好的吸附还原处理效果,添加量为20 mg/L,处理浓度为2 mg/L的Cr(Ⅵ)废液30 min即可达到去除率98%以上;且磁性纳米Fe-S复合材料在酸性体系中处理性能好于碱性体系;盐对磁性纳米Fe-S复合材料处理Cr(Ⅵ)的性能几乎没有影响。     

核桃壳基活性炭的热性能及其Cr(Ⅵ)吸附特性

用农业废弃物核桃壳制备的活性炭(WSAC)吸附处理六价铬,可达到以废治废效果。对核桃壳基活性炭(WSAC)表面结构进行红外光谱表征,测定其热重、差热等参数的变化,分析其热性质以及热稳定性。考察影响吸附热力学的参数,包括含Cr(Ⅵ)模拟废液的pH、Cr(Ⅵ)初始质量浓度以及WSAC投加量对Cr(Ⅵ)吸附去除率的影响。结果显示,影响WSAC吸附六价铬参数的最优值分别为：Cr(Ⅵ)初始浓度为4 mg/L、pH=3.95、WSAC投加量为2 mg/mL。Cr(Ⅵ)去除率影响因素分析表明,WSAC投加量对Cr(Ⅵ)去除率的影响最大,其次为溶液pH及初始浓度。     

硼掺杂石墨烯对废水中铬(Ⅵ)的吸附性能及吸附机理研究

以硼酸为掺杂剂、氧化石墨烯(G)为前驱体,通过一步水热法制备出硼掺杂石墨烯(B-G),并首次利用静态吸附实验研究其对废水中Cr(Ⅵ)的吸附性能和吸附机理。结果表明,硼掺杂可显著提升G对Cr(Ⅵ)的吸附性能,其中B-G-3对Cr(Ⅵ)的吸附效率超过80%。吸附Cr(Ⅵ)的最佳pH值为2;吸附率随着投加量的增加而增大,吸附量随着Cr(Ⅵ)初始浓度的增大而增大;温度升高有利于吸附进行。当pH=2,吸附剂投加量为20 mg,Cr(Ⅵ)初始浓度为100 mg/L,45℃条件下吸附12 h,B-G-3对Cr(Ⅵ)的吸附量高达119.5 mg/g。SEM、BET、FTIR、XRD和Raman检测表明,B-G-3为具有微介孔结构的纳米片状无定型碳,比表面积和孔体积分别为192.14 m~2/g和0.50 cm~3/g,且表面带有大量的含氧和含硼官能团。吸附的机理主要为微介孔的物理吸附以及表面含氧及含硼官能团的化学吸附。     

改性花生壳吸附去除水中Cr(Ⅵ)的性能研究

采用三乙烯四胺对花生壳颗粒进行改性制备吸附剂,以投加量、粒径、接触时间、Cr(Ⅵ)初始浓度、温度和溶液初始pH值为影响因素,通过静态实验,研究其对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能。得到最佳吸附条件为吸附剂投加量1.0～1.6g/L,接触时间150min,初始浓度100mg/L,去除率可达99.36%,饱和吸附量达100.95mg/g。分析认为,主要的吸附机理可能是Cr2O27-与改性花生壳吸附点位上的功能基团之间的离子交换,伴随着静电吸附及氧化还原过程。     

硼掺杂石墨烯对废水中铬(Ⅵ)的吸附性能及吸附机理研究

以硼酸为掺杂剂、氧化石墨烯(G)为前驱体,通过一步水热法制备出硼掺杂石墨烯(B-G),并首次利用静态吸附实验研究其对废水中Cr(Ⅵ)的吸附性能和吸附机理。结果表明,硼掺杂可显著提升G对Cr(Ⅵ)的吸附性能,其中B-G-3对Cr(Ⅵ)的吸附效率超过80%。吸附Cr(Ⅵ)的最佳pH值为2;吸附率随着投加量的增加而增大,吸附量随着Cr(Ⅵ)初始浓度的增大而增大;温度升高有利于吸附进行。当pH=2,吸附剂投加量为20 mg,Cr(Ⅵ)初始浓度为100 mg/L,45℃条件下吸附12 h,B-G-3对Cr(Ⅵ)的吸附量高达119.5 mg/g。SEM、BET、FTIR、XRD和Raman检测表明,B-G-3为具有微介孔结构的纳米片状无定型碳,比表面积和孔体积分别为192.14 m²/g和0.50 cm2/g和0.50 cm³/g,且表面带有大量的含氧和含硼官能团。吸附的机理主要为微介孔的物理吸附以及表面含氧及含硼官能团的化学吸附。     

聚多巴胺包覆四硫化三铁对Cr(Ⅵ)离子的吸附

通过表面包覆的方法制备了Fe3S4@PDA复合材料,并研究了该复合材料对Cr(Ⅵ)的吸附特性。考察了溶液pH值、吸附剂投加量、时间等因素对Fe3S4@PDA吸附Cr(Ⅵ)的影响并研究了等温吸附过程。结果表明,Fe3S4@PDA复合材料对Cr(Ⅵ)的较优条件为:pH值为3.0,吸附剂投加量为1.0 g/L,吸附时间为120min。等温吸附过程说明该吸附过程服从Langmuir方程,饱和吸附量为80.645mg/g。     

颗粒活性炭载纳米零价铁去除水中的Cr(Ⅵ)

以Fe~(2+)溶液为原料、NaBH_4为还原剂,采用传统液相还原技术合成了颗粒活性炭(GAC)载纳米零价铁(n ZⅥ)复合材料GAC-n ZⅥ,用扫描电镜对GAC-n ZⅥ进行表征,通过间歇实验考察了其对去除Cr(Ⅵ)的影响。结果表明,GAC能阻止n ZⅥ颗粒聚集,合成的GAC-nZⅥ能有效去除水中的Cr(Ⅵ)。在Cr(Ⅵ)初始浓度50 mg/L、温度40℃和pH=2.0、投加GAC-nZⅥ3.0g/L的条件下反应5min,Cr(Ⅵ)去除率为99.4%。pH=2.0～4.0时,处理后水中总铬浓度均低于1mg/L,表明残留少量Cr(Ⅲ)。随pH值和Cr(Ⅵ)浓度增加,Cr(Ⅵ)去除率降低;随反应温度和GAC-nZⅥ投加量增加,Cr(Ⅵ)去除率增加。准一级动力学模型可用于描述Cr(Ⅵ)的去除过程。相同条件下,GAC-n ZⅥ去除Cr(Ⅵ)的反应速率常数达0.19797min~(-1),为原颗粒活性炭反应速率常数0.0023min~(-1)的86倍。随pH值降低或反应温度和GAC-n ZⅥ投加量增加,反应速率常数增加。     

蒙脱石/氧化石墨烯对Cr(Ⅵ)的吸附

为开发水中重金属去除的新型吸附剂,以蒙脱石(Mt)、氧化石墨烯(GO)和苄基二甲基十八烷基氯化铵水合物(BCH)为原料,通过溶胶-凝胶法和真空过滤法制备蒙脱石/氧化石墨烯复合材料(MGB),并将其用于水中Cr(Ⅵ)的去除。采用分批实验探究了MGB投加量、溶液初始pH、吸附时间和重金属初始浓度等因素对吸附性能的影响,并用扫描电镜(SEM)、零电荷点(pH_pzc)、能量色散光谱(EDS)、X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)对MGB进行表征。结果表明:MGB具有较好的疏水性和较大的层间距;pH对吸附效果有很大的影响,pH=2.0时,MGB对Cr(Ⅵ)的去除效果最好;吸附动力学和等温吸附表明,MGB吸附Cr(Ⅵ)属于多分子层吸附,以离子交换、螯合作用以及氧化还原等化学吸附为主;MGB对Cr(Ⅵ)的理论最大吸附量可达107.56 mg/g,循环利用5次后,依旧有很好的吸附效果。     

MGO/SA制备及其对含Cr(Ⅵ)污水吸附处理研究

采用海藻酸钠(SA)溶液与磁性氧化石墨烯(MGO)共混制备复合微球(MGO/SA),研究其对水中Cr(Ⅵ)的吸附处理效果。实验表明,以海藻酸钠为包埋载体,通过添加适量致孔剂处理经磁化的氧化石墨烯,可获得一定尺寸的MGO/SA复合微球,最优制备工艺为:MGO投加量0.45 g,固化温度25℃,NaCl含量2.4 g。FTIR、SEM、VSM等表明,MGO/SA表面粗糙,呈无规则网状结构,内部含氧基团增多,吸附活性增强,且微球具有典型的S型磁滞回线,能快速从水溶液中分离。在MGO投加量为0.3 g、pH值为1条件下,处理10 mg/L的含Cr(Ⅵ)污水270 min, Cr(Ⅵ)的去除率为97.28%;复合微球对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合准二级动力学方程。     

物理化学吸附实验条件的探究

通过对物理化学中吸附剂一节内容的学习,学生设计创新实验探究了四氧化三铁-蛭石复合材料吸附Cr(Ⅵ)的最佳实验条件。研究不同的反应温度、pH值、复合材料添加量、反应时间对吸附率的影响。由实验可知复合材料添加量为0. 2 g,吸附温度30℃、pH为中性,吸附2 h对Cr(Ⅵ)吸附效率最高,可达吸附平衡。通过创新实验的实施,学生有效的掌握了吸附过程的原理,对知识有了更深刻的理解。     

铈-四氧化三铁复合材料吸附水中6价铬的研究

采用化学共沉淀法制备铈-四氧化三铁复合材料,并研究铈-四氧化三铁复合材料对水中6价铬的吸附,考察p H、吸附剂投加量对6价铬去除率的影响,同时进行动力学以及吸附等温实验,探讨其吸附规律。结果表明,在模拟铬废水初始质量浓度为20 mg/L、p H为2、吸附剂投加量为0.2 g,对6价铬的去除率达到97.51%。铈-四氧化三铁复合材料吸附处理6价铬的行为符合拟2级动力学以及Freundlich吸附等温方程,吸附过程为吸热过程。铈-四氧化三铁复合材料吸附6价铬属于优惠吸附。     

纳米零价铁的制备及其对废水中铬的去除作用研究

采用液相还原法制备了纳米零价铁材料,借助扫描电镜对制备材料进行了微观形貌分析。利用制备的纳米零价铁对配制含铬废水的处理效果进行了考查,探究了纳米零价铁投加量、废水中Cr(Ⅵ)初始浓度、废水初始pH值及反应时间对Cr(Ⅵ)去除率的影响。实验结果表明使用该纳米零价铁处理含铬废水的最佳工艺条件为:废水中Cr(Ⅵ)初始浓度为20 mg/L、纳米零价铁投加量为500 mg/L、废水初始pH值为3、反应处理时间为4.5 h。在最佳工艺条件下Cr(Ⅵ)的去除率可达99.45%。     

花生壳吸附剂的制备及其对废水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

为了提高花生壳对废水中Cr(Ⅵ)的吸附能力,实现农林废弃物资源化利用。用重铬酸钾溶液模拟废水,通过单因素吸附实验,探究了不同改性方法、吸附剂投加量、溶液pH、吸附时间、Cr(Ⅵ)初始浓度、温度对花生壳吸附Cr(Ⅵ)性能的影响。实验表明,采用磷酸/盐酸双组分改性的花生壳对Cr(Ⅵ)的吸附效果最佳。当溶液中Cr(Ⅵ)初始浓度为15 mg/L时,投加改性花生壳0.3 g,调节溶液pH为1.4,在温度为30℃条件下吸附120 min, Cr(Ⅵ)的去除率可达97.75%。     

铜渣基化学键合陶瓷材料吸附Cr(VI)的性能及机理

以富含铁的铜渣（CS）为原料，在碱激发条件下制备了铜渣基化学键合陶瓷材料（CSCBC），对废水中的Cr(Ⅵ)进行吸附处理。考察了吸附剂添加量、Cr(Ⅵ)初始浓度及pH等因素对Cr(Ⅵ)吸附效果的影响，并通过吸附动力学和热力学分析，结合吸附前后吸附材料结构表征，对其吸附机理进行了探讨。结果表明，当Cr(Ⅵ)初始质量浓度为200 mg/L、pH=1、吸附剂投加量为0.4 g时，在240 min内达吸附平衡，Cr(Ⅵ)去除率可达93%以上，最大理论吸附容量25.3 mg/g。与生物炭基铁氧化物复合材料、FeS复合材料、铁掺杂吸附剂等同类型吸附剂相比，Cr(Ⅵ)吸附容量明显提高。CSCBC对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合准一级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。其吸附机制主要是还原、吸附等双重作用的结果。 6次吸附-解吸实验后，其吸附容量保持初次吸附容量的75%以上 。     

饮用水中微量铬离子高效去除方法的研究

用腐殖酸包覆磁性四氧化三铁纳米材料吸附饮用水中的六价铬离子。结果表明,最佳吸附条件为:腐殖酸包覆四氧化三铁质量比为1∶1,反应温度90℃,分散剂与去离子水的比例为1∶5,反应时间60 min,Fe_3O_4/HA对Cr(Ⅵ)的吸附时间为30 min。在最佳条件下,Fe_3O_4/HA对Cr(Ⅵ)吸附量为25.83 mg/g,氨水(25%~28%)用量为10 m L;Fe_3O_4/HA对Cr(Ⅵ)的吸附符合Freundlich吸附等温方程。     

响应面法优化粉末活性炭去除水中的Cr(Ⅵ)

研究了粉末活性炭(PAC)吸附去除水溶液中的Cr(Ⅵ),利用基于单因素实验的响应面法优化了Cr(Ⅵ)的去除条件。结果表明,模型能很好地拟合实验数据。当Cr(Ⅵ)初始质量浓度为50 mg/L时,由响应面法得到的Cr(Ⅵ)最佳去除条件是:pH=3、吸附时间为21.56 min、PAC投加质量浓度为2.40 g/L,相应的Cr(Ⅵ)的去除率为86.00%。实验值和预测值的相对偏差仅为1.07%,证实模型合理可行。     

饮用水中微量铬离子高效去除方法的研究

用腐殖酸包覆磁性四氧化三铁纳米材料吸附饮用水中的六价铬离子。结果表明,最佳吸附条件为:腐殖酸包覆四氧化三铁质量比为1∶1,反应温度90℃,分散剂与去离子水的比例为1∶5,反应时间60 min,Fe_3O_4/HA对Cr(Ⅵ)的吸附时间为30 min。在最佳条件下,Fe_3O_4/HA对Cr(Ⅵ)吸附量为25.83 mg/g,氨水(25%²8%)用量为10 m L;Fe_3O_4/HA对Cr(Ⅵ)的吸附符合Freundlich吸附等温方程。     

改性硅藻土负载纳米零价铁去除六价铬

采用改性硅藻土(CD)作为载体,制备了改性硅藻土负载纳米零价铁复合材料(CD-nZⅥ)。利用透射电子显微镜(TEM)、XPS对CD-nZⅥ复合材料进行表征,并讨论CD-nZⅥ复合材料中nZⅥ与改性硅藻土质量比、CD-nZⅥ复合材料投加量、Cr(Ⅵ)初始浓度、pH、反应温度对CD-nZⅥ去除六价铬的影响因素。结果表明,CD-nZⅥ复合材料对六价铬的去除能力高于nZⅥ、改性硅藻土,CD-nZⅥ复合材料中nZⅥ与改性硅藻土质量比为1∶2,CD-nZⅥ投加量为0.8 g/L,反应温度为45℃,反应时间为120 min,pH=3,六价铬初始浓度为20 mg/L时,CD-nZⅥ对六价铬的去除效率高达99.16%。CD-nZⅥ去除六价铬的反应符合准一级反应动力学方程,反应速率常数K_(obs)随着六价铬浓度的增加而减少。对反应产物进行XPS检测,结果显示,CD-nZⅥ是通过还原、吸附作用去除六价铬,且以还原作用为主。     

铝污泥基复合凝胶球对Cr(Ⅵ)的吸附性能与机理

以铝污泥、聚乙烯醇、海藻酸钠为原料,采用溶胶-凝胶、冷冻干燥技术制备铝污泥基复合凝胶球(AS-GEL),用于吸附溶液中Cr(Ⅵ).通过静态吸附实验探究pH、AS-GEL投加量、初始质量浓度、温度、吸附时间、共存阴离子浓度对AS-GEL吸附Cr(Ⅵ)的影响.采用SEM、FTIR、XPS对AS-GEL吸附Cr(Ⅵ)的机理进行分析.结果表明,在pH=4、AS-GEL投加量为1.2 g/L、Cr(Ⅵ)初始质量浓度200 mg/L、温度为35℃、吸附时间为120 min、无其他阴离子共存的条件下,AS-GEL对Cr(Ⅵ)的最大吸附量为73.364 mg/g.共存阴离子影响顺序为PO43–>NO3–>Cl–.吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准一级、准二级动力学方程.其主要吸附机理包括质子化基团对Cr(Ⅵ)的静电吸附及还原作用.5次吸附-解吸实验后,其吸附量保持初次吸附量的89.71％.同时,AS-GEL具有成本低、固液易分离的特性,有望应用在工程上.     

氧化石墨烯/二氧化硅复合材料的制备及吸附性能

以改进的Hummers法制备的氧化石墨烯溶液为原料,十六烷三甲基溴化铵为模板剂,正硅酸乙酯为硅源,采用软模板法制备了氧化石墨烯/二氧化硅复合材料。借助红外光谱仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪对样品的物质结构和微观形貌进行分析表征。以亚甲基蓝模拟染料废水,石墨烯/二氧化硅复合材料为吸附剂,研究其在不同吸附时间、反应温度、ρ(亚甲基蓝)、吸附剂投加量、体系pH值下,对体系吸附量和去除率的影响。结果表明,复合材料出现了C—O—Si的特征峰,说明石墨烯与二氧化硅复合成功;且复合材料在温度为35℃,搅拌时间为90 min,pH=4,ρ(亚甲基蓝)=5 mg/L,投加量为50 mg时吸附性能最好,吸附量为22.75 mg/g,去除率为91%。