氮化硼纳米片吸附Cd(II)的动力学和热力学研究

本工作对Cd(II)在多孔六方氮化硼(p-BN)上的吸附行为和机理进行了系统而全面的研究, 考察了溶液pH、吸附剂用量、接触时间和温度等条件对于Cd(II)吸附的影响, 并采用不同手段表征了吸附前后p-BN的化学组成、形态和表面官能团的变化, 进而研究其吸附机理。研究结果显示, 在pH 7.0和313 K条件下, Cd(II)的最大吸附容量可达到184 mg·g ^-1, 其动力学数据与拟二级模型和颗粒内扩散模型吻合, 表明吸附主要受化学吸附控制, 限速步骤主要是分子扩散。Cd(II)在p-BN上的吸附是一个自发和吸热过程, 吸附等温线分别符合Freundlich和Langmuir模型, 说明Cd(II)通过多层和单层吸附而吸附在非均相表面上。XPS的光谱结果显示, p-BN吸附剂具有大量的B-N, B-O等结构用作键合位点, 有利于从废水中吸收Cd(II)。这些结果表明, p-BN有希望作为吸附材料用于清除水体中的Cd(II)。     

不同pH条件下硫化钼纳米片吸附Cd(Ⅱ)的微观机制研究（英文）

本研究结合静态实验和X射线吸收精细结构谱学(EXAFS)评估了硫化钼纳米片对重金属Cd(Ⅱ)的吸附行为和微观机制。结果表明:Cd(Ⅱ)在硫化钼纳米片上的吸附受溶液pH、反应时间和温度的显著影响,但不受离子强度的影响。在pH 3.3～9.6范围内, pH升高显著促进了硫化钼对Cd(Ⅱ)的吸附量,但不改变吸收速率、吸附等温线和热力学。二级动力学模型能更好地拟合该吸附平衡,且内表面颗粒扩散模型显示了吸附过程中的三个典型阶段。等温线和热力学分析说明Cd(Ⅱ)在硫化钼上的吸附是异质性的、自发的、吸热的和不可逆的过程。EXAFS光谱学分析揭示了该吸附存在两种类型:在较低的pH(3.56,6.48)条件下,内表面络合以Cd–S配位键为主;在较高的pH(9.57)条件下,出现Cd(OH)₂沉淀,且配位键以Cd–O和Cd–Cd的形式存在。这些研究结果对于评估重金属离子和硫化钼纳米片在分子水平上的作用机理提供了新的视野。     

铝污泥负载水合氧化铁-壳聚糖吸附水中Ni(Ⅱ)的研究

采用铁盐和壳聚糖(CS)对铝污泥(AlS)进行改性,制得了铝污泥负载水合氧化铁-壳聚糖复合吸附剂(AlS-HFO-CS),用该吸附剂对Ni(Ⅱ)进行吸附实验,研究了溶液pH值、温度、吸附时间以及竞争离子对吸附过程的影响。利用XRD、FTIR和SEM技术表征了吸附剂的形貌并探讨AIS-HFO-CS对Ni(Ⅱ)的吸附机理。结果表明:水合氧化铁和壳聚糖能成功负载在铝污泥上; Ni(Ⅱ)的吸附量随溶液pH的增大而增大,不考虑沉淀作用,最优吸附pH为5~6,吸附平衡时间为4 h; Freundlich、Langmuir模型对AlS-HFO-CS吸附Ni(Ⅱ)的拟合效果相近,说明对Ni(Ⅱ)的吸附可能同时涉及多层物理吸附和单层化学吸附;吸附过程更符合拟一级动力学模型,颗粒内扩散模型拟合结果显示内扩散和边界层扩散共同控制吸附速率;整个吸附过程是吸热且自发进行的,并且存在着竞争性,吸附剂对Ni(Ⅱ)的吸附易受Cr(Ⅵ)和Cu(Ⅱ)的影响。     

污泥灰对Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的吸附作用研究

在静态条件下,以改性城市污泥为吸附剂,研究了污泥灰(MSSA)对重金属离子的吸附性能,着重探讨了改性污泥灰去除工业电镀废水中重金属离子Cd(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的适宜条件.结果表明,pH值是影响污泥灰对重金属离子吸附的重要因素,镉(Ⅱ)、镍(Ⅱ)吸附的最佳pH值为6.0和6.5;当吸附剂最佳用量为10g/L时,Cd(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)的吸附容量分别达到1.21mg/g和1.02mg/g;吸附等温线可以用Freundilich和Langmuir模型描述,吸附过程基本符合Langmuir和Freundilich吸附等温式.该吸附剂吸附性能优越,可有效地去除废水中的相关金属离子.     

不同pH条件下硫化钼纳米片吸附Cd(II)的微观机制研究

本研究结合静态实验和X射线吸收精细结构谱学(EXAFS)评估了硫化钼纳米片对重金属Cd(II)的吸附行为和微观机制。结果表明: Cd(II)在硫化钼纳米片上的吸附受溶液pH、反应时间和温度的显著影响, 但不受离子强度的影响。在pH 3.3~9.6范围内, pH升高显著促进了硫化钼对Cd(II)的吸附量, 但不改变吸收速率、吸附等温线和热力学。二级动力学模型能更好地拟合该吸附平衡, 且内表面颗粒扩散模型显示了吸附过程中的三个典型阶段。等温线和热力学分析说明Cd(II)在硫化钼上的吸附是异质性的、自发的、吸热的和不可逆的过程。EXAFS光谱学分析揭示了该吸附存在两种类型: 在较低的pH(3.56, 6.48)条件下, 内表面络合以Cd-S配位键为主; 在较高的pH(9.57)条件下, 出现Cd(OH)₂沉淀, 且配位键以Cd-O和Cd-Cd的形式存在。这些研究结果对于评估重金属离子和硫化钼纳米片在分子水平上的作用机理提供了新的视野。     

改性浒苔生物炭吸附水溶液体系中的Cd2+

本研究运用NaOH浸渍法和合成硅源方法,采用NaOH和TMT-102(一种商用重金属捕捉剂)改性浒苔生物炭,研究两种改性产物NaOH-BC和TMT-BC的Cd2+吸附效果.采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、Brunauer-Emmett-Teller法(BET)测定比表面积等手段进行表征,探究了吸附时间、初始Cd2+浓度、吸附剂投加量、初始溶液pH值、吸附温度、共存离子等因素对改性生物炭的Cd2+吸附影响.结果显示未改性的生物炭表面光滑,NaOH-BC表面未见有明显的腐蚀痕迹,TMT-BC表面呈密集雪花状,且吸附后的两种改性生物炭比表面积相对于吸附前减小;改性和吸附处理后,生物炭的衍射峰位置发生了变化;改性浒苔生物炭的吸附属于均匀的单层化学吸附;在吸附300 min,初始Cd2+浓度为15 mg·L-1,初始溶液pH值为6、吸附剂用量为0.8 g·L-1的条件下,上述两种改性生物炭对Cd2+的最大吸附量分别为1.21和7.23 mg·g-1.TMT-102负载改性法可有效提高浒苔生物炭吸附Cd2+效果.     

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。     

新型偕胺肟基改性β-环糊精聚合物对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)的吸附

以β-环糊精(β-CD)为单体,四氟对苯二腈为交联剂,合成了交联β-环糊精聚合物(CDP-CN)。并进一步与羟胺反应,得到偕胺肟基改性β-环糊精聚合物吸附剂(CDP-AM)。研究了CDP-AM对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)两种金属离子的吸附效果。通过FT-IR、TGA、SEM、XPS表征了聚合物吸附剂结构,并通过ζ电位研究了质子化程度。考察了溶液的pH、初始浓度和吸附时间对吸附Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)的影响。结果显示,吸附过程符合Langmuir等温模型和伪二阶模型。Pb(Ⅱ),Cu(Ⅱ)在30℃时的最大吸附容量分别为281.69和273.97 mg/g。在聚合物表面上的重金属离子吸附过程是吸热和自发过程。吸附去除效率为Pb(Ⅱ) Cu(Ⅱ),CDP-AM可以通过静电、螯合作用高效率的去除重金属离子的吸附剂,并在5次吸附-解吸循环后保持较高效率。研究表明,CDP-AM聚合物有望开发成用于去除重金属可再生的吸附剂。     

改性磁性木薯渣微球的制备及对Pb(Ⅱ)的吸附

以固体废弃生物质木薯渣为原料,首先采用乙二胺和二硫化碳对其进行化学改性,然后反相乳液-交联聚合制备化学改性木薯渣磁性微球吸附剂。考察了Pb(Ⅱ)的初始浓度、吸附剂含量、吸附时间、pH和吸附温度对Pb(Ⅱ)的吸附规律及动力学行为;并通过扫描电镜和红外光谱对其进行表征。结果表明,木薯渣被乙二胺和二硫化碳成功改性;黄原酸酯木薯渣磁性微球(SCRM)的分散性和球形度好。在本实验考察范围内,SCRM对Pb(Ⅱ)吸附量可达304mg/g;动力学研究显示吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和拟二级动力学模型,吸附过程是一个受化学吸附机理控制的过程。     

赖氨酸修饰磁性Fe3O4纳米粒子的制备及其对Cu（Ⅱ）的吸附性能

采用化学共沉淀法制备磁性Fe3O4纳米粒子,通过在磁性Fe3O4纳米粒子表面接枝赖氨酸,制备一种新型磁性纳米吸附剂。通过TEM、FT-IR、XRD、VSM对其进行表征,着重研究了其对Cu(Ⅱ)离子的吸附性能。结果表明,溶液pH值能显著影响吸附剂对Cu(Ⅱ)的吸附效果,pH为5时其效果最佳。等温吸附数据符合Langmuir模型,T=298K、pH=5、V=5mL时,吸附剂的饱和吸附容量qm=22.42mg/g,吸附常数为0.0346L/mg。     

城市污水厂污泥改性物对Hg(Ⅱ)吸附的研究

以城市污水处理厂活性污泥为原料,制取干污泥,并将其和化学改性污泥作为吸附剂,对含Hg(Ⅱ)离子的废水进行了吸附试验研究.考察了溶液pH值、吸附剂用量和Hg(Ⅱ)离子的初始浓度对去除率的影响.结果表明,干污泥及其化学改性污泥吸附剂对Hg(Ⅱ)离子的吸附符合Lagergren一级动力学方程.在试验条件下,化学改性污泥的相对吸附量高于干污泥,因此,活性污泥经过化学改性后能够提高对Hg(Ⅱ)离子的吸附能力.用0.1mol/L HNO3溶液进行超声解吸附,Hg(Ⅱ)离子的回收率可达70%左右.利用这种吸附剂可以有效地去除工业废水中的Hg(Ⅱ)离子.     

铁锰铈-PA6基静电纺吸附剂的制备及其对水中铅和铬的吸附性能

将铁锰铈(Fe-Mn-Ce)负载于PA6静电纺丝上制备抗团聚性强、吸附效果好且易分离回收的新型吸附剂Fe-Mn-Ce-PA6。扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析均显示Fe-Mn-Ce颗粒已成功负载到PA6静电纺丝上。吸附实验研究结果表明,Fe-Mn-Ce含量为25%时制备的吸附剂对水中Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)具有良好的吸附效果,且其在Pb(Ⅱ)初始浓度为10mg/L,吸附剂投加量为0.2g/L,pH为6的条件下对Pb(Ⅱ)的去除率为98%;在Cr(Ⅵ)初始浓度为20mg/L,吸附剂投加量为0.2g/L,pH为6的条件下对Cr(Ⅵ)的去除率为98.5%。该吸附剂对Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附等温模型均符合Freundlich模型,而吸附动力学行为分别符合准一级动力学模型和准二级动力学模型。循环再生实验表明,该吸附剂经五次循环后对Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)依然可以保持良好的去除率。     

纳米二氧化锰@还原氧化石墨烯对水中Pb(Ⅱ)的吸附性能与吸附机制研究

以重金属Pb(Ⅱ)为目标污染物,制备了MnO₂@还原氧化石墨烯(MnO₂@RGO)复合吸附剂。考察了吸附剂投加量、溶液pH、初始浓度和反应温度等因素对Pb(Ⅱ)去除效果的影响。结果表明:MnO₂@RGO对废水中的Pb(Ⅱ)吸附效果显著,在Pb(Ⅱ)浓度50mg/L,MnO₂@RGO投加量0.15g/L,pH为6.0,吸附时间3h的条件下,吸附量可达到124.3mg/g,Pb(Ⅱ)去除率可达到75%。纳米MnO₂@RGO可用Langmiur等温模型和伪二级动力学方程来描述,为单分子层吸附,以化学吸附为主。在MnO₂@RGO吸附剂的X射线衍射图谱中出现了MnO₂的特征吸收峰,其附着于RGO表面,印证了MnO₂@RGO吸附剂的成功制备。     

煤矸石负载Fe/FeOx纳米颗粒的制备及其对镉的吸附性能

为了采用一系列工艺对煤矸石进行提纯,采用硼氢化钠化学液相还原法制备了煤矸石负载的Fe/FeO_x纳米颗粒(nFe/FeO_x-Gangue),用于吸附水中重金属离子Cd(Ⅱ)。在均匀设计的基础上,考察了铁与煤矸石质量比、硼铁摩尔比、还原速度等因素对nFe/FeO_x-Gangue的影响。采用XRD、TEM、BET和TGADSC对合成的样品进行了表征,发现Fe/FeO_x纳米颗粒或独立存在于煤矸石表面,或串联成链吸附在矿物表面、尖锐的边缘和角缘,其中固定在粘土矿物表面的颗粒大部分呈球形,分散良好,偶有少量球状或块状聚集体。多个样品比对结果显示,铁与煤矸石质量比(g/g)应保持在1.6,合适的硼铁摩尔比为4或4.5。吸附结果显示,nFe/FeO_x-Gangue对Cd(Ⅱ)的去除效果在很大程度上取决于pH值,pH值为5,室温条件下接触10 min后,nFe/FeO_x-Gangue对Cd(Ⅱ)的去除率达83%,再生的nFe/FeO_x-Gangue在5...     

还原氧化石墨烯高效吸附双酚F的机理研究

本研究关注了还原氧化石墨烯(RGO)对内分泌干扰物双酚F(BPF)的高效吸附机理。与同类碳基吸附剂材料GP和GO相比,RGO显示出作为一种高效吸附剂用于去除废水中BPF的巨大潜力。Freundlich模型能够较好地拟合BPF在RGO表面的吸附等温线,这说明BPF在RGO表面可能发生了多层吸附。热力学研究结果表明,BPF在RGO表面吸附是一个自发的吸热过程。溶液pH值从2.0增加到11.0,RGO对BPF的吸附最开始缓慢增加,pH值超过BPF的pKa1后,吸附容量增加到最大值。BPF发生二次解离后,由于静电排斥作用较强,导致其与RGO的结合作用减弱,从而使吸附效率急剧减小。RGO高效吸附BPF的主要机理为π-π相互作用、疏水作用和静电辅助氢键作用,由于溶液pH值不同,导致各种作用的强弱不同,从而使RGO的吸附能力也存在显著差异。本研究为RGO这类石墨烯碳基吸附剂用于去除水环境中具有可解离性的内分泌干扰物提供了理论依据。     

氨基化修饰介孔Fe_3O_4@SiO_2@mSiO_2磁性吸附剂的制备及吸附性能的研究

以Fe_3O_4为磁核,中间包覆一层SiO_2,再以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂形成介孔二氧化硅,并以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)为表面官能团化基团,对介孔磁性材料表面进行氨基官能团化。通过XRD、TEM、FT-IR对磁性纳米粒子及核壳式磁性纳米复合粒子进行了表征分析。研究了氨基功能化介孔磁性纳米粒子对水中Cu(Ⅱ)的吸附性能。考察了接触时间、溶液的pH值、初始浓度、吸附剂用量对吸附效果的影响,并对其吸附动力学和吸附等温线进行了研究。同时考察了负载了重金属离子的吸附材料用酸溶液超声处理后循环使用的吸附效率。结果表明,二级动力学模型比一级动力学模型更适合于描述吸附剂对Cu(Ⅱ)的吸附动力学行为,说明吸附过程为化学吸附;其对Cu(Ⅱ)的吸附可用Langmuir吸附等温模型进行较好地描述,说明吸附为单分子层吸附,其对Cu(Ⅱ)的最大吸附量为120 mg/g;最大吸附发生在pH值为5.0,t=120 min时。且吸附剂解吸再生4次后,吸附率还能达到68.75%,说明所制备的氨基功能化磁性纳米材料具有较高的吸附容量,是一种潜在的能高效吸附、可再生利用的去除废水中重金属离子的吸附材料。     

污泥制备活性炭对 Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的吸附和回收利用

在静态条件下研究了用污泥制备的活性炭吸附剂去除水溶液中Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的效果,考察了溶液pH值、吸附时间、吸附剂用量和Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的初始浓度对去除率的影响.结果表明,污泥制备的活性炭吸附剂对Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)具有较强的吸附性能,pH值是影响吸附的主要因素;吸附过程符合Langmuir吸附等温式;在试验条件下,其对Pb(Ⅱ)具有更高的去除能力.还探讨了吸附Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)后回收铅和镍的可行性.     

磁性银杏叶生物炭对罗丹明B的吸附特性

以银杏叶为原料,经化学共沉淀法制备磁性生物炭(MBC),用XRD、SEM、BET和FT-IR等对其进行表征。将MBC应用于溶液中罗丹明B(RB)的吸附去除,考察pH值、吸附时间、溶液初始浓度和MBC用量等对吸附效率的影响。结果表明,MBC是一种很好的吸附剂,负载的铁以Fe_3O_4的形式散布在生物炭表面;在初始RB浓度为100 mg/L,MBC投加量为0.2 g,吸附120 min后达到平衡,溶液中RB的去除率达到99.34%。吸附过程符合准一级动力学模型(R~2=0.9914),颗粒内扩散方程拟合结果表明MBC对RB吸附受到液膜扩散和颗粒内扩散共同主导。吸附等温线拟合发现Langmuir-Freundlich (R~2=0.9934)模型能很好地描述RB吸附行为。MBC是一种去除水体中RB的高效吸附剂。     

超声波法对吸附Ni(Ⅱ)吸附剂的再生

目前,有关超声波对有机改性凹凸棒黏土吸附剂的再生研究不多。研究了有机改性凹凸棒黏土吸附剂吸附Ni(Ⅱ)后,在超声波作用下再生后吸附Ni(Ⅱ)的效果及其与再生各因素的关系,分析了超声波对吸附剂的再生机理。结果表明:用超声波法对有机改性凹凸棒黏土吸附剂进行再生,在超声波频率40 Hz、功率500 W的条件下,最佳再生温度为45℃,最佳再生时间为1 min,最佳再生pH值为6,最佳再生固液比为7 g/L。吸附剂再生5次后,仍有较好的吸附效果。     

羧甲基纤维素纱布对水溶液中Cu~(2+)的吸附动力学研究

以棉纱布为原料制备了羧甲基纤维素纱布(CMC纱布),研究了其对Cu2+的吸附性能。对不同Cu2+浓度、不同吸附时间的吸附曲线用3种动力学模型(一级动力学方程、二级动力学方程和粒子扩散方程)进行分析,探讨了CMC纱布对Cu2+的吸附机理。结果表明,吸附动力学过程可用二级动力学模型描述,相关性系数R2均达到0.99。CMC纱布对Cu2+的吸附过程是一个复杂的非均相扩散的化学吸附过程,达到吸附平衡后没有明显的解吸附现象。粒子扩散模型分析表明,吸附过程由表面络合和吸附剂内部扩散共同控制。